JP2008066164A - 照明装置、液晶表示装置、蛍光ランプの再生方法および加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蛍光ランプを加熱して輝度を回復させることにより、蛍光ランプを再生し、蛍光ランプの長寿命化を図ることを目的とする。
【解決手段】本発明に係る照明装置は、ガラスバルブ１０内に水銀が封入されているとともに、ガラスバルブ１０の内側の少なくとも一部に蛍光体層１３が形成されている蛍光ランプ２と、蛍光ランプ２の周囲に配置された加熱機構４とを有することを特徴とし、照明装置、液晶表示装置、蛍光ランプの再生方法および加熱装置に広く適用することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明装置、液晶表示装置、蛍光ランプの再生方法および加熱装置に関する。

近年、省資源化や環境汚染により、蛍光ランプの長寿命化や材料の再利用化についての様々な取組みがなされている。蛍光ランプの長寿命化については、例えば、蛍光体の表面やガラスバルブの内面に金属酸化物等の保護膜を形成する方法が試みられている（例えば特許文献１等参照）。
特開２００５−０１１６６５号公報

ところが、蛍光体の表面やガラスバルブの内面に保護膜を形成する方法の場合、保護膜を形成しない場合よりもランプの寿命は延びるものの、使用時間とともにランプの輝度は徐々に低下してしまうという問題が生じる。この場合、一度低下した輝度が再び上昇することはない。

そこで、本発明は、蛍光ランプの輝度を回復させることにより、蛍光ランプを再生し、蛍光ランプの長寿命化を図ることを目的とする。

発明者らは、蛍光ランプの輝度を回復することについて検討した結果、ガラスバルブ内に水銀が封入されているとともに、前記ガラスバルブの内側に蛍光体層が形成されている蛍光ランプについては、その寿命末期において所定の温度に加熱することにより、低下した輝度を再び上昇させることができることを発見した。

前記蛍光ランプは、長時間の使用により、ガラスバルブ内の水銀が蛍光体層内の蛍光体粒子に吸着して膜を形成し、可視光および励起ＵＶ光を遮るため輝度が低下してしまう。しかし、この状態の蛍光ランプを所定の温度で加熱して、蛍光体粒子に吸着した水銀を蒸発させることにより、蛍光体粒子からの可視光および励起ＵＶ光を効率よく外部へ放射することができ、蛍光ランプの輝度を上昇させることができる。

そこで、本発明に係る照明装置は、ガラスバルブ内に水銀が封入されているとともに、前記ガラスバルブの内側の少なくとも一部に蛍光体層が形成されている蛍光ランプと、前記蛍光ランプの周囲に配置された加熱機構とを有することを特徴とする。

また、本発明に係る照明装置は、前記蛍光体層は、少なくともアルミナ含有蛍光体粒子を含むことが好ましい。ここで、「アルミナ含有蛍光体粒子」とは、蛍光体粒子を表す化学式にＡｌ_XＯ_Yが含まれているものをいう。

また、本発明に係る照明装置は、前記加熱機構は、前記ガラスバルブの外表面温度を２００［℃］〜５００［℃］に加熱するように調節されていることが好ましい。

本発明に係る液晶表示装置は、前記照明装置を備えたことを特徴とする。

本発明に係る蛍光ランプの再生方法は、ガラスバルブ内に水銀が封入されているとともに、前記ガラスバルブの内側の少なくとも一部に蛍光体層が形成されている蛍光ランプを照明装置から取出す取出工程と、取出した前記蛍光ランプの前記ガラスバルブの外表面温度を所定温度に加熱する加熱工程とを少なくとも含むことを特徴とする。

また、本発明に係る蛍光ランプの再生方法は、前記所定温度が２００［℃］〜５００［℃］であることが好ましい。

また、本発明に係る加熱装置は、蛍光ランプの端部を支持する支持部と前記蛍光ランプを加熱する加熱部とで構成されることを特徴とする。

本発明に係る照明装置、液晶表示装置、蛍光ランプの再生方法および加熱装置は、蛍光ランプを加熱して輝度を回復させることにより、蛍光ランプを再生する方法を提供することができる。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態に係る照明装置の分解斜視図を図１に示す。図２は、図１におけるＡ−Ａ’線の断面を示す断面図であり、図３は図１における平面図（光学シート類を除く）である。

本発明の第１の実施形態に係る照明装置１は、直下方式のバックライトユニットであり、ランプ２と、光を取り出す液晶パネル側の面だけが開口しており、複数の蛍光ランプ２を収納する筐体３と、筐体３の開口を覆う光学シート類５とを備えている。液晶パネル（図示せず）の背面に配置され、液晶表示装置における光源装置として用いられる。

筐体３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、その内面に銀などの金属が蒸着されて反射面６が形成されている。なお、筐体３の材料としては、樹脂以外の材料、例えば、アルミニウム、冷間圧延鋼板（例えばＳＰＣＣ）等の金属材料により構成しても良い。また、反射面は、金属蒸着以外にも、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂に炭酸カルシウム、二酸化チタン等を添加することにより反射率を高めた反射シートを前記筐体に貼り付けて形成してもよい。

筐体３の内部には、接続端子７、絶縁体８、蛍光ランプ２およびカバー９が配置されている。

図３に示すように、接続端子７は、筐体３の内面側にあって、筐体３の短手方向（縦方向）に所定間隔を空けて、蛍光ランプ２の両端部のそれぞれと対応する位置に配置されている。また、接続端子７は、導電性であり、例えば、ステンレス、りん青銅等の板材を折り曲げて形成したものである。そして、各接続端子７は、例えば、対向する２つの挟持板とそれら挟持板を下端縁で連結する連結片とからなる。対向する２つの挟持板には、蛍光ランプ２のリード線１２の外形に合わせた凹部が設けられており、その凹部内に蛍光ランプのリード線１２を挟むことにより、挟持板の板ばね作用によって、接続端子７と蛍光ランプ２のリード線１２とが接触して電気的に接続される。この構成により、接続端子７に対し蛍光ランプ２が脱着可能となる。また、接続片と蛍光ランプ２のリード線１２との接続は上記接触による電気的な接続に限らず、接続片と蛍光ランプ２のリード線１２とを半田付けや溶接等により固着したものでもよい。

また、接続端子７は、絶縁体８で覆われている。絶縁体８は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂で構成されている。また、蛍光ランプ２の長手方向の中央部側に蛍光ランプ２の外形の形状に沿うような形状の絶縁体８を設け、蛍光ランプ２を支持することにより蛍光ランプ２の安定性を高めることができる。

蛍光ランプ２は、冷陰極蛍光ランプであり、ガラスバルブ１０、電極１１およびリード線１２で構成されている。

ガラスバルブ１０は、例えばホウケイ酸ガラスからなり、管軸に対して垂直に切った断面が略円形状の直管状であり、外径は３．０［ｍｍ］、内径は２．０［ｍｍ］、全長は７２０［ｍｍ］である。なお、ガラスバルブ１０の材料は、上記に限定されない。例えば、鉛ガラス、鉛フリーガラス、ソーダガラス等を用いてもよい。この場合に、暗黒始動性が改善できる。すなわち、上記したようなガラスは、酸化ナトリウム（Ｎａ₂Ｏ）に代表されるアルカリ金属酸化物を多く含み、例えば、酸化ナトリウムの場合はナトリウム（Ｎａ）成分が時間の経過とともにガラスバルブ内面に溶出する。ナトリウムは電気陰性度が低いため、（保護膜の形成されていない）ガラスバルブ１０の内側端部に溶出したナトリウムが、暗黒始動性の向上に寄与するものと思われるからである。

特に、外部電極をガラスバルブ端部外周面に覆うように形成した外部電極蛍光ランプでは、ガラスバルブ材料におけるアルカリ金属酸化物の含有率は、３［ｍｏｌ％］以上２０［ｍｏｌ％］以下が好ましい。

例えば、アルカリ金属酸化物が酸化ナトリウムの場合、その含有率は、５［ｍｏｌ％］以上２０［ｍｏｌ％］以下が好ましい。５［ｍｏｌ％］未満であると暗黒始動時間が１［秒］を超える確率が高くなり（換言すると、５［ｍｏｌ％］以上であれば暗黒始動時間が１［秒］以内になる確率が高くなる）、２０［ｍｏｌ％］を超えると、長時間の使用によりガラスバルブ１０が黒化（茶褐色化）して輝度の低下を招いたり、ガラスバルブ１０の強度が低下したりするなどの問題が生じるからである。

また、自然環境保護を考慮した場合、鉛フリーガラスを用いるのが好ましい。ただ、鉛フリーガラスは、製造過程で不純物として鉛を含んでしまう場合がある。そこで、０.１［ｗｔ％］以下といった不純物レベルで鉛を含有するガラスも鉛フリーガラスと定義することとする。

また、ガラスの熱膨張係数を調節することにより、蛍光ランプ２のリード線１２との封着強度を高めることができる。例えば、リード線１２がタングステン（Ｗ）製の場合には、３６×１０^-7［Ｋ^-1］〜４５×１０^-7［Ｋ^-1］とすることが好ましい。この場合、ガラス中のアルカリ金属成分およびアルカリ土類金属成分の合計を４［ｍｏｌ％］〜１０［ｍｏｌ％］とすることでガラスの熱膨張係数を上記の範囲とすることができる。

また、リード線１２がコバール（Ｋｏｖａｒ）製、モリブデン（Ｍｏ）製の場合には４５×１０^-7［Ｋ^-1］〜５６×１０^-7［Ｋ^-1］とすることが好ましい。この場合、ガラス中のアルカリ金属成分およびアルカリ土類金属成分の合計を７［ｍｏｌ％］〜１４［ｍｏｌ％］とすることでガラスの熱膨張係数を上記の範囲とすることができる。

また、リード線１２がジュメット製の場合には９４×１０^-7［Ｋ^-1］近傍とすることが好ましい。この場合、ガラス中のアルカリ金属成分およびアルカリ土類金属成分の合計を２０［ｍｏｌ％］〜３０［ｍｏｌ％］とすることでガラスの熱膨張係数を上記の範囲とすることができる。

また、ガラスに遷移金属の酸化物をその種類によって所定量をドープすることにより２５４［ｎｍ］や３１３［ｎｍ］の紫外線を吸収することができる。具体的には、例えば酸化チタン（ＴｉＯ₂）の場合は、組成比率０．０５［ｍｏｌ％］以上ドープすることにより２５４［ｎｍ］の紫外線を吸収し、組成比率２［ｍｏｌ％］以上ドープすることにより３１３［ｎｍ］の紫外線を吸収することができる。ただし、酸化チタンを組成比率５．０［ｍｏｌ％］より多くドープした場合には、ガラスが失透してしまうため、組成比率０．０５［ｍｏｌ％］以上５．０［ｍｏｌ％］以下の範囲でドープすることが好ましい。

また、酸化セリウム（ＣｅＯ₂）の場合は、組成比率０．０５［ｍｏｌ％］以上ドープすることにより２５４［ｎｍ］の紫外線を吸収することができる。ただし、酸化セリウムを組成比率０．５［ｍｏｌ％］より多くドープした場合には、ガラスが着色してしまうため、酸化セリウムを組成比率０．０５［ｍｏｌ％］以上０．５［ｍｏｌ％］以下の範囲でドープすることが好ましい。なお、酸化セリウムに加えて酸化スズ（ＳｎＯ）をドープすることにより、酸化セリウムによるガラスの着色を抑えることができるため、酸化セリウムを組成比率５．０［ｍｏｌ％］以下までドープすることができる。この場合、酸化セリウムを組成比率０．５［ｍｏｌ％］以上ドープすれば３１３［ｎｍ］の紫外線を吸収することができる。ただし、この場合においても酸化セリウムを組成比率が５．０［ｍｏｌ％］より多くドープした場合には、ガラスが失透してしまう。

また、酸化亜鉛（ＺｎＯ）の場合は、組成比率２．０［ｍｏｌ％］以上ドープすることにより２５４［ｎｍ］の紫外線を吸収することができる。ただし、酸化亜鉛を組成比率１０［ｍｏｌ％］より多くドープした場合、ガラスの熱膨張係数が大きくなり、リード線１２がタングステン（Ｗ）製である場合に、リード線１２の熱膨張係数（約４４×１０^-7［Ｋ^-1］）とガラスの熱膨張係数に差異が生じ、封着が困難となるため、酸化亜鉛を２．０［ｍｏｌ％］以上１０［ｍｏｌ％］以下の範囲でドープすることが好ましい。ただし、リード線１２がコバール（Ｋｏｖａｌ）製やモリブデン（Ｍｏ）製の場合には、リード線１２の熱膨張係数（約５１×１０^-7［Ｋ^-1］）がタングステン製の場合よりも大きくなるため、酸化亜鉛を組成比率１４［ｍｏｌ％］以下までドープすることができる。

また、酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）の場合は、組成比率０．０１［ｍｏｌ％］以上ドープすることにより２５４［ｎｍ］の紫外線を吸収することができる。ただし、酸化鉄を組成比率２．０［ｍｏｌ％］より多くドープした場合には、ガラスが着色してしまうため、酸化鉄を組成比率０．０１［ｍｏｌ％］以上２．０［ｍｏｌ％］以下の範囲でドープすることが好ましい。

また、ガラス中の水分含有量を示す赤外線透過率係数は、０．３以上１．２以下の範囲、特に０．４以上０．８以下の範囲となるように調整することが好ましい。赤外線透過率係数が１．２以下であれば、外部電極蛍光ランプ（ＥＥＦＬ）や長尺の冷陰極蛍光ランプ等の高電圧印加ランプに適用可能な低い誘電正接を得やすくなり、０．８以下であれば誘電正接が十分に小さくなって、さらに高電圧印加ランプに適用可能となる。

なお、赤外線透過率係数（Ｘ）は下式で表すことができる。

［数式１］Ｘ＝（ｌｏｇ（ａ／ｂ））／ｔ
ａ：３８４０［ｃｍ^-1］付近の極小点の透過率［％］
ｂ：３５６０［ｃｍ^-1］付近の極小点の透過率［％］
ｔ：ガラスの厚み
また、ガラスバルブ１０の管軸に対して垂直に切った断面の形状は、略円形状に限らず、楕円形状や扁平形状であってもよい。この場合、断面が扁平または楕円の部分は、横断面の短外径と同程度の管外径を有する断面が略円形状の蛍光ランプよりも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る。また、このような蛍光ランプにおける横断面の短内径は、長内径と同程度の管内径を有する横断面が略円形状の蛍光ランプよりも短いので、陽光柱プラズマ空間の中心から管内壁までの距離は実質的に短く保つことが可能となる。このため、ランプ電流を従来のもの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。

ガラスバルブ１０内には、例えば、水銀及びガス圧６０［Ｔｏｒｒ］の希ガス（Ａｒ：５［％］、Ｎｅ：９５［％］）が所定量封入されている。ガラスバルブ１０内面には、蛍光体層１３が形成されている。

蛍光体層１３は、赤色蛍光体粒子（Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ³⁺）（アルミナ非含有蛍光体粒子）、緑色蛍光体粒子（ＬａＰＯ₄：Ｔｂ³⁺、Ｃｅ³⁺）（アルミナ非含有蛍光体粒子）及び青色蛍光体粒子（ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ²⁺）（アルミナ含有蛍光体粒子）を混合した希土類蛍光体粒子で構成されている。

なお、蛍光体層１３の構成は上記の構成に限定されない。例えば、赤色蛍光体粒子（ＹＶＯ₄：Ｅｕ³⁺）、緑色蛍光体粒子（ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ²⁺）、青色蛍光体粒子（ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺）等のように３１３［ｎｍ］の紫外線を吸収する蛍光体粒子が含まれていてもよい。上記のように３１３［ｎｍ］の紫外線を吸収する蛍光体粒子を蛍光体粒子の総重量の５０［ｗｔ％］以上含む場合には、３１３［ｎｍ］の紫外線がランプの外部に漏れ出るのをほとんど防止することができ、蛍光ランプ２をバックライトユニット（図示せず）に搭載した場合、光学シート類５に用いる樹脂等が紫外線により劣化することを防止することができる。特に、光学シート類５の拡散板１４としてポリカーボネート（ＰＣ）樹脂を用いた場合には、アクリル樹脂を用いた場合よりも３１３［ｎｍ］の紫外線により劣化・変色する等の影響を受けやすい。よって、３１３［ｎｍ］の紫外線を吸収する蛍光体粒子を蛍光体層に含む場合には、ＰＣ樹脂の拡散板１４を用いたバックライトユニットの場合でもバックライトユニットとしての特性を長時間維持することができる。

ここで、「３１３［ｎｍ］の紫外線を吸収する」とは、２５４［ｎｍ］付近の励起波長スペクトル（励起波長スペクトルとは、蛍光体を波長変化させながら励起発光させ、励起波長と発光強度をプロットしたものである。）の強度を１００［％］としたときに、３１３［ｎｍ］の励起波長スペクトルの強度が８０［％］以上のものと定義する。すなわち、３１３［ｎｍ］の紫外線を吸収する蛍光体粒子とは、３１３［ｎｍ］の紫外線を吸収して可視光に変換できる蛍光体粒子である。

なお、蛍光体層１３は上記の構成に限定されず、いずれかの蛍光体粒子に化学式Ａｌ_XＯ_Yで表されるアルミナを含有してもよい。例えば、緑色蛍光体粒子として、上記のＬａＰＯ₄：Ｔｂ³⁺、Ｃｅ³⁺の代わりに、ＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺（アルミナ含有蛍光体粒子）を用いてもよい。アルミナ含有蛍光体粒子は、アルミナ非含有蛍光体粒子よりも水銀を吸着しやすいためである。

また、ガラスバルブ１０と蛍光体層１３との間に保護膜（図示せず）を有していてもよい。保護膜は、例えば酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）等の金属酸化物からなり、ガラスバルブ１０内に封入されている水銀とガラスバルブ１０とが反応するのを抑制する機能を有している。また、保護膜を、例えば酸化チタン（ＴｉＯ₂）、又は酸化セリウム（ＣｅＯ）で形成することにより、水銀から放射される紫外線がガラスバルブ１０から漏れないように、当該紫外線を遮断する機能を持たせることもできる。

電極１１は、有底筒状をしたいわゆるホロー電極であり、ニオブ（Ｎｂ）又はニッケル（Ｎｉ）を加工したものである。

リード線１２は、例えば、タングステン（Ｗ）からなる内部リード線１２ａとニッケル（Ｎｉ）からなる外部リード線１２ｂの継線であり、ガラスバルブ１０は両端部とも、内部リード線１２ａに対応する部分で気密封止されている。

内部リード線１２ａのガラスバルブ１０内部の端部には、電極１１がレーザ溶接等によって接合されている。

なお、電極１１およびリード線１２の構成は、上記の構成に限定されない。電極１１は、例えば、スパッタリングの少ないタンタル（Ｔａ）やモリブデン（Ｍｏ）を加工したものでもよい。また、リード線１２は、内部リード線１２ａと外部リード線１２ｂの繋線だけでなく、単一材料の一本線で構成してもよい。

なお、蛍光ランプ２は、上記の構成に限定されない。例えば、外部電極蛍光ランプ（いわゆるＥＥＦＬ）や内外部電極蛍光ランプ（いわゆるＥＩＦＬ）や熱陰極蛍光ランプ（いわゆるＨＣＦＬ）であってもよい。ただし、そのガラスバルブの内側の少なくとも一部に蛍光体層が形成され、ガラスバルブの内部に水銀を封入していることが必要である。

加熱機構４は、図１〜図３に示すように、並設された蛍光ランプ２の側面を覆うように配置されており、蛍光ランプ２の長手方向に可動できるようになっている。

加熱機構４は、その内側に形成される発熱部４ａと発熱部４ａの外側に形成される断熱部４ｂとで構成されている。発熱部４ａは、例えば、電熱線からなるヒータで構成されている。断熱部４ｂは、例えばセラミックからなる断熱材で構成されている。

なお、加熱機構４は、上記の構成に限定されない。例えば、加熱機構４の光学シート類５側を開口させることにより、蛍光ランプ２の接続端子７への嵌め込みを容易に行うことができるようになる。また、加熱機構４の上半分と下半分を分離できる構成でもよい。この場合、蛍光ランプ２を接続端子７に嵌め込んだ後に、加熱機構４の上半分を被せることができるため、蛍光ランプ２の接続端子７への嵌め込みを容易に行うことができる。加熱機構４は、その発熱部４ａの温度を調節することにより、ガラスバルブ１０の外表面温度を所定温度に調節できるようになっている。

加熱機構４は、蛍光ランプ２が寿命末期（例えば点灯時間約６００００時間経過時）になったとき、手動または自動で蛍光ランプ２のガラスバルブ１０の外表面温度を所定温度（５００［℃］）まで加熱し、蛍光ランプ２の長手方向に移動しつつ蛍光ランプ２全体を加熱する。

なお、蛍光ランプ２は、寿命末期において、点灯中に加熱してもよいが、不点灯中に加熱することがより好ましい。加熱機構４は、蛍光ランプ２の長手方向に移動し、蛍光ランプ２の光を遮るため、加熱機構４によって、光束の損失が生じるからである。

また、加熱機構４は、蛍光ランプ２を加熱により輝度を回復した後に、蛍光ランプ２の電極１１周辺部のみを加熱することで、蛍光ランプ２の最冷点を蛍光ランプ２の長手方向における中央部付近にすることができる。これにより、電極１１周辺部への水銀凝集を防止することができ、蛍光ランプ２をより長寿命化することができる。具体的には、加熱機構４は、蛍光ランプ２の一端部から加熱しながら他端部まで移動した後、その他端部にある電極１１周辺部を加熱し、一度加熱を終えた後に再び一端部まで移動し、一端部にある電極１１周辺部を加熱することにより、蛍光ランプ２の電極１１周辺部のみを加熱することができる。

また、蛍光ランプ２の長手方向における電極１１周辺部よりも中央部側を電極１１周辺部よりも冷えやすくすることにより、上記と同様の効果を得ることができる。例えば、筐体３にスリットを設けたり、ファンを設けることにより、蛍光ランプ２の長手方向における電極１１周辺部よりも中央部側に風があたるようにする等の方法で、その部分を電極１１周辺部よりも冷えやすくすることができる。

また、図１〜図３には、加熱機構４を一つしか設けていないが、二つ以上設けてもよい。加熱機構４を二つ設けた場合、例えば、蛍光ランプ２の長手方向における両端部に加熱機構４を配置し、両加熱機構４を加熱しながら蛍光ランプ２の長手方向における中央部方向に移動させることにより、加熱機構４が一つの場合に比べて短時間で蛍光ランプ２の輝度を回復させることができる。さらに、蛍光ランプ２の輝度を回復させた後、両加熱機構４の加熱を終え、再び蛍光ランプ２の長手方向における両端部に加熱機構４を移動させ、電極１１周辺部を両加熱機構４で同時に加熱することで、より容易に蛍光ランプ２の最冷点を蛍光ランプ２の長手方向における中央部付近にすることができる。これにより、電極１１周辺部への水銀凝集をさらに防止することができ、蛍光ランプ２をより長寿命化することができる。

カバー９は、接続端子７と筐体３の内側の空間とを仕切るものであり、例えばポリカーボネート樹脂で構成し、接続端子７周辺を保温するとともに、少なくとも筐体３側の表面を高反射性とすることにより、蛍光ランプ２の端部の輝度低下を軽減する。

光学シート類５は、図１に示すように、拡散板１４、拡散シート１５およびレンズシート１６により構成されている。拡散板１４は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）樹脂製の板状体であって、外囲器の開口部を塞ぐように配置されている。拡散シート１５は例えばポリエステル樹脂製である。レンズシート１６はアクリル系樹脂とポリエステル樹脂の貼り合せである。これらの光学シート類５は、それぞれ拡散板１４に順次重ね合わせるようにして配置されている。

上記の構成により、本発明の第１の実施形態に係る照明装置１は、蛍光ランプ２の輝度を回復させることにより、蛍光ランプ２を再生することができる。以下、実験により、その効果を説明する。

本発明者らは、寿命末期の蛍光ランプ２を電気炉の中に設置し、電気炉の温度を上昇させることによって、点灯中の蛍光ランプ２を徐々に加熱する試験を実施した。実験には、蛍光ランプ２は、外径２．４［ｍｍ］、内径２．０［ｍｍ］、長さ３４０［ｍｍ］であってガラス材料がホウケイ酸ガラスの冷陰極蛍光ランプであって、６０００［ｈ］点灯後のものを用いた。

図４は、寿命末期の冷陰極蛍光ランプを加熱したときの輝度及び色度の変化を示すグラフである。グラフの縦軸が輝度［ｃｄ／ｍ²］および色度であり、横軸が加熱温度［℃］である。

図４に示すグラフより、加熱温度が高くなるのにともなって、次第に輝度が回復していることがわかる。また、加熱温度が高くなると、色度が変化していることがわかる。はじめに、色度の変化について検討する。加熱温度が０［℃］のときには、冷陰極蛍光ランプの発する光は、色度図上において、色度ｘ≒０．３１０、色度ｙ≒０．３０９であり、つまり白色をしている。

加熱温度の上昇とともに、色度ｘ及び色度ｙが減少していることがわかる。つまり、色度図上において、白色の領域から、左下の方に向かって色が変化しており、加熱温度の上昇とともに、青色の成分が増大して、加熱前よりも青みを帯びた白色に変化していることがわかる。

これらにより、加熱温度の上昇とともに輝度が回復したのは、特に青色蛍光体粒子が発する光の成分が増大したことによるものと考えられる。

次に、輝度の変化について検討する。加熱温度の上昇とともに、輝度が回復しているが、この輝度の上昇は、加熱温度が２００［℃］近傍で始まっている。

これは、点灯にともなう放電による発熱と、電気炉による強制的な加熱とによって、蛍光体層の温度が水銀の沸点である３５６．５８［℃］を超えて、蛍光体粒子に付着した水銀が蒸発したことによるものと推定される。

なお、図４に示されるように加熱によって輝度が回復したのは、特に青色蛍光体粒子に付着した水銀が蒸発して、青色蛍光体粒子が光を発しやすい状態に回復したことによるものと推定される。つまり、冷陰極蛍光ランプにおいて輝度が低下する主要因は、青色蛍光体粒子（アルミナ含有蛍光体粒子）に水銀が付着することによって、青色蛍光体粒子が紫外線によって励起されにくい状態になることにあると考えられ、水銀の吸着した青色蛍光体粒子が他の蛍光体粒子（アルミナ非含有蛍光体粒子）の光（緑、赤）を阻害するため、輝度が低下するものと考えられる。

また、加熱温度は、５００［℃］以下であることが好ましい。加熱温度が５００［℃］より高温になると、ガラスバルブ１０の材料にもよるが、ガラスバルブ１０の軟化点に近づきガラスバルブ１０に変形を生じるおそれがあり、また、管内の不純ガスが大量に発生し、安定した放電が得られるようになるからである。

よって、ガラスバルブ１０の内側に蛍光体層１３が形成されている蛍光ランプ２は、その輝度の低下した状態においてガラスバルブ１０の外表面温度を所定温度に加熱すると、輝度を回復することができる。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態に係る照明装置の斜視図を図５に示す。図５のＢ−Ｂ’断面図を図６に示す。また、図５のＣ−Ｃ’断面図を図７に示す。本発明の第２の実施形態に係る照明装置１７は、エッジライト方式のバックライトユニットである。照明装置１７は、反射板１８、導光板１９、拡散シート２０、プリズムシート２１、接続端子７、蛍光ランプ２および加熱機構２２から構成されている。接続端子については、本発明の第１の実施形態と同じ構成を有しているため省略し、それ以外の点について以下に詳細に説明する。

反射板１８は、照明装置１７の底面と照明装置１７の蛍光ランプ２側を除く側面（図示せず）に設けられている平板状のものと導光板側を除く蛍光ランプ２の周囲を覆う曲面状のものとで構成されており、蛍光ランプ２から照射される光を液晶パネル（図示せず）側に出射するようになっている。反射板１８は、例えばフィルム状のＰＥＴに銀を蒸着したものやアルミ等の金属箔と積層したもの等からなる。

導光板１９は、照明装置１７の底面に設けられた反射板１８の上に積重しており、例えば透光性プラスチックからなる。この他にもポリカーボネート（ＰＣ）樹脂やシクロオレフィン系樹脂（ＣＯＰ）を適用することができる。

拡散シート２０は、導光板１９の上に積重しており、例えば ポリエチレンテレフタレート樹脂やポリエステル樹脂製の拡散透過機能を有するフィルムからなり、視野拡大のために用いられる。

プリズムシート２１は、拡散シート２０の上に積重おり、例えば、アクリル系樹脂とポリエステル樹脂の貼り合せであり、輝度を向上させるために用いられる。なお、プリズム板２１の上にさらに拡散板２０が積重していてもよい。

蛍光ランプ２は、第１の実施形態に係る照明装置の蛍光ランプ２と実質的に同じ構成を有する冷陰極蛍光ランプである。なお、本実施形態の場合には、蛍光ランプ２の周方向における一部分（照明装置１７に挿入した場合における導光板１９側）を除き、ガラスバルブ１０の外面に反射シートを設けたアパーチャ型の蛍光ランプであってもよい。

加熱機構２２は、その形状を除いては、第１の実施形態に係る照明装置の加熱機構４と実質的に同じ構成を有している。加熱機構２２は、蛍光ランプ２の長手方向の少なくとも一部分を囲むような略円筒状の形状を有しており、図７に示すように、その内面に発熱部２２ａを有し、発熱部２２ａの外面に断熱部２２ｂを有している。

加熱機構２２は、蛍光ランプ２の長手方向に可動できるようになっており、蛍光ランプ２の一端部から他端部へと加熱できるようになっている。

なお、加熱機構２２の内表面と蛍光ランプ２の外表面との距離は一定であることが好ましい。蛍光ランプ２をその周方向において均一に加熱するためである。

上記の構成により、本発明の第２の実施形態に係る照明装置１７は、蛍光ランプ２の輝度を回復させることにより、蛍光ランプ２を再生することができる。

＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態に係る照明装置の斜視図を図８に示す。本発明の第３の実施形態に係る照明装置２３は、一般照明用の直管型蛍光ランプを使用した照明器具である。図８のＤ−Ｄ’断面図を図９に示す。また、照明装置２３の平面図を図１０に示す。

本発明の第３の実施形態に係る照明装置２３は、本体部２４、ランプソケット２５、蛍光ランプ２６および加熱機構２７で構成されている。

本体部２４は、その内部に点灯回路（図示せず）等を収納し、例えばその上部から電気接続部（図示せず）が導出しており、その下面の両端部には一対のランプソケット２５が離間対向して配置されている。

ランプソケット２５は、図８および図１０に示すように一対になっており、その対向する面に蛍光ランプ２６の口金３１と電気的に接続する接続部を有している。

蛍光ランプ２６は、直管状の熱陰極蛍光ランプである。図９に示すように、蛍光ランプ２６は、直管状のガラスバルブ２９と、当該ガラスバルブ２９内の両端に配設された一対の電極３０と、ガラスバルブ２９の両端に設けられ、かつ電極３０と電気的に接続している口金３１とで構成されている。

ガラスバルブ２９は、例えばソーダガラスからなり、管軸に対して垂直に切った断面の形状が略円形状の直管状であり、外径は２５．５［ｍｍ］、外径は２３．７［ｍｍ］、全長は１２００［ｍｍ］である。なお、ガラスバルブ２９の材料は、上記の構成に限定されない。例えば、第１の実施形態に係る照明装置１の蛍光ランプ２に使用されている材料も用いることができる。ガラスバルブ２９内には、約５［ｍｇ］の水銀とアルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、などの緩衝用希ガスが封入されている。

なお、ガラスバルブ２９内に封入する水銀は、水銀単体のほかに、例えば亜鉛水銀、スズ水銀、ビスマス、インジウム水銀などのアマルガムの形態で封入してもよい。

また、ガラスバルブ２９の一端には、排気管（図示せず）が封着されている。この排気管は、ガラスバルブ２９内を排気したり緩衝ガスを封入したりするときに使用され、上記排気・封入の後に封着されたものである。

ガラスバルブ２９の内面には第１の実施形態に係る照明装置の蛍光ランプ２と実質的に同じ構成の蛍光体層１３が形成されている。

電極３０は、いわゆるガラスビーズマウントであり、フィラメントコイル３２と、このフィラメントコイル３２を架持する一対のリード線３３と、このリード線３３を保持するビーズガラス３４とからなる。上記フィラメントコイル３２は、例えばタングステン（Ｗ）製であり、電子放射物質が塗布されている。

加熱機構２７は、その形状を除いては、第１の実施形態に係る照明装置１の加熱機構４と実質的に同じ構成を有している。加熱機構２７は、蛍光ランプ２６の長手方向に可動できるようになっている。

なお、加熱機構２７の構成は、上記の構成に限定されない。例えば、図１１に示すように、プレート状の加熱機構２７ｃであってもよい。図１１に示す加熱機構２７ｃは、蛍光ランプ２６側の発熱部２７ｄとその外側の断熱部２７ｅとで構成されている。加熱機構２７ｃは、例えば、その両端部がランプソケット２５ａの蛍光ランプ２６側に設けられた円形状の溝２５ｂに嵌め込まれており、加熱機構２７ｃは、その溝２５ｂに沿って蛍光ランプ２６の周囲を周回するように可動できるようになっている。

なお、加熱機構の材料は、第１の実施形態に係る照明装置１に用いる加熱機構４の材料と実質的に同じ材料である。また、例えば、発熱部２７ｄの蛍光ランプ２６側を光の反射しやすい材料や拡散しやすい材料で形成することで照明装置２３ａの効率を高めることができる。

なお、加熱機構２７ｃは、蛍光ランプ２６の点灯中は、蛍光ランプ２６の光束ロスとならないよう、図１１に示すように蛍光ランプの上部に位置していることが好ましい。加熱機構２７ｃは、蛍光ランプ２６の周囲を周回しながら、蛍光ランプ２６を加熱するが、この構成の場合、蛍光ランプ２６の長手方向において均一に加熱することができ、蛍光ランプ２６の輝度が回復した際、蛍光ランプ２６の長手方向における輝度むらを低減することができる。

上記の構成により、本発明の第３の実施形態に係る照明装置２３は、蛍光ランプ２６の輝度を回復させることにより、蛍光ランプ２６を再生することができる。

＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態に係る照明装置の斜視図を図１２に示す。本発明の第４の実施形態に係る照明装置３５は、一般照明用の環状蛍光ランプを使用した照明器具である。図１２のＥ−Ｅ’断面図を図１３に示す。照明装置３５の平面図を図１４に示す。

本発明の第４の実施形態に係る照明装置３５は、本体部３６、盤状部３７、ランプホルダ３８、ソケット３９、蛍光ランプ４０および加熱機構４１で構成されている。

本体部３６は、その内部に点灯回路（図示せず）等を収納し、例えばその上部から電気接続部（図示せず）が導出しており、例えばその側面部から蛍光ランプ４０の口金４２と電気的に接続するためのソケット３９が導出している。

盤状部３７は、本体部３６、ランプホルダ３８および加熱機構４１を支持する部材であり、例えば円盤状の形状を有している。

ランプホルダ３８は、盤状部３７の下面に取付けられており、その下端に設けられた例えばＣ字状の挟持片により蛍光ランプ４０を保持し、蛍光ランプ４０の落下を防止することができる。

蛍光ランプ４０は、環状の熱陰極蛍光ランプであり、形状が環状であることと口金４２が蛍光ランプ４０の中間部に位置していることを除いては第３の実施形態に係る照明装置２３の蛍光ランプ２６と実質的に同じ構成を有している。

加熱機構４１は、その形状および動作を除いては、第１の実施形態に係る照明装置１の加熱機構４と実質的に同じ構成を有している。加熱機構４１は、ランプホルダ３８に接触せず、かつ蛍光ランプ４０を通すことができる程度の開口を有しており、その移動方向に対する横断面形状が例えばＣ字形状となっている。なお、蛍光ランプ４０の形状が環状であるため、図１４に示すように加熱機構４１の形状も蛍光ランプ４０の管軸に略並行な弧状になっていることが好ましい。

加熱機構４１は、蛍光ランプ４０の管軸に沿うように可動でき、蛍光ランプ４０の周囲を周回しながら加熱できるようになっている。具体的には、加熱機構４１は、蛍光ランプ４０の口金４２の一端部から加熱しながら蛍光ランプ４０の環状の管軸に沿うように口金４２の他端部まで移動（周回）する。なお、環状の熱陰極蛍光ランプの場合、口金４２の部分は、樹脂等で形成されており、熱に弱いため、口金４２を除いた部分を加熱することが好ましい。

上記の構成により、本発明の第４の実施形態に係る照明装置３５は、蛍光ランプ４０の輝度を回復させることにより、蛍光ランプを再生することができる。

＜第５の実施形態＞
本発明の第５の実施形態に係る液晶表示装置の概略斜視図を図１５に示す。図１５に示す液晶表示装置４３は３２吋液晶テレビであり、液晶画面ユニット４４と第１の実施形態に記載の照明装置１と点灯装置４５とを備える。液晶画面ユニット４４は、カラーフィルタ基板（図示せず）、液晶（図示せず）、ＴＦＴ基板（図示せず）、駆動モジュール等（図示せず）を備え、外部からの画像信号に基づいてカラー画像を形成する。

点灯装置４５は、照明装置１の内部の蛍光ランプ２を点灯させる点灯回路である。蛍光ランプ２は、点灯周波数４０［ｋＨｚ］〜１００［ｋＨｚ］、ランプ電流３．０［ｍＡ］〜８．０［ｍＡ］で動作される。

なお、照明装置１に替えてエッジライト方式のバックライトユニットである第２の実施形態に係る照明装置１７も適用することができる。

上記の構成により、本発明の第５の実施形態に係る液晶表示装置４３は、蛍光ランプ２の輝度を回復させることにより、蛍光ランプ２を再生することができる。さらに、蛍光ランプの交換を行わずに長時間の視聴が可能な液晶表示装置４３を提供することができる。

＜第６の実施形態＞
本発明の第６の実施形態に係る蛍光ランプの再生方法は、蛍光ランプを照明装置から取り出す取出工程と、取り出した蛍光ランプを加熱装置に配置する配置工程と、蛍光ランプを加熱装置により加熱する加熱工程とで構成されている。以下、それぞれの工程について詳細に説明する。

（取出工程）
蛍光ランプは、照明器具やバックライトユニット等の照明装置に接続されて使用されているため、それらの蛍光ランプを照明装置より取出す工程である。

蛍光ランプは、例えば本発明の第１の実施形態に係る照明装置に用いられている蛍光ランプ２である。

なお、蛍光ランプ２は、上記の構成に限定されない。例えば、外部電極蛍光ランプ（いわゆるＥＥＦＬ）や熱陰極蛍光ランプ（いわゆるＨＣＦＬ）であってもよい。ただし、そのガラスバルブの内面に形成される蛍光体層が形成され、ガラスバルブの内部に水銀を封入していることが必要である。

（配置工程）
取出工程で取出した蛍光ランプ２を図１６に示すような加熱装置４６に配置する。加熱装置４６は、加熱部４７および支持部４８から構成されており、蛍光ランプ２の端部を固定部４８に固定した後に加熱部４７により蛍光ランプ２を加熱するようになっている。加熱部４７は、下部の加熱部４７ａと上部の加熱部４７ｂから構成されており、加熱部４７ａおよび加熱部４７ｂは、対向面に対して互いに対照的な形状を有している。具体的には、加熱部４７ａは、その上面に円弧状、かつ蛍光ランプ２の長手方向に沿うように設けられた複数の溝部４７ｃを有しており、加熱部４７ｂは、加熱部４７ａと同様の溝部４７ｃをその下面に有している。

支持部４８は、その上面に蛍光ランプ２の端部（例えば、蛍光ランプが冷陰極蛍光ランプの場合はリード線、外部電極蛍光ランプの場合は外部電極、熱陰極蛍光ランプの場合は口金またはリード線）を挿入できる溝部４８ａを有している。

配置工程では、各蛍光ランプ２の端部を支持部４８の溝部４８ａに挿入し、各蛍光ランプ２を一本ずつ加熱部４７ａの溝部４７ｃに配置し、その後溝部４７ｃが一致するよう加熱部４７ｂを加熱部４７ａの上面に被せる。

なお、蛍光ランプ２の加熱部４７ａおよび加熱部４７ｂの溝部４７ｃ内における位置は自由であるが、加熱部４７ａおよび加熱部４７ｂの溝部４７ｃを合わせて形成される略円状の穴の中心に配置することが好ましい。加熱工程において、蛍光ランプ２の周方向の位置にかかわらず均等に蛍光ランプ２を加熱するためである。

また、加熱装置４６は、上記の構成に限られない。例えば、図１７に示すような矯正装置４９を加熱炉（図示せず）に挿入したものであってもよい。図１７に示す矯正装置４９は、軸が水平方向に延伸するローラー５０を、前記軸と直交する水平方向に複数（少なくとも２本）隣接させて配してなり、隣接する１組のローラー５０上に矯正筒５１が載置されている。

矯正筒５１は、載置しているローラー５０の外周面に接触しており、ローラー５０の回転によりローラー５０の回転と反対方向に回転するようになっている。

蛍光ランプ２は、上記矯正筒５１内に配された状態で、矯正筒５１と共に回転するようになっている。なお、実際には、蛍光ランプ２は、矯正筒５１内に配され、図１７の状態では表れていないが、説明の便宜上、図面に表している。

なお、矯正筒５１は、真直度の高い筒であり、例えば、石英ガラスが利用されている。

上記のような加熱装置を用いることにより、加熱により蛍光ランプ２のガラスバルブが変形することを防止し、仮に変形した場合には、その変形を矯正することができる。

なお、蛍光ランプ２に樹脂等の熱に弱い部品が付属している場合には、その部品を取り外した後に加熱することが好ましい。蛍光ランプ２の加熱により樹脂が劣化してしまうおそれがあるからである。

また、加熱装置４６には、加熱した蛍光ランプ２を冷やすための冷却ファン等が設けられていてもよい。特に蛍光ランプ２の長手方向における電極１１周辺部よりも中央部側を電極１１周辺部よりも冷えやすくすることにより、蛍光ランプ２の最低点を蛍光ランプ２の中央部付近にすることができる。これにより、電極１１周辺部への水銀凝集を防止することができ、蛍光ランプ２をより長寿命化することができる。

（加熱工程）
ランプの配置が終わると、加熱装置４６により、蛍光ランプ２の表面温度が約５００［℃］になるように加熱する。本発明の第１の実施形態に係る照明装置に用いる蛍光ランプの場合の加熱時間はおよそ１０［分］である。

（通電工程）
加熱工程が終わると、例えば、蛍光ランプ２が冷陰極蛍光ランプの場合は、一対の電極１１に対して給電を行い、その一対の電極１１間で放電させて点灯させた後、給電を停止して消灯する点灯動作を二回以上行う。これにより、点灯に伴ってガラスバルブ１０内の温度が上昇して、ガラスバルブ１０内に残存する不純ガスが蛍光体層１３に吸着し、確実に消滅する。よって、蛍光ランプ２において始動不良やスネーキング現象の発生を防止することができる。

上記の構成により、本発明の第６の実施形態に係る蛍光ランプ２の再生方法によれば、蛍光ランプ２の輝度を回復させることにより、蛍光ランプ２を再生することができる。また、照明装置から蛍光ランプ２を取出してから再生することで、蛍光ランプ２の周辺にあるその他の部品が熱の影響で破損するのを防止することができる。

本発明は、照明装置、液晶表示装置、蛍光ランプの再生方法および加熱装置に広く適用することができる。

本発明の第１の実施形態に係る照明装置の分解斜視図 図１のＡ−Ａ’断面図 本発明の第１の実施形態に係る照明装置の平面図（光学シート類およびカバーを除く） 加熱温度と輝度の関係を示す図 本発明の第２の実施形態に係る照明装置の斜視図 図５のＢ−Ｂ’断面図 図５のＣ−Ｃ’断面における要部拡大断面図 本発明の第３の実施形態に係る照明装置の斜視図 図８のＤ−Ｄ’断面図 本発明の第３の実施形態に係る照明装置の平面図 本発明の第３の実施形態に係る照明装置の他の例を示す斜視図 本発明の第４の実施形態に係る照明装置の斜視図 図１２のＥ−Ｅ’断面図 本発明の第４の実施形態に係る照明装置の平面図 本発明の第５の実施形態に係る液晶表示装置の概略斜視図 本発明の第６の実施形態に係る蛍光ランプの再生方法に用いる加熱装置の斜視図 矯正装置の斜視図

符号の説明

１、１７、２３、２３ａ、３５ 照明装置
２、２６、４０ 蛍光ランプ
４、２２、２７、２７ｃ、４１ 加熱機構
１０、２９ ガラスバルブ
１３ 蛍光体層
４３ 液晶表示装置
４６ 加熱装置

Claims (7)

1. ガラスバルブ内に水銀が封入されているとともに、前記ガラスバルブの内側の少なくとも一部に蛍光体層が形成されている蛍光ランプと、前記蛍光ランプの周囲に配置された加熱機構とを有することを特徴とする照明装置。
2. 前記蛍光体層は、少なくともアルミナ含有蛍光体粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記加熱機構は、前記ガラスバルブの外表面温度を２００［℃］〜５００［℃］に加熱するように調節されていることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明装置を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
5. ガラスバルブ内に水銀が封入されているとともに、前記ガラスバルブの内側の少なくとも一部に蛍光体層が形成されている蛍光ランプを照明装置から取出す取出工程と、取出した前記蛍光ランプの前記ガラスバルブの外表面温度を所定温度に加熱する加熱工程とを少なくとも含むことを特徴とする蛍光ランプの再生方法。
6. 前記所定温度が２００［℃］〜５００［℃］であることを特徴とする請求項５に記載の蛍光ランプの再生方法。
7. 蛍光ランプの端部を支持する支持部と前記蛍光ランプを加熱する加熱部とで構成されることを特徴とする加熱装置。

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