JP2007299614A - Cold cathode discharge lamp and lighting system - Google Patents

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Takao Tsuyuki
隆夫 露木
Nobuhiro Tamura
暢宏 田村
Kazuo Irisawa
和男 入沢
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cold cathode discharge lamp P for reducing the temperature of a sealing section in lighting and enhancing the sealing properties between a valve 1 and a sealing material 2, and to provide a lighting system 11. <P>SOLUTION: The cold cathode discharge lamp comprises: the valve 1 having a sealing section at both edges; a pair of discharge electrodes 5 sealed into the valve 1; and a sealing material 2 that supports the discharge electrode 5 at one edge side, allows the middle to be sealed to the sealing section and allows the other edge side to be led to the outside of the valve while at least the middle has a main constituent of at least one type of molybdenum and tungsten and a copper layer is formed on an outer surface by 1-10 μm. The sealing properties of the edge of the valve 1 are enhanced by a copper layer 2a formed on the outer-periphery surface. Also, the wetting properties of the sealing material 2 are improved, thus improving the welding strength between the discharge electrode 5 and an external lead wire 4, and the sealing material 2. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、封着部の密着性を高めた冷陰極放電ランプおよびこの冷陰極放電ランプを用いた照明装置に関する。   The present invention relates to a cold cathode discharge lamp having improved adhesion at a sealing portion and an illumination device using the cold cathode discharge lamp.

近年、液晶表示装置(以下、「LCD」と略称する。)を用いた小形のパソコンやテレビなどは薄形化や高輝度化が進められている。このLCD用のバックライト装置に使用される蛍光ランプには、小形化が容易であって寿命特性にも優れた冷陰極放電ランプが多用されている。   In recent years, miniaturization of personal computers and televisions using liquid crystal display devices (hereinafter abbreviated as “LCD”) has been made thinner and higher in luminance. As a fluorescent lamp used in the backlight device for LCD, a cold cathode discharge lamp which is easy to downsize and has excellent life characteristics is often used.

冷陰極放電ランプは電極が冷陰極であるためバルブ径を小さくすることが可能であり、バルブ内径が12mm以下、たとえば、5mm以下の極めて細径のランプも開発されている。通常、冷陰極放電ランプの放電電極はスパッタリングにより消耗していくので、ある程度の大きさが必要であるが耐スパッタ性があるモリブデンなどを電極として使用すると、電極を小さく設計できる。また、モリブデンやタングステンのような仕事関数が小さい金属で放電電極を形成すると、発光に要する消費電力が少なくなる。こういった理由から耐スパッタ性があり、仕事関数が小さいモリブデンやタングステンなどの高融点金属を用いた高効率、長寿命な電極の需要が高まっている。   Since the cold cathode discharge lamp has a cold cathode electrode, it is possible to reduce the bulb diameter, and an extremely small lamp having an bulb inner diameter of 12 mm or less, for example, 5 mm or less has been developed. Usually, since the discharge electrode of the cold cathode discharge lamp is consumed by sputtering, when a certain size is required but molybdenum having sputtering resistance is used as the electrode, the electrode can be designed small. In addition, when the discharge electrode is formed of a metal having a small work function such as molybdenum or tungsten, power consumption required for light emission is reduced. For these reasons, there is an increasing demand for high-efficiency, long-life electrodes using refractory metals such as molybdenum and tungsten that have sputtering resistance and a low work function.

冷陰極放電ランプの電極部材は、放電電極、その基端側に一端側が溶接された封着材および封着材の他端側の端面に溶接された外部リード線からなる。電極は、電極部材をバルブ端部からバルブ内に挿入して封着材をバルブ端部に封着することで封装される。ところで、近年、冷陰極放電ランプの小型化、高出力化が進んでおり、従来の軟質ガラス製のバルブを発光管とする放電ランプでは、小型化、高出力化に対して機械的強度を確保することができない。そこで、バルブをホウ珪酸ガラスなどの硬質ガラスで構成する手段が採られている。硬質ガラスを使用した冷陰極放電ランプでは、耐熱性や機械的強度が高まって、小型化、高出力化ができるという利点がある。この場合には、コバール等の熱膨張率が硬質ガラスと近似した金属および合金からなる封着材が用いられる。一方、冷陰極放電ランプのさらなる小型化、高出力化に伴ってランプ点灯時の電極温度が高くなり、封着部の温度も上昇しつつある。そこで、従来コバール等で形成されていた封着材に熱伝導度が大きく、熱膨張率が硬質ガラスと近似したモリブデンやタングステンを用いることで封着部の温度上昇に伴って発生するクラック等の不具合を防止している(例えば特許文献1参照)。
特開2003−142026号公報
The electrode member of the cold cathode discharge lamp includes a discharge electrode, a sealing material whose one end is welded to the base end side thereof, and an external lead wire welded to the end face on the other end side of the sealing material. The electrode is sealed by inserting an electrode member into the bulb from the bulb end and sealing the sealing material to the bulb end. By the way, in recent years, cold cathode discharge lamps have become smaller and have higher output, and conventional discharge lamps that use bulbs made of soft glass as arc tubes ensure mechanical strength against smaller and higher output. Can not do it. Therefore, a means for configuring the bulb with hard glass such as borosilicate glass has been adopted. Cold cathode discharge lamps using hard glass have the advantage that heat resistance and mechanical strength are increased, and miniaturization and high output can be achieved. In this case, a sealing material made of a metal or an alloy having a thermal expansion coefficient similar to that of hard glass such as Kovar is used. On the other hand, with further miniaturization and higher output of the cold cathode discharge lamp, the electrode temperature at the time of lighting the lamp is increased, and the temperature of the sealing portion is also increasing. Therefore, the thermal conductivity of the sealing material conventionally formed of Kovar etc. is large, and the thermal expansion coefficient is similar to hard glass. Problems are prevented (see, for example, Patent Document 1).
JP 2003-142026 A

しかし、さらなる高出力化に対応するためには、発光管と封着材との密着性をさらに高める必要がある。上述した従来技術の封着材に用いられるモリブデンやタングステンは、ガラスへの拡散がほとんどないため、ガラスと封着材との密着性を高めるための改善の余地があった。   However, in order to cope with higher output, it is necessary to further improve the adhesion between the arc tube and the sealing material. Molybdenum and tungsten used in the above-described conventional sealing materials have almost no diffusion into the glass, so there is room for improvement in order to improve the adhesion between the glass and the sealing material.

本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、点灯時の封着部温度を低下させるとともに、バルブと封着材との密着性を高めた冷陰極放電ランプ、およびこの冷陰極放電ランプを光源として装着した照明装置の提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and has a cold cathode discharge lamp which reduces the temperature of a sealing portion during lighting and has improved adhesion between a bulb and a sealing material, and the cold cathode discharge lamp as a light source. It aims at provision of the illuminating device equipped as.

請求項1に記載の冷陰極放電ランプは、両端に封止部を有するバルブと;前記バルブ内に封装された一対の放電電極と;一端側でこの放電電極を支持するとともに、中間部が封止部に封着されて他端側がバルブ外に導出され、少なくとも中間部はモリブデンまたはタングステンの少なくとも一種を主成分とし、外表面に1〜10μmの銅層が形成されている封着材と;を具備していることを特徴とする。   The cold cathode discharge lamp according to claim 1 includes a bulb having sealing portions at both ends; a pair of discharge electrodes sealed in the bulb; and supporting the discharge electrode at one end side, and an intermediate portion being sealed. A sealing material that is sealed to the stopper and the other end is led out of the bulb, at least an intermediate part is mainly composed of at least one of molybdenum or tungsten, and a copper layer of 1 to 10 μm is formed on the outer surface; It is characterized by comprising.

なお、この請求項1に記載された発明、及び以下の各請求項に記載された発明において、特に、指定しない限り用語の定義及び技術的意味は次による。   In the invention described in claim 1 and the invention described in each of the following claims, the definitions and technical meanings of terms are as follows unless otherwise specified.

冷陰極放電ランプとは、水銀及び希ガスを封入しているもの、水銀を封入しない希ガス発光によるランプなどの放電ランプを含む。また、ランプの用途もバックライトに限らず、一般照明用はもとより、表示用や紫外線放射用などのランプにも使用できる。そして、バルブは、内径が5mm程度以下の細径化したものが好ましい。   The cold cathode discharge lamp includes a discharge lamp such as a lamp enclosing mercury and a rare gas or a lamp using rare gas emission that does not enclose mercury. Further, the use of the lamp is not limited to the backlight, but can be used not only for general illumination but also for lamps for display and ultraviolet radiation. The valve preferably has a reduced inner diameter of about 5 mm or less.

バルブは、軟質ガラス、硬質ガラス、石英およびセラミックなどを用いることができるが、好ましくは硬質ガラスを使用することが望ましい。硬質ガラスとは、熱膨張率が32〜60×10−7/℃のガラスである。 As the bulb, soft glass, hard glass, quartz, ceramic, or the like can be used, but it is preferable to use hard glass. Hard glass is glass having a coefficient of thermal expansion of 32 to 60 × 10 −7 / ° C.

封着材の主成分は、モリブデン、タングステン単体、あるいはモリブデン、タングステンに、銅、レニウムなどの副成分金属を添加した合金であってもよい。主成分の組成はバルブと気密封着性を確保できる熱膨張率になるように好ましい材質を選べばよい。   The main component of the sealing material may be molybdenum, tungsten alone, or an alloy obtained by adding a subcomponent metal such as copper or rhenium to molybdenum or tungsten. As the composition of the main component, a preferable material may be selected so as to obtain a coefficient of thermal expansion that can ensure airtightness with the valve.

封着材はこれら主成分の材料の周面に銅層を1〜10μm、好ましくは2〜3μm形成されている。また、銅層は少なくとも封着部に形成されている。封着材は円筒状のガラス管の両端に封着されるときに直接またはビードガラス等によって間接的に封着されるが、封着材の封止を確実、かつ容易に行うために、ガラス巻き処理(ビーズガラス付け)したものを使用することが好ましい。   The sealing material is formed with a copper layer of 1 to 10 μm, preferably 2 to 3 μm on the peripheral surface of these main components. The copper layer is formed at least on the sealing portion. The sealing material is sealed directly or indirectly by bead glass when sealed at both ends of the cylindrical glass tube. However, in order to reliably and easily seal the sealing material, glass is used. It is preferable to use one that has been wound (beaded glass).

放電電極は、板状の金属からプレス成形して有底筒状に形成されたものでも、焼結によって形成されたものであってもよい。また、放電電極および封着材が一体的に形成されたものであってもよい。   The discharge electrode may be formed by pressing from a plate-like metal into a bottomed cylindrical shape, or may be formed by sintering. Further, the discharge electrode and the sealing material may be integrally formed.

請求項2に記載の冷陰極放電ランプは、前記封着材の外周面には前記放電電極まで銅層が形成されて、接着用金属材料が前記放電電極および前記封着材に形成された銅層に溶着して両者を接着していることを特徴とする。   The cold cathode discharge lamp according to claim 2, wherein a copper layer is formed on the outer peripheral surface of the sealing material up to the discharge electrode, and a bonding metal material is formed on the discharge electrode and the sealing material. It is characterized in that it is welded to a layer and bonded together.

接着用金属材料は、融点が低いほど放電電極と封着材との溶接が容易であるが、低すぎるとランプ点灯中の電極の温度上昇により溶接部の強度が低下してしまう。そこで、融点が1000〜1700℃程度の低融点金属が望ましい。例えば、コバール、銅、ニッケルなどが最適である。   The lower the melting point of the bonding metal material, the easier the welding between the discharge electrode and the sealing material. However, if the melting point is too low, the strength of the welded portion decreases due to the temperature rise of the electrode during lamp operation. Therefore, a low melting point metal having a melting point of about 1000 to 1700 ° C. is desirable. For example, Kovar, copper, nickel, etc. are optimal.

銅層は、表面に亜酸化銅を形成することによってガラスとの密着力が高まり、強固に封着することができる。また、モリブデンに比べてニッケル、銅、コバルトなどの接着用金属材料との濡れ性がよいので、モリブデンのみからなる封着材を用いる場合に比べて電極と封着材との溶接強度が高くなる。   By forming cuprous oxide on the surface of the copper layer, the adhesion with the glass is increased and the copper layer can be firmly sealed. In addition, since the wettability with adhesive metal materials such as nickel, copper, and cobalt is better than molybdenum, the welding strength between the electrode and the sealing material is higher than when using a sealing material made only of molybdenum. .

請求項3に記載の冷陰極放電ランプは、前記封着材の外周面には前記放電電極まで銅層が形成され、前記封着材に形成された銅層の一部が溶融して前記放電電極および前記封着材を接着していることを特徴とする。   The cold cathode discharge lamp according to claim 3, wherein a copper layer is formed up to the discharge electrode on an outer peripheral surface of the sealing material, and a part of the copper layer formed on the sealing material is melted to form the discharge. The electrode and the sealing material are bonded together.

請求項4に記載の冷陰極放電ランプは、前記封着材の他端側は、外表面に銅からなる被覆層が形成された外部リード線と溶接され、外部リード線との溶接部までの外周面に銅層が形成されるとともに、被覆層の一部が溶融して封着材に形成された銅層に溶着していることを特徴とする。   The cold cathode discharge lamp according to claim 4, wherein the other end side of the sealing material is welded to an external lead wire having a coating layer made of copper formed on the outer surface, and is connected to a welded portion with the external lead wire. A copper layer is formed on the outer peripheral surface, and a part of the coating layer is melted and welded to the copper layer formed on the sealing material.

外部リード線は、例えばFe-Ni合金線の表面に銅が外部リード線全体に対して20〜25質量%被着して形成されたジュメット線が用いられる。ここで、Fe-Niの構成比率などは特に限定されず用途に合わせて適宜選択することができる。   As the external lead wire, for example, a dumet wire formed by depositing 20 to 25% by mass of copper on the surface of the Fe—Ni alloy wire with respect to the entire external lead wire is used. Here, the composition ratio of Fe—Ni and the like are not particularly limited and can be appropriately selected according to the application.

銅層は、表面に亜酸化銅を形成することによってガラスとの密着力が高まり、強固に封着することができる。また、モリブデンに比べて銅の濡れ性がよいのでモリブデンのみからなる封着材を用いる場合に比べて封着材と外部リード線との溶接強度が高くなる。   By forming cuprous oxide on the surface of the copper layer, the adhesion with the glass is increased and the copper layer can be firmly sealed. Further, since the wettability of copper is better than that of molybdenum, the welding strength between the sealing material and the external lead wire is higher than when a sealing material made only of molybdenum is used.

請求項5に記載の冷照明装置は、請求項1ないし3のいずれか一に記載の冷陰極放電ランプと;このランプが装着される装置本体と;を具備していることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a cold lighting apparatus comprising: the cold cathode discharge lamp according to any one of the first to third aspects; and an apparatus main body to which the lamp is mounted.

照明装置は、液晶表示装置等に収納される表示用のバックライト装置に適用可能であるが、これ以外の表示装置や照明器具に使用することもできる。   The lighting device can be applied to a display backlight device housed in a liquid crystal display device or the like, but can also be used for other display devices and lighting fixtures.

請求項1に記載の冷陰極放電ランプによれば、外周面に形成された銅層によってバルブ端部の封着性が高まる。   According to the cold cathode discharge lamp of the first aspect, the sealing performance of the bulb end is enhanced by the copper layer formed on the outer peripheral surface.

請求項2に記載の冷陰極放電ランプによれば、封着材の濡れ性が上がるため、放電電極と封着材との溶接強度が高まる。   According to the cold cathode discharge lamp of the second aspect, since the wettability of the sealing material is increased, the welding strength between the discharge electrode and the sealing material is increased.

請求項3に記載の冷陰極放電ランプによれば、放電電極と封着材との溶接において、両者の間に別部材としてグレージング材を用意する必要がなく製造が容易である。   According to the cold cathode discharge lamp of the third aspect, in the welding of the discharge electrode and the sealing material, it is not necessary to prepare a glazing material as a separate member between them, and the manufacture is easy.

請求項4に記載の冷陰極放電ランプによれば、封着材の濡れ性が上がるため、銅層が被覆された外部リード線との接続強度が高まる。   According to the cold cathode discharge lamp of the fourth aspect, since the wettability of the sealing material is increased, the connection strength with the external lead wire coated with the copper layer is increased.

請求項5記載の照明装置によれば、請求項1ないし3の効果を有する冷陰極放電ランプを搭載した照明装置を提供できる。   According to the illuminating device of the fifth aspect, it is possible to provide an illuminating device equipped with the cold cathode discharge lamp having the effects of the first to third aspects.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の冷陰極放電ランプを示す一部切り欠き正面図である。   FIG. 1 is a partially cutaway front view showing a cold cathode discharge lamp of the present invention.

冷陰極放電ランプLは、たとえば直管形で、消費電力が5W以下、例えば2.5Wである。このランプLは、外径が約2.6mm、内径が約1.6mm、長さが約200mmの硬質ガラス製(熱膨張率51×10−7/℃)のバルブ1を有している。このバルブ1は、内壁面に蛍光体層Pが形成され、両端が封着材2に溶着されたガラスビード3によって封止されて封止部を形成している。バルブ1には、内部に水銀とアルゴンおよびネオンの混合ガスからなる放電媒体が封入されている。 The cold cathode discharge lamp L is, for example, a straight tube type and consumes less than 5 W, for example, 2.5 W. The lamp L has a bulb 1 made of hard glass (thermal expansion coefficient 51 × 10 −7 / ° C.) having an outer diameter of about 2.6 mm, an inner diameter of about 1.6 mm, and a length of about 200 mm. The bulb 1 has a phosphor layer P formed on the inner wall surface and sealed at both ends by glass beads 3 welded to a sealing material 2 to form a sealed portion. The bulb 1 contains a discharge medium made of a mixed gas of mercury, argon and neon.

硬質ガラスとは、熱膨張率が32〜60×10−7/℃のガラスの事であり、酸化ホウ素(B2O3)と珪酸(SiO2)を主成分とするホウ珪酸ガラス(熱膨張率51×10−7/℃)などがある。 Hard glass is a glass having a thermal expansion coefficient of 32 to 60 × 10 −7 / ° C., and is a borosilicate glass (thermal expansion) containing boron oxide (B 2 O 3 ) and silicic acid (SiO 2 ) as main components. Rate 51 × 10 −7 / ° C.).

封着材2は外部リード線4と接続され、封着材2はガラスビード3を介してバルブ1を封止するために、バルブ1と熱膨張率が近似した直径1.0mmのモリブデン(Mo)(熱膨張率51×10−7/℃)製のワイヤが用いられる。 The sealing material 2 is connected to the external lead wire 4, and the sealing material 2 seals the bulb 1 through the glass bead 3, so that molybdenum (Mo) having a diameter of 1.0 mm whose thermal expansion coefficient approximates that of the bulb 1. ) (Thermal expansion coefficient 51 × 10 −7 / ° C.) wire is used.

冷陰極放電ランプの発光効率を上げるために、仕事関数が低いモリブデン製の有底円筒状の放電電極5が使用されており、この放電電極5がバルブ1の両端内部にそれぞれ封装されている。放電電極5は、封着材2の一端側に溶接によって接続されている。   In order to increase the luminous efficiency of the cold cathode discharge lamp, a bottomed cylindrical discharge electrode 5 made of molybdenum having a low work function is used, and the discharge electrodes 5 are sealed inside both ends of the bulb 1, respectively. The discharge electrode 5 is connected to one end side of the sealing material 2 by welding.

モリブデンからなる有底筒状の放電電極5は、直径が約2.0mmの底部5aを有している。   The bottomed cylindrical discharge electrode 5 made of molybdenum has a bottom portion 5a having a diameter of about 2.0 mm.

図2は、本発明による第1の実施形態の溶接前の封着材を示す断面図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing the sealing material before welding according to the first embodiment of the present invention.

封着材2は、直径約1.0mmの円柱状に形成されたモリブデン(Mo)製のワイヤ2aの外周面に銅層2b(Cu)が厚さ2μmで形成されている。ワイヤ2aの一端面2cおよび他端面2eには銅層が形成されていない。モリブデン(Mo)製のワイヤ2aはモリブデン線(Mo)を使用目的に合わせて切断したワイヤ材を用いる。ただし、モリブデン製のワイヤ材は、他の元素が添加されていてもよいし、焼結によって所定の寸法に形成したものを用いてもよい。このモリブデン製のワイヤ材をバレル研磨して得られたワイヤ2aの外周面に電気メッキや蒸着などの方法によって銅層2bを形成することができる。また、モリブデン線(Mo)に銅層を形成した後に、所定の寸法に切断したものであってもよい。   In the sealing material 2, a copper layer 2 b (Cu) is formed with a thickness of 2 μm on the outer peripheral surface of a molybdenum (Mo) wire 2 a formed in a columnar shape having a diameter of about 1.0 mm. A copper layer is not formed on one end surface 2c and the other end surface 2e of the wire 2a. The wire 2a made of molybdenum (Mo) uses a wire material obtained by cutting a molybdenum wire (Mo) according to the intended use. However, the molybdenum wire material may be added with other elements, or may be formed to a predetermined size by sintering. The copper layer 2b can be formed on the outer peripheral surface of the wire 2a obtained by barrel-polishing this molybdenum wire material by a method such as electroplating or vapor deposition. Moreover, after forming a copper layer in a molybdenum wire (Mo), you may cut | disconnect to the predetermined dimension.

モリブデン(Mo)は熱膨張率が硬質ガラスに近似しており、封着性は比較的良好である。ところで、バルブ1の封着部では封着材2の一部がバルブ1へ拡散することによって両者が密着して高い気密性が得られる。つまり、バルブ1と封着材2との封着性は熱膨張率だけでは決まらず、封着材2のバルブ1への拡散が多いほど高い密着力で気密封止することができる。封着材のバルブへの拡散とは、バルブと封着材との界面よりもバルブ側で、バルブの成分中に封着材の粒子が散在する態様または封着材の一部が封着材から延在するようにバルブ中に存在する態様の少なくとも一方の状態をいう。また、拡散はバルブの封止部の少なくとも一部で発生していればよい。封着性を高めるために本発明者が検討した結果、封着材であるモリブデンワイヤ2aの外周面に所定厚さの銅層を被覆すると銅層2bの一部がバルブを構成するガラスへ拡散することによって密着力が高まることが分かった。つまり、モリブデン(Mo)を封着材として用いるとモリブデン(Mo)のガラスへの拡散が界面から約0.5μmであるのに対して、外周面に銅層を1〜10μm形成すると銅層の一部が界面から約5μmまで拡散することがわかった。銅層は、表面の銅が酸化して緻密な亜酸化銅(Cu2O)をつくり、この亜酸化銅(Cu2O)がガラスへ拡散していくためにガラスと強固に融着すると考えられる。また、銅は熱伝導度がモリブデンおよびタングステンに比べて高いので、ワイヤ2aの外周面に銅層を形成した封着材はモリブデンのみで構成された封着材に比べて熱伝導度が上がることが期待できる。外周面に形成する銅層を10μm以上にすると封着材の熱膨張率が変化して、封着性が悪化してしまう。一方、銅層が1μm以下の場合には銅層の拡散が充分でないために封着強度がそれほど上がらない。このため、封着材の外周面に形成する銅層は1〜10μm、好ましくは2〜3μmが望ましい。 Molybdenum (Mo) has a thermal expansion coefficient close to that of hard glass and has a relatively good sealing property. By the way, a part of the sealing material 2 diffuses into the valve 1 at the sealing portion of the valve 1, so that they are in close contact with each other and high airtightness is obtained. That is, the sealing property between the valve 1 and the sealing material 2 is not determined only by the coefficient of thermal expansion, and the greater the diffusion of the sealing material 2 to the valve 1, the higher the sealing force can be achieved. The diffusion of the sealing material into the valve is a mode in which the particles of the sealing material are scattered in the components of the valve on the valve side from the interface between the valve and the sealing material, or a part of the sealing material. The state which exists in a valve | bulb so that it may extend from may be said. Further, the diffusion may be generated in at least a part of the sealing portion of the valve. As a result of examination by the present inventor in order to improve the sealing performance, when a copper layer having a predetermined thickness is coated on the outer peripheral surface of the molybdenum wire 2a which is a sealing material, a part of the copper layer 2b diffuses into the glass constituting the bulb. It has been found that the adhesion is increased by doing. That is, when molybdenum (Mo) is used as a sealing material, the diffusion of molybdenum (Mo) into the glass is about 0.5 μm from the interface, whereas when the copper layer is formed on the outer peripheral surface to 1 to 10 μm, the copper layer It was found that some diffused to about 5 μm from the interface. The copper layer is thought to be bonded tightly to the glass because the copper on the surface is oxidized to form dense cuprous oxide (Cu 2 O) and this cuprous oxide (Cu 2 O) diffuses into the glass. It is done. In addition, since copper has a higher thermal conductivity than molybdenum and tungsten, the sealing material in which the copper layer is formed on the outer peripheral surface of the wire 2a has a higher thermal conductivity than the sealing material made only of molybdenum. Can be expected. When the copper layer formed on the outer peripheral surface is 10 μm or more, the thermal expansion coefficient of the sealing material changes, and the sealing property is deteriorated. On the other hand, when the copper layer is 1 μm or less, the copper layer is not sufficiently diffused, so that the sealing strength does not increase so much. For this reason, the copper layer formed on the outer peripheral surface of the sealing material is 1 to 10 μm, preferably 2 to 3 μm.

この構成の封着材2によれば、硬質ガラスと近似した熱膨張率であるとともにバルブ1への拡散がモリブデンのみからなる封着材よりも多いため封着性を高めることができる。さらに、外周面に銅層2bを形成したので熱伝導度が上がり、放熱性が高まる効果も期待できる。   According to the sealing material 2 having this configuration, the thermal expansion coefficient is similar to that of hard glass, and the diffusion into the valve 1 is greater than that of the sealing material made only of molybdenum, so that the sealing property can be improved. Furthermore, since the copper layer 2b is formed on the outer peripheral surface, the effect of increasing the thermal conductivity and improving the heat dissipation can be expected.

図3は、第1の実施形態の放電電極5と封着材2との接続状態を示す拡大断面図である。   FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a connection state between the discharge electrode 5 and the sealing material 2 of the first embodiment.

放電電極5と封着材2とは底部5aの外端面5bと封着材2の一端面2cとが対向するようにコバールからなる接着用金属材料6によって接続されている。接着用金属材料6は放電電極5の外端面5bおよび封着材2の一端面2c側の側面2dに付着していて、外観は滑らかな凹状曲面になっている。   The discharge electrode 5 and the sealing material 2 are connected by an adhesive metal material 6 made of Kovar so that the outer end surface 5b of the bottom 5a and the one end surface 2c of the sealing material 2 face each other. The bonding metal material 6 is attached to the outer end surface 5b of the discharge electrode 5 and the side surface 2d on the end surface 2c side of the sealing material 2, and the appearance is a smooth concave curved surface.

次に、放電電極5と封着材2との接続方法について説明する。まず、略円板状のコバールからなる接着用金属材料6を封着材2の一端面2aにそれぞれの径中心が一致する位置で一時的に固着させる。固着方法は、抵抗溶接法、半田などの金属ロウ材による接着等の種々の方法で固定することができる。次に、封着材2に取付けられた接着用金属材料6を放電電極5の底部5aの外端面5bに接触させて抵抗溶接で溶接する。このときの放電電極5および封着材2の中心軸は互いに同一線上に並んでいる。溶接時には接着用金属材料6が溶融し、放電電極5の外端面5bおよび封着材2の一端面2c側の側面2dに被着して、両者が強固に溶接される。放電電極5と封着材2との抵抗溶接において発生する熱は、抵抗のジュール熱によって発生し、封着材2の一端面2cの中心部から高温領域が波紋状に外側へ広がっていく。   Next, a method for connecting the discharge electrode 5 and the sealing material 2 will be described. First, the bonding metal material 6 made of substantially disk-shaped Kovar is temporarily fixed to the end surface 2a of the sealing material 2 at a position where the respective diameter centers coincide. The fixing method can be fixed by various methods such as resistance welding and adhesion with a metal brazing material such as solder. Next, the bonding metal material 6 attached to the sealing material 2 is brought into contact with the outer end surface 5b of the bottom 5a of the discharge electrode 5 and is welded by resistance welding. At this time, the central axes of the discharge electrode 5 and the sealing material 2 are aligned with each other. At the time of welding, the bonding metal material 6 melts and adheres to the outer end surface 5b of the discharge electrode 5 and the side surface 2d on the end surface 2c side of the sealing material 2, and both are firmly welded. The heat generated in resistance welding between the discharge electrode 5 and the sealing material 2 is generated by the Joule heat of resistance, and the high temperature region spreads outward from the center of the one end surface 2c of the sealing material 2 in a ripple shape.

ところで、接着用金属材料6を溶接して形成した溶接部の引張強度は、溶融した接着用金属材料6が放電電極5の外端面5bに付着する面積と、封着材2の側面2dに付着する面積に依存する。この面積は、溶融前の接着用金属材料6の直径および箔厚によって変化するので、接着用金属材料6の寸法を最適化することで溶接部の引張強度を向上させることができる。さらに、封着材2および放電電極5の濡れ性によってもこの面積は変化する。封着材2の外周面がモリブデン(Mo)の場合には溶融した接着用金属材料6の濡れ性が悪い。しかし、封着材2の外周面に銅層2aが形成されていると、低融点金属は銅に対して濡れ性がよいため接着用金属材料6の濡れ性がよくなり接着用金属材料6が他端側に広がって被着面積が大きくなるため接続強度が高くなる。   By the way, the tensile strength of the welded portion formed by welding the bonding metal material 6 is determined by the area where the molten bonding metal material 6 adheres to the outer end surface 5b of the discharge electrode 5 and the side surface 2d of the sealing material 2. Depends on the area to be. Since this area changes depending on the diameter and foil thickness of the bonding metal material 6 before melting, the tensile strength of the weld can be improved by optimizing the dimensions of the bonding metal material 6. Furthermore, this area also changes depending on the wettability of the sealing material 2 and the discharge electrode 5. When the outer peripheral surface of the sealing material 2 is molybdenum (Mo), the wettability of the molten metal material 6 for adhesion is poor. However, when the copper layer 2 a is formed on the outer peripheral surface of the sealing material 2, the low melting point metal has good wettability with respect to copper, so the wettability of the adhesive metal material 6 is improved, and the adhesive metal material 6 is Since it spreads to the other end side and the deposition area increases, the connection strength increases.

図4は、第1の実施形態の封着材2と外部リード線4との接続状態を示す拡大断面図である。   FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a connection state between the sealing material 2 and the external lead wire 4 of the first embodiment.

封着材2の他端面2eと外部リード線4の先端面とが抵抗溶接によって接続して構成されている。外部リード線4は、直径0.8mmのNi−Fe合金からなる芯線4aの表面に銅からなる被覆層4bが、外部リード線全体に対して20〜25質量%被着して形成されている。抵抗溶接の電力は約300Wである。この溶接によって、溶接時に外部リード線4の先端の一部が溶融して封着材2よりも径大な一部が略球形状の形状を有する膨出部4cを形成している。この膨出部4cは、封着材2の外側端面2eよりも中間側の外周表面上に延在するように被着されている。ここで、封着材2の外周面には銅層2aが形成されており、濡れ性が向上し被着面積が拡大し接続強度が向上する。外部リード線4には、従来軟質ガラスの封着用リード線として使用されてきた安価なジュメット線を使用することができる。   The other end surface 2e of the sealing material 2 and the distal end surface of the external lead wire 4 are connected by resistance welding. The external lead wire 4 is formed such that a coating layer 4b made of copper is deposited on the surface of a core wire 4a made of a Ni—Fe alloy having a diameter of 0.8 mm with respect to the entire external lead wire by 20 to 25 mass%. . The power of resistance welding is about 300W. By this welding, a part of the tip of the external lead wire 4 is melted at the time of welding to form a bulging portion 4c having a substantially spherical shape with a part larger in diameter than the sealing material 2. The bulging portion 4c is attached so as to extend on the outer peripheral surface on the intermediate side with respect to the outer end surface 2e of the sealing material 2. Here, the copper layer 2a is formed on the outer peripheral surface of the sealing material 2, so that the wettability is improved, the deposition area is increased, and the connection strength is improved. The external lead wire 4 can be an inexpensive dumet wire that has been conventionally used as a lead wire for sealing soft glass.

次に本発明の第1の実施形態の冷陰極放電ランプの製造方法について説明する。   Next, the manufacturing method of the cold cathode discharge lamp of the 1st Embodiment of this invention is demonstrated.

まず、ガラスビーズ3を封着材2に融着すると共に、封着材2の一端部にコバールからなる金属膜を固定する。続いて、モリブデンからなる放電電極5の外端面5bに接着用金属材料6を介して封着材2の一端部を押圧しながら通電し、接着用金属材料6を封着材2の端部及び放電電極5の底面の両方に確実に融着する。次に、バルブ1の一端側にガラスビーズ3を融着させて封着材2を封着し、封着材2の他端部に外部リード線4を溶接して一端側の電極を形成する。そして、バルブ1の内部を排気して所定の希ガスを封入した後、バルブ1の他端側を同様に封着し、封着材2の他端部に外部リード線4を溶接してもう一方の電極を形成する。   First, the glass beads 3 are fused to the sealing material 2, and a metal film made of Kovar is fixed to one end of the sealing material 2. Subsequently, current is applied to the outer end surface 5b of the discharge electrode 5 made of molybdenum while pressing one end of the sealing material 2 via the bonding metal material 6, and the bonding metal material 6 is connected to the end of the sealing material 2 and It is surely fused to both bottom surfaces of the discharge electrode 5. Next, the glass beads 3 are fused to one end side of the bulb 1 to seal the sealing material 2, and the external lead wire 4 is welded to the other end portion of the sealing material 2 to form an electrode on one end side. . Then, after exhausting the inside of the valve 1 and enclosing a predetermined rare gas, the other end of the valve 1 is similarly sealed, and the external lead wire 4 is welded to the other end of the sealing material 2. One electrode is formed.

次に本発明による第2の実施形態について説明する。   Next, a second embodiment according to the present invention will be described.

図5は、本発明による第2の実施形態の溶接前の封着材を示す断面図である。モリブデン製のワイヤ2aの外周面、一端面2cおよび他端面2eに銅層2bが形成されている。この構成の封着材2は、モリブデン製のワイヤ材をバレル研磨して得られたワイヤ2aの外面に電気メッキや蒸着などの方法によって銅層2bを形成することによって得られる。また、封着材2の一端面2cに形成しておく銅層2bの厚さは、外周面に形成する銅層と異なる厚さでもよく、好ましくは2〜100μmが望ましい。この封着材2の一端面2aと放電電極5の底面とを対向するように当接させて、溶接すると一端面2cに形成された銅層2bが溶融して、接着用金属材料6として機能する。このため、放電電極5と封着材2との間に低融点金属からなる別部材を配設して溶接させる必要がなくなるので電極の製造が容易になる。また、外周面に銅層を形成しているので、溶融した銅の濡れ性がよくなり接続強度がコバールからなる接着用金属材料を配設する場合と同程度になる。一方、封着材2と外部リード線4とを抵抗溶接する場合、外部リード線4の中央から波紋状に熱が伝わるので、他端面2eに形成した銅層は外部リード線の被覆層4bよりも温度上昇が早い。このため、他端面2eに形成した銅層は溶融しやすく、両者の溶接が容易になる。   FIG. 5 is a cross-sectional view showing the sealing material before welding according to the second embodiment of the present invention. A copper layer 2b is formed on the outer peripheral surface, one end surface 2c and the other end surface 2e of the molybdenum wire 2a. The sealing material 2 having this configuration is obtained by forming the copper layer 2b on the outer surface of the wire 2a obtained by barrel polishing a molybdenum wire material by a method such as electroplating or vapor deposition. Further, the thickness of the copper layer 2b formed on the one end surface 2c of the sealing material 2 may be different from the thickness of the copper layer formed on the outer peripheral surface, and preferably 2 to 100 μm. When the one end face 2a of the sealing material 2 and the bottom face of the discharge electrode 5 are brought into contact with each other and welded, the copper layer 2b formed on the one end face 2c is melted and functions as the bonding metal material 6. To do. For this reason, it is not necessary to dispose and weld another member made of a low melting point metal between the discharge electrode 5 and the sealing material 2, so that the electrode can be easily manufactured. Further, since the copper layer is formed on the outer peripheral surface, the wettability of the molten copper is improved, and the connection strength is the same as that in the case where the adhesive metal material made of Kovar is provided. On the other hand, when the sealing material 2 and the external lead wire 4 are resistance-welded, heat is transferred from the center of the external lead wire 4 in a ripple pattern, so the copper layer formed on the other end surface 2e is more than the coating layer 4b of the external lead wire. The temperature rises quickly. For this reason, the copper layer formed on the other end surface 2e is easily melted, and welding of both is facilitated.

また、第2の実施形態の冷陰極放電ランプは第1の実施形態と同様の製造方法で製造することができる。   Further, the cold cathode discharge lamp of the second embodiment can be manufactured by the same manufacturing method as that of the first embodiment.

なお、本発明は上記各実施形態に限定されない。たとえば、封止部としてのガラスビード3は必ず必要ではなく、封着材2がバルブ1の端部にそのまま封着される形態であってもよい。また、ランプは冷陰極形の蛍光ランプに限らず、放電維持媒体としては水銀以外の発光物質を封入していてもよく、例えばキセノンガスなどを封入した希ガス発光によるランプなど多種の細管形の放電ランプに適用できる。また、バルブの形状は直管形に限らずU字形、W字形、環形などに屈曲してあってもよい。   The present invention is not limited to the above embodiments. For example, the glass bead 3 as the sealing portion is not necessarily required, and the sealing material 2 may be sealed to the end portion of the bulb 1 as it is. The lamp is not limited to a cold cathode fluorescent lamp, and a discharge maintaining medium may contain a light emitting material other than mercury. For example, a lamp of various thin tubes such as a lamp using rare gas emission in which xenon gas is enclosed. Applicable to discharge lamps. The shape of the valve is not limited to a straight tube shape, and may be bent into a U shape, a W shape, a ring shape, or the like.

図6は、上記実施形態の冷陰極放電ランプLを搭載した照明装置11を示す概略断面図である。11は照明装置としての液晶表示装置で、この液晶表示装置11は前面に照射用の開口12を有する薄箱状のケース体13を有し、このケース体13内には装置本体となるバックライトユニット14が収納されている。このバックライトユニット14は、冷陰極放電ランプLを有し、この冷陰極放電ランプLの近傍にはバルブ1を内包するように近接導体を兼ねた銀蒸着されたフィルム状の反射面15が一方向を開口した状態で巻回され、この反射面15の照射方向にはアクリル樹脂製の導光板16が配設されている。   FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an illumination device 11 equipped with the cold cathode discharge lamp L of the above embodiment. Reference numeral 11 denotes a liquid crystal display device as an illumination device. The liquid crystal display device 11 has a thin box-like case body 13 having an irradiation opening 12 on the front surface. The unit 14 is accommodated. The backlight unit 14 includes a cold cathode discharge lamp L, and a silver-deposited film-like reflecting surface 15 that also serves as a proximity conductor so as to contain the bulb 1 is provided in the vicinity of the cold cathode discharge lamp L. The light guide plate 16 made of acrylic resin is disposed in the irradiation direction of the reflecting surface 15.

導光板16はケース体13の開口12に対向して位置している。また、導光板16の背面側には平面状の反射板18が配設され、導光板16とケース体13との間には、拡散板20および集光板21にて構成される制光手段22が配設されている。そして、ケース体13の開口12の前面側には、表示手段としての液晶ユニット24が配設されている。   The light guide plate 16 is positioned to face the opening 12 of the case body 13. In addition, a planar reflecting plate 18 is disposed on the back side of the light guide plate 16, and a light control means 22 configured by a diffusion plate 20 and a light collecting plate 21 between the light guide plate 16 and the case body 13. Is arranged. A liquid crystal unit 24 as a display means is disposed on the front side of the opening 12 of the case body 13.

本発明の冷陰極放電ランプを示す一部切り欠き正面図である。It is a partially cutaway front view showing the cold cathode discharge lamp of the present invention. 本発明による第1の実施形態の封着材を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the sealing material of 1st Embodiment by this invention. 第1の実施形態の放電電極と封着材との接続状態を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the connection state of the discharge electrode of 1st Embodiment, and a sealing material. 第1の実施形態の封着材と外部リード線との接続状態を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the connection state of the sealing material of 1st Embodiment, and an external lead wire. 本発明による第2の実施形態の封着材を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the sealing material of 2nd Embodiment by this invention. 実施形態の冷陰極放電ランプを搭載した照明装置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the illuminating device carrying the cold cathode discharge lamp of embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1…放電電極、2…封着材、4…外部リード線、5…放電電極、6…接着剤、11…照明装置、14…照明装置本体、P…冷陰極放電ランプ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Discharge electrode, 2 ... Sealing material, 4 ... External lead wire, 5 ... Discharge electrode, 6 ... Adhesive, 11 ... Illuminating device, 14 ... Illuminating device main body, P ... Cold cathode discharge lamp

Claims (5)

両端に封止部を有するバルブと;
前記バルブ内に封装された一対の放電電極と;
一端側でこの放電電極を支持するとともに、中間部が封止部に封着されて他端側がバルブ外に導出され、少なくとも中間部はモリブデンまたはタングステンの少なくとも一種を主成分とし、外表面に1〜10μmの銅層が形成されている封着材と;
を具備していることを特徴とする冷陰極放電ランプ。
A valve having seals at both ends;
A pair of discharge electrodes sealed within the bulb;
The discharge electrode is supported on one end side, the middle portion is sealed to the sealing portion, and the other end side is led out of the bulb. At least the middle portion is mainly composed of at least one kind of molybdenum or tungsten, and the outer surface has 1 A sealing material on which a copper layer of 10 μm is formed;
A cold cathode discharge lamp comprising:
前記封着材の外周面には前記放電電極まで銅層が形成されて、接着用金属材料が前記放電電極および前記封着材に形成された銅層に溶着して両者を接着し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。   A copper layer is formed on the outer peripheral surface of the sealing material up to the discharge electrode, and an adhesive metal material is welded to and bonded to the copper layer formed on the discharge electrode and the sealing material. The cold cathode discharge lamp according to claim 1. 前記封着材の外周面には前記放電電極まで銅層が形成され、前記封着材に形成された銅層の一部が溶融して前記放電電極および前記封着材を接着し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。   A copper layer is formed on the outer peripheral surface of the sealing material up to the discharge electrode, and a part of the copper layer formed on the sealing material is melted to bond the discharge electrode and the sealing material. The cold cathode discharge lamp according to claim 1. 前記封着材の他端側は、外表面に銅からなる被覆層が形成された外部リード線と溶接され、外部リード線との溶接部までの外周面に銅層が形成されるとともに、被覆層の一部が溶融して封着材に形成された銅層に溶着していることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一に記載の冷陰極放電ランプ。   The other end side of the sealing material is welded to an external lead wire in which a coating layer made of copper is formed on the outer surface, and a copper layer is formed on the outer peripheral surface to the welded portion with the external lead wire. 4. The cold cathode discharge lamp according to claim 1, wherein a part of the layer is melted and welded to a copper layer formed on the sealing material. 請求項1ないし4のいずれか一に記載の冷陰極放電ランプと;
このランプが装着される装置本体と;
を具備していることを特徴とする照明装置。
A cold cathode discharge lamp according to any one of claims 1 to 4;
The device body to which this lamp is mounted;
An illumination device comprising:
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