JP2006040599A - Electrode, discharge lamp and manufacturing method of electrode - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、液晶ディスプレイ用バックライト等に適用される放電ランプに関する。 The present invention relates to a discharge lamp applied to, for example, a backlight for a liquid crystal display.
図9は、液晶ディスプレイ用バックライト等に適用される放電ランプ、例えば冷陰極型蛍光ランプ100の構成を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration of a discharge lamp, such as a cold cathode
冷陰極型蛍光ランプ100は、希ガスと水銀とが内部に封入された略直管形状のガラスバルブ102と、ガラスバルブ102の内面に塗布された蛍光体103と、ガラスバルブ102内部の両端に設けられた電極104とを備えたものである。
The cold cathode
電極104は、モリブデンやタングステンからなる電極棒105の一方の端面に、モリブデンからなるカップ形底面に凹が形成されたカップ状電極106がレーザー溶接によって取り付けられたものである。また、ガラスバルブ102の両端部は、タングステンガラスからなるビーズガラス107で気密封止され、電極棒105がビーズガラス107を貫通して設けられている。
The
そして、カップ状電極106の底面を電極棒105の先端の溶着部と同じ形状の凹に形成し、電極棒105の先端を誘い込むテーパー形状にすることにより、カップ状電極106と電極棒105のセンター合わせができ、溶接精度が向上するものである(特許文献1を参照)。
前述した従来技術の構成では、冷陰極型蛍光ランプ100に用いられる電極104の電極棒105の直径d1が約1mmと細いため、一般的に電極棒105の一端面全域105aとカップ状電極106の底板106aとを溶接している。
In the configuration of the prior art described above, the diameter d1 of the
しかしながら、図10に示すように、カップ状電極106の底面に照射されるレーザー120のビーム径の大きさや位置等によっては、電極棒105の角部105bが電極棒105の一端面全域における他の部分より深く溶け込んだりすることがあり、電極棒105の軸心に対してカップ状電極106の軸心が傾くという問題がある。
However, as shown in FIG. 10, depending on the size and position of the beam diameter of the
また、前述した図9に示す冷陰極型蛍光ランプ100では、ガラスバルブ102の内径D1とカップ状電極106の外径D2との差は小さいため、カップ状電極106が電極棒105に対して傾斜した状態の電極104をガラスバルブ102の内部へと挿入すると、挿入後のカップ状電極106と蛍光体103とが近接しすぎて電極104から蛍光体103側へとリーク電流が流れたり、傾斜がひどい場合には、電極104を挿入する時に蛍光体103を剥がしてしまったりするという品質不良を起こすという問題がある。
In the cold cathode
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、電極棒の軸心に対してカップ状電極の軸心の傾斜を少なくできる電極、その製造方法及び品質の良好な放電ランプを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an electrode capable of reducing the inclination of the axis of the cup-shaped electrode with respect to the axis of the electrode rod, a manufacturing method thereof, and a discharge having good quality. To provide a lamp.
本発明の請求項1記載の電極は、カップ状電極の底板に一端が接続された電極棒を備えた電極であって、前記カップ状電極の底板が前記電極棒の一端面の外周沿部で支持され、かつ前記カップ状電極の底板の中央部と前記電極棒の一端面の中央部が溶着されているものである。
The electrode according to
本発明の請求項8記載の放電ランプは、請求項1記載の電極をガラス管の端部に備え、前記ガラス管の内周に蛍光体が被着されているものである。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a discharge lamp comprising the electrode according to the first aspect at an end of a glass tube, and a phosphor is deposited on the inner periphery of the glass tube.
本発明の請求項12記載の電極の製造方法は、カップ状電極の底板と電極棒の一端面とを突き合わせて溶接して電極を製造する方法であって、前記カップ状電極の軸心と前記電極棒の軸心とを鉛直方向に一致させて、前記カップ状電極の前記底板と前記電極棒の一端面とを相互に押圧させながら突き合わせる工程と、次いで、前記カップ状電極と前記電極棒との突き合わせ部分を前記カップ状電極の開口側からレーザー光を照射して、前記カップ状電極の底板が前記電極棒の一端面の外周沿部で支持され、かつ前記カップ状電極の底板の中央部と前記電極棒の一端面の中央部とを溶接する工程とを備えている。 A method for producing an electrode according to claim 12 of the present invention is a method for producing an electrode by abutting and welding a bottom plate of a cup-shaped electrode and one end face of an electrode rod, wherein the axis of the cup-shaped electrode and the electrode A step of abutting the bottom plate of the cup-shaped electrode and one end surface of the electrode rod with each other while making the axial center of the electrode rod coincide with each other in a vertical direction, and then the cup-shaped electrode and the electrode rod Is irradiated with laser light from the opening side of the cup-shaped electrode, the bottom plate of the cup-shaped electrode is supported along the outer periphery of one end surface of the electrode rod, and the center of the bottom plate of the cup-shaped electrode And a step of welding the central portion of one end surface of the electrode rod.
本発明によれば、カップ状電極の電極棒に対する傾斜を少なくできる電極、その製造方法及び品質の良好な放電ランプを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an electrode that can reduce the inclination of the cup-shaped electrode with respect to the electrode rod, a manufacturing method thereof, and a discharge lamp with good quality.
以下、本実施の形態に関わる放電ランプについて図面を用いて説明する。 Hereinafter, the discharge lamp according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、本発明第1の実施の形態の放電ランプである冷陰極型蛍光ランプ1は、20℃における圧力が8kPaで組成がNe95%、Ar5%の混合ガスである希ガスと1.7±0.5mgの水銀とが内部に封入された略直管形状のガラスバルブ2と、ガラスバルブ2の内面に塗布された蛍光体3と、ガラスバルブ2内部の両端に設けられた電極4とを備えたものである。電極4は電極棒6の一端面にカップ状電極7が溶接され、電極棒6の他端面に外部リード線8が溶接されている。
As shown in FIG. 1, a cold cathode
ガラスバルブ2は、内径D1が2mm、厚みが0.5mm、全長が720mmの硼珪酸ガラスを用いている。ガラスバルブ2の両端部は、タングステンガラスからなるビーズガラス5で気密封止され、タングステン(W)からなる直径d1が0.8mm、長さが3.2mmの電極棒6がビーズガラス5を貫通して設けられる。このとき、ガラスバルブ2の内面に塗布された蛍光体の厚みは約20μmであり、ガラスバルブ内面2aとカップ状電極7の外面との距離dが0.04mm<d≦0.2mmの範囲に設けられている。
The
図2に示すように、電極棒6のガラスバルブ3内の端面6aには、ニッケル(Ni)、モリブデン(Mo)またはニオビウム(Nb)等の金属からなる長さLが2〜6mmのカップ状電極7の底板7aが例えばレーザー溶接によって取り付けられる。また、カップ状電極7の底板7aは平面状に形成されている。このとき、カップ状電極7の底板7aが電極棒6の一端面の外周沿部6aで支持され、かつカップ状電極7の底板7aの中央部7bと電極棒6の一端面の中央部6bが溶着される。溶着後は、カップ状電極7の底板7aに対して電極棒6の軸心と略直交することとなる。
As shown in FIG. 2, the end face 6a in the
なお、カップ状電極7の底板7a側にある電極棒6の一端面は、表面粗さが最大高さRmax1μm以上10μm以下であることが好ましく、最大高さRmax3μm±2μmであることがより好ましい。また、前記電極棒6の一端面の直角度(電極棒6の軸心に対する90度の一端面の角度ばらつき)は、1度以下であることが好ましい。
The one end surface of the
また、カップ状電極7の例えば外周面の一部に、Cs,Li,Mgといったアルカリ金属またはアルカリ土類金属の酸化物や合金等の電子放射物質9が塗布されている。
In addition, an
(実施例1)
上記冷陰極型蛍光ランプ1は、水銀封入量が1.7mg、内径D1が3mm、厚みが0.5mm、全長が720mmの硼珪酸ガラスのガラスバルブ2、厚み約20μmの蛍光体3、ガラスバルブ内面2aとカップ状電極7の外面との距離dが0.2mm(カップ状電極7の外径D2が2.6mm)、タングステン(W)からなる直径0.8mm、長さ3.2mmの電極棒6、長さLが3mmで外周面の一部にバリウムを有するカップ状電極7とし、カップ状電極7の材料をニッケル(Ni)、モリブデン(Mo)またはニオビウム(Nb)の金属で形成した3種類のものを製作し、点灯中のランプ電流を6mAとして、約2万時間経過におけるスパッタリング量及び水銀消費量を調べた。その結果は図7および図8に示す。
Example 1
The cold cathode
図7および図8から明らかなように、上記3種類のいずれの金属も、スパッタリング量が多いほど、水銀消費量も多い。また、約2万時間経過における水銀消費量は、ニオビウム(Nb)が約30μg、モリブデン(Mo)が約70μg、ニッケル(Ni)が約100μgの順に多くなる。したがって、カップ状電極7の一番長寿命の材料はニオビウム(Nb)である。
As is clear from FIG. 7 and FIG. 8, any of the three types of metals has a higher mercury consumption as the sputtering amount increases. Further, mercury consumption after about 20,000 hours increases in the order of about 30 μg for niobium (Nb), about 70 μg for molybdenum (Mo), and about 100 μg for nickel (Ni). Therefore, the longest-life material of the cup-
なお、ガラスバルブ2の内径D1が1〜6mmの範囲にある場合、水銀封入量が1.7±0.5mgの場合、ガラスバルブ内面2aとカップ状電極7の外面との距離dが0.04mm<d≦0.2mmの場合及び、カップ状電極の軸心方向の長さが2〜6mmの場合の範囲においても、上記効果が得られる。
When the inner diameter D1 of the
次に、上記の電極4および冷陰極型蛍光ランプ1の作用効果について説明する。
Next, functions and effects of the
本発明第1の実施形態の電極4は、図2及び図3に示すように、カップ状電極7の底板7aが電極棒6の一端面の外周沿部6aで支持され、かつカップ状電極7の底板の中央部7bと電極棒6の一端面の中央部6bが溶着されているので、電極棒6の軸心に対するカップ状電極7の軸心の傾きを抑制できる。そして、図1に示すように、この電極4を冷陰極型蛍光ランプ1のガラスバルブ2の端部に設けた時に、カップ状電極7と蛍光体3とが近接しすぎることを防止できるので、電極4から蛍光体3側へとリーク電流が流れたりすることがなく、かつ、この電極4を冷陰極型蛍光ランプ1のガラスバルブ2の端部から内部へと挿入した時に、蛍光体3を剥がしてしまったりする品質不良を防止することができる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図3に示すように、前記溶着をレーザー光のビーム形状を容易に絞ることができるレーザー溶接で行うため、直径d1が0.8mmの細い電極棒6の一端面の中央部6bにレーザー光を照射し、その中央部6bを溶融することができる。
As shown in FIG. 3, since the welding is performed by laser welding that can easily narrow the beam shape of the laser beam, the laser beam is applied to the
また、電極棒6の一端面の直角度を1度以下にすることで、電極棒6の軸心に対するカップ状電極7の軸心の傾きをさらに抑制できる。
Moreover, the inclination of the axial center of the cup-
さらに、電極棒6の一端面の表面粗さを最大高さRmaxが1μm以上10μm以下にすることで、電極棒6とカップ状電極7との溶接強度も向上する。
Furthermore, the welding strength of the
図1、図7及び図8に示すように、カップ状電極7がニオビウム(Nb)またはモリブデン(Mo)の金属で形成されていることにより、このカップ状電極7を冷陰極型蛍光ランプ1に使用した場合、過剰のスパッタリングを抑制して水銀の消耗速度を抑えることができ、冷陰極蛍光ランプ1の長寿命化が図れる。
As shown in FIGS. 1, 7, and 8, the cup-
本発明第1の実施形態の冷陰極型蛍光ランプ1は、図1に示すように、ガラスバルブ2の内面とカップ状電極7の外面との距離dが0.04mm<d≦0.2mmの範囲であることにより、放電がカップ状電極7の内面を主体に進行すると共にスパッタ量が常温に比べて大きくなる低温の使用環境下においても、ガラスバルブ2の内面2aとカップ状電極7の外面との間隙への放電移行が皆無となり、スパッタによる水銀の短期間での大量消耗を抑制でき、早期の電極消耗などによる短寿命化を抑制できる。
As shown in FIG. 1, the cold cathode
また、カップ状電極7がニオビウム(Nb)材料で、その軸心方向の長さLが2〜6mmの範囲であることにより、冷陰極型蛍光ランプ1を6万時間程度まで長寿命化が図れる。しかし、上記軸心方向の長さLが2未満では放電が異常グロー放電となり、通常のグロー放電に比べてスパッタリング量が数倍となるため所望のランプ寿命が得られず、また、上記軸心方向の長さLが6mmを越えると発光に寄与しないガラスバルブ2の端部が長くなり、所望の明るさが得られない。
Further, since the cup-
さらに、ガラスバルブ2内に水銀量が1.7±0.5mg封入されていることにより、環境の問題を低減することができる。
Furthermore, environmental problems can be reduced by enclosing 1.7 ± 0.5 mg of mercury in the
続いて、本発明の第1実施の形態における電極4の製造方法について説明する。
Then, the manufacturing method of the
図2〜図4に示すように、本発明の第1実施の形態における電極4の製造方法は、図示していない上下機構を用いてその保持部に保持された、ニオビウム(Nb)からなるカップ状電極7の軸心とニッケル(Ni)の外部リード線8が溶接されておりタングステン(W)からなる電極棒6の軸心とを鉛直方向に一致させて、カップ状電極7の底板7aと電極棒6の一端面とを相互に押圧させながら突き合わせる。
As shown in FIG. 2 to FIG. 4, the manufacturing method of the
次いで、カップ状電極7と電極棒6との突き合わせ部分をカップ状電極7の開口側から、例えば、図4に示すように、レーザー照射ユニット20において、レーザー光20aを照射すると、カップ状電極7の底板7aが電極棒6の一端面の外周沿部6aで支持され、かつカップ状電極7の底板7aの中央部7bと電極棒6の一端面の中央部6bとが図3に示すような形状で溶接される。
Next, when the
この溶接は、カップ状電極7と電極棒6とが表面溶融して合金膜21を形成し、この合金膜21により接合強度が安定かつ向上され、カップ状電極7と電極棒6とが固着されると考える。
In this welding, the cup-shaped
また、レーザー光20aがカップ状電極7の底板7aに照射されるビーム形状は、前記レーザー照射ユニットの出力等を調整して、電極棒6の外径d1より小さく、かつ電極棒6の一端面形状と略同一にしている。これにより、電極棒6の一端面の中央部6bのみとカップ状電極7の底板7aとが溶着され電極4が製作される。
Moreover, the beam shape with which the
さらに、カップ状電極7の軸心と電極棒6の軸心とを鉛直方向に一致させて溶接しているので、上記カップ状電極7と電極棒6との溶融金属が、電極棒6の外周面側に移動しにくいので、電極棒6の軸心に対してカップ状電極7の軸心の傾斜を少なくできる電極に形成することができる。
Further, since the axis of the cup-shaped
なお、本発明の実施の形態では、レーザー光20aがカップ状電極7の底板7aに照射されるビーム形状は、図4に示すように電極棒6の一端面形状と略同一にしている例で述べたが、これに限らず、電極棒6の一端面に対して描写(斜線部)することができる十字状(図5参照)、三角状(図6参照)でもよい。つまり、上記ビーム形状は、カップ状電極7の底板7a(或はカップ状電極7の底面)が電極棒6の一端面の外周沿部6aで支持され、かつカップ状電極7の底板7aの中央部7bと電極棒6の一端面の中央部6bとを溶接固着することができるものであればよい。
In the embodiment of the present invention, the beam shape with which the
また、カップ状電極7をニオビウム(Nb)とし、電極棒6をタングステン(W)とした例で述べたが、これに限らず、上記カップ状電極7をニッケル(Ni)とし、電極棒6をカップ状電極7より融点が高いタングステンとしたとしても、レーザー光20aを照射して溶接することができる。
In addition, the cup-shaped
また、カップ状電極7の軸心と電極棒6の軸心とを鉛直方向に一致させてレーザー光20aを照射して溶接したものであるが、これに限らず、カップ状電極7の軸心と電極棒6の軸心とを水平方向に一致させてレーザー光20aを照射して溶接してもよい。
In addition, the axis of the cup-shaped
本発明は、電極棒の軸心に対してカップ状電極の軸心の傾斜を少なくできる電極が必要な液晶バックライト用の冷陰極型蛍光ランプ、外部電極蛍光ランプ等の放電ランプに適用することができる。 The present invention is applied to discharge lamps such as cold cathode fluorescent lamps for liquid crystal backlights and external electrode fluorescent lamps that require an electrode that can reduce the inclination of the axis of the cup-shaped electrode with respect to the axis of the electrode rod. Can do.
2 ガラスバルブ
3 蛍光体
4 電極
6 電極棒
7 カップ状電極
7a カップ状電極の底板
2
Claims (14)
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JP2004215270A JP2006040599A (en) | 2004-07-23 | 2004-07-23 | Electrode, discharge lamp and manufacturing method of electrode |
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JP2010165602A (en) * | 2009-01-17 | 2010-07-29 | Daido Steel Co Ltd | Method of manufacturing electrode material for cold cathode discharge tube |
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2004
- 2004-07-23 JP JP2004215270A patent/JP2006040599A/en active Pending
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