JP2008243721A

JP2008243721A - 放電ランプ

Info

Publication number: JP2008243721A
Application number: JP2007085547A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Ikeda; 善久池田; Katsunori Kuma; 勝則熊
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2007-03-28
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2008-10-09
Also published as: TW200839834A; KR20080088361A; CN101286440B; CN101286440A

Abstract

【課題】点灯時におけるバルブの封着部内面の損傷を抑制可能な放電ランプを提供する。
【解決手段】放電ランプは、ガラスバルブ２と、蛍光体膜３と、外部電極４と、放電媒体とを備えている。ガラスバルブ２は、その両端が封着部６ａ、６ｂで気密に封着されており、一方の封着部６ａ内面は、角部Ａにおける曲率半径Ｒが５００μｍ以上の曲面形状である。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば液晶テレビのような液晶表示装置のバックライト光源に使用される放電ランプに関する。

放電ランプの構造としては、両端が封着された直管状のガラスバルブ内に水銀と希ガスからなる放電媒体が封入され、ガラスバルブ内面に蛍光体を含む蛍光体膜が形成され、バルブ両端の外面に外部電極がそれぞれ設けられた構造が知られている（例えば特許文献１，２参照）。

このような放電ランプにおいて、外部装置の点灯回路から、一対の外部電極に高周波、高電圧を印加することで、ガラスバルブ内に放電を生起させ、この放電によりガラスバルブ内の放電媒体を励起して紫外線を発生させ、この紫外線を蛍光体膜で可視光に変換してバルブ外に放射する。

一般に、ガラスバルブの両端には、封止のための封着部が設けられており、この封着部の形成方法としては、例えばバルブ端部をバーナー加熱等で溶融もしくは軟化させて管球の閉合を行うことにより形成する方法、もしくは、バルブ端部を加熱溶融もしくは軟化させてピンチャーなどで圧潰することにより形成する方法などが挙げられる。

しかしながら、ガラスバルブの封着部の内面（すなわち、放電媒体と接する側）、特に、直線部内面から端部内面に移行する角部は、電界強度が増大しやすくなるため、イオン化された放電媒体が過度に衝突してスパッタされ、ヒビや割れなどの損傷が発生しやすい。
実開昭６１−１２６５５９号公報特開２００４−１４６３５１号公報

本発明の目的は、このような課題に対処するためになされたもので、点灯時におけるバルブの封着部内面の損傷を抑制可能な放電ランプを提供することにある。

請求項１記載の放電ランプは、両端に封着部を有し、前記封着部のうち少なくとも一方は、直線部内面から端部内面に移行する最小曲率半径が５００μｍ以上であるガラスバルブと；前記ガラスバルブの両端外面に形成された外部電極と；前記ガラスバルブの内面に被着された蛍光体膜と；前記ガラスバルブ内に封入された放電媒体と；を具備することを特徴としている。

上記した請求項１記載の発明において、特に指定しない限り、用語の定義及び技術的意味は以下の通りである。

放電ランプは、ガラスバルブと、外部電極と、蛍光体膜と、放電媒体と、を備えている。

ガラスバルブは、その両端が封着部で気密に封止されている。本発明では、少なくとも一方の封着部内面（放電媒体と接する側）は、直線部内面から端部内面に移行する角部における曲率半径が５００μｍ以上の曲面形状である。前記曲率半径の上限値は、通常、ガラスバルブの内半径である。また、ガラスバルブの形状は、直管状、環状、Ｕ字状、Ｗ字状、ダブルまたはトリプルＵ字状など、もしくは複数本の直管状のガラスバルブを継ぎ合わせたものであってもよい。ガラスバルブの材質は、軟質ガラス（例えばソーダガラス、鉛ガラスなど）、もしくは硬質ガラス（例えばホウケイ酸ガラス、アルミノシリケートガラス、石英ガラスなど）を用いることができる。ガラスバルブの寸法は、上記曲率半径が５００μｍ以上であれば、そのランプ長、外径、内径は特に限定されるものではない。

外部電極は、ガラスバルブの両端部外面に設けられた金属導体膜である。外部電極を構成する金属導体膜は、溶融半田槽内にガラスバルブの管端部をディッピングすることにより形成することができる。半田材料としては、スズ、スズとインジウムの合金、もしくはスズとビスマスとの合金のいずれかであればよく、好ましくは、バルブ表面と金属導体膜との密着性を良好にし、金属導体膜を剥がれにくくする上で、さらに添加材として、アンチモン、亜鉛及びアルミニウムから選ばれる少なくとも１種を半田材料に添加する。その膜厚は５μｍ程度であることが好ましく、管軸方向の長さは２０ｍｍ程度であることが好ましい。

蛍光体膜は、ガラスバルブの内面に被着、形成されている。蛍光体膜の膜厚は、ランプ特性に応じて適宜調整することができるが、例えば８〜３０μｍの範囲である。蛍光体膜は、バルブ内面に蛍光体スラリーを塗布した後、乾燥、焼成を順に行うことで形成される。蛍光体スラリーは、蛍光体と、結着剤（例えばアルミナ）と、分散剤（例えばカルボン酸型分散剤）と、増粘剤（例えばニトロセルロースもしくはポリエチレンオキサイド）と、溶媒（例えば酢酸ブチルもしくは水）とを含有し、これらを十分に攪拌してなる。蛍光体は、赤色蛍光体（Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ）、緑色蛍光体（ＬａＰＯ_４：Ｃｅ）及び青色蛍光体（ＢａＭｇ_２Ａｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ）の計３種類の蛍光体からなる三波長発光形の蛍光体（以下、三波長蛍光体）、連続波長発光形のハロリン酸塩蛍光体などを用いることができる。蛍光体は、ランプの種類や用途により適宜選択して用いられる。なお、蛍光体膜とガラスバルブとの間には、本発明の効果を阻害しない範囲で、必要に応じて、下地として金属酸化物（例えば酸化アルミニウム、酸化イットリウム、酸化亜鉛など）からなる保護膜や透明導電膜を形成してもよい。

放電媒体は、ガラスバルブ内に封入され、希ガス、もしくは希ガスと水銀からなる。希ガスは、アルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）及びキセノン（Ｘｅ）から選ばれる少なくとも１種である。その混合比や封入圧は、ランプ特性に合わせて適宜調整することができる。水銀は、液状水銀でもよいが、例えば亜鉛（Ｚｎ）、鉛（Ｐｂ）、錫（Ｓｎ）、ビスマス（Ｂｉ）及びインジウム（Ｉｎ）から選ばれる少なくとも１種の金属と水銀から構成されるアマルガムを粒状に加工したもの、もしくは、水銀合金を板状に加工したＧＥＭＥＤＩＳ（商品名）などの形態で封入することができる。水銀の封入量は、環境に悪影響を及ぼさず、ランプの点灯安定性を確保できるような範囲であればよい。

本発明の放電ランプに対する点灯回路は、高周波電力（例えば１０ｋＨｚ以上）で点灯させる回路を備えたものであって、放電のための電気エネルギーを放電ランプに供給する電源機能と、放電ランプの負特性（放電電流を増すとランプ電圧が下がる）を補うためのインピーダンス機能を備えたものを用いることができる。

請求項１記載の放電ランプによれば、点灯時におけるバルブの封着部内面の損傷を抑制することができる。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の放電ランプの実施形態の構成を示す断面図である。図２は、図１に示した放電ランプの要部拡大図である。

放電ランプ１は、ガラスバルブ２と、蛍光体膜３と、外部電極４と、放電媒体と、を備えている。

ガラスバルブ２は直管状であり、その両端が封着部６ａ，６ｂで封止された気密容器である。本実施形態では、一方の封着部６ａの内面は、その直線部から端面に移行する角部Ａにおける曲率半径Ｒが５００μｍの曲面形状である。他方の封着部６ｂは、本実施形態では、その略中央に凹部を有する形状である。ガラスバルブ２の長さは、全長３６０ｍｍであり、バルブ２の管径は、外径３ｍｍ、内径２ｍｍである。

放電媒体は、ガラスバルブ２内に封入されており、水銀とＮｅ−Ａｒの混合希ガス（組成比：Ｎｅ／Ａｒ＝９５モル％／５モル％）からなる。水銀の封入量は、水銀の封入量は、４．２〜７．０ｍｇである。

蛍光体膜３は、ガラスバルブ２の内面に膜厚２０μｍで被着、形成されている。蛍光体膜３は、バルブ２内面に蛍光体スラリーを塗布した後、乾燥、焼成を順に行うことで形成される。蛍光体スラリーは、赤色蛍光体（Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ）、緑色蛍光体（ＬａＰＯ_４：Ｃｅ）及び青色蛍光体（ＢａＭｇ_２Ａｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ）の計３種類の蛍光体からなる三波長蛍光体と、結着剤（例えばアルミナ）と、分散剤（例えばカルボン酸型分散剤）と、増粘剤（例えばニトロセルロース）と、溶媒（例えば酢酸ブチル）とを含有し、これらを十分に攪拌してなる。

外部電極４は、ガラスバルブ２の両端部の外面に形成された金属導体膜である。外部電極４を構成する金属導体膜は、溶融半田槽内にバルブの管端部をディッピングすることにより形成することができる。半田材料としては、スズ、スズとインジウムの合金、もしくはスズとビスマスとの合金のいずれかであればよく、好ましくは、ガラスバルブ２表面と金属導体膜との密着性を良好にし、金属導体膜を剥がれにくくする上で、さらに添加材として、アンチモン、亜鉛及びアルミニウムから選ばれる少なくとも１種を半田材料に添加する。その膜厚は５μｍ程度、管軸方向の長さは２０ｍｍ程度である。

本実施形態の放電ランプ１は、例えば以下のようにして作製される。

まず、直管型のガラスバルブ２内に蛍光体スラリーを流し込み、外部電極４が形成されるバルブ２両端に付着した蛍光体スラリーを取り除く。そして、乾燥、焼成を順に行い、蛍光体膜３をバルブ２内面の所定位置（直線部）に被着、形成する。

次に、ガラスバルブ２の一方の端部をバーナー加熱で軟化しながらバルブ２内を加圧することで、角部Ａにおける曲率半径Ｒが５００μｍの曲面形状を有する封着部６ａを形成する。この後、バルブ２他方の端部を加熱軟化しピンチャーなどで圧潰することにより略中央に凹部を有する他方の封着部６ｂを形成し、該封着部６ｂに同時に封止された排気管（不図示）を通じてバルブ２内の排気及び放電媒体の封入などを行った後、この排気管の先端を溶封する。

そして、溶融半田槽内にバルブ２の管端部をディッピングして金属導体膜を形成することにより、バルブ２両端の外面に外部電極４を形成する。

このようにして本実施形態の放電ランプ１が作製される。

放電ランプ１の点灯は、外部装置の点灯回路から、一対の外部電極４間に高周波電力（例えば１０ｋＨｚ以上）を印加して、ガラスバルブ２内に放電を生起させ、この放電によりバルブ２内の放電媒体を励起して紫外線を発生させ、この紫外線により蛍光体膜３中の蛍光体が励起されて所定の可視光線を放射する。

実施形態の放電ランプ１においては、ガラスバルブ２の一方の封着部６ａの内面を、角部Ａにおける曲率半径Ｒが５００μｍとなるような曲面形状にすることで、電界の集中を緩和し、イオン化された放電媒体の過度の衝突を低減して、ヒビや割れなどの損傷を抑制することができる。

次に、本発明の実施例およびその評価結果について説明する。
実施例１、比較例１〜２
一方の封着部６ａ内面の角部Ａにおける曲率半径Ｒが、表１に示す値になるように実施例と比較例のガラスバルブ２を作製し、このガラスバルブ２を用いて図１に示した構成の放電ランプ１を作製した。

放電ランプ１を連続点灯させて、ガラスバルブ２の封着部６ａ内面のヒビ、割れの発生の有無を走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope）で観察し、結果を表１に示した。

表１から明らかなように、ガラスバルブ２の封着部６ａ内面の角部Ａにおける曲率半径Ｒが５００μｍである実施例１は、封着部６ａ内面のヒビや割れなどの損傷を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る放電ランプの構成を示す断面図。図１に示した放電ランプにおいて、ガラスバルブ２の封着部６ａ近傍の要部拡大図。

符号の説明

１…放電ランプ、２…ガラスバルブ、３…蛍光体膜、４…外部電極、６ａ，６ｂ…封着部。

Claims

両端に封着部を有し、前記封着部のうち少なくとも一方は、直線部内面から端部内面に移行する最小曲率半径が５００μｍ以上であるガラスバルブと；
前記ガラスバルブの両端外面に形成された外部電極と；
前記ガラスバルブの内面に被着された蛍光体膜と；
前記ガラスバルブ内に封入された放電媒体と；
を具備することを特徴とする放電ランプ。