JP2003272525A

JP2003272525A - 水銀フリー蛍光ランプおよびその製造方法

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Publication number: JP2003272525A
Application number: JP2002072314A
Authority: JP
Inventors: Yasuhisa Yaguchi; 泰久矢口; Naoyuki Matsubara; 直行松原; Yoshinori Go; 慶典呉
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2003-09-26

Abstract

(57)【要約】【課題】蛍光ランプを水銀不使用のものとすると発光
効率が低下し、駆動電力の増加、あるいは、ランプの大
型化を来すものとなり、携帯用機器においては使用可能
時間の短縮、機器の大型化などの問題点を生じていた。【解決手段】本発明により、製造方法中には、設置対
称となる導光板の板厚より大きい外径を有するガラスパ
イプ２を、導光板１１の板厚とほぼ同じ辺長を有する一
辺３ａとこの一辺を挟む等長の二辺３ｂとで成り、一辺
３ａを奥行きで除した扁平率が６０〜８０％となる略二
等辺三角形状に熱加工する成形工程を含む水銀フリー蛍
光ランプ１の製造方法、および、上記方法により製造さ
れた水銀フリー蛍光ランプとしたことで、バックライト
装置の大型化を来すことなく蛍光体の塗布面積を増加さ
せて水銀不使用としたことで低下した発光効率を発光面
積の増大で補償し課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置用バ
ックライト装置の光源として用いられる細径の蛍光ラン
プに関するものであり、詳細には、近年の社会的な要望
である環境汚染などの低減を目的として、水銀を不使用
とした蛍光ランプ、および、その製造方法に係るもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の蛍光ランプ９０をバック
ライト装置８０に組込んだ状態で示すものが図５であ
り、この蛍光ランプ９０は、例えばバックライト装置８
０の導光板の板厚が５mm程度である場合、外径が３〜４
mm程度の断面円形のガラス管９１が採用され、その内面
に蛍光体９２が塗布され、内部に水銀が封入されて両端
で封止が行われたものである。

【０００３】そして、前記蛍光ランプ９０は、バックラ
イト装置８０の導光板８１の板厚面８１ａに平行して設
置され、この導光板８１中に光を導入するものとされて
いる。また、前記蛍光ランプ９０を三方から取り囲むよ
うには反射板８２が設けられ、前記蛍光ランプ９０から
導光板８１以外の方向に放射される光を反射させ、導光
板８１中に取り込めるように図られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記した蛍光ランプ９
０を水銀フリー（水銀不使用）とすると、ガラス管内に
は放電により水銀と同様に紫外線を発生する希ガス、例
えば、キセノンガスが封入されるものとなる。ここで、
前記希ガスを用いた場合には、水銀に比べて発光効率が
低く、同じ明るさを得るためには駆動電力を２〜３倍程
度多くするか、あるいはガラス管９１の管径を２〜３倍
程度に増やし、蛍光体９２が塗布される面積を増すこと
が必要となる。

【０００５】しかしながら、前記した液晶表示装置など
が採用される機器は、例えば携帯用のパーソナルコンピ
ュータなど、電池を電源とする機器が大半で電源容量が
充分とは言えないのが現状であり、駆動電力を増加させ
ることは、市場での承認は到底に得られない。また、ガ
ラス管９１の管径を増す手段は、バックライト装置８０
の大型化を招き携帯性を損なうものとなるので、この手
段においても市場の合意を得るのは困難であり、何れの
手段においても実施困難である問題点を生じている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記した従来
の課題を解決するための具体的手段として、ガラスパイ
プ内面への蛍光体塗装工程、端部の封止、希ガス封入工
程および外部電極形成工程で成る水銀フリー蛍光ランプ
の製造方法において、前記製造方法中には、設置対称と
なる導光板の板厚よりも大きい外径を有するガラスパイ
プを、前記導光板の板厚とほぼ同じ辺長を有する一辺
と、この一辺を挟む等長の二辺とで成り、前記一辺を奥
行きで除した扁平率が６０〜８０％となる略二等辺三角
形状に熱加工する成形工程を含むことを特徴とする水銀
フリー蛍光ランプの製造方法、および、上記製造方法に
より製造される水銀フリー蛍光ランプを提供することで
課題を解決するものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明を図に示す実施形
態に基づいて詳細に説明する。図１〜図４は本発明に係
る水銀フリー蛍光ランプ１の製造方法を工程の順に示す
ものであり、説明は従来例との比較を容易とするため
に、この水銀フリー蛍光ランプ１は板厚面１１ａの寸法
が５mm近傍の導光板１１を有するバックライト装置１０
への使用を前提として生産されるものとする。

【０００８】図１は本発明に係る製造方法の第一工程を
示すものであり、本発明においてもガラス管２には断面
円形のものが採用されるが、従来例と異なり本発明で
は、例えば導光板１１の板厚面１１ａが略５mmである場
合、ガラスパイプ２の外径φは８mmなど、板厚面よりも
大きい外径φのものが選択される。

【０００９】従って、このままでは当然に導光板１１よ
りも厚みが増加するものとなり、バックライト装置１０
の大型化を招くものとなるので、本発明においては第一
工程としてガラスパイプ２を加熱して軟化させ、この状
態で金型２１、２２、２３で三方から挟み、更にガラス
パイプ２内を気体で加圧することで、上記金型２１、２
２、２３に密着させ、これにより断面形状を導光板１１
に適合する形状のバルブ３に加工するものとしている。

【００１０】ここで、前記ガラスパイプ２に上記成形加
工により与える好ましい形状について述べると、先ず、
厚み方向Ｈでは導光板１１の板厚と同一程度であること
が好ましく、奥行き方向Ｄでは従来例の反射板が設けら
れている範囲に収納可能であることが、大型化を避ける
面から好ましい。また、光を効率よく導光板１１内に導
入させるためには、板厚面１１ａに対峙する部位は前記
板厚面１１ａに可能な限りに接近して配置できることが
好ましく、従って、この部位は板厚面１１ａに平行な平
面状とする（図２も参照）ことが好ましい。

【００１１】従って、前記ガラスパイプ２には少なくと
も前記奥行き方向Ｄ側で且つ板厚面１１ａに対峙する方
向からの一方向の金型２１と、厚み方向Ｈ側の二方向か
らの金型２２、２３で寸法、形状を規制し形成する必要
があり、単純には、奥行き方向Ｄからの一方向と、これ
に直交しお互いが向かい合う二方向から圧縮した形状が
考えられるが、発明者の試作の結果では、ガラスパイプ
２の外径を増したほどには導光板１１に導入できる光量
が増えないことが判明した。

【００１２】そこで、発明者は更なる検討を行った結
果、バルブ３の断面形状は、板厚面１１ａに対峙する一
面、即ち、光放出面３ａに対し、他の二面、即ち、背面
３ｂを内面に塗布された蛍光体４が光放出面３ａに向か
うように傾けると、光放出面３ａからの光の放出量を増
加させることができる。

【００１３】但し、傾ける角度を増すほどに、背面３ｂ
の奥行きは減少するので、背面３ｂ自体の面積、言い換
えれば、蛍光体４を塗布できる面積は減少し、この理由
によりある程度以上に傾けると明るさは低下傾向とな
る。即ち、光放出面３ａから放射される光量は傾ける角
度に依存する極大値を有する特性となる。

【００１４】そして、発明者の検討の結果では、上記２
面の背面３ｂ間の挟み角θを２５〜４４゜としたとき
が、これら背面３ｂからの光を前記光放出面３ａに対し
て最大値として向かわせることができるものであること
を見いだした。このときに、バルブ３における厚みＨを
奥行きＤで除した扁平率は６０〜８０％であった。

【００１５】光放出面３ａに塗布される蛍光体４は、一
方では自らの発光で板厚面１１ａに光を導入させる光源
となるが、他方では２面の背面３ｂからの光に対し透過
損失を生じるものとなり、その損失量は厚みに依存する
ので、光放出面３ａにおいては蛍光体４の塗布厚の適正
な制御が必要となる。

【００１６】また、ガラスパイプ２をバルブ３に加工す
るときには、前記光放出面３ａと背面３ｂとの接続部３
ｃ、および、背面３ｂ同士の接続部３ｄでは、例えば弧
面状などで急激な変化を生じないように接続すること
が、続く工程などで応力歪みの集中による破損の防止の
面から好ましい。特に、背面３ｂ同士の接続部３ｄにお
いては上記に記載したように３２〜４４゜と、狭い鋭角
であるので、成型時に応力が集中する可能性が高く、上
記の諸条件を満たす範囲で、できるだけ大きな半径の弧
状面としておくことが好ましい。

【００１７】加えて、特に背面３ｂ同士の接続部３ｄに
おいては、大きな半径の弧状面とすることで、奥行きが
浅くなり内面に塗布される蛍光体４が光放出面３ａに近
づくと共に、光放出面３ａに対して蛍光体４が正対する
部分が広くなるので、光放出面３ａ面から放射される光
量の増加も期待できるものとなる。

【００１８】以上に説明したようにガラスパイプ２の形
成が行われ、所定形状とされたバルブ３には、続く工程
として図２に示すように内面への蛍光体４の塗布が行わ
れる。ここで、上記の説明でも明らかなように本発明の
水銀フリー蛍光ランプ１では光の放出は全量が光放出面
３ａから行われることを期待するものであるので、その
目的に沿うように本発明の製造方法においては光放出面
３ａに塗布される蛍光体４と、背面３ｂに塗布される蛍
光体４とは膜厚ｔが変えられている。

【００１９】即ち、背面３ｂに塗布される蛍光体４は自
らが発光すると共に、前記光放出面３ａ方向への反射性
能も高いことが要求されるのに対して、光放出面３ａに
塗布される蛍光体４は自らが発光すると共に、上記背面
３ｂに塗布された蛍光体４からの光に対する透過性が高
いことが要求される。

【００２０】よって、本発明では透過性が要求される光
放出面３ａに対しては５〜２０nmと膜厚ｔを薄く塗布し
透過性を優先させるものとし、背面３ｂには３０〜１０
０nmと膜厚ｔを厚く塗装し反射性能を優先させるものと
している。尚、生産性を優先させる、あるいは、コスト
ダウンを図るなどの理由で前記光放出面３ａに対する蛍
光体４の塗布を廃止する場合には約１０％の光度低下が
認められるが、水銀フリー蛍光ランプ１としての機能に
は支障を生じないことが確認されている。尚、蛍光体４
としては、市場で入手可能なものから所望の発光色が得
られるものを選択すればよい。

【００２１】そして、蛍光体４が内面に塗布されたバル
ブ３は、一端の封止が行われ、他端からキセノンガスな
ど希ガスが封入された後に、他端も封止が行われて密封
が行われる。この部分の工程については、この種の蛍光
ランプの製造工程と同一であるので、ここでの図示と説
明は省略する。

【００２２】図３は上記のように封止が行われたバルブ
３に外部電極５を設ける工程を示すものであり、この外
部電極５は前記２つの背面３ｂのそれぞれに金属板の貼
着、導電性塗料の印刷など適宜手段で設けられ、同時に
引出線（図示せず）などの配線も行われる。ここで、水
銀フリー蛍光ランプ１の点灯時には前記外部電極５には
５００Ｖrms程度の高電圧が印加されるものとなるの
で、本発明では前記外部電極５を覆いポリイミドシート
６の２５μｍ厚のものが貼着され、感電、漏電事故など
を防止している。

【００２３】以上が、本発明に係る水銀フリー蛍光ラン
プ１の製造方法であり、ここまでの工程が終わった後に
は図３に示したる水銀フリー蛍光ランプ１が得られるも
のとなるが、本発明では、加えて放電ガスの水銀フリー
化により、点灯時の温度上昇が著しくなった水銀フリー
蛍光ランプ１に対処するために図４に示す構成も提供す
るものである。即ち、従来例では蛍光ランプは四方に大
気が存在する状態でバックライト装置に取付けられ（図
５参照）ていたが、本発明ではバックライト装置１０に
熱的に接続することで放熱効果の向上を図っている。

【００２４】この目的を達成するために、本発明では前
記ポリイミドシート６を覆い、例えばシリコンゴムなど
熱伝導性に優れ、なおかつ、低誘電率のゴム部材により
被覆部７が設けられている。そして、前記バックライト
装置１０のケース１２の水銀フリー蛍光ランプ１を保持
する部分には、上記被覆部７が設けられた水銀フリー蛍
光ランプ１を保持するのに適宜な形状とされた放熱板部
１２ａが設けられ、被覆部７の弾性を利用して嵌め込み
による取付けが行われている。

【００２５】このとき、被覆部７は、外部電極５から放
熱板部１２ａへの電気的モレに注意して選択しなければ
ならない。本発明では低誘電率のゴム部材を採用し、加
えて、適宜なスリットなどを施し、熱伝導率の確保と電
気的モレの低減とが共に可能な構成としている。

【００２６】ついで、上記の製造方法により製造された
水銀フリー蛍光ランプ１の作用、効果について説明を行
う。本発明によりガラスパイプ２を光放出面３ａと背面
３ｂとを有する断面が略二等辺三角形状のバルブ３に加
工することで、従来は外径４mm程度の採用が限度であっ
たのに外径８mmのものの採用を可能とし、これにより、
蛍光体４の塗布される面積を略２倍とし、水銀不使用と
したことによる光量の低下をバックライト装置１０の大
型化を生じることなく補償する（図３参照）。

【００２７】また、発熱が多いとされる水銀フリー蛍光
ランプ１に対して、シリコンゴムなど熱伝導性に優れる
被覆部７を介してケース１２の放熱板部１２ａに接続す
ることで、水銀フリー蛍光ランプ１における温度上昇を
低減させ、液晶表示素子など表示素子に対する悪影響も
緩和する。更には、シリコンゴムなど弾性を有する被覆
部７を介してケース１２に取付けることで耐震性も向上
させる（図４参照）。

【００２８】

【発明の効果】以上に説明したように本発明により、製
造方法中には、設置対称となる導光板の板厚よりも大き
い外径を有するガラスパイプを、前記導光板の板厚とほ
ぼ同じ辺長を有する一辺と、この一辺を挟む等長の二辺
とで成り、前記一辺を奥行きで除した扁平率が６０〜８
０％となる略二等辺三角形状に熱加工する成形工程を含
む水銀フリー蛍光ランプの製造方法、および、上記製造
方法により製造された水銀フリー蛍光ランプとしたこと
で、第一には、バックライト装置の大型化を来すことな
く採用できるガラスパイプの外径をより大きいものと
し、蛍光体の塗布面積を増加させて水銀不使用としたこ
とで印加電力に対する発光効率が低下したのを発光面積
の増大で補償するものであり、例えば携帯用コンピュー
タなど消費電力と形状とに制約を受ける機器の光源を水
銀フリーとし、環境保全に極めて優れた効果を奏するも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る水銀フリー蛍光ランプの製造方
法におけるバルブの成形工程を示す説明図である。

【図２】同じ製造方法における蛍光体の塗布工程を示
す説明図である。

【図３】同じ製造方法における外部電極の設置工程を
示す説明図である。

【図４】同じ製造方法における放熱板取付工程を示す
説明図である。

【図５】従来例を示す断面図である。

【符号の説明】

１……水銀フリー蛍光ランプ２……ガラスパイプ３……バルブ３ａ……光放出面３ｂ……背面４……蛍光体５……外部電極６……ポリイミドシート７……被覆部１０……バックライト装置１１……導光板１２……ケース１２ａ……放熱板部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者呉慶典東京都目黒区中目黒２丁目９番13号スタンレー電気株式会社内Ｆターム(参考） 5C012 EE10 5C043 AA02 AA20 BB04 CC08 CD01 DD02 EA01 EC11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラスパイプ内面への蛍光体塗装工程、
端部の封止、希ガス封入工程および外部電極形成工程で
成る水銀フリー蛍光ランプの製造方法において、前記製
造方法中には、設置対称となる導光板の板厚よりも大き
い外径を有するガラスパイプを、前記導光板の板厚とほ
ぼ同じ辺長を有する一辺と、この一辺を挟む等長の二辺
とで成り、前記一辺を奥行きで除した扁平率が６０〜８
０％となる略二等辺三角形状に熱加工する成形工程を含
むことを特徴とする水銀フリー蛍光ランプの製造方法。
【請求項２】前記等長の二辺には、前記外部電極形成
工程で設けられた一対の外部電極を覆う熱伝導性ゴムの
被覆部と、バックライト装置のケースを兼ねる放熱板部
との嵌着取付とから成る放熱板取付工程が行われること
を特徴とする請求項１記載の水銀フリー蛍光ランプの製
造方法。
【請求項３】請求項１または請求項２記載の製造方法
により製造されることを特徴とする水銀フリー蛍光ラン
プ。