CN1967772B - 有外部电极的放电灯、背光单元和液晶显示装置 - Google Patents
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Abstract
一种放电灯包括玻璃泡、设置在所述玻璃泡的两端部上的一对电极,所述一对电极中的至少一个是形成在所述玻璃泡的外周面上且最大厚度为70μm以下的薄膜状外部电极,该外部电极的边缘部的厚度越靠近边缘越薄。由此,可以提供一种难以产生臭氧、亮度高、纤细且外观良好的放电灯。
Description
本申请基于在日本提交的申请No.2005-205306、2005-221205、2005-237177、2005-237178、2005-254802以及2005-312874,这里引入这些文献仅供参考。
技术领域
本发明涉及一种具有外部电极的放电灯、其制造方法、具有该放电灯的背光单元以及液晶显示装置。
背景技术
作为以往的具有外部电极的放电灯,如图1所示,在特开2003-257377号公报中记载了一种放电灯100。该放电灯100具有一对帽状外部电极101、102,该外部电极101、102嵌在玻璃泡103的两端部。在如此构成的放电灯100中,在互相相对的外部电极101、102的边缘部101a、102a(图中未示出102a)上容易引起电晕放电,这种电晕放电构成了产生臭氧的原因。因此,通过用环状绝缘部件104、105覆盖前述边缘部101a、102a可以抑制臭氧的产生。
但是,在前述放电灯100的结构中,由于玻璃泡103的光取出区域的一部分106被绝缘部件104、105覆盖,因此降低了灯的亮度。此外,由于在设置绝缘部件104、105的部位,灯的直径太大,因此妨碍放电灯100的纤细化(slim),使其外观不好看。
发明内容
鉴于上述问题,本发明的目的是提供一种难以产生臭氧、高亮度、纤细且外观良好的放电灯、其制造方法、用该放电灯作为光源的背光单元以及液晶显示装置。
上述目的是通过以下放电灯来实现的:该放电灯具有玻璃泡和在所述玻璃泡的两端部设置的一对电极,所述一对电极中的至少一个是在所述玻璃泡的外周面上形成的最大厚度为70μm以下的薄膜状外部电极,该外部电极的边缘部的厚度越接近边缘越薄。
根据本发明的放电灯,由于所述外部电极的最大厚度为70μm以下,并且所述外部电极的边缘部的厚度越接近边缘越薄,因此电晕放电难以发生,难以产生臭氧。此外,象图1所示的放电灯100那样抑制臭氧的发生的绝缘部件104、105不必嵌在玻璃泡103的外部,因此不会由于遮蔽光取出区域的一部分106而导致亮度下降,可以制成纤细且外观良好的放电灯。
此外,所述外部电极优选由在所述玻璃泡的外周面上形成的以银或铜作为主要成分的电极主体层和在所述电极主体层的外侧上层叠的涂层构成。
在这种结构中,由于外部电极的电极主体层是以银或铜等电阻低的金属作为主要成分的,因此所述外部电极具有高的导电性。而且,由于所述涂层层叠在所述电极主体层的外侧,因此所述电极主体层难以暴露在大气中,也难以发生银的硫化和铜的氧化,因此不容易使外部电极的导电性下降。
此外,所述涂层也可以是由作为主要成分的焊料构成。
在这种结构中,难以产生所述涂层的腐蚀和劣化,延长了外部电极的寿命。
此外,所述涂层层叠在所述电极主体层的外表面上,所述电极主体层的主成分是银,所述涂层可以构成为含有银。
在这种结构中,在涂层层叠在电极主体层的外表面上,所述电极主体层的主要成分是银,所述涂层中含有银的情况下,由于所述电极主体层的主要成分是电阻低的银而使外部电极的导电性特别高,此外,电极主体层形成工艺中的烧结工作可以在大气中进行,因此提高了灯的生产率。而且,由于涂层中含有银,因此难以产生电极主体层的银蚀。
此外,所述涂层是层叠在所述电极主体层的外表面上,因此所述外表面可以通过研磨构成。
在这种结构中,由于电极主体层的焊料湿润性良好,因此所述电极主体层和涂层的粘接性高,因而,涂层可以牢固地粘着在电极主体层的外表面上。
此外,优选所述电极主体层以及涂层是不含有对环境造成负担的物质的结构。
在这种结构中,放电灯是环保的。
此外,在所述玻璃泡的内周面上,形成含有荧光体粒子的荧光体层,所述荧光体粒子具有电子发射性原子,所述荧光体层,其至少一个边缘从所述外部电极的管中央部侧的边缘相应位置到管端部侧向内1mm-7mm的位置上延伸构成。
在本发明人的敏锐研究中发现,在玻璃泡内与外部电极相对应的区域上存在荧光体层时,在外部电极上施加起动电压而产生电场,因此荧光体层内的电子发射性原子发射电子,由这种发射电子激发放电,改善了黑暗状态下的起动特性。
在上述结构中,在玻璃泡内,由于荧光体层形成在与外部电极相应的区域上、从外部电极的边缘向内1mm以上的位置上,因此可以改善黑暗起动特性。此外,由于与外部电极相应的区域上向内的量为7mm以下,因此通过实验证明了可以抑制由于汞的消耗而导致灯寿命下降。
而且,在制造工艺中,调整荧光体层与外部电极相对应的位置,可以改善黑暗起动特性,因此可以提供以低成本改进黑暗起动特性的放电灯。
而且,将所述放电灯配备在背光单元上,可以提供黑暗起动特性良好的背光单元。
此外,所述电子发射性原子可以由钡、锶或钇中的至少一种构成。
在这种结构中,由外部电极产生电场,从这种原子发射电子,因此改善了黑暗起动特性。
此外,优选构成为,在所述玻璃泡的内周面,至少在从所述外部电极的管端部侧的边缘相应位置到管中央部侧、从所述荧光体层的边缘相应位置到管端部侧的区域中,形成保护膜。
在这种结构中,可以抑制玻璃泡与汞的反应。
此外,优选构成为,在所述玻璃泡的外周面上,在至少一部分上施加粗度处理,所述外部电极的至少一部分形成在施加前述粗度处理的区域上。
在这种结构中,外部电极难以从玻璃泡上剥离下来。
此外,优选构成为,所述外部电极全部都形成在施加所述粗度处理的区域内。
在这种结构中,相同厚度的外部电极可以粘着在玻璃泡的外表面上。这样,通过改变玻璃泡的外表面的粗度状态以及超声波焊料浸渍条件,可以增减外部电极的最大厚度。
此外,所述外部电极优选构成为所述边缘部形成在施加所述粗度处理的区域以外的位置上。
在这种结构中,粗度处理能够加长在表面上不能呈现的部分的有效发光长度。此外,例如,利用浸渍法在玻璃泡的外表面上形成外部电极时,在不进行粗度处理的区域上形成的外部电极的边缘部可以形成为,简单地,为圆弧形状且其厚度越接近边缘越薄。
此外,所述外部电极的边缘部优选构成为设置在从进行所述粗度处理的区域的边缘到跨越0.5mm以上的位置上。
在这种结构中,外部电极的边缘部可以稳定地形成为圆弧形状的,并且其厚度越接近边缘越薄。
此外,所述外部电极可以由作为主要成分的焊料构成。
在这种结构中,在安装背光单元侧的电极插座时,例如,在玻璃泡的外表面上,与只用银膏形成外部电极的情况相比,可以降低对外部电极表面的损伤。
此外,所述外部电极优选构成为通过超声波焊料浸渍形成。
在这种结构中,相同厚度的外部电极可以粘着在玻璃泡的外表面上。
此外,所述外部电极可以由锡、锡和铟的合金、或者锡和铋的合金中的任一种作为主要成分构成。
在这种结构中,相同厚度的外部电极可以牢固地粘着在玻璃泡的外表面上。
此外,所述外部电极优选构成为含有锑、锌、铝中的至少一种作为添加剂。
在这种结构中,玻璃泡表面的湿润性良好,因此可以牢固地粘着在玻璃泡的外表面上。
此外,所述外部电极优选构成为在玻璃泡的端部外周上以帽状或者套筒状形成。
在这种结构中,可以用浸渍法或者丝网印刷法在玻璃泡的端部外周上形成外部电极。
此外,所述外部电极的边缘部优选构成为,在沿着包含所述玻璃泡的管轴的面截取的剖面中,连接所述边缘部的边缘Q1和在所述边缘部的外表面上、所述边缘部为最大厚度的点Q2的直线Q3与所述玻璃泡的外表面形成在5-45度范围内的角度。
在这种结构中,难以产生臭氧,外部电极不容易从玻璃泡表面剥离下来。
此外,所述边缘部优选构成为,沿着所述玻璃泡的管轴的剖面,外表面的形状向外侧膨胀的大致成圆弧形状。
在这种结构中,外部电极的边缘部的强度很高,外部电极难以从玻璃泡的外表面剥离下来。
此外,优选构成为,在所述玻璃泡的内周面上依次形成保护膜和荧光体层,所述玻璃泡由含有在3mol%-20mol%范围内的氧化钠的玻璃材料构成,所述保护膜的最大厚度为0.5-2μm,并含有Y2O3、MgO或La2O3,在所述玻璃泡的端部的内周面上,存在不形成所述保护膜的区域。
在这种结构中,在放电空间内,在不形成保护膜的区域上存在钠的碱金属。在这个区域中碱金属暴露于放电空间,因此可以改善黑暗起动特性。另外,由于保护膜中含有二次电子发射系数高的Y2O3、MgO或La2O3的电子发射性物质,因此可以改善黑暗起动特性。此外,保护膜的最大厚度设置为2μm以下,可以防止光束降低,由于将保护膜的最大厚度设置为0.5μm以上,在以高亮度同时用5mA以上的灯驱动电流点亮时,可以防止由于与外部电极对应的玻璃泡内壁上的氩离子和汞离子撞击而形成侵蚀孔(针孔)。
此外,优选构成为,在对应至少一个所述外部电极的所述保护膜中,含有铯化合物、锂化合物、或者钡化合物的电子发射性物质。
在这种结构中,由于含有二次电子发射系数高的铯化合物、锂化合物、或者钡化合物的电子发射性物质的保护膜与外部电极相对地设置,因此可以改善黑暗起动特性。
此外,所述荧光体层优选构成为,具有至少含有Mg的荧光体,并位于所述玻璃泡的内面上、玻璃泡中央侧上、各个所述外部电极的端部之间的位置上。
在这种结构中,含有作为电子发射性物质的Mg的荧光体设置成与外部电极相对,因此可以改善黑暗起动特性。
此外,所述玻璃泡优选构成为圆筒状,并且放电弧柱发光部的横剖面是扁平状。此外,所述外部电极设置在所述玻璃泡的圆筒状的外周面上,因此与所述玻璃泡的扁平状端部相对的所述外部电极的端部设置有与所述玻璃泡的扁平状端部的间隙。所述间隙优选为1mm以上。所述外部电极优选构成为含有1wt%以上的所述低熔点玻璃。
在这种结构中,可以抑制灯功率增加以及抑制臭氧的产生,可以提供一种具有与其他部分的寿命相比也不差的寿命的外部电极的荧光灯。
根据本发明的放电灯的制造方法包括以下工序:电极主体层形成工序,在玻璃泡的外周面上,形成在边缘附近的厚度变薄的形状的电极主体层;以及涂层形成工序,形成覆盖所述电极主体层的涂层。
在上述制造方法中,通过电极主体层形成工序,形成使边缘附近的厚度越接近边缘越薄的形状的电极主体层,在该电极主体层上由焊料形成涂层的外部电极构成为:边缘附近的厚度越接近边缘越薄的形状。外部电极的边缘的阶梯差越大,电晕放电就越容易发生,臭氧就越容易产生,但是按照上述制造方法形成的外部电极的形状为在边缘附近的厚度越接近边缘越薄,其边缘的阶梯差小,因此可以获得难以测试臭氧的效果。
此外,通过上述制造方法制造的放电灯具有以下优点:由于不必象如图1所示的放电灯100一样,将用于抑制臭氧产生的绝缘部件104、105嵌在玻璃泡103的外部,因此不会因遮蔽光取出区域的一部分106而使亮度下降,并且具有良好的纤细且良好的外观。
此外,在所述涂层形成工序中,通过将所述玻璃泡浸在焊料熔融槽中,可以形成由焊料形成的涂层。
在这种结构中,放电灯设置成用灯固定器夹持在背光单元内,由焊料形成涂层,因此在将外部电极嵌入灯固定器时可以抑制外部电极表面受到损伤。此外,涂层由焊料形成,因此可以降低材料成本。此外,获得很容易利用焊料浸渍法进行涂层的形成工序的优点。
此外,所述焊料熔融槽内的焊料的温度优选在235℃-265℃。
在这种结构中,在焊料熔融槽的焊料温度不足235℃时,接近于焊料的熔点(230℃),因此焊料是块状的,不能以良好的状态进行涂覆。此外,在焊料熔融槽的焊料温度超过265℃时,发生银蚀,即,发生电极主体层中的银溶出到与焊料熔融的现象,从而在电极主体层上产生小孔,导致放电灯的静电容量发生变化。
此外,在所述涂覆工序中,优选地,保持所述玻璃泡的管轴相对于垂直方向的倾斜度为5°以内,可以改善所述玻璃泡在焊料熔融槽内浸渍。
在这种结构中,如果玻璃泡的倾斜角度超过5°,则在不需要涂覆焊料的区域的玻璃泡上附着了焊料,这被证实将产生焊料残余的可能性提高了。
此外,在所述涂层形成工序中,优选地,在所述电极主体层上通过镍或铜的电镀形成镍或铜涂层。
在这种结构中,由于通过电镀形成涂层,因此可以获得相同厚度的薄层。
根据本发明的背光单元,其中配备了作为光源的根据本发明的放电灯。
在这种结构中,由于将上述放电灯作为主光源,因此难以由放电灯的外部电极引起光晕放电,由此可以防止由于臭氧使用于背光单元的树脂部件劣化。此外,可以获得高亮度。
根据本发明的液晶显示装置是一种具有背光单元的液晶显示装置,所述背光单元包括多个根据本发明的放电灯以及使所述放电灯全部点亮的一个高频电子镇流器。
在这种结构中,难以由放电灯的外部电极引起电晕放电,由此可以抑制因臭氧引起的用于液晶显示装置的树脂部件劣化。
附图说明
本发明的这些和其他目的、优点和特点将通过下面结合附图的说明变得更明显,其中附图表示了本发明的具体实施方式。其中:
图1是表示现有的放电灯的一端部的示意图。
图2是表示根据第一实施方式的放电灯的示意图,其中图2(a)是外观图,图2(b)是示意性地表示其一端部的放大的剖面图。
图3是表示外部电极的厚度与臭氧产生量的关系的图。
图4是说明电晕放电的示意图,其中图4(a)是图2(b)中的虚线包围的部分10的放大图,图4(b)是图1中的虚线包围的部分110的放大图。
图5是外部电极的边缘部的放大剖面图。
图6是表示电极主体层的特性的示意图。
图7是表示电极主体层的外表面的状态的示意图,图7(a)表示研磨前的状态,图7(b)表示研磨后外表面的状态。
图8是表示根据第一实施方式的变形例1的放电灯的一端部的示意性的放大剖面图。
图9是表示根据第一实施方式的变形例2的放电灯的一端部的示意性的立体图图。
图10是表示根据本发明第一实施方式的变形例3的放电灯的示意图,其中图10(a)是正面图,图10(b)是侧面图。
图11是表示根据本发明第一实施方式的变形例4的放电灯的示意图,
图12是标示根据本发明第二实施方式的放电灯外观图,图12(b)是示意性地表示根据第二实施方式的放电灯的一端部的放大剖面图。
图13是表示根据第二实施方式的变形例1的放电灯的一端部的示意性的放大剖面图。
图14是表示根据第二实施方式的变形例2的放电灯的一端部的示意性的放大剖面图。
图15是表示现有的放电灯的示意图。
图16是表示根据第三实施方式的放电灯的示意图。
图17是表示根据第三实施方式的变形例1的放电灯的示意图。
图18是表示根据第三实施方式的变形例1的外部电极边缘部的放大剖面图。
图19是表示根据第三实施方式的变形例2的放电灯的示意图。
图20是表示根据第三实施方式的变形例3的放电灯的示意图。
图21是表示现有的典型的介质阻挡放电灯90的示意图。
图22是表示根据第4实施方式的放电灯的示意图。
图23(a)、(b)、(c)以及(d)是表示根据第4实施方式的玻璃泡成形方法的模式图。
图24是表示根据第4实施方式的变形例1的放电灯的示意图。
图25是表示外部电极的形成工序的流程图。
图26(a)和(b)是说明将玻璃泡浸在焊料熔融槽中的玻璃泡的角度的示意图。
图27是表示焊料的熔融温度、浸渍时间、和浸渍结果的表。
图28是表示根据本发明一实施方式的背光单元等的示意构成的分解立体图。
图29是表示放电灯安装状态的示意图。
图30是表示根据本发明一实施方式的点亮电路的结构图。
图31是表示根据本发明一实施方式的液晶显示装置的示意图。
图32是表示插座台的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图介绍根据本发明实施方式的放电灯及其制造方法、具有该放电灯的背光单元和液晶显示装置。
<放电灯的构成>
下面参照附图说明根据本发明实施方式的放电灯。
(第一实施方式)
图2是表示根据第一实施方式的放电灯的示意图,图2(a)表示其外观图,图2(b)表示其一端部的示意性的放大剖面图。
如图2(a)和(b)所示,根据第一实施方式的放电灯1是包括玻璃泡2和设置在所述玻璃泡2的两端部外表面上的一对外部电极3、4的外部电极型放电灯。
玻璃泡2由将硼硅酸玻璃的玻璃管的两端部密封而制成,例如,全长为730mm。此外,玻璃泡2例如剖面为圆环形状,且外径为4.0mm,内径为3.0mm,厚度为0.5mm。而且,玻璃泡2的尺寸不限于上述尺寸,为了保持放电灯1的形状为纤细的,外径最好为1.8mm(内径1.4mm)-6.0mm(内径5.0mm)。
而且,玻璃泡2不限于硼硅酸玻璃,还可以使用铅玻璃、无铅玻璃、钠钙玻璃等。在这种情况下,可以改善黑暗起动特性。即,如上所述的玻璃含有以氧化钠(Na2O)为代表的大量的碱金属氧化物,例如,在氧化钠的情况下,钠(Na)成分随着时间流逝而在玻璃泡内表面上析出。由于钠的负电性很低,因此认为在玻璃泡内侧端部上析出的钠使黑暗起动特性提高了。
特别是,在外部电极形成为覆盖玻璃泡端部外周面的外部电极型荧光灯中,玻璃泡材料中的碱金属氧化物含量最好为3mol%到20mol%。
例如,在碱金属氧化物是氧化钠的情况下,其含量最好为5mol%到20mol%。如果低于5mol%,则黑暗起动时间超过1秒的几率很高(换言之,在5mol%以上时黑暗起动时间在1秒以内的几率很高),超过20mol%时,长时间使用之后,玻璃泡白色化,导致亮度下降,从而产生玻璃泡的强度降低的问题。
此外,考虑到自然环境保护的情况,最好使用无铅玻璃。但是,存在在制造过程中无铅玻璃含有作为杂质的铅的情况。因此,可以将无铅玻璃定义为含有0.1wt%以下的杂质水平的铅的玻璃。
在玻璃泡2的内面上可以形成保护膜5,而且,在所述保护膜5的内侧上层叠荧光体层6。
保护膜5例如由氧化钇(Y2O3)形成。保护膜5具有防止由于离子撞击而在玻璃泡2的内表面上形成孔的功能。此外,保护膜5的结构不限于上述结构,例如,还可以由氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)构成。如果用氧化钇和氧化硅之类形成保护膜5,则汞难以附着在保护膜5上,因此汞的消耗少。此外,保护膜5不是本发明必须的,因此也可以考虑不形成它的结构。
荧光体层6例如由红色荧光体(Y2O3:Eu3+)、绿色荧光体(LaPO4:Ce3+,Tb3+)、和蓝色荧光体(BaMg2Al16O27:Eu2+)构成的稀土类荧光体构成。而且,荧光体层6的结构不限于上述结构。
在玻璃泡2的内部封入例如大约2000μg的汞、以及作为稀有气体的大约7kPa(20℃)的氖-氩混合气体(Ne 90%+Ar 10%)。而且,汞和稀有气体的构成不限于上述构成,例如还可以封入作为稀有气体的氖-氪混合气体(Ne95%+Kr5%)。
图3是表示外部电极的厚度与臭氧产生量的关系的示意图。图4是表示电晕放电的示意图,图4(a)是图2(b)中的虚线包围的部分10的放大图,图4(b)是图1中的虚线包围的部分110的放大图,图中省略了绝缘部件104、105。图5是外部电极的边缘部的放大剖面图。
如图2(b)所示,外部电极3、4是筒状的,并具有在筒轴方向两端侧上的开口,并由电极主体层7和涂层8构成。此外,外部电极3、4优选含有电极主体层7和涂层8以外的层。
外部电极3、4的最大厚度D1为20μm,边缘部3a、3b、4a、4b即筒轴方向两边缘部的厚度越接近边缘越薄。此外,外部电极3、4除了边缘部3a、3b、4a、4b和所述边缘部3a、3b、4a、4b附近以外的部分可以具有大致相同的厚度。
这里,在根据本发明的放电灯中,外部电极的最大厚度意味着所述外部电极的厚度大致相同的部分的最大厚度。即,为了在玻璃泡内引起放电,使覆盖所述玻璃泡的外表面的部分具有最大厚度,例如在外部电极的一部分上设置用于供电的突起部分等的情况下,不含有该突起部分等的厚度。
由此,由于一般的外部电极型放电灯的管电压设计为2000-2200Vrms左右,管电压为2200Vrms时不产生臭氧,因此可以评价为难以产生臭氧。
可是,如图3所示,在现有的外部电极型放电灯100中,外部电极101、102的厚度为70μm的情况,管电压每超过1800Vrms就产生臭氧。此外,在外部电极101、102的厚度为45μm的情况霞,管电压超过2100Vrms时产生臭氧。
另一方面,在根据本发明的放电灯1中,即使外部电极3、4的厚度为70μm,管电压达到2300Vrms时才产生臭氧。此外,外部电极3、4的厚度为30μm的情况下,即使管电压超过2500Vrms也不产生臭氧。
如图4(b)所示,在现有技术的外部电极型放电灯100中,不能构成为边缘部101a、102a的厚度越接近边缘越薄,构成电晕放电107的发生原因的所述边缘的阶梯差很大,因此容易发生电晕放电107。
另一方面,如图4(a)所示,在根据第一实施方式的放电灯1中,外部电极3、4的边缘部3a、3b、4a、4b越接近边缘越薄,构成电晕放电9的发生原因的边缘阶梯差很小,因此难以发生电晕放电9。
此外,外部电极3、4的厚度超过70μm的情况下,边缘部3a、3b、4a、4b的厚度越接近边缘越薄,因此在管电压为2200Vrms以下发生臭氧。
综上所述,为了抑制臭氧的产生,外部电极3、4的最大厚度为70μm以下时,边缘部3a、3b、4a、4b的厚度必须越接近边缘越薄。此外,为了保持放电灯设计宽度,为了在管电压超过2500Vrms时不产生臭氧,外部电极3、4的最大厚度最好在30μm以下。但是,实际上难以形成低于5μm的厚度的外部电极3、4。
在根据第一实施方式的放电灯1中,如图5所示,外部电极3、4的边缘部3a、3b、4a、4b指的是沿着筒轴方向从位置P1(外部电极3、4的边缘的位置)返回距离L1(与外部电极3、4的最大厚度D1相同长度)的位置部分。
如图5所示的外部电极3、4的边缘部3a、3b、4a、4b的横剖面图(在外部电极3、4的包含筒轴的面切割所述外部电极3、4的剖面图),表示所述外部电极3、4的外表面的棱线8a的轨道容纳于轨道X(以直线连接位置P1和沿着筒轴方向从所述位置P1仅返回距离L1的部位的棱线8a上的位置P2的轨道)和轨道Y(假设外部电极3、4的厚度直到边缘也相同的情况下,棱线的轨道)之间,而且,例如优选以鸟嘴的形状、在所述轨道Y侧以R形状膨胀。这样的直线8a的轨道,可以进一步抑制臭氧的产生。
所述位置P2的厚度L2优选是所述最大厚度D1(=L1)的1/10到1但不包含1。若位置P2的厚度L2是最大厚度D1的1/10以上,则外部电极3、4难以剥离。此外,若位置P2的厚度L2是最大厚度D1的1倍以下,则更加难以发生电晕放电。此外,在根据第一实施方式的放电灯1的情况下,由于最大厚度D1是20μm,因此位置P2的厚度L2为2μm。
仅仅必须在最小限制的区域内形成外部电极3、4。即,在玻璃泡2的前端部分不形成外部电极3、4。这样,外部电极3、4很小,因此抑制了原料成本,同时可以获得设计性高的放电灯。
如图2(b)和图5所示,外部电极3、4由形成在玻璃泡2的外表面上的电极主体层7和在所述电极主体层7上层叠的涂层8构成。
电极主体层7的厚度D2大约为3.0μm。根据本发明的电极主体层7的厚度指的是所述电极主体层7整体的平均厚度。
电极主体层7的主要成分是银或铜。而且,在银或铜作为主要成分的含义中,包含银和铜的合金作为主要成分的情况。主要成分指的是组成中含量最多的成分、且对组成物的物性有很大影响的成分。但是,也可以含有银或铜以外的化合物作为添加物。
此外,为了提高电极主体层7与玻璃泡2的粘接性,例如,考虑向电极主体层7中添加玻璃料。例如,添加含有1.0-5.0wt%的铋(Bi)的玻璃料,由于该玻璃料的固定效果而提高了电极主体层7相对于玻璃泡2的粘接性。作为添加物,还可以列举其他物质,如乙基纤维素等。
另一方面,为了获得环保的放电灯,最好不添加铅、锑、砷、钾等的对环境造成负担的物质。
由于银的电阻很低,因此可以获得作为电极主体层7的主要成分的导电性高的外部电极3、4。此外,银作为电极主体层7的主要成分,可以通过电极主体层形成工序在大气中进行烧结工作。即,由于银难以氧化,因此不必在氮和氩等气氛中进行烧结工作,提高了放电灯1的生产性。
由于铜的电阻虽次于银但是也较低,因此铜作为电极主体层7的主要成分的情况下,可以获得导电性高的外部电极3、4。
图6是表示电极主体层的特性的示意图。作为对硫化的评价,“○”表示难以发生硫化,“△”表示稍微发生硫化,“×”表示发生硫化。作为对“焊料湿润性”的评价,“○”表示湿润性良好,“△”表示稍微良好,“×”表示湿润性不好。作为对“银蚀”的评价,“○”表示难以发生,“△”表示稍有发生,“×”表示发生。作为对“导电性”的评价,“○”表示与银相同程度的电阻值,“△”是银的10-100倍的电阻值,“×”表示是银的100倍以上的电阻值。
由于金的导电性比银和铜都低,因此不适合作为电极主体层7的主要成分。
电极主体层7是利用公知的丝网印刷法将银膏涂覆在玻璃泡2的外周面上并烧结形成的。但是,电极主体层7还可以利用丝网印刷法以外的方法来形成。例如,可以利用照相印刷法、浸渍法等方法形成。
涂层8层叠在电极主体层7的外表面上,其厚度D3大约为7.0μm。而且,根据本发明,涂层8的厚度指的是所述涂层8整体的平均厚度。
涂层8的主要成分是焊料。形成涂层7的焊料由锡:95.2wt%,银:3.8wt%,铜:1.0wt%的组成构成。
由于涂层8的焊料中含有银,因此难以发生电极主体层7的银蚀。此外,为了使银蚀难以发生,银的含量最好在1.0-8.0wt%范围内。
此外,形成涂层8的焊料组成不限于上述组成,例如,还可以含有铋、锌、铅等中的至少一种。但是,为了使放电灯1有利于环境,最好不含有铅、锑等对环境造成负担物质。此外,涂层8还可以用焊料以外的材料形成。例如,可以是用化学镀形成的涂层。
涂层8可以利用公知的浸渍法形成(例如,特开2004-146351号公报)。简单地说,例如可以将玻璃泡2的端部浸渍在熔融槽内的熔融焊料中。
一般情况下,银在大气中容易硫化,铜容易氧化。因此,若引起硫化和氧化,则银和铜的电阻值会变大。因此,电极主体层7暴露在大气中,使所述电极主体层7的导电性降低。但是,在根据第一实施方式的外部电极3、4中,由于涂层8层叠在电极主体层7的外侧,因此电极主体层7难以暴露于大气。而且,难以发生银的硫化和铜的氧化,外部电极3、4的导电性也难以下降。
由于银的电阻很低,因此可以获得使电极主体层7的主要成分导电性高的外部电极3、4。此外,若银作为电极主体层7的主要成分,可以通过电极主体层形成工序在大气中进行烧结工作。即,由于难以发生银的氧化,因此不必在氮和氩等气氛中进行烧结工作,提高了放电灯1的生产率。
此外,为了使银的硫化和铜的氧化难以发生,优选电极主体层7的外表面全部用涂层8覆盖。但是,若在对外部电极3、4的导电性的影响很少的范围内,由于生产上或设计上等的理由也可以使电极主体层7的一部分暴露于大气。
层叠涂层8的电极主体层7的外表面可以被研磨。由此,可以提高电极主体层7与涂层8的粘接力。
图7是表示电极主体层的外表面的状态的示意图,图7(a)表示研磨前的外表面的状态,图7(b)表示研磨后的外表面的状态。如图7所示,通过电子显微镜摄影照相确认电极主体层7的外表面,研磨后的电极主体层7的外表面上的平坦区域更多一些。
为了提高电极主体层7和涂层8的粘接性,最好焊料的湿润性良好。由于研磨后的电极主体层7上的平坦区域多一些,因此所述电极主体层7和涂层8的接触面积增大,因而使焊料的湿润性良好。因此,电极主体层7与涂层8的粘接性良好。
电极主体层7的外表面的研磨例如是通过使用含有作为化合物的氧化铝等矿物质的金属用研磨剂的研磨方法以及使用旋转橡胶制滚子的研磨方法等进行的。此外,作为提高涂层8的粘接性的另一种方法,可以考虑为提高涂层8的粘接性而向电极主体层7中添加添加剂。
根据第一实施方式的放电灯1在40-100kHz的点亮频率、3.0-8.0mA的灯电流下工作。
前面已经基于根据第一实施方式的放电灯的实施方式进行了具体的说明,但是根据第一实施方式的放电灯不限于上述实施方式。下面将介绍根据变形例的放电灯。
1、第一实施方式的变形例1
图8是表示根据第一实施方式的变形例1的放电灯的一端部的示意性放达的剖面图。如图8所示,根据变形例1的放电灯11包括玻璃泡12、设置在所述玻璃泡12的两端部的一对帽状外部电极13。在玻璃泡12的内表面上形成保护膜14,此外,在所述保护膜14的内侧上层叠荧光体层15。此外,在玻璃泡12的内部封入汞和稀有气体。
外部电极13的边缘部18即具有开口的一侧的端部的厚度越接近边缘越薄。因此,如图8所示,边缘部18的横剖面的形状例如是鸟嘴形状。另一方面,所述边缘部18以外的部分的厚度是大致相同的。
此外,与根据第一实施方式的放电灯1的外部电极3、4相同,根据变形例1的放电灯11的外部电极13由最大厚度为20μm以下并形成在玻璃泡12的外表面上的电极主体层16和在所述电极主体层16上层叠的涂层17构成。电极主体层16和涂层17例如是通过浸渍法形成的。
2、第一实施方式的变形例2
图9是表示根据第一实施方式的变形例2的放电灯的一端部的示意斜视图。如图9所示,根据变形例2的放电灯21的外部电极22是具有狭缝23的圆筒状,其剖面大致为C字形。外部电极22设置在玻璃泡24的端部的外周面上。
在这种形状的外部电极22中,含有边缘部25和26,其中不仅边缘部25位于所述外部电极22的筒轴方向的两端侧,并且边缘部26互相相对且形成狭缝23。此外,不仅筒轴方向两端侧的边缘部25的厚度越接近边缘越薄,互相相对且形成狭缝23的边缘部26的厚度越接近边缘越薄。
此外,与根据第一实施方式的放电灯1的外部电极3、4相同,根据变形例2的放电灯21的外部电极22由最大厚度为20μm以下并形成在玻璃泡24的外表面上的电极主体层(未示出)和在所述电极主体层上层叠的涂层(未示出)构成。
3、第一实施方式的变形例3
图10是表示根据第一实施方式的变形例3的放电灯的示意图,图10(a)是正面图,图10(b)是侧面图。如图10(a)和(b)所示,在根据变形例3的放电灯31中,在玻璃泡32的外周面上,剖面大致为圆弧状的第一外部电极33在所述玻璃泡32的长度方向延伸。此外,在玻璃泡32的外周面上,与第一外部电极33相对,形成与所述第一外部电极33相同形状的第二外部电极34。
在如此构成的外部电极33、34中,含有边缘部33a、33b、34a、34b,其中不仅边缘部33a、34a位于玻璃泡32的筒轴方向的两端侧,并且边缘部33b、34b位于所述玻璃泡32的圆周方向两端侧。而且,管周方向两端侧的边缘部33a、34a的厚度越接近边缘越薄。圆周方向两端侧的边缘部33b、34b的厚度越靠近边缘越薄。
此外,与根据第一实施方式的放电灯1的外部电极3、4相同,根据变形例3的放电灯31的外部电极33、34由最大厚度为20μm以下并形成在玻璃泡32的外表面上的电极主体层(未示出)和在所述电极主体层上层叠的涂层(未示出)构成。
4、第一实施方式的变形例4
图11是表示根据第一实施方式的变形例4的放电灯的示意图。
根据变形例4的放电灯41由将玻璃泡42的一端部侧的电极作为外部电极43和将另一端侧的电极作为设置在所述玻璃泡42的内部的内部电极44而构成。
在如此构成的放电灯41的情况下,优选外部电极43的边缘部45的厚度越接近边缘越薄,内部电极44优选是任意形状的。
此外,与根据第一实施方式的放电灯1的外部电极3、4相同,根据变形例4的放电灯41的外部电极43由最大厚度为20μm以下并形成在玻璃泡42的外表面上的电极主体层(未示出)和在所述电极主体层上层叠的涂层(未示出)构成。
5、第一实施方式的变形例5
构成为在根据第一实施方式的放电灯1中,在玻璃泡2的两端部的外周面上设置一对外部电极3、4,并且,在玻璃泡2的长度方向的大致中央部外周上设置外部电极(以下称为第三外部电极)。这种情况下,第三外部电极与地线连接(即接地)。
在如此构成的放电灯的情况下,除了一对外部电极以外,优选第三外部电极的边缘部的厚度越接近边缘越薄。
此外,与根据第一实施方式的放电灯1的外部电极相同,一对外部电极和第三外部电极分别由最大厚度为20μm以下且形成在玻璃泡的外表面上的电极主体层(未示出)和在所述电极主体层上层叠的涂层(未示出)构成。
6、第一实施方式的其它变形例
根据第一实施方式的放电灯不限于直管形,例如,可以是U字形等弯曲形状。此外,放电灯还可以不包括荧光体层。
根据第一实施方式的放电灯的外部电极的边缘部的厚度、不必其全部区域的厚度越接近边缘越薄,最好仅仅是至少一部分区域的厚度越接近边缘越薄。但是,例如在根据第一实施方式的放电灯1的情况下,优选仅仅一对外部电极3、4的互相相对的边缘部3a、3b、4a、4b的厚度越接近边缘越薄。但是,优选在边缘部3a、3b、4a、4b中容易引起电晕放电的部分的厚度越接近边缘越薄。
(第二实施方式)
外部电极型放电灯与冷阴极荧光灯一样、比热阴极荧光灯更适于细径化。由此外部电极型放电灯可适用于要求薄型化(小型化)、例如液晶电视的背光单元的光源。
外部电极型放电灯在管状玻璃泡的外周面两端上设置外部电极,在玻璃泡的内表面上形成荧光体层。外部电极型放电灯通过放电激励封入在玻璃泡内部的汞而发射紫外线,该紫外线通过荧光体层转换为可见光,从而发光。
这里,在玻璃泡内周面上与外部电极相应的区域上存在荧光体层,放电时汞被吸附在荧光体上,用于发光的汞的量减少,因此发生汞消耗,降低了灯的寿命,这是已知的。
为此,在特开2004-22209号公报中,有人提出在玻璃泡内与外部电极相应的区域上不形成荧光体层。因此,可以抑制上述汞的消耗。
但是,如上所述的外部电极型放电灯具有在黑暗状态下,从起动开始到放电需要时间,因而存在即使施加电压点亮时也被延迟这样的黑暗起动特性上的问题。
为了改善黑暗起动特性,可以将电子发射性物质设置在电极附近,但是存在材料成本及其制造成本高的问题。
在第二实施方式中,其目的是提供一种能以低成本改善黑暗起动特性的外部电极型放电灯。
下面参照附图介绍根据第二实施方式的放电灯。
图12是表示根据第二实施方式的放电灯的外观图,图12(b)是示意性地表示根据第二实施方式的放电灯的一端部的放大剖面图。
如图12(a)和图12(b)所示,根据第二实施方式的放电灯1001是一种包括玻璃泡1002、和设置在玻璃泡1002的两端部的外周面上的一对外部电极1003、1004的外部电极型放电灯。
玻璃泡1002通过将硼硅酸玻璃制的玻璃管的两端部密封而制成的,例如,全长为730mm。此外,玻璃泡1002例如剖面为圆环形状,外径为4.0mm,内径为3.0mm,厚度为0.5mm。而且,玻璃泡1002的尺寸不限于上述尺寸,为了保持放电灯1001的形状为纤细的,外径最好为1.8mm(内径1.4mm)-6.0mm(内径5.0mm)。
而且,玻璃泡1002不限于硼硅酸玻璃,还可以使用铅玻璃、无铅玻璃、钠钙玻璃等。在这种情况下,可以改善黑暗起动特性。即,如上所述的玻璃含有以氧化钠(Na2O)为代表的大量的碱金属氧化物,例如,在氧化钠的情况下,钠(Na)成分随着时间流逝而在玻璃泡内表面上析出。由于钠的负电性很低,因此认为在玻璃泡内侧端部上析出的钠使黑暗起动特性提高了。
特别是,在外部电极形成为覆盖玻璃泡端部外周面的外部电极型荧光灯中,玻璃泡材料中的碱金属氧化物含量最好为3mol%到20mol%。
例如,在碱金属氧化物是氧化钠的情况下,其含量最好为5mol%到20mol%。如果低于5mol%,则黑暗起动时间超过1秒的几率很高(换言之,在5mol%以上时黑暗起动时间在1秒以内的几率很高),超过20mol%时,长时间使用之后,玻璃泡白色化,导致亮度下降,从而发生玻璃泡的强度降低等的问题。
此外,考虑到自然环境保护的情况,最好使用无铅玻璃。但是,存在在制造过程中无铅玻璃含有作为杂质的铅的情况。因此,可以将无铅玻璃定义为含有0.1wt%以下杂质水平的铅的玻璃。
在玻璃泡1002的内面上从与外部电极1003的玻璃泡管端部侧的边缘相应的位置C’开始形成保护膜1005,而且,在保护膜1005的内侧上从位置A’开始层叠荧光体层1006。
保护膜1005例如由氧化钇(Y2O3)形成。保护膜1005具有防止由于离子撞击而在玻璃泡1002的内表面上形成孔的现象、即防止产生针孔的功能。此外,保护膜1005的结构不限于上述结构,例如,还可以由氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)构成。若保护膜1005由氧化钇和氧化硅形成,则汞难以附着在保护膜1005上,因此汞的消耗少。此外,保护膜1005不是本发明必须的,因此也可以考虑不形成它的结构。
荧光体层1006例如由红色荧光体粒子(Y2O3:Eu3+)、绿色荧光体粒子(LaPO4:Ce3+,Tb3+)、和蓝色荧光体粒子(BaMg2Al16O27:Eu2+)构成的稀土类荧光体形成。而且,荧光体层1006的结构不限于上述结构。任何一种荧光体粒子含有钡(Ba)、锶(Sr)、钇(Y)等的电子发射性原子中的至少一种的原子即可。
在玻璃泡1002的内部封入例如大约2000μg的汞、以及作为稀有气体的大约7kPa(20℃)的氖-氩混合气体(Ne 90%+Ar 10%)。而且,汞和稀有气体的构成不限于上述构成,例如还可以封入作为稀有气体的氖-氪混合气体(Ne95%+Kr5%)。
如图图12(b)所示,外部电极1003、1004由形成在玻璃泡1002的外周面上的电极主体层1007和层叠在电极主体层1007上的涂层1008构成。
电极主体层1007的厚度为大约3.0μm。电极主体层1007的主要成分是银或铜。此外,在用银或铜做主要成分的含义中,包含用银和铜的合金作为主要成分的情况。作为主要成分,指的是组成中含量最多的成分、对组成物的物性有很大影响的成分。但是,也可以含有银或铜以外的化合物作为添加物。
此外,为了提高电极主体层1007与玻璃泡1002的粘接性,例如,可以考虑向电极主体层1007中添加玻璃料。例如,添加含有1.0-5.0wt%的铋(Bi)的玻璃料,通过该玻璃料的固定效果可以提高电极主体层1007与玻璃泡2的粘接性。作为添加物,可以列举乙基纤维素等其它物质。
另一方面,为了获得环保的放电灯1001,最好不添加铅、锑、砷、钾等的对环境造成负担的物质。
由于银的电阻低,因此可以获得作为电极主体层1007的主要成分的导电性高的外部电极1003、1004。此外,若银作为电极主体层1007的主要成分,就可以通过电极主体层形成工序在大气中进行烧结工作。即,由于银难以氧化,因此不必在氮和氩等气氛中进行烧结工作,提高了放电灯1001的生产率。
由于铜的电阻仅次于银,也是很低的,因此铜作为电极主体层1007的主要成分的情况下,可以获得导电性高的外部电极1003、1004。
涂层1008层叠在电极主体层1007的外表面上,厚度为大约7.0μm。涂层1008的主要成分是焊料。形成涂层1008的焊料为:锡:95.2wt%,银:3.8wt%,铜:1.0wt%的组成。
由于涂层1008的焊料中含有银,因此电极主体层1007的银蚀难以发生。此外,为了不易于引起银蚀,银的含量最好在1.0-8.0wt%范围内。
此外,形成涂层1008的焊料的组成不限于上述组成,例如,还可以含有铋、锌、铅等中的至少一种。但是,为了使放电灯1001是环保的,最好不含有铅、锑等对环境造成负担的物质。此外,涂层1008还可以用焊料以外的材料形成。例如,可以是用化学镀形成的涂层。
一般情况下,银在大气中容易硫化,铜容易氧化。因此,发生了硫化和氧化的银和铜的电阻值会变大。而且,电极主体层1007暴露在大气中,使所述电极主体层1007的导电性降低。但是,在根据第二实施方式的外部电极1003、1004中,由于涂层1008层叠在电极主体层1007的外侧,因此电极主体层1007难以暴露于大气。而且,难以发生银的硫化和铜的氧化,外部电极1003、1004的导电性也难以下降。
此外,为使不易于发生银的硫化和铜的氧化,最好将电极主体层1007的外表面全部用涂层1008覆盖。但是,若在对外部电极1003、1004的导电性的影响很小的范围内,由于生产上或设计上等的理由也可以使电极主体层1007的一部分暴露于大气。此外,外部电极1003、1004不限于上述构成,还可以采用其它构成。
另外,考察荧光体层1006的形成位置。通过本发明人的锐意研究发现,在玻璃泡内与外部电极相对应的区域上存在荧光体层时,在外部电极上施加起动电压时产生电场,荧光体层内的电子发射性原子发射电子,由于这种发射电子激励放电,因而改善了黑暗状态下的起动特性。
在上述结构中,在玻璃泡1002内,由于荧光体层1006形成在从与外部电极1003管中央部侧的边缘相应的位置B’、到向内为距离L’的位置A’上形成。即,荧光体层1006的边缘侧从与外部电极1003的管中央部侧的边缘相对应的位置B’延伸到管端部侧向内为距离L’的位置A’,由于在区域A’-B’之间存在荧光体层,通过施加起动电压产生的电场而发射出电子,因此可以改善黑暗起动特性。
这里,考察距离L’。如果距离L’很小,则不能发射出为改善黑暗起动特性所需量的电子,另一方面,如果L’很大,则由于玻璃泡内封入的汞吸附在荧光体层上而消耗汞,因而降低了灯的寿命。
根据本发明人所做的实验判断出,距离L’在1mm-7mm之间比较合适。如果小于1mm,则由于通过电场发射的电子的量很少,因此不能明显改善黑暗起动特性,如果高于7mm,则由于汞消耗而导致灯的寿命变短。
此外,如上所述,前面已经介绍了外部电极1003侧的构成,而外部电极1004侧的构成可以与外部电极1003侧的构成相同,优选从与外部电极的管中央部侧的边缘相应的位置开始形成荧光体层。放电灯1001由于用交流点亮,因此外部电极1003、1004中的至少一个满足上述荧光体层与外部电极之间的位置关系,可以改善黑暗起动特性。
下面简要说明根据第二实施方式的放电灯1001的制造方法,首先,制备直管状玻璃管,用公知方法在玻璃管的内表面上形成保护膜。之后,用公知方法,在保护膜上形成荧光体层。除去形成的荧光体层中的其余部分的部位。
电极主体层1007是通过利用公知的丝网印刷法在玻璃泡1002的外周面上涂覆银膏,并烧结而形成的。此外,电极主体层1007还可以用丝网印刷法以外的方法形成。例如,可以利用照相印刷法、浸渍法等方法形成。
涂层1008可以利用公知的浸渍法形成(例如,特开2004-146351号公报)。简单地说,例如可以将玻璃泡1002的端部浸渍在熔融槽内的熔融焊料中。通过在电极主体层1007上涂覆涂层1008来形成外部电极1003。
外部电极1003形成在可以调整外部电极1003和荧光体层1006的重叠距离L’的位置上。
这样,根据第二实施方式的放电灯1001,通过制造工序,通过调整荧光体层和外部电极的相对位置而可以改善黑暗起动特性,不需要用于改善黑暗起动特性的新的材料,使制造工艺简单,成本不高,因此可以以低成本改善黑暗起动特性。
如上所述,前面介绍了在玻璃泡1002内,在与外部电极相应的区域上在玻璃泡内表面整个圆周上形成荧光体层,但是与外部电极重叠的荧光体层还可以不形成在玻璃泡的内面的整个圆周上。至少用于使黑暗起动特性良好所需的量的荧光体层位于玻璃泡1002内与外部电极相对应的区域上即可。
以上对第二实施方式进行了说明,第二实施方式的内容不限于上述具体实施方式,例如,还可以考虑以下的变形例。
1、第二实施方式的变形例1
图13是表示根据第二实施方式的变形例1的放电灯的一端部的示意放大剖面图。如图13所示,根据变形例1的放电灯包括玻璃泡1002、在玻璃泡1002两端部设置的一对帽状外部电极1015。外部电极1015由在玻璃泡1002的外周面上形成的电极主体层1016和在电极主体层1016上层叠的涂层1017构成。电极主体层1016和涂层1017例如可以采用浸渍法形成。
2、第二实施方式的变形例2
图14是表示根据第二实施方式的变形例2的放电灯的一端部的示意放大剖面图。如图14所示,根据变形例2的放电灯包括玻璃泡1002和设置在玻璃泡1002两端部的一对外部电极1003。在玻璃泡1002内,从与外部电极1003的管端部侧的边缘相应的位置C’到荧光体层1006a的形成开始位置A’,形成保护膜1005a。由此,通过至少从与外部电极1003的管端部侧的边缘相应的位置C’到荧光体层1006a的形成开始位置A’形成保护膜,可以抑制在区域A’-C’之间的玻璃泡1002的内表面上因放电产生针孔。
(第三实施方式)
近年来,进行了液晶显示器的画面的大型化,从而增大了对大型画面用背光单元的需要。作为用于这种背光单元的灯,进行了在玻璃泡的外部具有电极的放电灯的开发。这种外部电极型放电灯(以下称为“放电灯”)具有可以通过一个高频电子镇流器点亮多个灯的优点,因此适合于作为使用多个放电灯的大型画面用背光单元的光源。
此外,如图15所示,在特开2004-146351号公报中记载了一种放电灯2001。这种放电灯2001具有一对帽状外部电极2002、2003,并且这些外部电极2002、2003外嵌在玻璃泡2004的两端部。因此,在应形成外部电极2002、2003的部位的玻璃泡2004的外表面上形成喷砂处理面2005,利用超声波焊料浸渍法在喷砂处理面2005上形成相同厚度的外部电极2002、2003。
但是,本发明人的研究表明,由于通过超声波焊料浸渍法形成相同厚度的外部电极2002、2003,如图15所示,外部电极2002、2003在玻璃泡2004侧的端部2002a、2003a发生角部扩张,因此端部2002a、2003a与玻璃泡2004之间发生电晕放电。该电晕放电产生臭氧,这种臭氧使在图中未示出的灯周边的树脂部件快速劣化,可能微量的臭氧就能产生很大的坏影响。结果是,由于臭氧使放电灯、背光单元和液晶电视等中使用的树脂部件劣化,从而产生短寿命的问题。
在第三实施方式中,其目的是提供一种抑制在点亮时产生电晕放电的放电灯。
图16是表示根据第三实施方式的放电灯2100的示意图。
如图16所示,根据第三实施方式的放电灯2100是利用电介质阻挡放电的外部电极型放电灯,在内部具有放电空间的管状玻璃泡2101的两端部外周上的外部电极2102、2103,在玻璃泡2101的内面上,从玻璃泡2101的内面侧依次形成保护膜2104和荧光体层2105。
玻璃泡2101是一种放电容器,其沿着垂直于管轴的平面截取的剖面为大致圆形,并且例如由钠石灰玻璃(以下称为“苏打玻璃”)制成。考虑玻璃的加工性,优选采用氧化钠的含量在3mol%到20mol%范围内的玻璃料。此外,氧化钠的含量在5mol%以上,可以使在黑暗条件下的黑暗起动时间在大约1秒以下的几率很高,相反,如果氧化钠的含量超过20mol%,则长时间使用后玻璃泡上产生颜色,导致亮度下降,因此可能发生玻璃泡2101本身的强度降低等的不合格情况。因此,在考虑到对环境的影响的情况下,优选采用碱金属的含量在上述范围内、并且铅的含量在0.1wt%以下的玻璃(所谓的无铅玻璃)。此外,铅的含量在0.01wt%以下的玻璃是优选的。在本实施方式中,在由氧化钠的含量为16wt%的苏打玻璃构成、外径Φ为4.0mm、内径Φ为3.0mm、全长为720mm的直形玻璃泡中,在玻璃泡2101的内部填充压力大约为8kPa的氩和氖等稀有气体2106、以及大约2mg的汞2107。而且,玻璃泡2002的尺寸不限于上述尺寸,为了保持放电灯2100的形状为纤细状,优选其外径为1.8mm(内径1.4mm)-6.0mm(内径5.0mm)。
外部电极2102、2103由帽状的、在施加了玻璃泡2104的端部外表面的喷砂粗度处理2101a、2101b(表面粗糙度为1-3μm)的区域中、在玻璃泡2101的外表面上形成的由银或铜作为主要成分的电极主体层2108、2109以及在电极主体层2108、2109的外侧上层叠的涂层2110、2111构成。由此,外部电极2102、2103的最大厚度在70μm以下,外部电极2102、2103的边缘部2102a、2103a的外侧为圆弧状,其厚度越接近边缘越薄。此外,外部电极2102、2103的边缘部2102a、2103a设置在跨越了距进行了玻璃泡2101的外表面粗度处理2101a、2101b的区域(s)的距离w2为0.5mm以上的位置上,优选为0.5mm-5mm。这里,上述w2在0.5mm-5mm范围内的原因是,在使用上述超声波焊料浸渍法形成外部电极2102、2103的情况下,如果w2小于0.5mm,则作为本发明的特征的外部电极2102、2103的边缘部2102a、2103a在外侧为圆弧状,其厚度越接近边缘越薄的形状是不可行的,因此,象在现有技术中说明的如图15所示的玻璃泡4侧的端部2002a、2003a一样,容易产生角部扩张电晕放电。另外,如果w2超过5mm,则存在外部电极2102、2103容易从玻璃泡2101的外表面剥离下来的问题。
电极主体层2108、2109的最大厚度d2约为7μm。根据本发明的电极主体层2108、2109的厚度指的是整个所述电极主体层的最大厚度。电极主体层2108、2109的主要成分是银或铜。此外,在银或铜作为主要成分的含义中,包含将银和铜的合金作为主要成分的情况。主要成分指的是组成中含量最多的成分,并且是对组成物的物性产生很大影响的成分。因此,还可包含作为添加物的银或铜以外的化合物。此外,为了提高电极主体层2108、2109与玻璃泡2101的粘接性,例如,考虑向电极主体层2108、2109中添加玻璃料。例如,添加含有1.0-5.0wt%的铋(Bi)的玻璃料时,由于该玻璃料的粘接效果而提高了电极主体层2108、2109与玻璃泡2101的粘接性。作为添加物,还可以列举其他物质,如乙基纤维素等。
此外,电极主体层2108、2109在玻璃泡2101的整个圆周形成,并且作为距离玻璃泡2101的一端的预定长度,全长w为25mm,圆筒状部分的宽度w1为大约20mm。在这种制造中,利用公知的浸渍法,从距离密封的玻璃泡2101的一端为24mm的位置将其浸入熔融的银膏槽中,在玻璃泡2101的外周面上涂覆大约7μm的银膏,并烧结形成。
涂层2110、2111层叠在电极主体层2108、2109的外表面上,其厚度d3为大约7μm。此外,在本发明中,涂层2110、2111的厚度指的是整个所述涂层2110、2111的最大厚度。
涂层2110、2111例如由锡:95.2wt%,银:3.8wt%,铜:1.0wt%的组成构成,焊料作为主要成分。由于这种焊料中含有银,因此难以发生电极主体层2108、2109的银蚀。此外,为了使银蚀难以发生,银的含量优选在1.0-8.0wt%范围内。
在这种制法中,涂层2110、2111可以用公知浸渍法形成(例如,特开2004-146351号公报)。简单地说,将要附着在电极主体层2108、2109的外表面上的距离玻璃泡2101的一端为25mm的部分浸在熔融的焊料槽中,在电极主体层2108、2109的外表面上涂覆大约7μm的焊料,并烧结形成。
此外,形成涂层2110、2111的焊料的组成不限于上述组成,例如,可以含有铋、锌、铅等中的至少一种。但是,为了形成环保的放电灯2100,优选不含有铅、锑等对环境造成负担的物质。此外,涂层2110、2111还可以用焊料以外的材料形成。例如,可以是用化学镀形成的涂层。
一般情况下,银在大气中容易硫化,铜容易氧化。而且,若发生硫化和氧化,则银和铜的电阻会变大。因此,电极主体层2108、2109暴露在大气中时,电极主体层2108、2109的导电性降低。而且,在根据第三实施方式的外部电极2102、2103中,由于在电极主体层2108、2109的外侧层叠涂层2110、2111,因此电极主体层2108、2109难以暴露在大气中。因此,难以发生银的硫化和铜的氧化,由此外部电极2102、2103的导电性难以降低。
此外,为了使银的硫化和铜的氧化难以发生,优选使电极主体层2108、2109的全部外表面都被涂层2110、2111覆盖。但是,若在对外部电极2102、2103的导电性的影响很小的范围内,可以由于生产上或设计上等的理由而使电极主体层2108、2109的一部分暴露于大气。
此外,为了提高电极主体层2108、2109与涂层2110、2111的粘接力,优选对要层叠涂层2110、2111的电极主体层的外表面进行研磨。
保护膜2104由含有作为金属氧化物粒子的集合体所形成的最大厚度为0.5μm(表面粗糙度为0.2μm以下)-2μm(表面粗糙度为1μm以下)的电子发射性物质的氧化钇(Y2O3)、氧化镁(MgO)或者氧化镧(La2O3)的物质形成,在本实施方式中,由0.01-0.1μm的金属氧化物粒子的集合体所形成的最大厚度为2μm并且保护膜2104的表面粗糙度为1μm以下的Y2O3形成。即,如果保护膜2104的厚度为2μm和保护膜的表面粗糙度超过1μm,则与没有保护膜的状态相比亮度将下降20%,不能获得必须的亮度,此外,如果最大厚度小于0.5μm和保护膜2104的表面粗糙度超过0.2μm,则保护膜的致密性下降,在通过将驱动电流增大5mA以上来提高亮度的情况下,由于氩离子和汞离子等撞击与外部电极2102、2103相对的玻璃泡2101的内壁,发生浸蚀孔(针孔)穿孔的不合格情况,本发明人确认了这一点。因此,在玻璃泡2101的端部内面2101c上存在不形成保护膜2104的区域,在密封玻璃泡2101的端部时,可能在这个区域中存在从玻璃材料析出的Na的碱金属。结果是,由于作为电子发射性物质的Na的碱金属和氧化钇的金属氧化物暴露于放电空间中,因此可以改善黑暗起动特性。
此外,玻璃泡2101的端部外表面的喷砂粗度处理和保护膜2104的表面粗糙度是用JIS B 0601:’94准确测量的“最大高度Ry”。
此外,保护膜2104可以防止由于从玻璃析出的Na与在玻璃泡2101内部封入的汞2107以及在玻璃泡2101内面上形成的荧光体层2105发生反应而劣化。而且,与Na的反应导致消耗汞2107而使寿命缩短,从而引起荧光体层2105劣化和效率、亮度下降。
并且,例如在除去与上述一个外部电极2102相对的保护膜2104a和荧光体层2105之后,将在氧化钇的金属氧化物层中分散了铯化合物、锂化合物或钡化合物的电子发射性物质的材料形成在与所述一个外部电极2102相对的玻璃泡2101的内表面上。在本实施方式中,含有在氧化钇中分散的铯化合物,为了不使铯化合物在玻璃泡2101内飞散,在玻璃泡2101的中央侧的保护膜2104a端部在具有距玻璃泡2101中央侧的外部电极2102端部(外部电极2103的端部)在管端部侧上的间隔m的位置上。结果是,由于电子发射性高的铯化合物暴露于放电空间中,因此可以改善黑暗起动特性。此外,由于放电而从电子发射性物质游离出的原子在玻璃泡2101内飞散,距离外部电极2102的端部(或出光区域)为间隔m的位置上存在电子发射性物质,因此游离原子难以附着在出光区域的荧光体层2105上。因此,可以抑制由点亮时游离原子引起的光束减少。
此外,间隔m优选在2mm以上。这种情况下,由于在位于距出光区域较远的位置上存在电子发射性物质,因此游离原子难以附着在出光区域的荧光体层2105上。由此,可以充分抑制由点亮时的游离原子引起的束减少。
而且,作为不使铯化合物在玻璃泡2101内飞散的措施,不限于上述实施方式,也可以通过凝胶法形成用非结晶状态的氧化钇连接铯化合物之间的连续膜。即,铯化合物通过氧化钇粘接,因此可以防止铯化合物在玻璃泡2101内飞散。
荧光体层2105具有至少含有Mg的荧光体,并位于玻璃泡2101的内表面上,外部电极2102的管中央侧的端部2102a和外部电极2103的管中央侧的端部2103a之间的位置p上。在第三实施方式中,涂覆混合了红色(Y2O3:Eu3+)、绿色(LaPO4:Ce3+,Tb3+)、和含有Mg的蓝色(BaMg2Al16O27:Eu2+)的荧光体的稀土类荧光体,并形成厚度大约为20μm的荧光体层2105。
1、第三实施方式的变形例1
图17是表示根据第三实施方式的变形例1的放电灯的示意图。此外,与根据第三实施方式的放电灯相同的构成元件用相同的标记表示并省略了其说明。
变形例1与上述第二实施方式的不同点在于:外部电极2202、2203是筒状的,在筒轴方向两端侧上具有开口,在进行了玻璃泡2101的外表面的喷射粗度处理2101a、2101b(表面粗糙度为1-3μm)的区域S上通过由银或铜作为主要成分的导电膏形成电极主体层2208、2209(最大厚度d2为大约10μm),并具有在电极主体层2208、2209的外侧层叠由焊料形成的涂层2210、2211(最大厚度d3为大约10μm),其中所述焊料的主要成分的组成为:锡:95.2wt%,银:3.8wt%,铜:1.0wt%,并且外部电极2202、2203的最大厚度为70μm以下,外部电极2202、2203的边缘部2202a、2203a在外侧为圆弧形状,其厚度越接近边缘越薄。
在本实施方式的外部电极2202、2203中,最大厚度d1为20μm,边缘部2202a、2203a即筒轴方向两边缘部的厚度,在外侧上为圆弧形状,因此形成越接近边缘越薄的嘴形状。此外,外部电极2202、2203在玻璃泡2101的外表面的喷射粗度处理过的区域s上的厚度大致是相同的。
根据本实施方式的边缘部2202a、2203a,其外侧为圆弧形状,其厚度越接近边缘越薄的部分,换言之,指的是从外部电极2202、2203的厚度由最大厚度d1变薄的变化点的位置形成的边缘侧的部分。
图18是表示根据第三实施方式的变形例1的外部电极的边缘部的放大剖面图。如图18所示,在外部电极2202的边缘部2202a,在包含玻璃泡2101的管轴的面截取的剖面中,连接位置Q1(边缘部2202a的边缘)和位置Q2(在边缘部2202a的外表面上,所述边缘部2201a为最大厚度的点)的直线Q3与所述玻璃泡2101的外表面形成的角度R优选在5-45度范围内。此外,难以产生臭氧,并且外部电极2202、2203难以从玻璃泡2101表面剥离下来。
这里,在根据第三实施方式的放电灯2200中,外部电极2202、2203的最大厚度指的是外部电极2202、2203的厚度大致相同的部分的最大厚度。而且,为了在玻璃泡2101内产生放电而覆盖玻璃泡2101的外表面的部分的最大厚度,例如,在用于供电的外部电极2202、2203的一部分上设置突起部分等的情况下,不包含该突起部分等的厚度。
根据本实施方式,由于外部电极2202、2203的边缘部的厚度越接近边缘越薄,因此难以发生电晕放电,由此难以产生臭氧。
此外,边缘部2202a、2203a的形状不限于上述嘴形状,还可以是实质上直线状(例如,沿着如图18所示的直线Q3的形状),并且在筒轴方向两边缘部的厚度越接近边缘越薄。
此外,由于在涂层2210、2211的焊料中含有银,因此难以发生电极主体层2208、2209的银蚀。为了使银蚀难以发生,银的含量优选在1.0-8.0wt%的范围内。此外,为了提高电极主体层2208、2209与涂层2210、2211的粘接性,优选研磨电极主体层2208、2209的表面,扩大平坦区域,涂层2210、2211的湿润性良好。
此外,形成涂层2210、2211的焊料的组成不限于上述组成,例如还可以含有铋、锌、铅等中的至少一种。但是,为了获得环保的放电灯2200,优选不含有铅、锑等对环境造成负担的物质。此外,涂层2210、2211可以用焊料以外的材料形成。例如,可以是由化学镀形成的涂层。在外部电极2202、2203中,含有电极主体层2208、2209和涂层2210、2211以外的层也可以。
此外,设置在玻璃泡两端的外部电极不限于在两端具有相同的形状,可以采用上述实施方式和变形例的任意组合。
另外,第二实施方式的边缘部2108a、2109a和变形例1的边缘部2208a、2209a设置在越过进行了玻璃泡2101的表面粗度处理的区域s的位置上,但不限于此,设置在进行了所述粗度处理的区域s上,也可以获得抑制本发明的电晕放电的效果。这种情况下,由于第二实施方式的边缘部2108a、2109a和变形例1的边缘部2208a、2209a在角部扩张,因此可以形成为,在这之后,研磨这个角部分,使得所述边缘部在外侧为圆弧形状,其厚度越接近边缘越薄。
2、第三实施方式的变形例2
图19表示根据第三实施方式的变形例2的放电灯的示意图。
如图19所示,根据变形例2的放电灯3100利用电介质阻挡放电,并包括在内部具有放电空间的管状玻璃泡3101的两端部外周上的外部电极3102、3103,并在玻璃泡3101的内表面上,从玻璃泡3101的内表面一侧依次形成保护膜3104和荧光体层3105。
玻璃泡3101是一种沿着垂直于管轴的平面截取的剖面为大致圆形的放电容器,并且例如由钠石灰玻璃(以下称为“苏打玻璃”)制成。考虑玻璃的加工性,优选采用氧化钠的含量在3mol%到20mol%范围内的玻璃料。此外,氧化钠的含量在5mol%以上时,可以使在黑暗条件下的黑暗起动特性在大约1秒以下的几率很高,相反,如果氧化钠的含量超过20mol%,则长时间使用后玻璃泡上产生着色,导致亮度下降,因此可能发生玻璃泡3101本身的强度降低等的不合格情况。因此,在考虑到对环境的影响的情况下,优选采用碱金属的含量在上述范围内、并且铅的含量在0.1wt%以下的玻璃(所谓的无铅玻璃)。此外,铅的含量在0.01wt%以下的玻璃是优选的。在本实施方式中,在由氧化钠的含量为16wt%的苏打玻璃构成、外径Φ为4.0mm、内径Φ为3.0mm、全长为720mm的直形玻璃泡中,在玻璃泡3101的内部填充压力大约为8kPa的氩和氖等稀有气体3106、以及大约2mg的汞3107。而且,玻璃泡3101的尺寸不限于上述尺寸,为了保持放电灯3100的形状为纤细状,优选其外径为为1.8mm(内径1.4mm)-6.0mm(内径5.0mm)。
外部电极3102、3103由在施加了玻璃泡3101的端部外表面的喷砂处理3101a、3101b(表面粗糙度为1-3μm)的区域中、最大厚度为70μm以下的导电层3108、3109形成,导电层3108、3109的边缘部3108a、3109a的外侧为圆弧形,其厚度越接近边缘越薄。在本实施方式中,导电层3108、3109的边缘部3108a、3109a设置在跨越了距施加了玻璃泡3101的外表面的粗度处理3101a、3101b的区域(s’)W’2为0.5mm以上的位置、最好为0.5-3mm的位置上。此外,导电层3108、3109的主要成分是焊料材料,例如以锡、锡和铟的合金、或者锡和铋的合金中的任一种作为主要成分,以距离玻璃泡3101的一端的预定长度,全长w’为25mm,圆筒状部分的宽度w’1约为20mm,沿着玻璃泡3101的整个周长形成。在这种制法中,将距离密封的玻璃泡3101的一端为25mm的部分浸在含有熔融的上述焊料的超声波焊料槽中,利用公知的超声波焊料浸渍法,在玻璃泡3101的外周面上形成厚度大约为10μm的焊料层。
而且,从与玻璃泡3101的粘接性观点考虑,导电层3108、3109优选是在上述焊料中包含锑、锌、铝中的至少一种的添加剂,此外,从与玻璃泡3101的表面的湿润性的观点考虑,优选在上述焊料中含有锑或锌等添加剂,但是,考虑到对环境的影响,优选不含有铅等对环境造成负担的物质。
此外,在导电层3108、3109的边缘部3108a、3109a中,上述w’2为0.5mm-3mm,在使用上述超声波焊料浸渍法的情况下,如果w’2小于0.5mm,则作为本发明特征的导电层3108、3109的边缘部3108a、3109a是在外侧呈圆弧形状、其厚度越接近边缘越薄的形状,即,在说明现有技术时,如图15所示的玻璃泡3004侧的端部3002a、3003a容易因角部扩张而发生电晕放电。因此,存在w’2超过3mm时导电层3108、3109的边缘部3108a、3109a容易从玻璃泡3101的表面剥离的问题。
保护膜3104由含有作为金属氧化物粒子的集合体所形成的最大厚度为0.5μm(表面粗糙度为0.2μm以下)-2μm(表面粗糙度为1μm以下)的电子发射性物质的氧化钇(Y2O3)、氧化镁(MgO)或者氧化镧(La2O3)的物质形成,在本实施方式中,由在0.01-0.1μm金属氧化物粒子的集合体所形成的最大厚度为2μm、保护膜3104的表面粗糙度为1μm以下的Y2O3形成。即,如果保护膜3104的厚度为2μm和保护膜的表面粗糙度超过1μm,则与没有保护膜的状态相比亮度将下降20%,不能获得必须的亮度,此外,如果最大厚度小于0.5μm和保护膜3104的表面粗糙度超过0.2μm,则保护膜的致密性下降,在通过将驱动电流增大5mA以上来提高亮度的情况下,由于氩离子和汞离子等撞击与外部电极3102、3103相对的玻璃泡3101的内壁,发生浸蚀孔(针孔)穿孔的不合格情况,本发明人确认了这一点。因此,在玻璃泡3101的端部内面3101c上存在不形成保护膜3104的区域,在密封玻璃泡3101的端部时,可能在这个区域中存在从玻璃材料析出的Na的碱金属。结果是,由于作为电子发射性物质的Na的碱金属和氧化钇的金属氧化物暴露于放电空间中,因此可以改善黑暗起动特性。
而且,玻璃泡3101的端部外表面的喷砂粗度处理和保护膜3104的表面粗糙度是用JIS B 0601:’94准确测量的“最大高度Ry”。
此外,保护膜3104可以防止由于从玻璃析出的Na与在玻璃泡3101内部封入的汞3107以及在玻璃泡3101内面上形成的荧光体层3105发生反应而劣化。而且,与Na的反应导致消耗汞3107而使寿命缩短,从而引起荧光体层3105劣化和效率、亮度下降。
并且,与作为一个外部电极3102的导电层3108相对的保护膜3104a、例如在除去例如与上述一个外部电极3102相对的保护膜3104a以及荧光体层3105之后,将在氧化钇的金属氧化物层中分散了铯化合物、锂化合物或钡化合物的电子发射性物质的材料形成在与所述一个外部电极3102相对的玻璃泡3101的内表面上。在本实施方式中,含有在氧化钇中分散的铯化合物,为了不使铯化合物在玻璃泡3101内飞散,在玻璃泡3101的中央侧的保护膜3104a端部被设置在具有距玻璃泡3101中央侧的从导电层3108的一端(导电层3109的端部)在管端部一侧的间隔m’的位置上。结果是,由于电子发射性高的铯化合物暴露于放电空间中,因此可以改善黑暗起动特性。此外,由于放电而从电子发射性物质游离出的原子在玻璃泡3101内飞散,距离导电层3108的端部(或出光区域)为间隔m’的位置上存在电子发射性物质,因此游离原子难以附着在出光区域的荧光体层3105上。因此,在点亮时,可以抑制由于游离原子引起的光束减少。
此外,间隔m优选在2mm以上。这种情况下,由于在位于距出光区域较远距离的位置上存在电子发射性物质,因此游离原子难以附着在出光区域的荧光体层3105上。由此,可以充分抑制在点亮中由于游离原子使光束减少。
而且,作为不使铯化合物在玻璃泡3101内飞散的措施,不限于上述实施方式,也可以通过凝胶法形成用非结晶状态的氧化钇连接铯化合物的连续膜。即,铯化合物通过氧化钇粘接,因此可以防止铯化合物在玻璃泡3101内飞散。或者,如图19中的虚线所示的电子发射性高的铯化合物3110附着在设置在玻璃泡3101的内面上的保护膜3104上、距在玻璃泡3101的中央侧的导电层3108、3109的端部在管端部侧、在导电层3108、3109的圆筒状部分中,为宽度w’1长度的三分之一以上的间隔(电场强度较弱的位置上)的位置上。
荧光体层3105具有至少含有Mg的荧光体,并位于玻璃泡3101的内表面上,且位于外部电极3102的管中央侧的端部和外部电极103的管中央侧的端部之间的位置p上。在本实施方式中,涂覆混合了红色(Y2O3:Eu3+)、绿色(LaPO4:Ce3+,Tb3+)、和含有Mg的蓝色(BaMg2Al16O27:Eu2+)的荧光体的稀土类荧光体,并形成厚度大约为20μm的荧光体层3105。
3、第三实施方式的变形例3
图20是表示根据第三实施方式的变形例3的放电灯。与变形例2的放电灯3100相同的构成部件用相同的符号表示并省略其说明。
变形例3与变形例2的区别在于:外部电极3202、3203形成在玻璃泡3101的两端外周面上,构成外部电极3208、3209的焊料材料例如通过遮蔽玻璃泡3101的端部利用浸渍法形成为筒状(套筒状),在进行了玻璃泡3101的外表面的粗度处理3101a、3101b的区域S’上形成最大厚度为70μm以下的外部电极3208、3209,而且,外部电极3208的两边缘部3208a、3208b和外部电极3209的两边缘部3209a、3209b的外侧呈圆弧状,其厚度越接近边缘越薄。
在变形例3中,形成外部电极3202、3203的最大厚度d’1为70μm以下的外部电极3208、3209,而且,外部电极3208的边缘部3208a、3208b和外部电极3209的边缘部3209a、3209b在外侧上呈圆弧形,其厚度越接近边缘越薄,因此难以发生电晕放电,由此难以产生臭氧。
此外,设置在玻璃泡两端的外部电极不限于在两端形状相同,也可以为上述实施方式和变形例的任意组合。
此外,变形例3的导电层3108、3109的边缘部3108a、3109a和变形例3的导电层3108、3109的边缘部3208a3208b、3209a、3209b的形状不限于上述圆弧形状,也可以采用在筒轴方向上的两边缘部的厚度实质上是直线状、越接近边缘越薄的形状。这种情况下,考虑到臭氧的产生和变形例2的外部电极3102、3103或变形例3的外部电极3202、3203从玻璃泡3101表面剥离的问题,所述边缘部3108a、3109a、3208a、3208b、3209a、3209b的形状,在沿着包含所述玻璃泡3101的管轴的面截取的剖面中,连接所述边缘部3108a、3109a、3208a、3208b、3209a、3209b的边缘Q1(参照图18)和在所述边缘部的外表面上所述边缘部为最大厚度的点Q2(参见图18)的直线Q3(参见图18)与所述玻璃泡3101的外表面形成的角度R优选在5-45度的范围内。
此外,变形例2的导电层3108、3109的边缘部3108a、3109a和变形例3的边缘部3208a、3208b、3209a、3209b设置在越过施加了玻璃泡3101的外表面的粗度处理的区域S的位置上,但不限于此,设置在施加了所述粗度处理的区域s中也可以获得本发明的抑制电晕放电的效果。在这种情况下,由于变形例2的导电层3108、3109的边缘部3108a、3109a和变形例3的边缘部3208a、3208b、3209a、3209b发生角部扩张,因此,在此后,研磨这个角部分,从而形成所述边缘部在外侧为圆弧形状,并且其厚度越接近边缘越薄。
(第四实施方式)
近年来,随着大型液晶电视的普及,增大了以竖直向下方式用于这种大型液晶电视的背光单元(以下称为LCBL单元)的需要。
作为LCBL单元用的光源,一般是冷阴极管,由于需要用于点亮多个灯的相同数量的高频电子镇流器等诸多事情,因此也研究了其它光源的使用。
这里,由于外部电极型放电灯具有利用一个高频电子镇流器来点亮多个灯的优点,因此用于例如16灯的灯适合于作为LCBL单元的光源。
此外,如图21所示,为了LCBL单元的薄型化和扩大投射范围,现有的外部电极型放电灯4090包括:作为放电容器的扁平状(椭圆形)的玻璃泡4091、在管内表面上涂覆的荧光体4092、封入管内的汞4093和氖、氩等缓冲用稀有气体4094、以及设置在玻璃泡两端部外周面上的一对扁平状外部电极4095、4096(参见特开2003-36723号公报)。
但是,在现有的外部电极型放电灯4090(以下简单称为“灯”)中,配置了外部电极4095、4096的玻璃泡的横剖面的形状是椭圆形,为了获得预定灯电流,横剖面形状成形为椭圆形,与以前的圆形玻璃泡相比,由于阴极电压降增加,因此存在灯功率增加的问题。
此外,例如,在金属制的外部电极4095、4096中,由于成形为椭圆形,因此与成形为圆形的情况相比,成形的尺寸精度恶化,在外部电极4095、4096的内周面和玻璃泡的外周面之间产生间隙,因此在点亮灯时在这个间隙部发生电晕放电。由此,由产生的电晕放电生成臭氧,因此由于图中未示出的臭氧使灯周边的树脂部件急速劣化,即使是微量也存在产生很大坏影响的可能性。结果是,存在由于臭氧而使荧光灯、背光单元和液晶电视等使用的树脂部件劣化并缩短寿命的问题。
在第四实施方式中,其目的是提供一种能抑制灯功率的增加和臭氧的产生的放电灯。
如图22所示,根据第四实施方式的放电灯4100包括作为放电容器的圆筒状的玻璃泡4101、以及由在玻璃泡4101内部的两端部外周面上设置的电极主体层4102、4103和涂层4104、4105构成的一对外部电极4109、4110,在玻璃泡4101的中央部取出光的光取出部4120的横剖面的形状是扁平状的。
玻璃泡4101由硼硅酸玻璃构成,在玻璃泡4101内表面上涂覆混合了红色(Y2O3:Eu3+)、绿色(LaPO4:Ce3+,Tb3+)、和蓝色(BaMg2Al16O27:Eu2+)的荧光体的稀土类荧光体,并形成厚度大约为20μm的荧光体膜4106。在玻璃泡4101的内部填充大约8kPa的氩和氖等的稀有气体4107、和大约2mg的汞4108。此外,如图22(b)-22(d)所示,在玻璃泡4101中,放电弧柱发光部4120(光取出部4120)的横剖面的形状大致为椭圆形,电极主体层4102、4103的横剖面的形状大致为圆形。
而且,玻璃泡4101不限于硼硅玻璃,也可以采用铅玻璃、无铅玻璃、苏打玻璃等。这种情况下,可以改善黑暗起动性。即,上述玻璃含有大量的以氧化钠(Na2O)为代表的碱金属氧化物,例如,在氧化钠的情况下,钠(Na)成分随着时间的流逝将在玻璃泡的内面上析出。由于钠降低了负电性,因此认为在玻璃泡内侧端部上析出的钠使黑暗起动性提高了。
特别是,在覆盖玻璃泡端部外周面而形成外部电极的外部电极型荧光灯中,玻璃泡的材料中含有碱金属氧化物的含量优选在3mol%-20mol%范围内。
例如,在碱金属氧化物是氧化钠的情况下,其含量优选在5mol%-20mol%范围内。如果小于5mol%,则黑暗起动时间超过1秒的几率很高(换言之,在5mol%以上,可以使黑暗起动时间在1秒以下的几率很高),如果超过20mol%,则长时间使用后,玻璃泡白色化,导致亮度下降,因此存在玻璃泡的强度下降的问题。
此外,考虑到环保的情况,优选使用无铅玻璃。但是,无铅玻璃也存在在制造过程中含有作为杂质的铅的情况。因此,将无铅玻璃定义为含有0.1wt%以下的杂质铅的玻璃。
这里将介绍灯4100的各个尺寸。灯4100的全长T为715mm,放电弧柱发光部4120(光取出部)的管轴X’方向的长度Da为大约680mm,设置电极主体层4102、4103的玻璃泡4101的两端部中沿着管轴X’的方向的长度Db、Dc分别为17mm,放电弧柱发光部4120的外周表面积为大约105cm2。此外,上述大致椭圆形的短外径ao为4.0mm,短内径ai为3.0mm,长外径bo为5.8mm,长内径bi为4.8mm。此外,上述圆形的管外径ro为5.0mm,管内径为4.0mm。
电极主体层4102、4103以导电层的形式形成在玻璃泡4101的圆筒状的外周面上,与玻璃泡4101的扁平状端部4121a、4122a相对的电极主体层4102、4103的端部4102a、4103a设置成与玻璃泡4101的扁平状端部4121a、4122a相对形成1mm以上的间隙δ。
根据发明人的研究表明,在电极主体层4102和电极主体层4103之间施加1.0-3.0kV的高电压来点亮灯时,在与玻璃泡4101的扁平状端部4121a、4122a相对的电极主体层4102、4103的端部4102a、4103a的安装位置,在上述间隙δ部发生电晕放电的问题。即,如图22所示,上述间隙δ如果小于1mm,则在与电极主体层4102、4103的端部4102a、4103a直接相对的玻璃泡4101的扁平状端部4121a、4122a之间发生电晕放电,由此产生臭氧。臭氧使图中未示出的灯周边的树脂部件快速劣化,即使微量臭氧也会产生很大的坏影响。结果是,由于臭氧而使荧光灯、背光单元和液晶电视等使用的树脂部件劣化并产生短寿命的问题。
涂层4104、4105的边缘4104a、4105a,为了抑制点亮灯时发生电晕放电,从玻璃泡4101中央侧的电极主体层4102、4103的边缘4102a、4103a的位置设置在玻璃泡4101的边缘4101b一侧上且间隔为N(1mm以上)。
在第四实施方式中,涂层4104、4105例如可以全长为14.0mm、圆筒部的外径Φ为5.5mm,内径Φ为5.1mm,壁厚为15μm,由于不必具有像金属箔和金属带那样的可塑性,因此在不容易发生裂纹时可以设定为较厚。
这里,玻璃泡4101的外径Φ为5.0mm,涂层4104、4105的内径Φ为4.0mm,因此,玻璃泡4101与涂层4104、4105之间的间隙平均为0.05mm。
由于电极主体层4102、4103是利用以下说明的浸渍法在密封的玻璃泡4101的两端上作为导电膏例如银膏附着形成的,并且距离玻璃泡4101的一端的预定长度,例如全长为15.5mm,因此厚度为15μm。
此外,电极主体层4102、4103的导电膏不限于银膏,还可以采用镍膏、金膏、钯膏或碳膏。此外,对于电极主体层4102、4103的导电膏,考虑到与玻璃泡4101表面的强粘接性的情况,作为导电膏中的粘合剂的低熔点玻璃是优选的,其含量优选为1-10wt%,电阻率大约为10-1-10-6Ω·cm是优选的。而且,从抑制在灯点亮时发生电晕放电的观点出发,电极主体层4102、4103的边缘4102a、4103a和涂层4104、4105的边缘4104a、4105a被倒角,其倒角部的厚度在其边缘附近变薄,而且,由电极主体层4102、4103和涂层4104、4105构成的外部电极4109、4110的最大厚度优选在70μm以下。
图23表示灯4100的玻璃泡4010的成形方法的模示图。
首先,(a)准备由直管状的喷硅酸玻璃(软化点为765℃)构成的玻璃泡21[图23(a)],(b)将上述玻璃泡21的横剖面的形状是扁平状的预定部分夹持设置在由不锈钢构成的2个成形模具板22a、22b之间[图23(b)]。(c)通过成形模具板22a的自重,用图中未示出的加热炉将玻璃泡21加热到低于软化点的管壁温度(例如620-700℃)[图23(c)],(d)将剖面从圆形加工成大致椭圆形,可以获得预定形状的玻璃泡21[图23(d)]。玻璃泡的成形方法不限于上述方法。
第四实施方式的玻璃泡4101经过(b)-(d)的工序成形为最终的直管灯A。如此成形的灯A的管外径5.0mm的尺寸变为:大致椭圆形的短外径4.0mm、长外径5.8mm,管内径4.0mm的长度为4.0mm,变化为大致椭圆形的短内径为3.0mm,长内径4.8mm。另外,在利用上述成形方法将管外径为5.0mm的直管灯A扁平的情况下,最大时,将长外径bo设置为6.6mm、将短外径ao设置为3.0mm(这种情况下的扁平率为)是优选的。如果过度扁,则管的壁厚变得很大,导致成品率下降。
下面说明上述放电灯4100的作用效果。
在第四实施方式中,在圆筒状的玻璃泡4101的两端部外周面上设置一对电极主体层4102、4103,因此可以抑制灯功率的增加,此外,可以防止在玻璃泡4101的外周面与电极主体层4102、4103的内周面之间产生间隙,因此可以抑制臭氧的产生,由此提供一种包括具有不比其它部分的寿命差的寿命的电极主体层的放电灯。
此外,通过将与玻璃泡4101的扁平状端部4121a、4122a相对的电极主体层4102、4103的边缘设置在玻璃泡4101的扁平状端部4121a、4121b的间隙δ中,由于可以抑制玻璃泡4101的扁平状端部4121a、4122a和电极主体层4102、4103的边缘4102a、4103a之间的放电,因此可以抑制臭氧的产生。此外,如果该间隙δ为1mm以上,即使电极主体层4102、4103有安装误差,在电极主体层4102、4103的边缘4102a、4103a与玻璃泡4101的扁平状端部4121a、4122a之间,可以抑制灯点亮时的电晕放电,另外,由于使该间隙δ例如小于1mm,因此可以缩短灯全长。
由于电极主体层4102、4103以导电层的形式形成在玻璃泡4101的端部外周面上,因此与玻璃泡4101的端部外周面相对的电极主体层的密封性变好,进一步可以抑制臭氧的产生。
通过3mm以上的长度包围电极主体层4102、4103的外周面来设置连续的帽状或套筒状的涂层,将涂层4104、4105安装在电极座上(未示出),可以减少电极主体层4102、4103的外表面的损伤,并保持稳定的连续性。
在玻璃泡4101的扁平状端部4121a、4122a一侧上的涂层4104、4105的边缘4104a、4105a设置在从玻璃泡4101的扁平状端部4121a、4122a侧的电极主体层端部4102a、4103a的位置到玻璃泡端部4101b一侧上且间隔为N,因此在将涂层4104、4105安装到玻璃泡4101上时,涂层4104、4105的边缘4104a、4105a从电极主体层端部4102a、4103a的位置飞出,由此在涂层4104、4105的边缘4104a、4105a与玻璃泡4101的外周面之间不产生间隙,可以抑制在灯点亮时产生额电晕放电。此外,如果该间隔N设置为1mm以上,即使存在涂层4104、4105安装误差,在涂层4104、4105的边缘4104a、4105a与玻璃泡4101的外周面之间,也可以抑制在灯点亮时发生电晕放电。
玻璃泡4101的扁平状端部4121a、4122a侧的涂层4104、4105的边缘4104a、4105a被倒角,因此容易从玻璃泡4101的端部安装电极主体层4102、4103,而且,可以在安装时不容易对电极主体层4102、4103外周面造成损伤。
作为电极主体层4102、4103的电极主体层是银膏、镍膏、金膏、钯膏或碳膏中的任何一种,因此提高了与玻璃泡4101的外周面的密接性,可以抑制在玻璃泡4101与电极主体层4102、4103之间发生电晕放电,而且,由于介于电极主体层4102与电极主体层4103的放电空间之间的玻璃泡4101,可使等效的第一电容器和第二电容器的静电容量实质上相同。
此外,通过在作为电极主体层4102、4103的导电膏中含有1-10wt%的低熔点玻璃,在电极主体层4102、4103的外周面上从玻璃泡4101的端部安装涂层4104、4105时,难以对电极主体层4102、4103的外周面造成损伤。
1、变形例1
图24表示根据第四实施方式的变形例1的放电灯4200的示意图,本实施方式与上述第四实施方式的区别在于:电极主体层4202、4203是通过例如遮蔽并浸渍而在玻璃泡4101的端部形成银膏进而在玻璃泡4101的两端外周面上形成为筒状,涂层4202、4205形成为套筒状(圆筒状),通过热压配合法将圆筒状的涂层4204、4205插入玻璃泡4101的端部,并将涂层4204、4205与电极主体层4202、4203密接连接,套筒状的涂层4204的两边缘4204a、4204b(或套筒状的涂层4205的两边缘4205a、4205b)分别设置在电极主体层4202的两边缘4202a、4202b(或电极主体层4203的两边缘4203a、4203b)的内侧,并具有间隔N。
此外,与根据第四实施方式的放电灯4100相同的构成元件用相同的标记表示,并省略其说明。
根据本实施方式,可以提供一种放电灯,在将涂层4204、4205安装在玻璃泡4101上时,涂层4204、4205的边缘4204a、4205a从电极主体层端部4202a、4203a的位置飞出,涂层4204、4205的边缘4204a、4205a与玻璃泡4101的外周面之间不产生间隙,因此可以抑制在涂层4204、4205与玻璃泡4101的外周面之间,在灯点亮时发生电晕放电,并且该灯中包括具有不比其他部分的寿命差的寿命的电极主体层。此外,即使在涂层4204的两边缘4204a、4204b(或涂层4205的两边缘4205a、4205b)沿着管轴X’方向安装偏移,但由于距离电极主体层4202的两边缘4202a、4202b(或电极主体层4203的两边缘4203a、4203b)有间隔N,因此可以抑制在涂层4204的两边缘4204a、4204b(或涂层4205的两边缘4205a、4205b)与玻璃泡4101之间在灯点亮时发生电晕放电。由于利用热压配合法将圆筒状涂层4204、4205与电极主体层4202、4203连接起来,因此电极主体层4202、4203与相对的圆筒状涂层4204、4205的密接性良好,由此可以使电连接稳定化。
<放电灯的制造方法>
作为根据本发明的实施方式的放电灯的制造方法,下面举例介绍根据第一实施方式的放电灯1。根据本实施方式的放电灯的制造方法的特征在于外部电极的形成方法。由于荧光体层、保护膜、玻璃泡等的形成方法是按照公知技术的方法,因此这里省略其说明,下面将详细介绍外部电极的形成方法。
利用公知方法,在内壁上形成保护膜和荧光体层,并在内部封入汞和缓冲用稀有气体,然后密封一对电极,由此形成玻璃泡。
图25表示了外部电极形成工序的流程图。首先,在玻璃泡的两端部外周电极形成区域上,利用丝网印刷法涂覆银膏(步骤S101)。也可以采用丝网印刷法以外的方法,例如照相印刷、浸渍法等方法涂覆银膏。
而且,银膏的主要成分是银。作为主要成分,指的是组成中含量最多的成分,并且是对组成物的物性产生很大影响的成分。另外,还可以含有银以外的化合物作为添加物。作为添加物可以考虑玻璃料。例如,在添加含有1.0-5.0wt%的铋(Bi)的玻璃料时,通过玻璃料的固定效果而提高了相对于玻璃泡2的粘接性。作为添加物,还可以列举其他物质,如乙基纤维素等。另一方面,为了获得环保的放电灯1,最好不添加铅、锑、砷、钾等的对环境造成负担的物质。
然后,将涂覆了银膏的玻璃泡放入电炉中,升高电炉内的温度,在炉内温度达到600℃时,维持这个温度5分钟进行烧结(步骤S102)。通过烧结,将银膏内的玻璃料熔融,并将银膏固定到玻璃泡上。由此,由银膏膜形成预电极主体层。
通过在电炉内烧结预电极主体层,由于蒸发了膏的稀释液和银膏内的树脂成分,因此不存在在这个表面上具有凹凸的状态。在这种状态下,在后述的涂覆工序中将其浸渍在熔融的焊料中,可能导致预电极主体层的焊料的附着性恶化。
因此,在接下来的工序中,研磨预电极主体层(步骤S103)。作为具体的研磨方法,例如,可以考虑利用含有作为化合物的氧化铝等矿物质的金属用研磨剂的研磨方法、利用金属研磨带的研磨方法等。由此,预电极主体层的表面上的平坦区域增多了,并且提高了焊料的湿润性。
此外,通过研磨,预电极主体层的边缘附近的厚度加工成在靠近边缘时变薄。由此形成电极主体层7。此外,由从上述步骤S101到步骤S103的工序与电极主体层形成工序相对应。
然后,将玻璃泡浸在焊料熔融槽中,由此进行在电极主体层上形成涂覆焊料的涂层的涂覆工序(步骤S104)。
准备熔融焊料的焊料熔融槽。焊料由以下成分组成:锡:95.2wt%,银:3.8wt%,铜:1.0wt%。这种焊料的熔点为230℃。
图26(a)和(b)是说明将玻璃泡浸在(浸渍)焊料熔融槽中时的玻璃泡的角度的示意图。
日图26(a)所示,将玻璃泡浸在焊料熔融槽中时,优选玻璃泡的管轴与垂直方向所成的角度a保持在5度以内。在玻璃泡以超过角a为5度的角度倾斜的状态下,在焊料熔融槽浸渍之后将其上拉时,在不必涂覆焊料的区域的玻璃泡上也配备了焊料,因此产生如图26(b)所示的焊料残余19。
图27是表示熔融焊料的温度、浸渍时间和涂覆结果之间的关系的表。
表中,分三个阶段“○”、“△”、“×”来评价“焊料的湿润性”,其中“○”表示焊料湿润性为良好的状态,“△”表示焊料湿润性稍微良好的状态,“×”表示焊料湿润性不好的状态。从表中可以看出,焊料的湿润性通过使熔融焊料的温度和浸渍时间满足适合条件而变为良好。
此外,表中的“焊料最盛×”表示由于熔融焊料的温度是在熔点(230℃)附近的温度,因此焊料为块状,因而不能良好地进行涂覆的状态。
图27的表中的“银蚀”指的是构成电极主体层的银膏中的银在熔融焊料内溶解出来的现象。表中的“银蚀△”指的是在电极主体层中局部地没有银的状态,“银蚀×”表示在电极主体层中的一半以上的区域部没有银的状态,由于发生银蚀将导致在电极主体层中产生孔,并且使放电灯的静电容量发生变化,因此必须在焊料浸渍时不发生银蚀。
此外,由于在焊料中含有银,因此难以发生银蚀。此外,为了难以产生银蚀,银的含量优选在1.0-8.0wt%范围内。
从图27的表中可知,优选地,熔融焊料的温度为235℃时浸渍2秒-5秒、在240℃时浸渍1秒-3秒、在250℃时浸渍1秒-3秒、在260℃时浸渍1秒-2秒、在265℃时浸渍1秒,焊料的湿润性良好,而且不发生银蚀。
通过如上所述的将玻璃泡浸渍在焊料熔融槽中,在电极主体层7上层叠由焊料形成的涂层8。此外,上述步骤S104的工序与涂层形成工序相同。涂层8形成在电极主体层7上,且其在边缘附近的厚度越靠近边缘越薄,通过由焊料形成的涂层的表面张力的影响,涂层8形成为在边缘附近的厚度越靠近边缘越薄的形状。
如上述,在玻璃泡2的外周上,形成边缘附近的厚度越靠近边缘越薄的形状的外部电极3、4。
前面已经基于实施方式介绍了本发明,本发明的内容不限于上述实施方式所示的具体例子,例如,还可以考虑以下的变形例。
1、变形例1
如上所述,前面说明了形成电极主体层的方法,即,在电极主体层形成工序中,首先形成预电极主体层之后,研磨该预电极主体层,形成使其边缘附近的厚度越靠近边缘越薄的形状的电极主体层,但是电极主体层的形成方法不限于上述方法。
例如,可以考虑以下方法:在玻璃泡上刚刚涂覆银膏之后,用在边缘附近弯曲成凹状、在中央附近具有平面的模子挤压涂覆的银膏,由此形成使边缘附近的厚度越靠近边缘越薄的形状的电极主体层。
2、变形例2
如上所述,通过焊料浸渍法由焊料形成涂层,但是也可以采用利用其他方法形成其它材料的涂层。例如,还可以利用公知的化学镀法和电镀法等,通过在电极主体层上镀覆镍或铜,形成由镍或铜形成的涂层。这种情况下,由于在电极主体层上形成了在边缘附近的厚度越靠近边缘越薄的涂层,因此由涂层和电极主体层构成的外部电极形成为在边缘附近的厚度越靠近边缘越薄的形状。由此,在外部电极上难以产生电晕放电,由此可以获得难以产生臭氧的放电灯。
<背光单元的构成>
图28是表示根据本发明的一个实施方式的背光单元等的示意结构的分解斜视图,图29是说明放电灯的安装状态的示意图。
根据本发明的一个实施方式的背光单元60是液晶电视用的正下方方式的背光单元,其结构基本上按照现有技术的背光单元的结构。
如图28所示,背光单元60包括外壳61、扩散板62、扩散片63以及透镜片64,并用于设置在液晶面板65的背面。
外壳61是白色的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)树脂制的箱体,如图28所示,大致矩形的底板构成为反射板66。在外壳61的内部并联设置多个放电灯1,这种放电灯1的光从所述外壳61的开口向扩散板62射出。
在反射板66上,在对应各个放电灯1的安装位置上分别设置一组插座67。各个插座67例如是通过弯曲青铜等铜合金制的板材加工而成,并由一对夹持片68a、68b以及在下边缘连接夹持片68a、68b的连接片69构成。
在夹持片68a、68b上设置与放电灯1的外形相配合的凹部,在所述凹部内嵌入放电灯1,利用所述夹持片68a、68b的弹力作用,将所述放电灯1保持在插座67上,同时使所述插座67与外部电极3、4电连接。
在安装于背光单元60的放电灯1时,从所述背光单元60的下述点亮电路(未示出)通过插座67供电。
扩散板62是聚碳酸酯(PC)树脂制的板体,并配置成被塞入外壳61的开口中。扩散片63由聚碳酸酯树脂制成,透镜片64由丙烯基树脂制成,并在各个扩散板62上依次重叠配置。
根据第一实施方式的放电灯1,由于电极主体层7用涂层8覆盖,因此在将放电灯1嵌入插座67时,所述电极主体6难以固接能夹持片68a、68b的边缘而磨削以及剥离。
下面参照图30,介绍所述点亮电路。图30是表示本发明的一个实施方式的点亮电路的结构图。
点亮电路包括频率控制部件221、脉宽调制(Pluse Wide Modulation:PWM)生成部件222、反馈控制部件223、MOSFET驱动器224、反相器电路225、升压变压器T1、T2、修正电感器N1、N2、共振电感器Lr1、Lr2、以及放电灯La1-LaN。
频率控制部件221控制由PWM生成部件222产生的脉冲频率。
PWM生成部件222产生调整ON、OFF的比率的脉冲。
反馈控制部件223通过监视流过修正电感器N1、N2的电流来检测灯电流的总和,通过灯电流的总和为一定值来控制PWM生成部件222。
MOSFET驱动器224在来自PWM生成部件222的输入信号的基础上切换反相器电路225的晶体管Q1-Q4的栅极的输出信号。
修正电感器N1、N2是使施加于放电灯La1-LaN的电压在各个灯中都相等的修正元件。
频率控制部件221和反馈控制部件223的输出分别输入到PWM生成部件222。PWM生成部件222的输出被输入到MOSFET驱动器224,MOSFET驱动器224向反相器电路225输出沟道CH-A、CH-B的2个系统。
反相器电路225包括晶体管Q1-Q4、电容器Cd1、Cd2,其输出被输入到升压变压器T1、T2的初级侧线圈。升压变压器T1、T2的次级侧线圈的一端通过修正电感器N1、N2并联连接。升压变压器T1、T2的次级侧线圈的另一端与各个共振电感器Lr1、Lr2连接。
放电灯La1-LaN并联连接,并分别与共振电感器Lr1、Lr2串联连接。放电灯La1-LaN在等效电路中,表示各个电极与电容器串联连接的电极对。
升压变压器T1、T2通过反相器电路225驱动,在升压变压器T1、T2的次级侧,放电灯La1-LaN的电容成分的总和与共振电感器Lr1、Lr2构成LCR串联连接共振电路。灯起动时的反相器电路225的切换频率通过频率控制部件221将点亮时的频率控制得很低,随着灯温度上升,进行频率升高的控制。
在起动时,由于灯温度低,因此灯放电电路的电压高,阻抗也高。在各个放电灯La1-LaN中,存在限制灯电流的阻抗,但这个阻抗依据灯温度,在起动时大,因此使灯高阻抗时的管电压稳定。结果是,起动时,可以降低由于起动电压的不足而导致的起动不良。
此外,稳定点亮时,频率升高,通过使上述的LCR并联共振电路充分工作,可以提高点亮电路的输出效率。
再有,调光时灯的阻抗升高,因此,可降低工作效率,抑制灯电流的偏差,同时可以设计维持通常点亮时的点亮电路的输出效果。
以上在实施方式的基础上具体地说明了根据本发明的背光单元,但是本发明的背光单元不限于上述正下方方式的背光单元,例如,也可以是边缘照明方式(所谓的辅助方式或导光板方式)的背光单元。
<液晶显示装置的结构>
近年来,随着液晶显示器的画面的大型化发展,大型画面用的背光单元的需要日益增大。作为用于这种背光单元的灯,进行了一种在玻璃泡的外部具有电极的荧光灯的开发。这种外部电极型放电灯(以下称为“放电灯”)具有用一个高频电子镇流器对多个灯进行点亮的优点,并且适合用做用于多个放电灯的大型画面用的背光单元的光源。
由此,在如图15所示的特开2004-146351号公报中记载了一种外部电极型放电灯2001。该外部电极型放电灯2001具有一对帽状的外部电极2002、2003,其外部电极2002、2003外嵌在玻璃泡2004的两端部。因此,在要形成外部电极2002、2003的部位的玻璃泡2004的外表面上形成喷砂处理面2005,并通过超声波焊料浸渍法在喷砂处理面2005上形成相同厚度的外部电极2002、2003。
但是,根据本发明人的研究,外部电极2002、2003虽然是通过超声波浸渍法形成的相同厚度的外部电极2002、2003,但是如图15所示,由于玻璃泡2004的一侧的端部2002a、2003a发生角部扩张,因此在端部2002a、2003a和玻璃泡2004之间产生电晕放电。由于发生电晕放电而产生臭氧,该臭氧使得未示出的灯周边的树脂部件急剧劣化,即使是微量的臭氧也会产生很大的坏影响。结果是,由于臭氧而使荧光灯、背光单元以及液晶电视等使用的树脂部件劣化,由此发生短寿命的问题。
鉴于上述问题,根据本发明的液晶显示装置的目的是提供一种抑制灯点亮时产生电晕放电的液晶电视。
图31是表示根据本发明的一个实施方式的液晶显示装置的示意图。图32是表示插座台的示意图。
图31所示的作为液晶显示装置的液晶电视5010例如是32英寸的液晶电视,包括液晶画面单元5011和背光单元5012。
液晶画面单元5011包括滤色器基板、液晶、TFT基板、驱动组件等(图中未示出),并基于来自外部的图像信号而形成彩色图象。
背光单元5012是一种LCBL单元,包括一个高频电子镇流器5013和16个放电灯(即介质阻挡放电灯)5100。此外,图32所示的插座台5050将16个放电灯5100的两端保持在由有弹性的不锈钢、青铜等构成的电极插座5051和电极插座5052上,并点亮灯。而且,为了抑制灯点亮时发生电晕放电,电极插座5051和电极插座5052的保持部分的宽度D’设置为在以下说明的外部电极5102、5103的区域内保持在3mm以上的尺寸。
高频电子镇流器5013是将16个放电灯5100全部点亮的点亮电路。因此,放电灯5100在点亮频率40-100kHz、灯电流3.0-8.0mA下工作。
[产业上的可利用性]
根据本发明的放电灯是以液晶电视用的正下方方式的背光单元为代表,但是也可以适用于复印机、无线电传真机、图像扫描器等的OA机器用的原稿读取用光源,其产业上的利用价值极高。此外,由于可以提供改善了黑暗起动特性的放电灯,因此本发明的产业利用价值极高。
尽管前面参照附图通过举例详细地介绍了本发明,但是应该指出的是,各种改变和修改对本领域技术人员来说是显而易见的。
因此,除非脱离本发明的范围的改变和修改,否则它们都应该包含在本发明内。
Claims (12)
1.一种放电灯,包括以下部件:
玻璃泡;
一对电极,设置在所述玻璃泡的两端部上,
至少一个所述电极是形成在所述玻璃泡的外周面上最大厚度为小于等于70μm的薄膜状的外部电极,该外部电极与另一所述电极相对的边缘部的厚度越靠近边缘越薄。
2.根据权利要求1所述的放电灯,
在所述玻璃泡的内周面上形成含有荧光体粒子的荧光体层,所述荧光体粒子具有电子发射性原子,
所述荧光体层的至少一个边缘部从与所述外部电极的所述玻璃泡中央部侧的边缘对应的位置向所述玻璃泡端部侧延伸1mm-7mm。
3.根据权利要求2所述的放电灯,
所述电子发射性原子是钡、锶或钇中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的放电灯,
至少在所述玻璃泡的内周面上,在从所述外部电极的所述玻璃泡端部侧的边缘相应位置到所述荧光体层的所述边缘部的边缘相应位置的区域上形成了保护膜。
5.根据权利要求1所述的放电灯,
在所述玻璃泡的外周面上,在至少一部分上施加粗度处理,
所述外部电极的至少一部分形成在施加了所述粗度处理的区域上。
6.根据权利要求5所述的放电灯,
所述外部电极全部都形成在施加了粗度处理的区域中。
7.根据权利要求5所述的放电灯,
所述外部电极的所述边缘部形成在位于施加了所述粗度处理的区域外。
8.根据权利要求1所述的放电灯,
所述外部电极的边缘部,在沿着包含所述玻璃泡的管轴的面截取的剖面中,连接所述边缘部的边缘(Q1)和在所述边缘部的外表面上、所述边缘部为最大厚度的点(Q2)的直线(Q3)与所述玻璃泡的外表面形成的角度(R)在5-45度范围内。
9.根据权利要求1所述的放电灯,
所述边缘部为在沿着所述玻璃泡的管轴的剖面的外表面的形状是向外侧膨胀的大致圆弧形状。
10.根据权利要求1所述的放电灯,
在所述玻璃泡的内周面上依次形成保护膜和荧光体层,
所述玻璃泡由氧化钠的含量为3mol%-20mol%的范围内的玻璃材料构成,
所述保护膜的最大厚度为0.5-2μm,并含有Y2O3、MgO或La2O3,
在所述玻璃泡的端部的内周面上存在不形成所述保护膜的区域。
11.一种背光单元,其配备了作为光源的在权利要求1~10中任意一项所述的放电灯。
12.一种包括背光单元的液晶显示装置,所述背光单元包括以下部件:
多个在权利要求1~10中任意一项所述的放电灯;
一个高频镇流器,将全部所述放电灯都点亮。
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