JP2008277015A

JP2008277015A - 蛍光ランプ

Info

Publication number: JP2008277015A
Application number: JP2007116647A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Tanaka; 規之田中
Original assignee: NEC Lighting Ltd
Current assignee: Hotalux Ltd
Priority date: 2007-04-26
Filing date: 2007-04-26
Publication date: 2008-11-13
Also published as: TW200903561A; CN101295620A; KR20080096423A

Abstract

【課題】優れた暗黒始動特性を有する蛍光ランプを提供する。
【解決手段】水銀及び希ガスを封入した透光管と、該透光管の内面に設けられた蛍光体層と、１対の電極を有する蛍光ランプにおいて、電極表面又は電極の近傍にイオン結晶物質で形成された電子放出物質を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、蛍光ランプに関し、より詳しくは、始動特性に優れる蛍光ランプに関する。

テレビ、コンピューター等の液晶表示装置のバックライト、ファクシミリ等の読み取り用光源、複写機のイレーサー用光源、各種表示用等に冷陰極蛍光ランプや、外部電極型蛍光ランプ等が使用されている。冷陰極蛍光ランプは、水銀と希ガスが封入され内面に蛍光体層が設けられたガラス製等の透光管の両端内部に電極が設けられたものである。また、外部電極型蛍光ランプは、冷陰極蛍光ランプにおいて透光管内に設けられる電極を透光管の両端部の外周面に設け、電極の長寿命化を図ったものである。このような冷陰極蛍光ランプや、外部電極型蛍光ランプは、電極間に電圧が印加されると透光管内に僅かに存在する電子が希ガスを電離させる。電離した希ガスが電極に引かれ２次電子を放出させグロー放電を生起させ、これにより励起された水銀から紫外線が放出され、これを受けた蛍光体が励起され発光する蛍光を利用するものである。この種の蛍光ランプにおいては、暗黒状態下では、電極間に始動電圧が印加された後、２次電子放出まで長時間を要し、直ちに点灯しない。このため、２次電子放出係数が高い、セシウム化合物等の電子放出物質をガラスバルブ端部内面に塗布し、セシウムから２次電子を放出させ、この２次電子により始動時の放電を生起させやすくして、暗黒始動特性を改善すること（特許文献１）が報告されている。

更に、電子放射性物質を、アルカリ土類金属の炭酸塩等と、希土類金属の酸化物等とを組み合わせて作成し、寿命の延長を図った電子放出用電極（特許文献２）や、電子放射性物質を蛍光体膜から離れた位置に設け、電子放射性物質として用いるセシウム化合物から放電に伴い分離したセシウムが蛍光体膜に付着して、蛍光体膜の透光性が低下するのを抑制した蛍光ランプ（特許文献３）等が報告されている。
特開２００１−１５０６５特開２００１−３３２２１２特開２００６−１９１００

本発明の課題は、優れた暗黒始動特性を有する蛍光ランプを提供することにある。

本発明者らは、種々の電子放出物質について、蛍光ランプに使用し得るものの検討を行った。その結果、イオン結晶物質を用いることにより、優れた暗黒始動特性を有する蛍光ランプが得られることを見い出した。かかる知見に基づき本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、水銀及び希ガスを封入した透光管と、該透光管の内面に設けられた蛍光体層と、１対の電極を有する蛍光ランプにおいて、電極表面又は電極の近傍にイオン結晶物質で形成された電子放出物質を有することを特徴とする蛍光ランプに関する。

本発明の蛍光ランプは、優れた暗黒始動特性を有する。

本発明の蛍光ランプは、水銀及び希ガスを封入した透光管と、該透光管の内面に設けられた蛍光体層と、１対の電極を有する蛍光ランプにおいて、電極表面又は電極の近傍にイオン結晶物質で形成された電子放出物質を有することを特徴とする。

本発明の蛍光ランプに用いる透光管としては、ガラス製など、可視光を透過する材質のものであればいずれのものであってもよい。その形状としては断面円形や楕円形の直管型、湾曲型、環形、バルブ型等いずれであってもよい。

透光管内に封入される希ガスは、電極に始動電圧が印加されると透光管内に僅かに存在する電子により電離され、これらが電極や、後述する電子放出物質に衝突し、２次電子を放出させる機能を有する。希ガスとしては、アルゴンやネオン等を用いることができる。透光管に封入する希ガスの使用量としては、例えば、３０〜１００ｔｏｒｒ等を挙げることができる。

透光管内に封入される水銀は、上記電離した希ガスにより生成される２次電子により生じるグロー放電により励起され、２５３．７ｎｍを含む紫外線を発生する。封入する水銀の蒸気圧としては、蛍光ランプの点灯時において、例えば、１〜１０Ｐａ等を挙げることができる。

上記透光管内面には蛍光体層が設けられる。蛍光体層は、水銀原子から放射される２５３．７ｎｍ等の紫外線により可視光を発光する蛍光体を含有する。蛍光体としては、熱に対して劣化が少なく、また、水銀の吸着が少なく、蛍光ランプの始動時において水銀蒸気圧が高い状況が継続する場合があるが、そのような場合においても、蛍光体が吸着する水銀による透光管の劣化を抑制することができるものが好ましい。このような蛍光体として、例えば、Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ、ＹＶＯ₄：Ｅｕ、ＬａＰＯ₄：Ｃｅ，Ｔｂ、（Ｂａ，Ｅｕ）ＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｅｕ）（Ｍｇ，Ｍｎ）Ａｌ₁₀Ｏ₁₇、Ｓｒ₁₀（ＰＯ₄）₆Ｃ_l2：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）₁₀（ＰＯ₄）₆Ｃ_l2：Ｅｕ等を挙げることができる。また、蛍光体層は、このような蛍光体を適宜組み合わせ、水銀から放射される２５３．７ｎｍの紫外線により励起され、緑色、赤色、青色領域の可視光を発光させ、演色に優れた白色光を得ることも可能である。蛍光体の厚さとしては、１５〜３０ｎｍ等を挙げることができる。

上記透光管内には上記水銀原子から紫外線を放射させるための放電を発生させる手段として１対の電極が設けられる。かかる電極としては、冷陰極、外部電極いずれであってもよい。冷陰極としては、例えば、ニッケル、モリブデン等により成形されたカップ状の電極を開口を対向させて、透光管両端部に配置させたものを挙げることができる。また、外部型電極としては、アルミニウム箔、鉄、ニッケルの合金等を用い、透光管の両末端部の外周面に、金属粒子等を混合したシリコン樹脂等の導電性粘着剤や半田等を介して設けることができる。

上記蛍光ランプにおける電子放出物質は、イオン結晶物質で形成されたものである。イオン結晶物質は陰イオンと陽イオンとが主として静電気引力により凝集してできている結晶であり、硫酸塩や、塩酸塩、フッ酸塩、臭酸塩、ヨウ酸塩等のハロゲン酸塩や、硝酸塩、炭酸塩等の無機酸塩や、カルボン酸等の有機酸塩等の陰イオンを含むものを挙げることができる。このような陰イオンは蛍光ランプにおいて、２次電子を放出することができる。陰イオンとしては、比較的大きな原子や原子団で構成されるものが好ましい。これらの陰イオンとイオン結合する陽イオンとしては、仕事関数の低い金属のイオン等を用いなくとも、いずれのものであってもよく、金属イオンやその原子団で構成されるものであってもよい。かかる陽イオンとしては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類、遷移金属のイオン等いずれであってもよい。さらに、イオン結晶物質としては、金属酸化物、金属水酸化物を挙げることができる。具体的には、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸鉄等の硫酸塩、フッ化カルシウム、フッ化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム等のハロゲン化物、カルボン酸カルシウム塩、カルボン酸マグネシウム塩等のカルボン酸塩等を挙げることができる。その他、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化バリウム、酸化ランタン、水酸化ランタン等を挙げることができる。

このようなイオン結晶物質で電子放出物質を形成するには、イオン結晶物質を含有する塗布液を調製し、これを電極近傍の透光管内面や、電極表面に塗工し、塗膜として設けることができる。塗布液に用いる媒体としては、水、エタノール等のアルコール類、酢酸ブチル、キシレン等の有機溶剤や、これらを混合したものを挙げることができる。塗布方法としては、コーティング、浸漬、スプレー塗布等いずれであってもよい。所定の厚さに塗布した後、送風加熱して乾燥することができる。電子放出物質の使用量としては、１本当たり、１ｍｇ以下等を挙げることができる。また、電子放出物質を、電極表面や、その近傍の透光管内面に、容射、蒸着等の方法によって設けることもできる。

このような蛍光ランプを製造する方法としては、例えば、以下の方法を挙げることができる。蛍光体を含む液を調製し、これを塗布、浸漬、噴射等の方法により透光管内面に塗工し、乾燥して蛍光体層を設ける。その後、イオン結晶物質を用いて調製した塗布液を、透光管の電極が配置される近傍の内壁面に、又は電極表面に塗工し、電子放出物質層を設け、透光管の両端を、リード線を接続した電極を配置して口金等で封止した後、希ガス及び水銀を封入する。

本発明の蛍光ランプを冷極蛍光ランプに適用した一例を、図１に示す。図１の概略断面図に示す冷陰極蛍光ランプ１は、硼・珪酸ガラスによって形成されたガラス管２２の両端がビードガラス２３で気密に封止された構成を有する。ガラス管２２の外径は、例えば、１．５〜６．０ｍｍ、好ましくは１．５〜５．０ｍｍを挙げることができる。ガラス管２２の内壁面には、そのほぼ全長に亘って蛍光体層２４が設けられる。ガラス管２２の内部空間２５には、希ガス及び水銀が所定量導入され、内部圧力は大気圧の数十分の一程度に減圧されている。ガラス管２２の両末端近傍には、それぞれ、ニッケルやモリブデン等で形成され、例えば、外径０．７〜３．５ｍｍ、厚さ０．０５〜１．０ｍｍのカップ状電極２７が、開口部２０が相互に対向するように配置されている。各リード線２９が、その一端が電極２７の底面部に溶接され、他端がビードガラス２３を貫通してガラス管２２の外部に引き出されて、設けられる。

ガラス管２２の内面には、両電極近傍にそれぞれ上記電子放出物質を含有する透光管電子放出層２２ａ、２２ｂが設けられる。透光管電子放出層２２ａ、２２ｂはカップ状電極２７の開口位置より末端側の透光管内面に設けることが、放電時のスパッタリングを受けにくく、好ましい。透光管電子放出層の厚さとしては、例えば、一方の側において電子放出物質の使用量が１ｍｇ以下となる範囲を挙げることができる。また、カップ状電極２７の表面にも、同様の材質の電子放出層を設けることができる。電子放出層はカップ状の外側、内側いずれに設けてもよいが、カップ状の内面に設けた電極電子放出層２７ａ、２７ｂとすることが、放電時のスパッタリングを受けにくいため、好ましい。電極電子放出層２７ａ、２７ｂの厚さとしても、上記と同様にそれぞれ使用量が１ｍｇ以下となる範囲の厚さを挙げることができる。これらの電子放出層は、透光管電子放出層と電極電子放出層のいずれか一方を設けたものでもよく、また、透光管電子放出層２２ａ、２２ｂもいずれか一方が設けられたものであってもよく、同様に電極電子放出層２７ａ２７ｂもいずれか一方が設けられたものであってもよい。

また、本発明の蛍光ランプを外部電極型蛍光ランプに適用した一例を、図２に示す。図２（ａ）の側面図、（ｂ）の概略断面図に示す外部電極型蛍光ランプ３１は、両端が封止された硼・珪酸ガラス製のガラス管３２を有する。ガラス管３２の外径は、１．５〜６．０ｍｍの範囲内、好ましくは１．５〜５．０ｍｍの範囲内を挙げることができる。ガラス管３２の内壁面には、そのほぼ全長に亘って蛍光体層３３が設けられている。ガラス管３２の内部空間には、希ガス及び水銀が所定量導入され、内部圧力は大気圧の数十分の一程度に減圧されている。ガラス管３２の両末端部の外周面には、外部電極３４が設けられる。外部電極３４はアルミニウム、ニッケル等の金属箔を、シリコン樹脂に金属粉体を混合した導電性粘着剤等によりガラス管３２外面に接着して設けることができ、ガラス管３２の末端全体を被覆して設けることもできる。外部電極の長手方向の長さＬ２としては、例えば、１０〜３５ｍｍを挙げることができる。外部電極には図示しないリード線が接続され、リード線を介して電極に電圧が印加可能となっている。

このような外部電極型蛍光ランプには、両電極近傍にそれぞれ上記電子放出物質を含有する電子放出層３２ａが設けられる。電子放出層３２ａは外部電極３４が設けられるガラス管３２の中央側位置より末端側に、Ｌ１の距離を有して設けられることが、放電時において電子放出層からスパッタリングされる金属原子の減少を図り、更に、スパッタリングされた金属原子が蛍光体層に付着し、蛍光体から放射される発光の透過率が低減されるのを抑制することができることから、好ましい。電子放出層の厚さとしては、具体的には、上記と同様に、一方の側において電子放出物質の使用量が１ｍｇ以下の範囲となるような厚さを挙げることができる。

上記冷陰極蛍光ランプ、外部電極型蛍光ランプにおいては、電極表面又は電極近傍にイオン結晶物質で形成された電子放出物質層を有するため、始動電圧が印加された直後に２次電子によりグロー放電が直ちに生起され、０．５秒以内の短時間で点灯される。

以下に実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明の技術的範囲はこれらに限定されない。
［実施例１］
図１に示す冷陰極蛍光ランプを以下の方法により作製した。蛍光体を含む液を調製し、これを口径２．４ｍｍ、０．２ｍｍ厚のホウケイ酸ガラス製透光管２の内面に、塗布、乾燥し透光管内面に、厚さ２０ｎｍの蛍光体層を設けた。その後、表１に示すイオン結晶物質を、水、エタノール又はこれらの混合液に分散させて調製した塗布液を、口径１．７ｍｍ、０．３ｍｍの厚さのニッケル製のカップ状電極に塗布、１５０℃で乾燥し、イオン結晶物質が１ｍｇ以下となるように電極電子放出層を調製した。電極を配置してバーナーで加熱して封止した。その後、アルゴンガス、ネオンガス、水銀を封入し、冷陰極蛍光ランプを作製した。

この冷陰極蛍光ランプを２５本作製し、０．５秒以内に点灯した本数を求めた。結果を表１に示す。

比較例として、電子放出層を設けない他は実施例１と同様にして冷陰極蛍光ランプを作製し、同様に点灯試験を行った。
［実施例２］
図２に示す外部電極型蛍光ランプを以下の方法により作製した。口径４．０ｍｍ、０．５ｍｍ厚のホウケイ酸ガラス管２の内面に、実施例１と同様の蛍光体層を設けた。その後、表１に示すイオン結晶物質を、水、エタノール又はこれらの混合液に分散させて調製した塗布液を、ガラス管の内面に塗布、５０〜１００℃で乾燥し、電子放出層を調製した。その後、外部電極を設け、アルゴンガス、ネオンガス、水銀を封入し、外部電極型蛍光ランプを作製した。

この外部電極型極蛍光ランプを２５本作製し、０．５秒以内に点灯した本数を求めた。結果を表１に示す。

比較例として、電子放出層を設けない他は実施例２と同様にして外部電極型蛍光ランプを作製し、同様に点灯試験を行った。

本発明の蛍光ランプを適用した一例の冷陰極蛍光ランプを示す概略断面図である。本発明の蛍光ランプを適用した他の例の外部電極型蛍光ランプの側面図（ａ）及び概略断面図（ｂ）を示す図である。

符号の説明

２１冷陰極蛍光ランプ
２２、３２透光管（ガラス管）
２２ａ、２２ｂ透光管電子放出層（電子放出物質）
３２ａ電子放出層
２４、３３蛍光体層
２７カップ状電極（電極）
２７ａ、２７ｂ電極電子放出層（電子放出物質）
３１外部電極型蛍光ランプ
３４外部電極

Claims

水銀及び希ガスを封入した透光管と、該透光管の内面に設けられた蛍光体層と、１対の電極を有する蛍光ランプにおいて、電極表面又は電極の近傍にイオン結晶物質で形成された電子放出物質を有することを特徴とする蛍光ランプ。
イオン結晶物質が硫酸塩、ハロゲン化物、カルボン酸塩であることを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプ。