JP2005268098A - Cold-cathode type fluorescent lamp and backlight unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷陰極型蛍光ランプ及びLCD(液晶ディスプレイ)装置に用いられるバックライトユニットに関する。 The present invention relates to a backlight unit used in a cold cathode fluorescent lamp and an LCD (liquid crystal display) device.
バックライトユニットは、LCDパネルの背面に取り付けられて、LCD装置の光源として使用されるものである。
バックライトユニットの方式は、大別して、エッジライト方式と直下方式(例えば、特許文献1参照)の2種類がある。
この中でも、直下方式のバックライトユニットは、底板とこれを囲む側板とからなる外囲器を有し、当該外囲器の開口部は拡散板、拡散シート等で覆われており、外囲器内には上記底板に近接して複数本の蛍光ランプが配置されている。直下方式のバックライトユニットはその表面(以下、「発光面」という。)での高輝度化が比較的容易であるため、例えば32インチといった大型な液晶テレビ等のLCD装置に採用されている。
The backlight unit is attached to the back surface of the LCD panel and used as a light source of the LCD device.
There are roughly two types of backlight unit systems: an edge light system and a direct system (see, for example, Patent Document 1).
Among these, the direct type backlight unit has an envelope composed of a bottom plate and a side plate surrounding the bottom plate, and the opening of the envelope is covered with a diffusion plate, a diffusion sheet, etc. A plurality of fluorescent lamps are arranged in the vicinity of the bottom plate. The direct-type backlight unit is relatively easy to increase the brightness on the surface (hereinafter referred to as “light-emitting surface”), and thus is employed in LCD devices such as large-sized liquid crystal televisions such as 32 inches.
このようなバックライトユニットにおいては、LCD装置の高画質化を図るために、発光面での輝度が高輝度であり、かつ均一であることが要請され、また省スペース性を実現するために薄型であること要請されている。
このため、上記底板と側板の内側の面は、光反射率の高い材料で被覆されており、蛍光ランプから背面に放射される光を前方(発光面方向)へ反射させて、ランプから放射される光束の有効利用効率(ランプから放射される光束の内、発光面から放射される割合)を高めており、また、上記拡散板、拡散シートは、蛍光ランプからの直接光及び反射光を前方に拡散照射させて、発光面全体での輝度の均一性を図っている。
In such a backlight unit, in order to improve the image quality of the LCD device, the luminance on the light emitting surface is required to be high and uniform, and it is thin in order to realize space saving. It is requested to be.
For this reason, the inner surfaces of the bottom plate and the side plate are covered with a material having a high light reflectivity, and the light emitted from the fluorescent lamp to the back is reflected forward (in the direction of the light emitting surface) and emitted from the lamp. The effective use efficiency of the luminous flux (the proportion of the luminous flux emitted from the lamp, emitted from the light emitting surface) is increased, and the diffuser plate and diffusion sheet forward the direct light and reflected light from the fluorescent lamp forward. Is diffused and the brightness is uniform over the entire light emitting surface.
さらに、上記蛍光ランプとしては、特に冷陰極型蛍光ランプが用いられている。冷陰極型蛍光ランプはフィラメントコイルを有さないため、当該ランプの細径化が容易であり、バックライトユニットの薄型化の要請に応えられるからである。
このようなバックライトユニットは、LCD装置の高画質化を図るため、さらなる高輝度化が要請されている。
Such a backlight unit is required to have higher luminance in order to improve the image quality of the LCD device.
バックライトユニットの高輝度化を実現する方法としては、各冷陰極型蛍光ランプ(以下、単に「ランプ」という。)のランプ電流を単純に大きくして動作させるという方法が考えられる。しかしながら、ランプの光束はある程度は高くなるものの、ランプ電流の増加により最冷点温度が過度に上昇して最適な範囲を逸脱することで、ランプの発光効率(以下、「ランプ効率」という。)が低下するという問題がある。 As a method of realizing high brightness of the backlight unit, a method of operating by simply increasing the lamp current of each cold cathode fluorescent lamp (hereinafter simply referred to as “lamp”) can be considered. However, although the luminous flux of the lamp is increased to some extent, the coldest spot temperature excessively increases due to an increase in the lamp current and deviates from the optimum range, whereby the luminous efficiency of the lamp (hereinafter referred to as “lamp efficiency”). There is a problem that decreases.
ランプ電流の増加と共により管径の太いランプを用いることで放熱性を良くすれば、上記した最冷点温度の過度上昇を抑制できるものの、特に管内径を大きくすると陽光柱プラズマ空間の中心から管内壁までの距離が遠くなるため発光効率が低下し、期待した程のランプ電流の増分に見合うだけの光束の増加が得られないという問題がある。これに加えて、バックライトユニットのようにランプの収納空間が限られているものにおいては、従来より管径の太いランプを用いると、ランプと発光面との距離が近くなり、発光面のランプとの距離が近い部分のみ輝度が高くなるという輝度むら(波状の輝度むら)が生じるという欠点がある。これに対しては、収納空間の厚み方向を大きく取り、ランプを発光面から後退させて配置すれば解決することができるが、上述のようにバックライトユニットは特に薄型であることが要請されているので、そのような方法を採るのは実際的ではない。 If the heat dissipation is improved by using a lamp with a larger tube diameter as the lamp current increases, the above-mentioned excessive rise in the coldest spot temperature can be suppressed. However, if the tube inner diameter is increased, the inside of the tube from the center of the positive column plasma space is increased. Since the distance to the wall is increased, the luminous efficiency is lowered, and there is a problem that an increase in luminous flux corresponding to the expected increase in lamp current cannot be obtained. In addition to this, in the case where the storage space of the lamp is limited, such as a backlight unit, if a lamp having a larger tube diameter than before is used, the distance between the lamp and the light emitting surface will be shorter, and the lamp on the light emitting surface will be reduced. There is a disadvantage that luminance unevenness (wave-like luminance unevenness) occurs in which the luminance is increased only in a portion where the distance to is short. This can be solved by increasing the thickness direction of the storage space and disposing the lamp backward from the light emitting surface. However, as described above, the backlight unit is required to be particularly thin. Therefore, it is not practical to take such a method.
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、バックライトユニットの限られた収納空間に収納でき、しかもランプ電流を増加させても発光効率が低下しにくい冷陰極型蛍光ランプ、およびこれを用いたバックライトユニットを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and can be stored in a limited storage space of the backlight unit, and the cold cathode fluorescent lamp is less likely to have lower luminous efficiency even when the lamp current is increased, and An object of the present invention is to provide a backlight unit using the same.
上記目的を達成するために、本発明に係る冷陰極型蛍光ランプは、ガラスバルブと、前記ガラスバルブ内の両端部に配設された一対の電極とを有する冷陰極型蛍光ランプであって、前記ガラスバルブの陽光柱発光部の内、光取り出し部の横断面の形状が扁平であることを特徴とする。
また、前記電極は円筒状をしており、前記ガラスバルブは、少なくとも当該両端から当該箇所に配設された電極の先端までの部分における横断面の形状が略円形であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a cold cathode fluorescent lamp according to the present invention is a cold cathode fluorescent lamp having a glass bulb and a pair of electrodes disposed at both ends of the glass bulb, Of the positive column light emitting part of the glass bulb, the light extraction part has a flat cross-sectional shape.
Further, the electrode has a cylindrical shape, and the glass bulb has a substantially circular cross-sectional shape at least in a portion from the both ends to the tip of the electrode disposed at the location.
さらに、陽光柱放電により消費される電力を前記陽光柱発光部の外周表面積で除して得られる値が45mW/cm2以上90mW/cm2以下の範囲に設定されていることを特徴とする。
さらに、また、前記扁平な形状をした横断面の短内径は、1.0mm以上3.0mm以下の範囲にあることを特徴とする。
Further characterized in that the value obtained by dividing the power consumed by the positive column discharge in the outer peripheral surface area of the positive column light emitting portion is set in the range of 45 mW / cm 2 or more 90 mW / cm 2 or less.
Furthermore, the short inner diameter of the flat cross-section is in the range of 1.0 mm to 3.0 mm.
また、前記扁平な形状をした横断面の短内径は、1.0mm以上2.5mm以下の範囲にあることを特徴とする。
また、本発明に係るバックライトユニットは、反射板とこれを囲む側板とを有する外囲器内に、前記冷陰極型蛍光ランプが複数本所定の間隔を置いて並列配置されており、前記各冷陰極型蛍光ランプは、前記扁平な形状をした断面の長軸が前記反射板の主面と略平行となるように配置されていることを特徴とする。
Further, the short inner diameter of the flat cross section is in the range of 1.0 mm to 2.5 mm.
In the backlight unit according to the present invention, a plurality of the cold cathode fluorescent lamps are arranged in parallel at a predetermined interval in an envelope having a reflector and a side plate surrounding the reflector. The cold cathode fluorescent lamp is characterized in that the long axis of the flat cross section is arranged so as to be substantially parallel to the main surface of the reflector.
本発明に係る冷陰極型蛍光ランプは、ガラスバルブと、前記ガラスバルブ内の両端部に配設された一対の電極とを有する冷陰極型蛍光ランプであって、前記ガラスバルブの陽光柱発光部の内、光取り出し部の横断面の形状が扁平であるので、前記扁平な形状をした横断面の短外径と同程度の管外径を有する従来の直管状ランプより外周表面積を増大させて最冷点温度の過度な上昇を抑えることができ、しかも、前記扁平な形状をした短内径は、長内径と同程度の管内径を有する従来の直管状ランプより短いので、陽光柱プラズマ空間の中心から管内壁までの距離は実効的に短く保つことが可能になる。このため、ランプ電流を従来より大きくしても、発光効率を低下しにくくすることができる。また、例えば、上記冷陰極蛍光型ランプをバックライトユニットに用いる際には、バックライトユニットの限られた収納空間の厚み方向を大きくすることなく収納することが可能となる。 The cold cathode fluorescent lamp according to the present invention is a cold cathode fluorescent lamp having a glass bulb and a pair of electrodes disposed at both ends of the glass bulb, the positive column light emitting portion of the glass bulb. Among them, since the shape of the cross section of the light extraction portion is flat, the outer peripheral surface area is increased compared to the conventional straight tube lamp having the same outer diameter as the short outer diameter of the flat cross section. An excessive rise in the coldest spot temperature can be suppressed, and the flat inner short diameter is shorter than a conventional straight tube lamp having a tube inner diameter comparable to the long inner diameter. The distance from the center to the inner wall of the pipe can be effectively kept short. For this reason, even if the lamp current is increased as compared with the prior art, it is possible to make it difficult to reduce the light emission efficiency. For example, when the cold cathode fluorescent lamp is used in a backlight unit, it can be stored without increasing the thickness direction of the limited storage space of the backlight unit.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
(冷陰極型蛍光ランプの構成)
図1(a)は、本実施の形態に係る冷陰極型蛍光ランプ(以下、「ランプ」と称する)100の構成を示す断面図であり、図1(b)は図1(a)におけるB−B線での断面、(c)はC−C線での断面、(d)はD−D線での断面を示す図である。なお、図1(b)、図1(d)においては、図面が煩雑になるのを避けるため、ガラスバルブ10と蛍光体6の断面のみを示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(Configuration of cold cathode fluorescent lamp)
FIG. 1A is a cross-sectional view showing the configuration of a cold cathode fluorescent lamp (hereinafter referred to as “lamp”) 100 according to the present embodiment, and FIG. FIG. 4C is a cross-sectional view taken along line -B, (c) is a cross-sectional view taken along line CC, and (d) is a cross-sectional view taken along line DD. In FIGS. 1B and 1D, only the cross sections of the
同図(a)に示すように、ランプ100はホウケイ酸ガラスからなるガラスバルブ10と、当該ガラスバルブ10内の両端部に配設された一対の電極4a,4bとを有している。
ガラスバルブ10の両端は、ビードガラス2a,2bで封止されている。当該ビードガラス2a,2bを通って、タングステン製のリード線8a,8bがガラスバルブの両端から導入され、リード線8a,8bは、有底筒状をしたニオブなどからなる電極4a,4bを保持している。
As shown in FIG. 1A, the
Both ends of the
電極4a,4bはホロー型電極であり、長手方向の電極長は5.0mm、肉厚は0.1mmである。また、電極4a,4bの外周とガラスバルブ10内周との間隙の間隔は0.2mm以下と狭く設定されている。このように間隔を狭く設定することで、上記間隙に放電が漏れることを防止でき、もってスパッタによる水銀の消耗を抑制している(詳細は、特開2002−289138号公報等を参照。)。
The
ガラスバルブ10内には、図示しない約2.0mgの水銀と、常温における圧力8.0kPaのネオン・アルゴン混合ガス(Ne95%−Ar5%)が封入されている。
また、ガラスバルブ10の内面には、赤(Y2O3:Eu)、緑(LaPO4:Ce3,Tb3)及び青(BaMg2Al16O27:Eu2,Mn)の各色を発光する蛍光体を混合した希土類蛍光体6が塗布されている。
The
The inner surface of the
以下、ガラスバルブ10の当該両端から当該箇所に配設された電極4a,4bの先端までのそれぞれの部分を電極部10b,10cと称する。また、この電極部10b,10cを除く、ランプ100を点灯させた際に実質的に陽光柱が発生する領域に対応する部分を陽光柱発光部10aと称する。
さらに、ガラスバルブ10の陽光柱発光部10aの内、ランプ100が用いられる照明装置においてその目的のための発光に寄与する部分を、光取り出し部10dと称する。例えば、ランプ100が液晶バックライトユニットに使用される場合には、当該ユニットが発光させる液晶パネルの有効表示面での発光に寄与する部分が、ガラスバルブ10の光取り出し部10dとなる。本実施の形態においては、陽光柱発光部10aと光取り出し部10dとなる範囲は略一致している。
Hereinafter, the respective portions from the both ends of the
Further, a portion of the positive column
図1(b)〜図1(d)に示すように、ガラスバルブ10は、陽光柱発光部10a(光取り出し部10d)の横断面の形状は略楕円形であり、電極部10b,10cにおける横断面の形状は略円形をしている。
ここで、ランプ100の各寸法について述べる。ランプ100の全長Lは705mm、陽光柱発光部10a(光取り出し部10d)の管軸9方向の長さDaは約680mm、電極部10b,10cの管軸9方向の長さDb,Dcはそれぞれ約12mm、陽光柱発光部10aの外周表面積は約105cm2である。また、上記略楕円形の短外径aoは4.0mm、短内径aiは3.0mm、長外径boは5.8mm、長内径biは4.8mmである。また、上記略円形の管外径roは5.0mm、管内径riは4.0mmである。
As shown in FIGS. 1B to 1D, in the
Here, each dimension of the
本実施の形態に係るランプ100がこのような形状をしているのは以下の理由による。
前述のように、従来のランプにおいては、ランプ電流を大きくするとランプ効率が低下してしまうという問題がある。例えば、全長705mm、管外径4.0mm/管内径3.0mmのランプにおいては、ランプ電流を定格電流の5.5mAから8.5mAに増加させると、ランプ効率は約60(lm/W)から50(lm/W)へと約83%に低下する。
The reason why the
As described above, the conventional lamp has a problem that the lamp efficiency is lowered when the lamp current is increased. For example, in a lamp having a total length of 705 mm and a tube outer diameter of 4.0 mm / tube inner diameter of 3.0 mm, when the lamp current is increased from the rated current of 5.5 mA to 8.5 mA, the lamp efficiency is about 60 (lm / W). It decreases to about 83% from 50 to 50 (lm / W).
このようにランプ効率が低下するのは、ランプ電流の増大ゆえにガラスバルブの最冷点温度が過度に上昇したためである。一般に、管内径が1.2〜4.0mmのランプにおいては、最冷点温度が60〜65℃の範囲ならば、最適なランプ効率が得られることが知られており(「バックライト用蛍光ランプの最新動向」、高木将、2002.7電球工業会報No.449、第40頁参照)、最冷点温度が最適な範囲を逸脱して過度に上昇したためランプ効率が低下したのである。 The reason why the lamp efficiency is reduced in this way is that the coldest spot temperature of the glass bulb is excessively increased due to the increase of the lamp current. In general, it is known that a lamp having a tube inner diameter of 1.2 to 4.0 mm can obtain optimum lamp efficiency when the coldest spot temperature is in a range of 60 to 65 ° C. (“backlight fluorescence The latest trends in lamps ", Masataka Takagi, 2002.7 Bulb Industry Bulletin No. 449, page 40), the cold spot temperature was excessively increased outside the optimum range, and the lamp efficiency was lowered.
そこで、ランプ電流を増加させると共に、管内径及び管外径がより大きなランプを用いるようにすれば(例えば、上記管外径4.0mm/管内径3.0mmのランプではなく、管外径5.0mm/管内径4.0mmのランプを用いる。)ガラスバルブの外周表面積の増大により放熱面積が大になるので最冷点温度の過度な上昇の抑制は可能である。
しかし、特に管内径を大きくすると、陽光柱プラズマ空間の中心から管内壁までの距離が遠くなるため、ランプ効率が低下するという問題が顕在化する。詳しく説明すると、陽光柱プラズマ空間においては、水銀原子が励起状態からより低いエネルギー状態に戻る時に放出される紫外線は、別の水銀に吸収され、その水銀のエネルギー状態をより高いエネルギー状態へと遷移させる。このように、紫外線は直接ガラスバルブ内の蛍光体に到達するのではなく、水銀原子を介して伝播するものである。すなわち、管内径が大きくなると、陽光柱プラズマ空間で発生した紫外線の管壁への到達確率が下がるため、ランプ効率が低下してしまうのである。
Therefore, if the lamp current is increased and a lamp having a larger tube inner diameter and larger tube outer diameter is used (for example, a tube outer diameter of 5 mm instead of a lamp having a tube outer diameter of 4.0 mm / tube inner diameter of 3.0 mm). A lamp having a diameter of 0.0 mm / tube inner diameter of 4.0 mm is used.) Since the heat radiation area is increased by increasing the outer peripheral surface area of the glass bulb, it is possible to suppress an excessive increase in the coldest spot temperature.
However, in particular, when the inner diameter of the tube is increased, the distance from the center of the positive column plasma space to the inner wall of the tube is increased, so that the problem that lamp efficiency is lowered becomes apparent. In detail, in the positive column plasma space, ultraviolet rays emitted when mercury atoms return from an excited state to a lower energy state are absorbed by another mercury, and the energy state of the mercury transitions to a higher energy state. Let As described above, the ultraviolet rays do not directly reach the phosphor in the glass bulb, but propagate through the mercury atoms. That is, when the tube inner diameter is increased, the probability that ultraviolet rays generated in the positive column plasma space reach the tube wall is lowered, so that the lamp efficiency is lowered.
また、管外径を大きくしたランプをバックライトユニットに用いる場合には、当該ユニットの薄型化の妨げにもなり得る。
これに対して、本実施の形態においては、陽光柱発光部10a(光取り出し部10d)の形状が略楕円形状をしているので、外周表面積を増大させて最冷点温度の過度な上昇を抑えながら、陽光柱プラズマ空間の中心から管内壁までの距離は実効的に短く保つことが可能になり、ランプ電流を高めたとしてもランプ効率の低下を抑えることができる。
In addition, when a lamp having a large tube outer diameter is used for a backlight unit, it may be an obstacle to making the unit thinner.
On the other hand, in the present embodiment, the shape of the positive column
より詳しく説明すると、後述するようにガラスバルブ10は、管外径5.0mm/管内径4.0mmの直管状ランプ(以下、このような管径を有するランプを「直管ランプA」という。)を扁平に成形加工したものであるから、陽光柱発光部における外周表面積は、上記直管ランプAと略同一であり、管外径4.0mm/管内径3.0mmの直管状ランプ(以下、このような管径を有するランプを「直管ランプB」という。)のものより大きい。しかも、陽光柱発光部10aにおける楕円形をした断面の短内径aiは3.0mm、長内径biは4.8mmであるから、特に短内径aiが短い分、上記直管ランプA程には、陽光柱プラズマ空間の中心から管内壁までの距離は遠くならないのである。
(陽光柱負荷について)
通常、ランプ100の点灯時においては、電極部10b,10cは比較的高温となり、最冷点温度は陽光柱発光部10aの管軸方向の中央付近に位置している。
More specifically, as will be described later, the
(About positive column load)
Normally, when the
本願発明者の検討によれば、最冷点温度は陽光柱放電により消費される電力Wp(陽光柱入力電力Wp)を陽光柱発光部10aの外周表面積Spで除して得られる値(以下、この値を「陽光柱負荷」という。)に依存していることがわかった。これは、ランプ電力Wの内、陽光柱入力電力Wpの内の熱損失は陽光柱発光部10aの外周表面から熱輻射と熱伝導により拡散されるからである。
According to the inventor's study, the coldest spot temperature is a value obtained by dividing the power Wp consumed by the positive column discharge (positive column input power Wp) by the outer peripheral surface area Sp of the positive column
また、上記陽光柱負荷を45mW/cm2以上90mW/cm2以下の範囲に設定すれば、最冷点温度が最適な範囲を逸脱しないことがわかった。前述のように最冷点温度は60℃〜65℃が最適であるところ、45mW/cm2より小さいと最冷点温度が50℃と最適な温度を大幅に下回り、90mW/cm2より大きいと最冷点温度が75℃と過度に上昇してしまうことが実験で確認されたからである。 Further, by setting the positive column load 45 mW / cm 2 or more 90 mW / cm 2 or less in the range, the cold spot temperature is found not to deviate from the optimum range. Where coldest point temperature as described above is optimally 60 ℃ ~65 ℃, 45mW / cm 2 less than the coldest point temperature is substantially below the 50 ° C. and optimum temperature, and greater than 90 mW / cm 2 This is because it has been confirmed through experiments that the coldest spot temperature rises excessively to 75 ° C.
なお、陽光柱入力Wpは、ランプ電力Wから電極損失Weを差し引いたものであり、Wp=W−Weとなる。電極損失Weは、公知の管長変化法により求められる。また、外周表面積Spは、Sp=π(ao+bo)Lp/2から算出したものである。なお、上記ランプ100においては、陽光柱入力Wpが7.8W(ランプ電流8.5mA)、外周表面積が105cm2であるから陽光柱負荷は74mW/cm2となっている。
(ガラスバルブの成形方法)
図2は、ランプ100のガラスバルブ10の成形方法を模式的に示すものである。
The positive column input Wp is obtained by subtracting the electrode loss We from the lamp power W, and Wp = W−We. The electrode loss We is determined by a known tube length changing method. The outer peripheral surface area Sp is calculated from Sp = π (ao + bo) Lp / 2. In the
(Glass bulb molding method)
FIG. 2 schematically shows a method for forming the
まず、(a)直管状のホウケイ酸ガラス(軟化点765℃)からなるガラスバルブ21を準備して[図2(a)]、(b)上記ガラスバルブ21の横断面の形状を扁平にする予定部分を、ステンレス鋼からなる2枚の成形治具板22a,22bの間に挟むように設置する[図2(b)]。(c)そして、ガラスバルブ21を図示しない加熱炉により軟化点より低い管壁温度(例えば、620〜700℃)へと加熱して、成形治具板22aの自重により[図2(c)]、(d)断面を円形から略楕円形へと加工して所望の形状をしたガラスバルブ21を得ることができる[図2(d)]。
First, (a) a
ガラスバルブの成形方法は、このような方法に限定されるものではない。
本実施の形態のガラスバルブ10は、完成した直管ランプAを(b)〜(d)の工程を経て成形されたものである。成形されることで直管ランプAの管外径5.0mmの寸法が略楕円形状の短外径4.0mm、長外径5.8mmとなり、管内径4.0mmの長さが略楕円形状の短内径3.0mm、長内径4.8mmと変化している。なお、管外径5.0mmの直管ランプAを上記成形方法により扁平する場合には、最大でも、長外径boが6.6mm、短外径aoが3.0mmとなるように設定(この場合の扁平率は、ao/bo≒0.45となる。)することが好ましい。過度に扁平にすると、管の肉厚が大幅に変わってしまうことがあり歩留まりの低下につながるからである。
(バックライトユニット)
図3は、本実施の形態に係る32インチ(アスペクト比16:9)の液晶テレビ用のバックライトユニット1000の構成を示す概略斜視図である。なお、同図において内部の構造が分かりやすいように拡散板140、拡散シート142、レンズシート144の一部を切り欠いて示している。また、図4は、図3のバックライトユニット1000のX軸方向の中央部分をY軸方向に切断したときの部分拡大図である。なお、同図においてランプ100はその外径のみを示している。また、2点鎖線で示した円は、従来の管外径4.0mm/管内径3.0mmの直管ランプBの管外径を示し、説明の便宜上、図中の上から2番目の直管ランプBの中心は、ランプ100の中心と一致させている。
The glass bulb forming method is not limited to such a method.
The
(Backlight unit)
FIG. 3 is a schematic perspective view showing a configuration of a
直下方式のバックライトユニット1000は、長方形の底板122とこれを囲む側板124とを有する外囲器120内に、14灯のランプ100が略等しい間隔を置いて並行に配設されている。ランプ100は、扁平な形状をした断面の長軸19が反射板122の主面と略平行となるように配置されている。詳しくは後述する。
外囲器120は、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂製であって、その内面(底板122及び側板124の内側)に銀などの金属が蒸着されて反射面が形成されている。外囲器120の内寸は、水平方向(X軸方向)が728mm、垂直方向(Y軸方向)が408mmであり、外形の奥行が19mmと薄型に設定されている。底板(反射板)122の主面(内面)は、前面パネル145内面から14mm程度離れており、当該反射板122に近接した位置には、ランプ100がランプ間隔(隣り合うランプの管軸間の距離)P1を置いて配されている。
In a direct-
The
また、外囲器120の前面開口部は、拡散板140、拡散シート142およびレンズシート144を積層してなる透光性の前面パネル145で覆われており、内部にちりや埃などの異物が入り込んでランプ100などが破損しないように密閉されている。
前面パネル145における拡散板140、拡散シート142は、ランプ100から放射された光を散乱・拡散させるものであり、レンズシート144は、当該シート144と法線方向へ光を集めるものであって、これらによりランプ100から発光された光が前面パネル145の表面(発光面)の全体に亘り均一に前方を照射するように構成されている。
The front opening of the
The diffusing
上述のように外囲器120内は密閉された構造であるため、最冷点の温度が過度に上昇しやすい環境にあり、本発明に係るランプ100を用いることで、最冷点温度の過度上昇を特に効果的に抑えることができ、ランプ電流の増分に見合った光束の増加を得ることが可能となる。
本実施の形態においては、ランプ100を、扁平な形状をした断面の長軸19が反射板122の主面と略平行となるように配置している。これにより、次のような効果が得られる。
As described above, since the
In the present embodiment, the
まず、ランプ100の短外径ao(4.0mm)は、直管ランプBの管外径と同等であるから、直管ランプB用の外囲器120に収納しても上記波状の輝度むらの発生を抑えることができる。
また、ランプと反射板との間の距離が接近し過ぎることによっても、輝度むらが生じ得るが、ランプ100と反射板122との距離は、直管ランプBを用いた場合と同じであるからこの点でも外囲器120の厚みは薄型に保つことができると言える。
First, since the short outer diameter ao (4.0 mm) of the
In addition, even if the distance between the lamp and the reflector is too close, luminance unevenness may occur, but the distance between the
また、略楕円形の長外径boの長さは5.8mmであり、管外径4.0mmの直管ランプBより長いため、従来のランプ間隔P0よりランプ間隔を大きくしても、発光面のランプ100とランプ100の間に相当する位置において輝度が低下するという輝度むらも発生しにくい。つまり、発光面の水平方向及び垂直方向が同サイズの外囲器120内に配置する際にはランプ間隔P1は従来のランプ間隔P0より大きくすることが可能となるので、従来よりランプの灯数(本数)を減らすことができ、コスト面で有利である。
Moreover, since the length of the substantially oval long outer diameter bo is 5.8 mm and is longer than the straight tube lamp B having a tube outer diameter of 4.0 mm, even if the lamp interval is made larger than the conventional lamp interval P 0 , Luminance unevenness in which the luminance decreases at a position corresponding to between the
さらに、図4の上から3番目のランプ100に実線矢印で示すように、ランプ100においては、陽光柱発光部の中心からの距離が遠い長軸19方向に比べて、この距離が近い短軸18方向へより多くの光が射出される。このため、上述のように長軸19と反射板122とが略平行となるように配置すれば、ランプからの光を前方(発光面方向)と後方(反射板122方向)に向けることができる。したがって、ランプ100から放射される光束の有効利用効率を高めて、発光面での輝度をより向上させることができる。
(ランプ効率とバックライトの輝度等の測定試験)
次に、上記バックライトユニット1000の外囲器120内に従来の直管状ランプと、本実施の形態に係るランプ100を配置した場合の、ランプ効率とバックライトユニット1000の発光面の中央部における輝度とを測定する試験を行った。次の表1に上記試験の測定結果を示す。なお、同表においてランプ100の管内径/管外径は、それぞれ断面略楕円形の短内径、長内径、短外径、長外径の順に寸法を記載している。
Furthermore, as indicated by a solid arrow in the
(Measurement tests such as lamp efficiency and backlight brightness)
Next, in the case where the conventional straight tube lamp and the
(直管ランプB)
まず、上記外囲器120内に、16灯の直管ランプBをランプ間隔を25.7mm(なお、16灯のランプの内、最上段のランプと側板124との間隔、最下段のランプと側板124との間隔はそれぞれランプ間隔の略半分である。以下も同じ。)として配置し、各ランプに流すランプ電流値を5.5mAと設定してバックライトユニット1000を動作させた場合の、反射板垂直方向(Y軸方向)中央付近に位置するランプのランプ効率を測定した。このときのランプ効率は約60(lm/W)であった。また、前面パネル表面145中央部の輝度は約8000(cd/m2)であった。
(Straight tube lamp B)
First, in the
(直管ランプA)
次に、上記外囲器内120内に、15灯の直管ランプAをランプ間隔を27.2mmとして配置し、各ランプのランプ電流値を8.5mAとして同様の測定試験を行った。このときの、ランプ効率は約55(lm/W)であった。また、輝度は約9500(cd/m2)となり、直管ランプBを用いたものよりは輝度が向上したものの、変動率が約6%の波状の輝度むらが観測された。
(Straight tube lamp A)
Next, 15 straight tube lamps A were arranged in the
(ランプ100)
次に、上記外囲器120内に、14灯の本実施の形態に係るランプ100をランプ間隔を29.0mmとして配置し、各ランプのランプ電流値を8.5mAとして同様の測定試験を行った。このときのランプ効率は約65(lm/W)であった。これは直管ランプB(電流値5.5mA)に比較して約8%、直管ランプAに比較すると約18%も高いランプ効率となっている。また、前面パネル表面中央部の輝度は約11400(cd/m2)という高い輝度が得られた。
(Lamp 100)
Next, 14
また、波状の輝度むらも観測されなかった。さらに、ランプ間隔を直管ランプBを用いた場合の25.7mmから29.0mmと広げて、ランプの灯数を16灯から14灯へと2灯削減したが、前面パネル表面のランプとランプの間に相当する位置において輝度が低下するという輝度むらも観察されない良好な結果となった。
(変形例1)
最冷点温度の過度の温度上昇の抑制と、陽光柱プラズマ空間の中心から管壁までの距離を実質的に短縮化するためには、上記実施の形態のように陽光柱発光部10aの全域にわたって、横断面の形状が略楕円形をしていることが好ましい。もっとも、陽光柱発光部の大部分の横断面は略楕円形として、残りの部分の横断面を略円形にするとしてもある程度は効果が得られる。
In addition, no wavy luminance unevenness was observed. Furthermore, the lamp interval was expanded from 25.7 mm when using the straight tube lamp B to 29.0 mm, and the number of lamps was reduced from 16 to 14 lamps by 2 lamps. In this case, the luminance unevenness in which the luminance is reduced at a position corresponding to the period of no.
(Modification 1)
In order to suppress an excessive temperature rise of the coldest spot temperature and to substantially shorten the distance from the center of the positive column plasma space to the tube wall, the entire region of the positive column
図5はそのような変形例を示す図である。
同図に示すように陽光柱発光部10aの内、光取り出し部10dの横断面の形状が略楕円形状をしており、陽光柱発光部10aの光取り出し部10dから外れた残余部分と電極部10b,10cの横断面の形状が略円形をしている。
同図に示したランプ101のガラスバルブ10は、全長Lは405mm、電極部10b,10cの長さDb,Dc(図1参照)はそれぞれ約12mm、陽光柱発光部10aの長さDaは約380mm、陽光柱発光部10aの内、横断面が略楕円形である光取り出し部10dの長さDdは約340mm、陽光柱発光部の10aの両端の、光取り出し部から外れた横断面が略円形である部分の長さはそれぞれ約20mmである。
FIG. 5 is a diagram showing such a modification.
As shown in the figure, the cross-sectional shape of the
The
このようにランプ101が、陽光柱発光部10aより光取り出し部10dの領域が狭くなっているのは、例えばバックライトユニットに使用される場合に、当該ユニットの発光面より液晶パネルのランプ長手方向の有効表示面が大幅に狭く、ランプの両端の光は、上記表示面での発光にそれ程必要とされないからである。
なお、陽光柱プラズマ空間の中心から管壁までの距離を実質的に短縮化してランプ効率の向上を図るためには、略楕円形の横断面を有する光取り出し部10dの長さが、略円形の横断面を有する電極部10b,10cと陽光柱発光部10aの光取り出し部10dから外れた残余部分の長さより長ければよい(De<Dd>Dfであればよい)ことが実験で確認されている。また、最冷点温度は陽光柱発光部10aの管軸9方向に中央である部分に形成されるので、少なくともこの部分の断面は扁平にすることが望ましい。
(変形例2)
上記実施の形態においては陽光柱発光部の横断面の形状が略楕円形をしていたが、上記形状は略楕円形に限定されず、扁平な形状であれば他の形状であってもよい。
Thus, the
In order to improve the lamp efficiency by substantially reducing the distance from the center of the positive column plasma space to the tube wall, the length of the
(Modification 2)
In the above embodiment, the shape of the cross section of the positive column light emitting portion is substantially elliptical. However, the shape is not limited to substantially elliptical, and may be other shapes as long as it is flat. .
図6はそのような変形例を示す図である。
同図に示すように、陽光柱発光部10aの横断面は、長径bi,bo方向に直線部分を有する略長方形の形状(競争路形状)をしている。
このように、横断面が略長方形状のものにおいても、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
(その他)
1.上記実施の形態においては、電極としてホロー型電極を用いているが、棒状電極を用いても構わない。また、電極部の横断面は略円形をしているが、電極部の横断面も扁平な形として、ガラスバルブ全長にわたって扁平な形状としても構わない。この場合、電極の形状も横断面に応じて扁平な形とすればよい。
FIG. 6 is a diagram showing such a modification.
As shown in the figure, the cross section of the positive column
Thus, even when the cross section is substantially rectangular, the same effects as those of the above-described embodiment can be obtained.
(Other)
1. In the above embodiment, a hollow electrode is used as an electrode, but a rod-shaped electrode may be used. Moreover, although the cross section of the electrode part is substantially circular, the cross section of the electrode part may be flat and may be flat over the entire length of the glass bulb. In this case, the shape of the electrode may be flat according to the cross section.
もっとも、特にホロー型電極の場合、ガラスバルブの電極部とホロー型電極の双方を扁平にして、ガラスバルブ内周と電極外周の間隙を高精度(例えば、0.2mm以下)に設定するのは、製造上コストがかさむ。これに対して、ガラスバルブの電極部とホロー型電極の横断面は共に略円形であるならば、両者の径を調節することで、上記間隙を設定できるので、製造上容易であり好ましい。 However, especially in the case of a hollow electrode, it is possible to flatten both the electrode portion of the glass bulb and the hollow electrode and to set the gap between the inner circumference of the glass bulb and the outer circumference of the electrode with high accuracy (for example, 0.2 mm or less). , Manufacturing costs increase. On the other hand, if the cross sections of the electrode portion of the glass bulb and the hollow electrode are both substantially circular, the gap can be set by adjusting the diameters of both, which is preferable in terms of manufacturing.
2.扁平な形状をした横断面の短内径は、3.0mm以下の範囲に規定されることが好ましい。3.0mmを境にして、上記短内径が3.0mmより大きくなると、陽光柱プラズマ空間の中心から管壁までの距離が大きくなり、ランプ効率が急激に低下することが実験で確認されているからである。さらに、上記短内径は2.5mm以下の範囲に規定するのがより好ましい。これは、短内径ai2.5mm、短外径ao3.5mm、長内径bi5.4mm、長外径bo6.4mmと規定した図1と同様の構成を有するランプのランプ電流8.5mAのときのランプ効率が、直管ランプBの電流値5.5mAのときのものに比べて、約10%も高くなることがわかったからである。 2. It is preferable that the short inner diameter of the flat cross section is defined within a range of 3.0 mm or less. Experiments have confirmed that when the short inner diameter is larger than 3.0 mm with a boundary of 3.0 mm, the distance from the center of the positive column plasma space to the tube wall increases and the lamp efficiency rapidly decreases. Because. Furthermore, it is more preferable that the short inner diameter is defined in a range of 2.5 mm or less. This is because the lamp has a lamp current of 8.5 mA having a configuration similar to that shown in FIG. 1 and defined as a short inner diameter ai 2.5 mm, a short outer diameter ao 3.5 mm, a long inner diameter bi 5.4 mm, and a long outer diameter bo 6.4 mm. This is because it has been found that the efficiency is about 10% higher than that when the current value of the straight tube lamp B is 5.5 mA.
なお、上記短内径を1.0mm未満に設定するのは、製造上難しいので、短内径の下限値は1.0mmである。 In addition, since it is difficult to manufacture the short inner diameter below 1.0 mm, the lower limit of the short inner diameter is 1.0 mm.
本発明に係る冷陰極型蛍光ランプは、ランプ電流の増分に見合った光束の増加が得られるので、バックライトユニット等の用途に適用することができる。 Since the cold-cathode fluorescent lamp according to the present invention can increase the luminous flux corresponding to the increase in lamp current, it can be applied to applications such as a backlight unit.
4a,4b 電極
10 ガラスバルブ
10a 陽光柱発光部
10b,10c 電極部
10d 光取り出し部
100,101 冷陰極型蛍光ランプ
120 外囲器
122 反射板
1000 バックライトユニット
4a,
Claims (6)
前記ガラスバルブの陽光柱発光部の内、光取り出し部の横断面の形状が扁平であることを特徴とする冷陰極型蛍光ランプ。 A cold cathode fluorescent lamp having a glass bulb and a pair of electrodes disposed at both ends in the glass bulb,
A cold-cathode fluorescent lamp characterized in that the cross-sectional shape of the light extraction portion of the positive column light emitting portion of the glass bulb is flat.
前記ガラスバルブは、少なくとも当該両端から当該箇所に配設された電極の先端までの部分における横断面の形状が略円形であることを特徴とする請求項1に記載の冷陰極型蛍光ランプ。 The electrode has a cylindrical shape,
The cold-cathode fluorescent lamp according to claim 1, wherein the glass bulb has a substantially circular cross-sectional shape at least in a portion from the both ends to the tip of the electrode disposed at the location.
前記各冷陰極型蛍光ランプは、前記扁平な形状をした断面の長軸が前記反射板の主面と略平行となるように配置されていることを特徴とするバックライトユニット。 A plurality of cold cathode fluorescent lamps according to any one of claims 1 to 5 are arranged in parallel at a predetermined interval in an envelope having a reflector and a side plate surrounding the reflector.
Each of the cold cathode fluorescent lamps is disposed so that the long axis of the flat cross section is substantially parallel to the main surface of the reflector.
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