一种新型的外置固汞合金紫外线灯的制作方法

1.本实用新型涉及紫外线灯器械技术领域，尤其是一种新型的外置固汞合金紫外线灯。


背景技术：

2.紫外线可以用来灭菌，人类很早就有利用太阳光中的紫外光杀菌的传统，自从发明第一只紫外线杀菌灯开始，紫外线杀菌技术在越来越多的领域得到更广泛的应用，尤其是在空气杀菌，物体表面杀菌，以及水处理杀菌方面。紫外线消毒的科学原理：主要作用于微生物的dna，破坏dna结构，使之失去繁殖和自我复制的能力从而达到杀菌消毒的目的。
3.紫外线灯的生产中必须注入汞金属作为发光物质，灯才能发出紫外线，汞金属的形态包括液态汞以及固态汞两种，而目前主要采用两种方式注入，注入液态汞的具体方法是：灯在排气结束后，将事先储存在排气管中的液态汞敲击滚落到灯的放电腔室中，烧尖拉掉多余的排气管；注入固态汞的方式，均采用内置于放电腔室的方式，具体的方法又分为两种：方法a：对于控制汞蒸气压类型的固态汞，组成汞合金的金属材料通过工艺固定贴合于石英玻璃管的内壁，然后将一定量的液态汞在排气结束后注入到灯内，灯管老练后液态汞与金属材料由单一态变成合金态形成固态汞合金贴附于灯的放电腔室内部；方法b：对于非控制汞蒸气压类型的固态汞(替代液态汞型)，灯在排气结束后，将事先储存在排气管中的固态汞合金敲击滚落到灯的放电腔室中，烧尖拉掉多余的排气管。上述方式都是将汞合金预先放入到放电腔室内完成注入，但上述方式存在以下缺陷：
4.1、灯内直接用注射器等工具注入液态汞，无法做到精确定量，注入量远大于灯寿命期内所需的消耗量，灯寿命期到达后多余的汞成为废弃物时，灯内的汞会对环境造成污染，该注汞方法目前在生产紫外线灯的工艺过程中被大量使用；
5.2、影响灯的外观，固态汞合金是由汞与其它金属形成的合金所组成的固态物质，汞金属只是其中的一种组份，而参与灯放电必须要按纯汞的质量来计算注入量，所以必须结合含汞比例反算出需要注入的固态汞合金的总质量，注入的固态汞合金以固态颗粒的形式散布并存在于灯管内，在灯水平点灯的状态下，颗粒状的固态汞合金极易在灯的表面形成暗点，影响灯的外观及遮挡部分的紫外输出，形成消毒盲区。由于固态汞合金颗粒无法在灯内形成良好的定位，在灯安装及运输过程当中，固态汞合金颗粒在灯内滚动碰撞，极易破碎或者脱落部分合金组份，使灯内布满微小的固态汞合金颗粒，严重影响灯的外观。
6.3、紫外线灯是一种气体放电光源，微观上来看灯点亮以后放电腔室内充满的是离子及电子相互间的撞击与碰撞，而组成固态汞合金的其它金属(除汞外)在离子、电子的撞击下，容易形成金属原子的溅射与蒸发，而这种溅射与蒸发出来的金属原子会附着在灯的内壁上，形成灯的紫外衰减，降低灯的有效使用寿命。
7.4、固态汞合金内的汞原子释放需要一定的温度，采用内置固态汞合金的方式在灯初期工作的一段时间内，灯内的固态汞合金散落在灯内的位置是随机不可控的，且还由于无法加温完全释放，会导致灯的光电参数一致性差，并且需要灯在燃点相当长的一段时间
后，这个问题才能得到改善。
8.因此，传统的紫外线灯结构无法解决上述问题，迫切需要研制出一种新型的外置固汞合金紫外线灯，以解决上述问题。


技术实现要素：

9.本实用新型克服了现有技术中的缺点，提供一种新型的外置固汞合金紫外线灯，通过采用固态汞合金代替液态汞以及采用外置固态汞合金，达到生产过程中不再需要额外添加液态汞，起到定量注汞的的目的，降低生产过程中对工人和周围环境造成的汞危害，也能降低灯管寿命期到达后对环境造成的污染，并且满足灯的外观及光电参数特性的要求。
10.为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
11.一种新型的外置固汞合金紫外线灯，包括紫外线灯本体，所述紫外线灯本体内部形成与所述紫外线灯本体匹配的放电腔室，所述放电腔室内设置有灯丝，所述灯丝的两端连接有钼杆，所述钼杆上设置有钼片；所述放电腔室上还连接有排气管以及固态汞合金预存管，所述排气管以及固态汞预存管均分别与所述放电腔室连通，所述固态汞预存管内设置有固态汞合金。
12.优选地，所述紫外线灯本体为直管形，所述排气管与所述固态汞预存管分别设置在所述放电腔室的两端，所述固态汞预存管与所述放电腔室的连接处设置有连通孔，所述固态汞合金旁设置有支撑梗，所述支撑梗位于所述固态汞预存管内靠近所述连通孔的一侧，所述支撑梗的横截面最大尺寸大于所述连通孔的孔径尺寸。
13.优选地，所述固态汞预存管的内径为0.5至8mm、长度为5至300mm；所述固态汞合金是球形或者圆柱形的汞合金，所述支撑梗横截面直径为0.3至7.5mm，长度为2至30mm，所述连通孔的孔径是0.2至6mm。
14.优选地，所述紫外线灯本体为h形，所述排气管以及固态汞预存管位于所述紫外线灯本体远离灯丝一端，固态汞预存管与放电腔室之间设置第一连通孔连通两者，所述紫外线灯本体灯丝一端设置有固态汞存放管，固态汞存放管与放电腔室之间设置第二连通孔连通两者。
15.优选地，当排气结束后，所述固态汞预存管内的固态汞合金经第一连通孔进入放电腔室，再经第二连通孔进入所述固态汞存放管，第二连通孔与固态汞合金颗粒之间的汞存放管玻璃在火焰的加热下形成用于限定所述固态汞合金位置的收缩凹槽。
16.优选地，所述固态汞合金是球形或者圆柱形的汞合金，所述第一连通孔和第二连通孔的孔径均大于所述固态汞合金的最大尺寸。
17.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
18.1、本实用新型通过外设置的固态汞合金，生产过程中不再需要额外添加液态汞，起到定量注汞的的目的，具有减少废弃灯管中的汞对环境造成污染的效果，解决了紫外线灯管生产制造中对工人以及周围环境造成一定污染危害的问题，本实用新型采用固态汞合金代替液态汞，并且采用液态汞与外置固态汞合金制做的灯相比较，灯的光电参数基本一致，满足灯的外观及光电参数特性的要求，实现保护环境，减小污染的目的。
19.2、本实用新型通过设置外置的固态汞合金，具有提高灯管生产合格率的效果，解决了内置固态汞合金灯外观、光电参数一致性差的问题，采用外置汞合金的方式，降低了生
产工艺的难度与生产成本，现有生产设备基础上不需要进行技术改造即可进行生产，完美解决灯在定量注汞与产品性能方面的矛盾。
附图说明
20.图1为第一实施例中紫外线灯的成品结构示意图；
21.图2为第一实施例中紫外线灯连接有排气管以及固态汞预存管的结构示意图；
22.图3为第一实施例中紫外线灯烧熔去掉排气管以及多余长度固态汞预存管的结构示意图；
23.图4为第二实施例中紫外线灯的成品结构示意图；
24.图5为第二实施例中紫外线灯连接有排气管以及固态汞预存管的结构示意图；
25.图6为第二实施例中紫外线灯烧熔去掉排气管以及固态汞预存管、固态汞合金滚动存放到固态汞存放管的结构示意图；
26.图7为图6中a圆圈部分的放大图。
27.图中：1
‑
放电腔室、2
‑
灯丝、3
‑
钼片、4
‑
钼杆、5
‑
排气管、6
‑
固态汞预存管、7
‑
固态汞合金、8
‑
连通孔、9
‑
支撑梗、10
‑
固态汞存放管，11
‑
第二连通孔，12
‑
收缩凹槽。13
‑
第一连通孔
具体实施方式
28.以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
29.如图1至图7所示，一种新型的外置固汞合金紫外线灯，包括紫外线灯本体，紫外线灯本体内部形成与紫外线灯本体形状匹配的放电腔室1，放电腔室1内设置有灯丝2，灯的两端连接有钼杆4，钼杆4上设置有钼片3，上述是常规紫外线灯的现有技术，此处不作赘述，放电腔室1上还连接有排气管5以及固态汞预存管6，排气管5以及固态汞预存管6均分别与放电腔室1通过连通孔连通，固态汞预存管6内活动设置有固态汞合金7，本紫外线灯结构的进步之处在于，固态汞合金7是安装在固态汞预存管6中，外置于放电腔室1的外部，与传统的紫外线灯将固态汞合金7内置在放电腔室1内存在区别。
30.第一实施例：
31.如图1至图3所示，是本外置固态汞合金紫外线灯的第一种结构方式，该实施例是155w双端直管形高输出紫外线灯，设计成品灯灯功率155w，灯电流0.8a，无臭氧型石英玻璃管，灯内充入4torr的高纯氩气。
32.在该结构方式中，紫外线灯本体设置成直条单管状，排气管5与固态汞预存管6分别设置在放电腔室1的两端并与放电腔室1连通，固态汞预存管6与放电腔室1的连接处设置有连通孔8，固态汞合金7旁设置有支撑梗9，支撑梗9可以是采用耐高温的金属与非金属材料制成，如：钼、镍、铁、钨、玻璃、陶瓷等，支撑梗9位于固态汞预存管6内靠近第一连通孔8的一侧，支撑梗9的横截面尺寸大于连通孔8的孔径尺寸，具体是，固态汞合金7是球形合金，在本实施例中，固态汞合金7为zn
‑
sn
‑
hg球形合金，直径为1.8mm，单颗汞含量约为10mg；固态汞预存管6的内径为0.5至8mm,长度为5至300mm长，在本实施例中，固态汞预存管6的内径为2.35mm,长度为150mm，支撑梗9设置成柱状，横截面最大直径为0.3至7.5mm，长度为2至
30mm，在本实施例中，支撑梗9的横截面直径为1.5mm，长度为3mm；连通孔8的孔径是0.2至6mm，在本实施例中，连通孔8的孔径是1mm，支撑梗9横截面尺寸大于连通孔8，因此，支撑梗9本身不会通过连通孔8进入至放电腔室1中，并且也会对固态汞合金7有阻挡作用，避免固态汞合金7通过连通孔8进入至放电腔室1中，结构巧妙。
33.在该实施例中，该外置固汞合金紫外线灯的制作步骤包括：
34.s1：取接好排气管5并且已经夹封好两端灯丝2的紫外线灯本体；
35.s2：取内径为0.5至8mm、长度为5至300mm、一端封死的石英玻璃管作为固态汞预存管6，首先将固态汞合金7注入到固态汞预存管6内，然后在固态汞合金7上方放置一段采用玻璃棒或者金属材质制造而成的支撑梗9；
36.s3：将已经存放好固态汞合金7与支撑梗9的固态汞预存管6用火焰熔接于紫外线灯本体的另外一端(无排气管端)，放电腔室1与固态汞预存管6通过连接处的连通孔8相通；连通孔8的最大直径小于支撑梗9的外径，令支撑梗9以及固态汞合金7不能进入至放电腔室1中；
37.s4：将紫外线灯本体的排气管5的排气口与真空排气系统连接，进入灯管的排气程序，并且在排气程序结束后，用火焰融封排气管5，使之与排气系统脱离并烧尖；
38.s5：待紫外线灯本体封离完全冷却后，将紫外线灯本体竖直，令固态汞预存管6在上部，轻轻拍打紫外线灯本体，利用重力作用，使固态汞预存管6内存放的支撑梗9和固态汞合金7以自由落体到连通孔8，顺序为支撑梗9靠近连通孔8，固态汞合金7在其后，固态汞合金7及支撑梗9的位置转移完成以后，用火焰在离固态汞合金7约3mm的地方将多余的汞预存管烧熔并拉尖，将多余的汞预存管去除，得到由支撑梗9固定的已经储存好固态汞合金7的最终长度的固态汞预存管6，长度约10mm；同时经过这个步骤以后，由于固态汞合金7被烧尖火焰余焰加热，固态汞合金7内的汞元素以蒸气的形式通过连通孔8释放到紫外线灯本体的放电腔室1中。
39.待灯的烧尖部位完全冷却至室温，将灯老练30分钟，与传统液汞灯的光电参数进行测试对比，数据如下：
[0040][0041]
通过数据对比，采用传统工艺的液态汞与本实施例中外置固态汞合金制做的紫外线灯相比较，紫外线灯的光电参数基本一致，满足灯的外观及光电参数特性的要求。
[0042]
第二实施例：
[0043]
如图4至图7所示，是本外置固态汞合金紫外线灯的另一种结构方式，该实施例是36w单端h形紫外线灯，设计成品灯灯功率36w，灯电流0.44a，无臭氧型石英玻璃管，灯内充入4torr的高纯氩气。
[0044]
与第一实施例的区别点在于，本实施例中的紫外线灯本体设置成h形双管状，排气管5以及固态汞预存管6位于紫外线灯本体的顶端(远离灯丝端)，固态汞预存管6与放电腔
室之间设置第一连通孔13连通两者，紫外线灯本体的下端(灯丝端)设置有固态汞存放管10；固态汞存放管10与放电腔室1的连接处设置有第二连通孔11，当排气结结束后，固态汞预存管6内的固态汞合金7经第一连通孔13进入放电腔室，再经第二连通孔11进入固态汞存放管10，第二连通孔11与固态汞合金颗粒7之间的汞存放管玻璃在火焰的加热下形成用于限定固态汞合金7位置的收缩凹槽12。固态汞合金7是球形合金，固态汞合金7的直径为1.6至2.0mm，第一连通孔13、第二连通孔11的孔径均大于固态汞合金7的直径，在本实施例中，固态汞合金7是sn
‑
hg球形合金，直径为1.6mm，单颗汞含量约为5mg，固态汞预存管6的内径为2.35mm、长度为150mm；固态汞存放管10内径为2.35mm、长度为30mm。第一连通孔13和第二连通孔11的孔径是2mm，令固态汞合金7能顺畅地进入至固态汞存放管10
[0045]
在该实施例中，该外置固汞合金紫外线灯的制作步骤包括：
[0046]
s1：取接好排气管5并且已经夹封好两端灯丝2的、且接好桥的h形紫外线灯本体此时，h形的顶端(远离灯丝端)玻璃上接有两支排气管5，两支排气管5分别与放电腔体1通过连通孔连通，且连通孔的孔径不小于2mm；
[0047]
s2：在有灯丝的一端，连接一段一定长度的一端封闭的石英玻璃管，作为最终紫外线灯制成后的固态汞存放管10，固态汞存放管10内径为2.35mm、长度为30mm，固态汞存放管10与放电腔室1通过第二连通孔11相互连通；
[0048]
s3：将s1的两支排气管5任意一支与真空排气系统连接，取内径为2.35mm、长度为150mm、一端封死的石英玻璃管作为固态汞预存管6，首先将固态汞合金7注入到固态汞预存管6中，并用火焰将固态汞预存管6以熔接的方式与另一支排气管5相连接，该排气管5所对应的与放电腔室一相通的连通孔为第一连通孔13，令固态汞预存管6与放电腔室1连通，孔径不小于2mm，令固态汞预存管6内的固态汞合金7能顺利通过第一连通孔13进入至放电腔室1中；
[0049]
s4：进入灯管的排气程序，并且在排气程序结束后，用火焰融封排气管5，使之与排气系统封离；
[0050]
s5：待紫外线灯本体封离完全冷却后，将紫外线灯本体竖直，并且固态汞预存管6位于上部，轻轻拍打紫外线灯本体，利用重力作用，使固态汞预存管6内预先存放的固态汞合金7经第一连通孔13自由落体到放电腔室1，将固态汞预存管6、排气管5用火焰烧熔去掉并拉尖，继续滚动放电腔室1内的固态汞合金7，令固态汞合金7通过第二连通孔11滚动到步骤“s1”中已经接好的最终存放固态汞合金7的固态汞存放管10；
[0051]
s6：用火焰加热距第二连通孔11约3mm处的固态汞存放管10玻璃，使其内径变形收缩，产生变形收缩凹槽12，冷却后将固态汞合金7滚动到收缩凹槽12旁边紧挨，然后用火焰加热熔封距固态汞合金7约3mm处，并拉掉余的汞存放管10，形成最终长约10mm的固态汞存放管10，同时经过这个步骤以后，由于固态汞合金7被烧尖火焰余焰加热，固态汞合金7内的汞以蒸气的形式通过连通孔释放到紫外线灯本体内的放电腔室1内。
[0052]
待灯的烧尖部位完全冷却至室温，将灯老练30分钟，与传统液汞灯的光电参数进行测试对比，数据如下：
[0053][0054]
通过数据对比，采用传统工艺的液态汞与本实施例中外置固态汞合金制做的紫外线灯相比较满足灯的外观及光电参数特性的要求。
[0055]
通过上述的方式进行生产，能对固态汞合金的大小进行设定，即可对汞的投放量进行控制，有助于定量投放，避免投放过量会环境造成污染，并且由于固态汞合金7是外置于放电腔室1外，不会对灯的外观造成影响，也不会形成金属原子的溅射与蒸发而造成灯的紫外衰减，提高灯的有效使用寿命；另外，固态汞合金7的位置能得到固定，便于加温令汞元素释放，解决了传统紫外线灯内的固态汞合金散落在灯内的位置是随机不可控的现象，从而有利于生产的稳定性，保证灯的光电参数一致性。
[0056]
最后应说明的是：以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。