JP2003288858A

JP2003288858A - 冷陰極放電ランプおよび照明装置

Info

Publication number: JP2003288858A
Application number: JP2002088915A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Ishiyama; 政之石山
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2003-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】点灯時の電極部温度を低下して、電極温度に
起因するランプの発光効率の低下や点灯機器の損傷を低
減できる冷陰極放電ランプおよびこの放電ランプを装着
した照明装置を提供することを目的とする。【解決手段】両端に封止部２，２が形成されたガラス
管バルブ１と、このバルブ１内に封装されたタングステ
ンまたはモリブデンを主成分とする放電電極４，４と、
この電極４，４と一体または一体的に設けられ上記封止
部２内に気密封止されるとともにバルブ１外に導出した
タングステンまたはモリブデンを主成分とする導入線
３，３と、上記バルブ１内に封入された放電媒体とを備
えている冷陰極放電ランプＬおよびこの放電ランプＬを
装着した照明装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置のバ
ックライト用や照明用などの光源として用いられる蛍光
ランプなどの冷陰極放電ランプおよびこの放電ランプが
組み込まれたバックライト装置や表示装置などの照明装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷陰極蛍光ランプは、内面に蛍光体被膜
が形成されたガラス管バルブの両端に一対の冷陰極型の
放電電極が相対して設けられるとともに、このバルブ内
には放電を容易にし所定の発光をさせるための放電媒体
としてキセノンなどの希ガスあるいはこの希ガスと適量
の水銀とを封入して構成されている。

【０００３】そして、この冷陰極蛍光ランプは電極に電
流を流してバルブ内に放電を生起させ、紫外線を発生し
てバルブ内面に塗布されている蛍光体を励起して、蛍光
体の種類によって白色、昼光色、青色、赤色などの所望
の色光をランプから放射するようになっている。

【０００４】近年、この冷陰極蛍光ランプは通常の照明
用のほか、液晶を組込んだパソコン、ワープロ、電子手
帳などの情報機器やテレビなどの表示機器のバックライ
ト用として多用されている。

【０００５】たとえば液晶を用いたテレビやパソコンな
どのバックライト用の光源としての冷陰極蛍光ランプ
は、入力が小さく、一般照明用の蛍光ランプに比べガラ
ス管バルブの外径が細径な５ｍｍ以下で、全長が５０〜
８００ｍｍ程度の細長いものが使用され、かつ、低消費
電力で同時に高輝度、高演色性で長寿命のものが要求さ
れている。ことに、これら装置は民生用のためランプの
交換が行われないのが原則で、１万時間以上の寿命が必
要とされている。

【０００６】そして、近年、上記液晶表示装置などの機
器においても、さらに小形化や高性能化が図られ、それ
に伴い機器に用いられるランプも小形・高出力化された
ものが要望されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そして、この種ランプ
では、製造工程であるガラス管と放電電極を支持した導
入線とを封着する際、ガラス管と導入線との両者の軸合
わせをしてガラス管と導入線に被着してあるビードガラ
スとを加熱により溶着させているが、加熱バーナ炎やガ
ラスの溶融具合あるいは当初は正確に合わせてあった支
持治具の不所望な熱膨脹などに起因して両者間に軸ずれ
を生じ、バルブ軸に対し電極が傾斜して取着されてしま
うことがある。

【０００８】すなわち、図６に蛍光ランプＦを縦断して
示すように、ガラス管バルブＢに対し端部の封止部Ｓに
封着された導入線Ｗがバルブ軸の中心から外れ傾斜する
と先端の放電電極Ｃも傾斜し両者が極めて接近したり、
甚だしい場合には電極Ｃの先端部がバルブＢのガラス面
や蛍光体膜Ｐと接触する現象を生じることがある。

【０００９】この現象は、特に小形・高出力化をはかる
ためガラス管バルブＢが細径化されたり放電電極Ｃが大
形化されるに伴い増加の傾向にあった。

【００１０】そして、この冷陰極蛍光ランプＦは、点灯
時、放電起点となる電極Ｃが最も温度上昇し、電極物質
などからの飛散物がバルブＢに被着してスパッタ層Ｔが
形成される。このスパッタ層Ｔと偏心した放電電極Ｃの
先端とが接触状態になると、このスパッタ層Ｔが電極と
なり発熱して接触部近傍のバルブＢのガラスや蛍光体膜
Ｐを過熱し、ガラスや蛍光体膜Ｐに溶融やクラックを生
じさせるなどの熱的衝撃を与えることがある。

【００１１】また、蛍光ランプＦの点灯時にバルブＢ温
度が高くなり過ぎるとランプＦ自体の発光効率が低下す
るばかりでなく、バックライトなどこの蛍光ランプＦを
装着した機器内部の雰囲気温度の上昇を来し、機器内の
他の各種部品や機器に熱的損傷を与える要因となる。

【００１２】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
ガラス管バルブ端部の封止部にバルブ軸に対し導入線が
傾斜して封着されても、高温になる放電電極の先端がバ
ルブ面や蛍光体膜に接触することがなく、このバルブや
蛍光体膜の熱的な損傷を軽減できる冷陰極放電ランプお
よびこの放電ランプを装着した照明装置を提供すること
を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の冷陰極放電ランプは、両端に封止部が形成されたガラ
ス管バルブと、このバルブの封止部に封着された導入線
と、この導入線に接続支持され、先端部側外周面に外方
に向けて突出部を形成した放電電極と、上記バルブ内に
封入された放電媒体とを具備していることを特徴とす
る。

【００１４】導入線が傾斜して封止されバルブ軸に対し
て電極が偏心しても、電極先端部近傍の外周面に形成し
た突出部がバルブの内壁面に当接して、電極先端部とス
パッタ層との接触が防止される。

【００１５】なお、本発明ならびに以下の各発明におい
て、とくに指定しない限り用語の定義および技術的意味
は次による。

【００１６】冷陰極放電ランプとは、水銀を封入せずキ
セノンなどの希ガスのみを封入した希ガス発光によるラ
ンプおよび希ガスと水銀とを封入したランプなど、種々
の種類の放電ランプを含む。

【００１７】ランプに封入する希ガスは、ネオンＮｅや
アルゴンＡｒに限らず、キセノンＸｅ、クリプトンＫｒ
などの不活性ガスを単独あるいは混合したガスであって
もよく、これもランプ特性に合わせ、混合比や封入圧を
適宜決めればよい。

【００１８】また、本発明でいうガラス管バルブの材質
は、ソーダライムガラスや鉛ガラスなどの軟質ガラスま
たは石英ガラスやアルミノシリケートガラスなどの硬質
ガラスを用いることができる。また、バルブの形状は直
管形状のもの、Ｕ字形状やＷ字形状などの屈曲したバル
ブあるいは直管状のものを複数本接続して屈曲した放電
路を直列的に形成したバルブなどであってもよい。ま
た、バルブの内面または外面に反射体が設けられていて
もよい。

【００１９】また、本発明でいう導入線とは、バルブ端
部の封止部に気密封着され先端に放電電極を接続した鉄
・ニッケルＦｅ・Ｎｉ合金などの導電体からなる線状体
で、バルブ材質により封着線部分の材質（ジュメットＤ
ｕｘ、コバールＫｏｖ、タングステンＷ、モリブデンＭ
ｏなど）や線径などが選ばれ、内部導入線と封着線と外
部導入線とがそれぞれ別体のものあるいは二者が同一や
全体が同一のものから構成された、一部品、二部品ある
いは三部品から構成されたものであってもよい。

【００２０】また、この導入線は、バルブとの気密封止
を確実、かつ、容易に行うために封着部にガラス巻きし
たものを用いることができる。

【００２１】また、本発明でいう放電電極の材質は、ニ
ッケルＮｉ、鉄・ニッケルＦｅ・Ｎｉ合金、アルミニウ
ム・ジルコニウムＡｌ・Ｚｒ合金、タングステンＷやモ
リブデンＭｏなどを主成分とするものからなり、その形
状は板体を平板状やく字状、円筒状などの筒状などに加
工あるいは塊体を柱状などに加工あるいはこれらの複合
形状をなしているものからなり、電極部分と導入線部分
とが一部材で形成してあっても、それぞれ別個の部材で
形成した電極と導入線とを後から溶接やかしめなどの手
段で接合したものであってもよい。

【００２２】この放電電極の先端部において外方に向け
て形成された突出部は、電極の全周に亘っていても局部
的に間隔を隔てて複数箇所であってもよく、電極と一体
形成してあっても別体として形成して溶接やかしめなど
で電極部と一体化したものであってもよい。また、突出
部の位置は、電極最先端に限らず中央寄りであってもよ
く、要するに放電起点となる電極先端がバルブ内壁面、
蛍光体膜面やスパッタ層と接触していないこれらとの間
に空隙が確保できればよい。

【００２３】また、放電電極の表面や凹所内には、必要
に応じてバリウムＢａなどのアルカリ土類金属の酸化物
や炭酸塩など、酸化アルミニウムＡｌ₂Ｏ₃や酸化マグ
ネシウムＭｇＯなど、ホウ化ランタンＬａＢ₆や窒化チ
タンＴｉＮなど既知の少くとも一種の電子放射性物質
（エミッタ）が塗布して構成されている。

【００２４】さらに、このランプの用途は液晶表示装置
や広告表示装置などのバックライト用および照明用など
にも適用できる。

【００２５】本発明の請求項２に記載の冷陰極放電ラン
プは、ガラス管バルブの内面に蛍光体膜が形成されてい
ることを特徴とする。

【００２６】バルブに蛍光体膜を形成した蛍光ランプに
適用して、上記請求項１に記載したと同様な作用を奏す
る。

【００２７】本発明の請求項３に記載の冷陰極放電ラン
プは、放電電極が、板状、筒状、柱状またはこれらの複
合形状をなしていることを特徴とする。

【００２８】放電電極の形状は特に制限されるものでは
なく、種々の形状のものでもよいが、要するの放電起点
となる電極先端とバルブ内壁面との間隔が大きく確保で
きればよい。

【００２９】本発明の請求項４に記載の照明装置は、器
具本体と、この器具本体に設けられた請求項１ないし３
のいずれか一に記載の冷陰極蛍光ランプと、上記冷陰極
蛍光ランプに接続された点灯回路装置とを具備している
ことを特徴とする。

【００３０】上記請求項１ないし請求項３に記載の作用
を奏する放電ランプを光源とし、点灯中にバルブや蛍光
体膜に損傷を生じないランプを装着しているので、照明
装置においてランプ点灯時に機器内の温度上昇を抑制で
きる。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は冷陰極放電ランプたとえば
冷陰極蛍光ランプＬを示す一部切欠縦断面正面図、図２
は図１中のａ−ａ線に沿った切断面を拡大して示す側面
図、図３は図１中における左方の放電電極の偏心状態を
説明するための要部の縦断面正面図である。

【００３２】図中、１はホウケイ酸ガラスからなる外径
が約２．６ｍｍ、内径が約２．０ｍｍ、長さが約１５０
ｍｍの直管形のガラス管バルブ、２，２はこのバルブ１
の両端を閉塞するよう形成された封止部、３，３は各封
止部２，２を貫通して設けられた導入線である。なお、
上記において封止部２に封着される導入線３（封着線３
１）の外表面に、バルブ１のガラスと同質の厚さ約０．
２〜０．３ｍｍのビードガラス被覆層３ｂを形成してお
くことにより、導入線３をバルブ１のガラスと確実、か
つ、容易に気密封止をすることができる。

【００３３】また、４はバルブ１の内面に形成された蛍
光体膜で、このバルブ１内には所定圧のＮｅ−Ａｒの混
合ガスが封入されている。

【００３４】上記導入線３，３は外径が約０．８ｍｍの
鉄・ニッケルＦｅ・Ｎｉ合金線からなる内部導入線３２
と、外径が約０．８ｍｍのコバールＫｏｖ線からなる封
着線３１と、外径が約０．６ｍｍのダックスＤｕｘ線か
らなる外部導入線３３とを接続した三部品からなり、上
記封着線３１は封止部２内に気密封着されている。

【００３５】この内部導入線３２，３２のそれぞれの先
端には、たとえばニッケルＮｉ板を有底円筒形状に加工
して形成した外径が約１．７ｍｍ、長さが約３．０ｍｍ
のホロー型の放電電極５が溶接などの手段で接続支持さ
れている。このホロー型の放電電極５は先端部側の外側
周面に外方に向けて突出部６が形成されているとともに
上記放電電極５，５は、両者の軸がバルブ１軸と同軸で
バルブ１内壁面または蛍光体膜４と接触せずに正対する
よう配設されている。

【００３６】また、この放電電極５，５の内部には必要
に応じて電子放射性物質が塗布ないしは充填されてい
る。

【００３７】そして、上記のような構成の冷陰極蛍光ラ
ンプＬは、バルブ１両端の封止部２，２から導出した外
部導入線３３，３３を直接に配線基板などの端子部材
（図示しない。）に接続したりあるいは封止部２，２に
取着した口金やホルダを介し基板などの端子部材やソケ
ットに接続して使用される。

【００３８】そして、上記構成の冷陰極蛍光ランプＬは
点灯装置（図示しない。）に接続して点灯される。

【００３９】すなわち、電源に通じるスイッチの投入に
よってとインバーターから配線を通じてソケット（図示
しない。）に装着されたランプＬ両端の口金の端子部
（図示しない。）を通じ外部導入線３３，３３、封着線
３１，３１、内部導入線３２，３２部分を経て両放電電
極５，５に高周波電圧が印加される。まず、両放電電極
５，５間にグロー放電が生起し、初期プラズマのイオン
によって両放電電極５，５から二次電子が放出され、両
放電電極５，５間の放電路で放電が開始される。

【００４０】この放電によって、バルブ１内の希ガスが
励起して紫外線が発生し、この紫外線がバルブ１の内面
に形成した蛍光体膜４で変換され可視光となってバルブ
１の外表面から放射され所定の光源としての作用をな
す。

【００４１】そして、両放電電極５，５からの放電が持
続され放電起点となる電極５が温度上昇し、電極５本体
や電子放射性物質（図示しない）などの電極構成物質か
らの飛散物が電極５の先端近傍の蛍光体膜４表面上に被
着してスパッタ層７が形成される。

【００４２】そして、通常は上述したように両放電電極
５，５は、正対して配設されているが、本発明では一方
たとえば図３に示すように図１中の左方の電極５がバル
ブ１と放電電極５との封着時にバルブ１軸に対し導入線
３が傾斜して封止されても、電極５が偏心してもその先
端部がスパッタ層７と接触することがない。

【００４３】すなわち、導入線３が傾斜して封止され電
極５が偏心しても、電極５先端部近傍の外側面に形成し
た突出部６がバルブ１の内壁面に当接して、電極５先端
部とスパッタ層７との接触が防止される。なお、このと
きの電極５先端部とスパッタ層７との最も接近した部位
における間隔は０．２ｍｍ以上あるのが好ましい。

【００４４】したがって、このスパッタ層７が電極とな
って放電起点となることがないとともに電極５に生じた
グローが放電電極５近傍のバルブ１のガラスや蛍光体膜
４を覆うことがなく、これらに過熱を招かず、バルブ１
や蛍光体膜４に溶融やクラック発生のない長寿命の冷陰
極型の蛍光ランプＬを提供することができる。

【００４５】また、図４は本発明に適用できる冷陰極型
の放電電極５の他の実施の形態を説明する側面図で、図
中、図１ないし図３と同一部分には同一の符号を付して
その説明は省略する。

【００４６】この図４に示す冷陰極型の放電電極５は、
ホロー型の電極５の先端部または先端部近傍の外周面に
複数個の突出部６ａ，６ａ，…が間隔を隔てて形成さ
れ、万一、電極５が偏心しても上記実施の形態と同様に
突出部６ａがバルブ１または蛍光体膜４に当接して先端
部がスパッタ層７と接触することがなく、バルブ１や蛍
光体膜４の損傷を防ぎ、上記実施の形態に示す電極５と
同様な作用効果を奏することが確認できた。

【００４７】そして、上記構成の冷陰極放電ランプＬ
は、図５（ａ）および（ｂ）に示すように照明装置に組
み込まれ使用される。

【００４８】図５（ａ）は、導光体方式の照明装置８の
実施の形態を示す一部断面斜視図で、図において８１は
蛍光ランプＬを装着した断面がＵ字状の樋形反射鏡を兼
ねる筐体、８２はアクリル樹脂などからなる導光板、８
３，８４は導光板８２の底面および側面や導光板収容ケ
ース（図示しない。）内に形成した反射シート、８５は
導光板８２の上面側に設けられた光拡散板で、これらは
図示しない器具本体を形成するケースなどの内部に点灯
回路装置とともに組込まれている。

【００４９】この導光体方式のものは、ランプＬからの
直射光および反射鏡８１からの反射光が導光板８２に入
射して、導光板８２を透過し底面あるいは側面に達した
光線は反射シート８３，８４により反射されて、導光板
８２の上面に向かう。そして、導光板８２の上面から光
拡散板８５に入射した光は光拡散板８５の上面から拡散
してたとえば液晶パネルＰに向けて放射される。

【００５０】また、図５（ｂ）は反射板方式の照明装置
９の分解斜視図で、反射鏡を兼ねる筐体９１内に複数本
の蛍光ランプＬ，…が装着されるとともに反射鏡９１の
開口部に光拡散板９２が載置され、これらは図示しない
器具本体などの内部に点灯回路装置とともに組込まれて
構成されている。このものは、ランプＬからの直射光お
よび反射鏡９１からの反射光が光拡散板９２に入射し、
光拡散板９２の上面から拡散して放射される。

【００５１】これらの照明装置８および９は、パソコン
やテレビなどの液晶表示装置または所定のディスプレイ
装置が形成された表示板のバックライト用あるいは一般
の照明用器具として使用できる。

【００５２】そして、これら照明装置８および９は、点
灯中にバルブ１や蛍光体膜４に損傷を生じない長寿命の
蛍光ランプＬを装着しているので、照明装置８，９にお
いてランプ点灯時に機器内の温度上昇を抑制でき、装置
内部品の熱劣化を防止した長寿命の照明装置８および９
を提供することができる。

【００５３】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
ない。たとえば、放電ランプは蛍光体発光のランプに限
らず、希ガス発光によるランプや紫外線放射ランプなど
他の種類の低圧放電ランプにも適用ができる。

【００５４】また、本発明において冷陰極型の放電電極
の形態は、ホロー型の電極に限らず板体を平板状、く字
状や筒状などに加工あるいは塊体を柱状などに加工ある
いはこれらの複合形状をなしているものを用いることが
できる。

【００５５】また、この放電電極の先端部において外方
に向けて形成された突出部は、電極の全周に亘っていて
も局部的に複数箇所であってもよく、また、電極と一体
形成してあっても別体として形成して溶接やかしめなど
で電極部と一体化したものであってもよい。また、突出
部の位置は、電極最先端に限らず中央寄りであってもよ
く、要するに放電起点となる電極先端がバルブ内壁面、
蛍光体膜面やスパッタ層と接触していないこれらとの間
に空隙が確保できればよい。

【００５６】さらに、本発明の照明装置は実施の形態に
記載のものに限らず、反射鏡や光拡散板は必須のもので
はなく、また、点灯装置が一体的に設けられれていなく
てもよい。さらにまた、照明装置は静止あるいは車載さ
れる液晶表示装置、液晶テレビや装飾装置などのバック
ライト用のほか、ファクシミリなどの読取り装置、複写
機の露光用などのＯＡ機器用あるいは通常の照明用の器
具や灯具などに装着して、照明装置としてひろく使用で
きることはいうまでもない。

【００５７】

【発明の効果】本発明の請求項１の発明によれば、電極
と対応するガラス管バルブや蛍光体膜部分が熱的衝撃に
よって損傷することを抑制して、長寿命化がはかれた冷
陰極放電ランプを提供できる。

【００５８】また、このランプは、細径化したガラス管
バルブを用い小形・高性能化した放電ランプに好適す
る。

【００５９】本発明の請求項２の発明によれば、バルブ
の内面に蛍光体膜を形成した蛍光ランプに適用して上記
請求項１に記載と同様な効果を奏する。

【００６０】本発明の請求項３の発明によれば、放電電
極の形状や材質にとらわれず冷陰極放電ランプに適用し
て上記請求項１または２に記載と同様な効果を奏する。

【００６１】本発明の請求項４の発明によれば、点灯中
にバルブや蛍光体膜に損傷を生じない長寿命の蛍光ラン
プを装着しているので、照明装置においてランプ点灯時
に機器内の温度上昇を抑制でき、装置内部品の熱劣化を
防止した長寿命の照明装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す冷陰極蛍光ランプの
一部切欠縦断面正面図である。

【図２】図１中のａ−ａ線に沿った切断面を拡大して示
す側面図である。

【図３】図１中における左方の放電電極の偏心状態を説
明するための要部の縦断面正面図である。

【図４】本発明に適用できる冷陰極型の放電電極の他の
実施の形態を説明する側面図である。

【図５】本発明の実施の形態を示す照明装置（バックラ
イト）で、（ａ）図は導光体方式の照明装置の一部断面
斜視図で、（ｂ）図は反射板方式の照明装置の分解斜視
図である。

【図６】従来の放電電極を用いた冷陰極蛍光ランプを示
す一部切欠縦断面正面図である。

【符号の説明】

Ｌ：放電ランプ（冷陰極蛍光ランプ）１：ガラス管バルブ２：封止部３：導入線４：蛍光体膜５：放電電極６，６ａ：突出部７：スパッタ層８，９：照明装置（バックライト）８１，９１：筐体（反射鏡）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両端に封止部が形成されたガラス管バル
ブと、このバルブの封止部に封着された導入線と、この
導入線に接続支持され、先端部側外周面に外方に向けて
突出部を形成した放電電極と、上記バルブ内に封入され
た放電媒体とを具備していることを特徴とする冷陰極放
電ランプ。
【請求項２】ガラス管バルブの内面に蛍光体膜が形成
されていることを特徴とする請求項１に記載の冷陰極放
電ランプ。
【請求項３】放電電極が、板状、筒状、柱状またはこ
れらの複合形状をなしていることを特徴とする請求項１
または２に記載の冷陰極放電ランプ。
【請求項４】器具本体と、この器具本体に設けられた
請求項１ないし請求項３のいずれか一に記載の冷陰極放
電ランプと、この放電ランプに接続された点灯回路装置
とを具備していることを特徴とする照明装置。