JP2006294548A - 冷陰極蛍光ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】起動特性に優れかつ電力消費が少なく済んで電子放出特性に優れた冷陰極蛍光ランプを提供すること。
【解決手段】本冷陰極蛍光ランプ１０は、ランプ管１２内の陽極１６と陰極１８との間の陰極１８近傍にグリッド電極２０を配置するとともに陰極１８の表面に電界印加により電子を放出する炭素薄膜２２を形成してなり、陰極１８に対してグリッド電極２０に正電圧を印加することにより起動して炭素薄膜２２から電子が放出される放電が行われるとともに陽極・陰極間電圧がオーバーシュートすることなく立ち上がって放電を持続させる構成。
【選択図】図１

Description

本発明は、ランプ管内に電子衝突により励起されて紫外光を発生するガスが封入され、この紫外光を可視光に変換する蛍光体をランプ管内に備えた冷陰極蛍光ランプに関するものである。

冷陰極蛍光ランプには、ランプ管内に対向配置された１対の電極間に高周波電圧を印加することによりランプ管内に放電を発生させ、この放電のエネルギによって内部に封入してある水銀蒸気等の原子を励起させ紫外光を発生させ、この紫外光で蛍光体を励起させて可視光を放射するようにしている。このような冷陰極蛍光ランプは、明るさやエネルギー効率に優れているなどの特長を有するため、一般家庭等の照明光源として広く普及して使用されている（特許文献１参照）。また、このような冷陰極蛍光ランプは一般家庭用だけでなく液晶テレビ、パーソナルコンピュータ等の液晶画面のバックライト用光源として使用されている。冷陰極蛍光ランプは、このような液晶画面を備えた装置、例えば、携帯情報端末その他の多様化に伴い、小型化、細径化、高輝度化、長寿命化といった各種の検討が行われている。

しかしながら、従来の冷陰極蛍光ランプは、起動時に陽極・陰極間に大きい電圧が印加され、これによって起動時に比較的大きいランプ電流が流れてしまう。そのため、発光管の内径が細径の場合には、電極が放電にさらされ、放電により発生する電極スパッタ物質が増加してランプ内の水銀が消耗される、いわゆる水銀トラップ現象が助長され、冷陰極蛍光ランプの長寿命化を妨げることになる。また、このような従来からの冷陰極蛍光ランプにおいては、冷陰極からの電子放出特性に劣り、十分な発光輝度を得ることができず、バックライト用として用いる場合、ランプ電流を増加して発光輝度を高めると寿命特性に影響してきたり、あるいは冷陰極蛍光ランプを多数設置するなどした場合コストが高くつくなどの課題があり、これらからバックライト用としてその採用を躊躇するものであった。
特開２０００−２８５８６３号公報

本発明は、水銀フリーとして水銀を用いたことによる上記課題を解消可能としかつ電子放出特性に優れた冷陰極蛍光ランプを提供することを目的としている。

本発明による冷陰極蛍光ランプは、電子衝突により紫外光を発生するガスが封入されたランプ管と、ランプ管内面に設けられ紫外光の照射により可視光を発生する蛍光体と、ランプ管内の一方側に配置された陽極と、ランプ管内の他方側に配置された陰極とを備えた冷陰極蛍光ランプにおいて、ランプ管内の陽極と陰極との間の陰極近傍にグリッド電極を配置するとともに前記陰極の表面に電界印加により電子を放出する炭素薄膜を形成してなり、前記陽極と陰極との間に交流電圧を印加するとともに前記陰極に対して前記グリッド電極に正電圧を印加することにより起動して前記炭素薄膜から電子が放出される放電が行われるとともに前記陽極・陰極間電圧がオーバーシュートすることなく立ち上がって放電が持続することを特徴とするものである。

上記ガスとしては例えばキセノンガスがある。また、アルゴンガスを同時に封入することができる。

本発明では、グリッド電極に正電圧を印加する手段としてグリッド電極を起動スイッチを介して陰極に接続してもよく、グリッド電極と陰極とに直流電源を接続してもよい。

本発明によると、前記陰極に対して前記グリッド電極に正電圧を印加することにより起動して前記炭素薄膜から電子が放出される放電が行われるとともに前記陽極・陰極間電圧がオーバーシュートすることなく立ち上がるので、円滑に定常状態に移行することができるとともに、電力消費が少なくて済み、寿命が向上する。

特に、本発明では、陰極の表面に電界印加により電子を放出する炭素薄膜を形成したので低電界でも電子を容易に放出し易く、高発光輝度を得ることができる。

なお、本発明ではランプ管内部に水銀を用いずに例えばキセノンガス等を紫外光発生用ガスを用いることができるので、水銀を用いたことによる起動時の立ち上げに時間がかかることや、寿命が短いこと、発光効率が低いといった課題（水銀の増感作用）を解消することができる。

本発明によれば、安定かつ短時間での立ち上げ特性と、長寿命特性とを有し、かつ発光効率が高い冷陰極蛍光ランプを提供することができる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る冷陰極蛍光ランプを説明する。図１は、実施の形態に係る冷陰極蛍光ランプの斜視図、図２は同冷陰極蛍光ランプの陽極・陰極間の電圧特性を比較例のそれと共に示す図である。これらの図を参照して、冷陰極蛍光ランプ１０は、内部に紫外光発生用ガスとしてキセノンガスと放電維持用ガスとしてアルゴンガスが封入された直管状のランプ管１２を備える。ランプ管１２の内面には蛍光体１４が塗布等により設けられている。ランプ管１２の管軸方向一端側に陽極１６が配置され、他端側に陰極１８が配置されている。また、陽極１６と陰極１８との間で陰極１８寄りの近傍にはグリッド電極２０が配置されている。陰極１８の表面には、カーボンナノウォールからなる電子放出用の炭素薄膜２２が形成されている。

陽極１６と陰極１８との間には高周波電源２４が接続され、陰極１８とグリッド電極２０とは起動スイッチ２６を介して接続されている。

動作を説明すると、起動スイッチ２６を閉じた際に、陰極１８に対してグリッド電極２０に正電圧が印加され、陰極１８表面の炭素薄膜２２からグリッド電極２０に向けて電子が引き出される。引き出された電子は、陽極１６により加速されるため、ランプ管１２内部のガスと衝突し、その結果、ガスが励起されて紫外光を発生させる。この紫外光はランプ管１２内面の蛍光体１４を励起し、蛍光体１４は可視光を発生する。

以上の動作に関して図２を参照して詳しく説明すると、図２の横軸は時間、縦軸は陽・陰極間電圧（ＶＡＫ）を示す。電圧ＶＡＫの特性Ａは、陰極をニッケル電極とした場合であり、特性Ｂは、グリッド電極無しでかつ陰極表面に炭素薄膜が形成されている場合であり、特性Ｃはグリッド電極２０有りでかつ陰極１８表面にカーボンナノウォール等の炭素薄膜２２が形成されている本実施形態の場合である。陰極がニッケル電極の場合では、起動スイッチを閉じると、電圧ＶＡＫにオーバーシュートが発生して起動特性が低下するとともに、電力が余分に消費されてしまう。また、特性Ｂでは、起動スイッチを閉じると、電圧ＶＡＫに特性Ａよりもオーバーシュートの程度が小さく発生するものの、依然として起動特性が悪く、電力消費も多い。これに対して実施の形態では、特性Ｃで示すように、起動スイッチを閉じると、電圧ＶＡＫにオーバーシュートが発生しないから起動特性が向上し、電力消費が少なくて済む。その上、電子放出特性が炭素薄膜により向上している。

なお、図３で示すようにグリッド電極２０と陰極１８との直流電源２８を接続し起動スイッチ２６を閉じた後、直流電源２８を接続した状態とすることでも実施してよい。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、種々な変更ないしは変形を含むものである。

実施の形態に係る冷陰極蛍光ランプの回路図である。 実施の形態の冷陰極蛍光ランプの陽・陰極電圧特性を他の例と比較して示す図である。 他の実施の形態に係る冷陰極蛍光ランプの回路図である。

符号の説明

１０ 冷陰極蛍光ランプ
１２ ランプ管
１４ 蛍光体
１６ 陽極
１８ 陰極
２０ グリッド電極
２２ 炭素薄膜
２４ 高周波電源（交流電源）
２６ 起動スイッチ

Claims (1)

1. 電子衝突により紫外光を発生するガスが封入されたランプ管と、ランプ管内面に設けられ紫外光の照射により可視光を発生する蛍光体と、ランプ管内の一方側に配置された陽極と、ランプ管内の他方側に配置された陰極とを備えた冷陰極蛍光ランプにおいて、
   ランプ管内の陽極と陰極との間の陰極近傍にグリッド電極を配置するとともに前記陰極の表面に電界印加により電子を放出する炭素薄膜を形成してなり、前記陽極と陰極との間に交流電圧を印加するとともに前記陰極に対して前記グリッド電極に正電圧を印加することにより起動して前記炭素薄膜から電子が放出される放電が行われるとともに前記陽極・陰極間電圧がオーバーシュートすることなく立ち上がって放電が持続する、ことを特徴とする冷陰極蛍光ランプ。

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