JP2005228559A

JP2005228559A - 蛍光ランプ及び照明装置

Info

Publication number: JP2005228559A
Application number: JP2004035121A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nishihara; 隆史西原
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2004-02-12
Filing date: 2004-02-12
Publication date: 2005-08-25

Abstract

【課題】蛍光ランプの高輝度、長寿命化を図る。
【解決手段】ガラスランプ管１の内周面に、５００〜５４０ｎｍに蛍光の発光ピークを持つ蛍光体膜２を形成し、ガラスランプ管内に水銀と希ガス、若しくは水銀又は希ガスの少なくとも１種類を封入し、ガラスランプ管の両端内部に電極３を封装し、ガラスランプ管の内周面に、水銀と相反する帯電傾向特性を持った金属酸化物の層５を形成して蛍光ランプを構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は蛍光ランプ及び照明装置に関する。

従来、液晶表示装置のバックライトユニットやフロントライトユニットの光源として使用される３波長蛍光ランプは、図５に示すように、ガラスランプ管１の内周面に蛍光体膜２を形成し、ガラスランプ管１内に水銀と希ガスを封入し、ガラスランプ管１の両端内部に電極３を封装し、各電極３に接続した導入線４をガラスランプ管１の端部に封着し、外部に導出した構成である。そして蛍光体には、ＬａＰＯ₄：Ｃｅ，Ｔｂ系蛍光体、（ＣｅＴｂ）ＭａＡｌ₁₁Ｏ₁₉系蛍光体若しくはＹ₂ＳｉＯ₅，Ｔｂ系蛍光体を使用し、またそのピーク波長は５４３ｎｍである。これらの蛍光体はいずれも高輝度、長寿命の特性を備えている。

ところが上記の蛍光体は、色純度が重視されるようになってきている近年の液晶表示装置用のバックライト光源としては最適ではなくなっている。理由は次による。

色純度を重視すると、ピーク波長が５２５ｎｍ付近のＺｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎ系蛍光体やピーク波長が５１５ｎｍ付近のＢａＭｇＡｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺系蛍光体、又はピーク波長が５０５ｎｍ付近のＭｇＧａＯ₄：Ｍｎ²⁺系蛍光体が適切である。しかしながら、蛍光体自身の持つ水銀との親和性（帯電傾向特性）によってランプの点灯中に蛍光体が水銀を吸着し、短期間のうちに著しくランプの発光量が低下してしまう。

本発明は上記のような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、５００〜５４０ｎｍにピーク波長を持ち、かつ寿命特性が改善された蛍光体を使用し、色純度の重視される液晶表示装置に有効に利用できる蛍光ランプ及び照明装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明の蛍光ランプは、ガラスランプ管の内周面に、５００〜５４０ｎｍに蛍光の発光ピークを持つ蛍光体膜を形成し、当該ガラスランプ管内に水銀と希ガス、若しくは水銀又は希ガスの少なくとも１種類を封入し、前記ガラスランプ管の両端内部に電極を封装し、前記ガラスランプ管の内周面に、水銀と相反する帯電傾向特性を持った金属酸化物の層を形成したものである。

請求項２の発明は、請求項１の蛍光ランプにおいて、前記金属酸化物が、帯電傾向特性が正であるＭｇ，Ｚｎ，Ｐｂ，Ａｌ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｎｂ，Ｖ，Ｅｕの酸化物若しくはそれらのいずれか２種以上の複合物であることを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項１又は２の蛍光ランプにおいて、前記蛍光体が、ＺｎＳｉＯ₄：Ｍｎ²⁺系蛍光体、ＢａＭｇＡｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺系蛍光体、又はＭｇＧａＯ₄：Ｍｎ²⁺系蛍光体であることを特徴とするものである。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの蛍光ランプを備えた照明装置である。

本発明によれば、帯電傾向特性が正であり、水銀に対する親和性が少ない金属酸化物の層をガラスランプ管の内周面に形成することで水銀の吸着を抑制し、色純度が重視される液晶表示装置のような表示装置の光源として利用して高輝度、長寿命化が図れる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１は本発明の１つの実施の形態の蛍光ランプを示している。この蛍光ランプは、ガラスランプ管１の内周面に蛍光体膜２を形成し、ガラスランプ管１の内部空間に水銀とＡｒ，Ｎｅ，Ｋｒ，Ｘｅのような希ガスとの混合物、若しくは水銀、Ａｒ，Ｎｅ，Ｋｒ，Ｘｅの少なくとも１種類の物質を封入し、さらにガラスランプ管１の両端内部に電極３を配設し、これに接続されている導入線４をガラスランプ管１の両端部に気密的に封着して外部に導出し、さらに蛍光体膜２とガラスランプ管１の内周面との間に水銀とは相反する帯電傾向特性、つまり正の帯電傾向を持つ金属酸化物層５を形成した構成である。

蛍光体膜２の蛍光体には、５００〜５４０ｎｍの蛍光のピーク波長を持つ蛍光体が用いられている。例えば、ピーク波長が５２５ｎｍ付近のＺｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎ系蛍光体やピーク波長が５１５ｎｍ付近のＢａＭｇＡｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺系蛍光体、又はピーク波長が５０５ｎｍ付近のＭｇＧａＯ₄：Ｍｎ²⁺系蛍光体を用いる。

また金属酸化物層５の金属酸化物には、帯電傾向特性が正であるＭｇ，Ｚｎ，Ｐｂ，Ａｌ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｎｂ，Ｖ，Ｅｕの酸化物若しくはそれらの酸化物のうちのいずれか２種以上の酸化物の複合物が用いられる。

これによって、本実施の形態の蛍光ランプでは、帯電傾向特性が正であり、水銀に対する親和性が少ない金属酸化物層５をガラスランプ管１の内周面に形成することで水銀の吸着を抑制し、色純度が重視される液晶表示装置のような表示装置の光源として利用して高輝度、長寿命化が図れる。

なお、蛍光ランプとしては、３波長蛍光ランプの他に緑色蛍光ランプにも適用できる。

次に、本発明の第２の実施の形態の蛍光ランプについて図２を用いて説明する。第１の実施の形態ではガラスランプ管１の内周面のほぼ全周面に金属酸化物層５を形成したが、図２に示すように、ガラスランプ管１の内周面の一部に金属酸化物層５を形成してもよい。このような構成の蛍光ランプにあっても、水銀吸着を抑制し、高輝度、長寿命化できる。

なお、金属酸化物には２μ以下の粒子径のものを用いることによって紫外線の反射効果を向上させ、ランプ外へ紫外線が漏れ出る量を小さくすることができる。

また、金属酸化物層を蛍光体膜よりも管軸方向に長くすることによって、ガラスランプ管１の管端の紫外線劣化を防ぐことができる。

次に、本発明の第３の実施の形態の照明装置について、図３を用いて説明する。図３は、図１又は図２に示した第１又は第２の実施の形態の蛍光ランプを光源とするバックライトユニットを示している。このバックライトユニットは、液晶画面、反射板、導光板等の部材等はすべて従来から用いられているものと同様であり、蛍光ランプとして第１又は第２の実施の形態のものを従来の蛍光ランプから置き換えて構成したものである。

本実施の形態のバックライトユニットはエッジライト方式であり、アクリル製導光板２１のエッジに沿ってコ字溝若しくはＵ字溝を有するリフレクタ２２を、その溝が導光板２１のエッジに対向して開口するように配置し、さらに光源として第１又は第２の実施の形態の蛍光ランプ２３をリフレクタ２２に２本並列に内挿している。さらに、導光板２１の裏面側には反射シート２４を当て、その表面側には光拡散シート２５、そして集光シート２６を配している。

このように第３の実施の形態のバックライトユニットでは、バックライト光源として第１又は第２の実施の形態の冷陰極蛍光ランプを用いることにより、長期にわたり高輝度の照明が可能である。

なお、第１又は第２の実施の形態の蛍光ランプを使用する照明装置としてのバックライトユニットは、液晶表示装置に対するものであれば直下型のものを構成することもできる。

図４に、５１５ｎｍのピーク波長の蛍光体膜と金属酸化物としてイットリウム酸化物Ｙ₂Ｏ₃の層を形成した蛍光ランプと金属酸化物の層を形成したなかった蛍光ランプ、また５２５ｎｍのピーク波長の蛍光体膜と同じくイットリウム酸化物の層を形成した蛍光ランプと金属酸化物の層を形成しなかった蛍光ランプについて、蛍光体別の寿命特性を計測した結果を示している。

蛍光ランプの仕様は、ランプ径φ３ｍｍ、ランプ長２５０ｍｍであり、ランプ電流５ｍＡで一定電流を流し、周囲温度２５℃の環境下で連続点灯させた。

図４の測定結果から、５１５ｎｍピーク波長の蛍光体、５２５ｎｍピーク波長の蛍光体を使用したいずれの蛍光ランプについても、それに金属酸化物層を形成したものの方が輝度維持率が改善されることが確認できた。

本発明の第１の実施の形態の蛍光ランプの一部破断断面図。本発明の第２の実施の形態の蛍光ランプの断面図。本発明の第３の実施の形態のバックライトユニットの分解斜視図。本発明の実施例の蛍光体別寿命特性の計測結果のグラフ。従来例の蛍光ランプの一部破断断面図。

符号の説明

１ガラスランプ管
２蛍光体膜
３電極
５金属酸化物層
２３蛍光ランプ

Claims

ガラスランプ管の内周面に、５００〜５４０ｎｍに蛍光の発光ピークを持つ蛍光体膜を形成し、
当該ガラスランプ管内に水銀と希ガス、若しくは水銀又は希ガスの少なくとも１種類を封入し、
前記ガラスランプ管の両端内部に電極を封装し、
前記ガラスランプ管の内周面に、水銀と相反する帯電傾向特性を持った金属酸化物の層を形成したことを特徴とする蛍光ランプ。
前記金属酸化物は、帯電傾向特性が正であるＭｇ，Ｚｎ，Ｐｂ，Ａｌ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｎｂ，Ｖ，Ｅｕのいずれかの酸化物若しくはそれらの酸化物のうちのいずれか２種以上の酸化物の複合物であることを特徴とする請求項１に記載の蛍光ランプ。
前記蛍光体は、ＺｎＳｉＯ₄：Ｍｎ²⁺系蛍光体、ＢａＭｇＡｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺系蛍光体、又はＭｇＧａＯ₄：Ｍｎ²⁺系蛍光体であることを特徴とする請求項１又は２に記載の蛍光ランプ。
請求項１〜３のいずれかの蛍光ランプを備えたことを特徴とする照明装置。