JP2009245813A

JP2009245813A - 冷陰極用電極部材および冷陰極放電ランプ

Info

Publication number: JP2009245813A
Application number: JP2008092301A
Authority: JP
Inventors: Taichi Yamada; 太一山田; Toshiyuki Nakamura; 俊之中村; Masahiro Ogata; 正弘緒方; Mamoru Horii; 衛堀井
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2008-03-31
Publication date: 2009-10-22

Abstract

【課題】軟質ガラスとの気密封着性が確保できるとともに水銀との反応を抑制して、封着部のリーク発生を防止できる安価な冷陰極電極部材およびこの電極部材を用いた冷陰極放電ランプ置を提供する。
【解決手段】冷陰極用電極部材５は、ニッケル成分の含有率が５０〜５２％である鉄・ニッケルを主成分とする合金からなる芯線１０を有し、銅を含有しない封着用リード線７と、封着用リード線７の一端に接続された冷陰極８と、封着用リード線７の他端に接続された外部リード線９とを具備している。
【選択図】図２

Description

本発明は、冷陰極用電極部材およびこの電極部材を用いた冷陰極放電ランプに関する。

液晶テレビやパソコンなどの液晶表示装置のバックライトあるいはファクシミリなどのＯＡ機器の光源として、寿命が長い冷陰極蛍光ランプが多く使用されている。この冷陰極蛍光ランプは、例えば内面に蛍光体膜が形成されたホウケイ酸ガラスなどの硬質ガラスからなるガラス管バルブの両端部にカップ状の冷陰極を接続したモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）やコバール（鉄（Ｆｅ）・ニッケル（Ｎｉ）・コバルト・（Ｃｏ））などからなる封着用線材を気密に封着し、バルブ内に水銀を含む放電媒体を封入して構成されている。

このような構成の冷陰極蛍光ランプは、機器の小形化や高性能化に対応できる。しかし、ガラス管バルブの材質には硬質ガラスが用いられており、これに伴ってバルブ端部に気密封着される封着用線材がモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）やコバール（鉄（Ｆｅ）・ニッケル（Ｎｉ）・コバルト・（Ｃｏ））などが用いられているので、材料費が高価であるなど、硬質バルブを用いた場合は他の部材や加工性を含めコストアップを招いていた。

そこで、硬質ガラスに代えて安価な軟質ガラスからなるガラス管バルブを用いて冷陰極蛍光ランプを形成することが検討されている。例えば、ガラス管バルブをソーダライムガラスなどの軟質ガラスで形成した場合には、このガラスと膨張率などが近似したジュメット線や鉄（Ｆｅ）・ニッケル（Ｎｉ）合金線などが封着用線材として用いることができる。
特許第３４２３７２９号公報（特開平５−１２１０５１号公報）

しかし、ジュメット線を用いた冷陰極蛍光ランプは、封着用線材と封着部ガラスとの間に剥離が起こり、封着用線材部分からリークが生じてランプの短寿命を招くことがあった。

本発明は、軟質ガラスとの気密封着性が確保できるとともに水銀との反応を抑制して、封着部のリーク発生を防止できる安価な冷陰極電極部材およびこの電極部材を用いた冷陰極放電ランプ置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の冷陰極用電極部材の発明は、ニッケル成分の含有率が５０〜５２％である鉄・ニッケルを主成分とする合金からなる芯線を有し、銅を含有しない封着用リード線と；この封着用リード線の一端に接続された冷陰極と；前記封着用リード線の他端に接続された外部リード線と；を具備していることを特徴とする。

ジュメット線は、鉄（Ｆｅ）・ニッケル（Ｎｉ）合金からなる芯線の表面に銅（Ｃｕ）が被覆されており、冷陰極蛍光ランプの封着用線材として用いた場合、軟質ガラスとの気密封着性はよいがバルブ内に銅層があると放電媒体として封入した水銀と反応してアマルガムを生成し、バルブ内端部の封着用線材において生成したアマルガムが封着部内に浸透することによってリークが発生していたことが判明した。

封着用リード線は、ニッケル（Ｎｉ）を５０〜５２％含有しているものであり、例えば、線膨脹係数が９４〜１０４×１０^−６／℃の鉄（Ｆｅ）・ニッケル（Ｎｉ）合金、線膨脹係数が９９〜１０６×１０^−６／℃の鉄（Ｆｅ）・ニッケル（Ｎｉ）・クロム（Ｃｒ）の芯線の表面をＣｒ酸化層で被覆したもの、線膨脹係数が１１０〜１３３×１０^−６／℃の鉄（Ｆｅ）・ニッケル（Ｎｉ）合金にニッケル（Ｎｉ）を厚く被覆したものなどとすることができる。

ニッケル（Ｎｉ）を５０〜５２％とした鉄・ニッケルを主成分とする合金からなる封着用リード線は、冷陰極との溶接が良好であるとともに、線膨脹係数が上記範囲内である軟質ガラスとの気密封着性にすぐれている。

本発明によれば、封着リード線は、銅を含有しないので、冷陰極蛍光ランプの封着用リード線として用いた場合に、バルブ内の水銀が銅の化合物を生成することがなく、封着リード線部分にリークが生じにくい。

請求項２に記載の冷陰極用電極部材の発明は、請求項１記載の冷陰極用電極部材において、封着用リード線および冷陰極の間に銅を含有しない介在物が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、介在物は、銅を含有しないので、冷陰極蛍光ランプの封着用リード線として用いた場合に、バルブ内の水銀が銅の化合物を生成することがなく、封着リード線部分からリークが生じにくい。

請求項３に記載の冷陰極放電ランプの発明は、軟質ガラス製の管形バルブと、このバルブの両端にそれぞれ封着用リード線が気密に封着された請求項１または２記載の冷陰極用電極部材と、上記バルブ内に封入された放電媒体とを具備していることを特徴とする。

本発明によれば、冷陰極用電極部材の封着用リード線が銅を含有しなく、線膨脹係数が軟質ガラスに近似する冷陰極用電極部材からなるので、気密封着性に優れ、封着リード線部分からリークが生じにくい軟質ガラス製のバルブを有する冷陰極放電ランプが提供される。

請求項１の発明によれば、冷陰極用電極部材の封着リード線が銅を含有しないので、冷陰極蛍光ランプのバルブ内に封入された水銀と銅の化合物に起因する封着リード線部分のリークの発生が防止できる。

請求項２の発明によれば、冷陰極用電極部材は、封着リード線に加え、封着リード線および冷陰極の間に介在する介在物が銅を含有しないので、冷陰極蛍光ランプのバルブ内に封入された水銀と銅の化合物に起因する封着リード線部分のリークの発生が防止できる。

請求項３の発明によれば、封着用リード線が銅を含有しなく、線膨脹係数が軟質ガラスに近似する冷陰極用電極部材からなるので、安価であって気密封着性に優れた軟質ガラス製のバルブを有する冷陰極放電ランプを提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。まず、本発明の第１の実施形態について説明する。

図１ないし図３は、本発明の第１の実施形態を示し、図１は冷陰極蛍光ランプの一部切り欠き断面図、図２は図１の冷陰極蛍光ランプに用いられている冷陰極用電極部材を示す正面図、図３は図２中に示す冷陰極用電極部材を構成する封着用リード線の拡大横断面図である。

図１に示す冷陰極蛍光ランプ１は、例えば定格消費電力が５Ｗである。直管形をなす管形バルブとしてのガラスバルブ２は、外径が約４ｍｍ、内径が約３ｍｍ、長さが約１０００ｍｍのソーダライムガラス（膨張率係数約９６×１０^-6／℃）などの軟質ガラスからなっている。そして、ガラス管バルブ２の内面には、例えば青色、緑色、赤色に発光領域を有する蛍光体を混合塗布した３波長形蛍光体膜３が形成されている。

また、このガラス管バルブ２の両端には、ソーダライムガラスからなるビード４を介し後述する冷陰極用電極部材５を封止した封着部６，６が形成している。ガラス管バルブ２内には、放電媒体として、水銀（Ｈｇ）と、アルゴン（Ａｒ）、キセノン（Ｘｅ）やネオン（Ｎｅ）などの希ガスが約８ｋＰａ（パスカル）封入されている。

冷陰極電極部材５は、図２および図３に示すようにソーダライムガラスと気密封着性の高い例えば外径が約０．８ｍｍ、長さが約５ｍｍの封着用リード線７と、この封着用リード線７の一端に接続された例えば板厚が約０．２ｍｍのニッケル（Ｎｉ）薄板を用いプレス加工によって外径が約１．７ｍｍ、長さが約５．０ｍｍの有底円筒状に成形された冷陰極としてのカップ状電極８と、封着用リード線７の他端に接続された例えば線径が約０．８ｍｍの鉄（Ｆｅ）・ニッケル（Ｎｉ）合金からなる外部リード線９とにより構成されている。

封着用リード線７は、図３に示すように、例えば鉄（Ｆｅ）約４８質量％・ニッケル（Ｎｉ）約５２質量％の合金（膨張率係数約９６×１０^-6／℃）からなる外径が約０．８ｍｍの芯線１０の表面に、めっきなどの手段でクロム（Ｃｒ）を約８μｍの厚さ被覆し、クロム（Ｃｒ）層１１を形成して、その後、約９００度で熱処理を行ったものを用いている。あるいは、鉄（Ｆｅ）約４８質量％・ニッケル（Ｎｉ）約５２質量％の合金（膨張率係数約９６×１０^-6／℃）を用いている。

そして、冷陰極用電極部材５を構成する封着用リード線７と、カップ状電極８との接続は、封着用リード線７の一方の先端面と、カップ状電極８の筒底外面とを対面当接し、レーザ光により熱を加えて当接面で両者を融合した溶接をしている。

また、封着用リード線７と鉄（Ｆｅ）・ニッケル（Ｎｉ）合金線からなる外部リード線９との接続も、両部材７，９の端面を当接してレーザ光により溶接している。

上記の各溶接部は、融点の低い金属側が多く溶けるが融合し、この溶接した接続部が冷めると、瘤状の塊１２，１３が形成された冷陰極電極部材５が得られる。なお、封着用電極部材５は、封着用リード線７と、カップ状電極８との接続、封着用リード線７と外部リード線９との接続作業の順序は問わないし、これら３者を同時に接続するようにしてもよい。

また、図２に示すように、冷陰極用電極部材５の封着用リード線７の外表面に、ガラス管バルブ２と線膨張係数が近いか、またはガラス管バルブ２と封着用リード線７との中間の線膨脹係数を有するガラス材料、例えばソーダライムガラスからなるガラス層ないしはビード（塊）４を気密体（層）として形成しておいてもよい。

そして、冷陰極電極部材５は、蛍光体膜３を形成したガラス管バルブ２の端部内のほぼ中心軸に沿ってカップ状電極８および封着用リード線７を配設して、封着用リード線７が対応しているガラス管バルブ２部分をガスバーナーなどで外部から加熱し、ガラス管バルブ２のガラスおよびビード４を軟化溶融させ、ガラスバルブ２側のガラスを縮径して、ビード４の表面と融合したガラス管バルブ２との封着を行う。このとき、封着用リード線７は、ガラスと気密封着されるが、外部リード線９の基部は、ガラスと気密には封着されていないものである。

この後、ガラス管バルブ２内は、図示しない排気管を介し排気し、内部に希ガスおよび水銀（Ｈｇ）からなる放電媒体を封入して排気管が封切され、必要に応じてガラス管バルブ２の端部に口金を接合して、冷陰極蛍光ランプ１が完成される。

冷陰極蛍光ランプ１は、ソーダライムガラスからなるガラス管バルブ２と、例えば鉄（Ｆｅ）・ニッケル（Ｎｉ）・クロム（Ｃｒ）合金とした封着用リード線７とは、封着時、両者の線膨脹係数が近似しているので、封着時、封着用リード線７とガラスとの馴染みがよく、封着後のリーク発生を低減できる。

また、ガラスバルブ２内において、封着部６とカップ状電極８との間に露出している封着用リード線７は、例えば鉄（Ｆｅ）・ニッケル（Ｎｉ）・クロム（Ｃｒ）合金（ＧＮＣ）であり、銅（Ｃｕ）を含有しないので、ガラス管バルブ２内に封入した水銀との反応によるアマルガム生成に起因する封着部６を気密貫通する封着用リード線７のガラスとの剥離が起こらず、これにより、封着部６にリークを生じることがなく、冷陰極放電ランプ１の短寿命を防止できる。

さらに、冷陰極としてカップ状の電極８を用いているので、高いホローカソード効果を呈する発光特性および寿命特性の向上した冷陰極蛍光ランプ１を提供することができる。

したがって、冷陰極用電極部材５およびこの冷陰極用電極部材５を用いた冷陰極蛍光ランプ１は、ガラス管バルブ２の材質を硬質ガラスから軟質ガラスに代えるとともに、ニッケル成分の含有率が５０〜５２％である鉄（Ｆｅ）・ニッケル（Ｎｉ）を主成分とする合金からなる芯線１０を有し、銅（Ｃｕ）を含まない封着用リード線７を封着線とすることによって、ガラス管バルブ２内に封入した水銀（Ｈｇ）とのアマルガム生成による冷陰極ランプ１の短寿命を防止することができ、コストの低減を図ることができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

図４は、本発明の第２の実施形態を示す冷陰極用電極部材の概略正面図である。なお、図２および図３と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。

図４に示す冷陰極用電極部材１４は、封着用リード線７に、例えばニッケル（Ｎｉ）棒（線）からなる冷陰極１５が第１の実施の形態と同様な手段で溶接接続して構成されている。封着用リード線７の他端に接続された外部リード線９は、例えば鉄（Ｆｅ）・ニッケル（Ｎｉ）合金からなっている。

冷陰極電極部材１４は、ガラスバルブ２内に延在する封着用リード線７が銅（Ｃｕ）を含有しないので、ガラス管バルブ２内に封入された水銀（Ｈｇ）と反応することがなく、封着用リード線７に起因するリークがなく、これにより、冷陰極蛍光ランプ１の短寿命の発生を低減することができる。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。

図５は、本発明の第３の実施形態を示す冷陰極用電極部材の概略正面図である。なお、図２と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。

図５に示す冷陰極用電極部材１６は、封着用リード線７および冷陰極８の間に銅（Ｃｕ）を含まない介在物１７が設けられたものである。介在物１７は、冷陰極８の底面より小さい例えばニッケル（Ｎｉ）板に形成され、第１の実施の形態と同様な手段で封着用リード線７を溶接接続している。

冷陰極電極部材１５は、ガラス管バルブ２内に延在する封着用リード線７および介在物１７が銅（Ｃｕ）を含有しないので、ガラス管バルブ２に封入された水銀（Ｈｇ）と反応することがなく、封着用リード線７に起因するリークがなく、これにより、冷陰極蛍光ランプ１の短寿命の発生を低減することができる。

なお、上記実施の形態において、ガラス管バルブ２の材質は、封着用リード線７と線膨脹係数が近似しているソーダライムガラスや鉛ガラスなどの軟質ガラスからなるものを用いることができる。また、ガラス管バルブ２の形状は直管形に限らず、Ｕ字形、Ｗ字形、環形など屈曲したもの、直管を複数本直列的に接続して成形した形状などでもよい。また、封着部６は、ビード４を介して行うものに限らず、封着用リード線７を直接ガラス管バルブ２と封止するガラス管をバーナなどで縮径していく絞り封止や金型を用いた圧潰封止などで形成したものであっても差し支えない。また、ガラス管バルブ２の内面または外面に反射膜、着色膜や保護膜などが形成してあってもよい。

また、封着用リード線７と突き合わせ溶接されるカップ状電極８や棒（線）状電極１４などの冷陰極の材質は、ニッケル（Ｎｉ）に限らず、ニオブ（Ｎｂ）あるいはこれら金属を主成分とした合金からなるものを用いることもできる。また、冷陰極８には、ホウ化ランタン（ＬａＢ₆）などの易電子放射性物質を付着や充填しておくことによって、放電の生起を容易にして始動特性を高めることができる。

また、封着用リード線７の他端側に接続した外部リード線９は、鉄（Ｆｅ）・ニッケル（Ｎｉ）合金線で形成したが、材質はこれに限らず、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）やニッケル（Ｎｉ）・マンガン（Ｍｎ）などからなる線材やジュメット線であってもよい。

本発明の第１の実施形態を示す冷陰極蛍光ランプの一部切り欠き断面図。図１の冷陰極蛍光ランプに用いられている冷陰極用電極部材を示す正面図。図２中に示す冷陰極用電極部材を構成する封着用リード線の拡大横断面図。本発明の第２の実施形態を示す冷陰極用電極部材の概略正面図。本発明の第３の実施形態を示す冷陰極用電極部材の概略正面図。

符号の説明

１…冷陰極蛍光ランプ
２…管形バルブとしてのガラス管バルブ
５，１４，１６…冷陰極用電極部材
７…封着用リード線
８，１５…冷陰極
９…外部リード線
１７…介在物

Claims

ニッケル成分の含有率が５０〜５２％である鉄・ニッケルを主成分とする合金からなる芯線を有し、銅を含有しない封着用リード線と；
この封着用リード線の一端に接続された冷陰極と；
前記封着用リード線の他端に接続された外部リード線と；
を具備していることを特徴とする冷陰極用電極部材。
封着用リード線および冷陰極の間に銅を含有しない介在物が設けられていることを特徴とする請求項１記載の冷陰極用電極部材。
軟質ガラス製の管形バルブと；
このバルブの両端にそれぞれ封着用リード線が気密に封着された請求項１または２記載の冷陰極用電極部材と；
上記バルブ内に封入された放電媒体と；
を具備していることを特徴とする冷陰極放電ランプ。