JP2010027380A

JP2010027380A - 冷陰極放電ランプ

Info

Publication number: JP2010027380A
Application number: JP2008187210A
Authority: JP
Inventors: Daiki Kido; 大樹木戸
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2008-07-18
Filing date: 2008-07-18
Publication date: 2010-02-04

Abstract

【課題】ランプに高電流を投入したとしても、長寿命を実現可能な冷陰極放電ランプを提供する。
【解決手段】本発明の冷陰極放電ランプは、内部に放電空間１１が形成されたガラスバルブ１と、放電空間１１に封入された放電媒体と、ガラスバルブ１の内部に設けられた電極３１とを具備しており、電極３１は、放電空間１１の中央側に開口を有するカップ状部材３１１の内部にロール状部材３１２が配置されてなることを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶テレビやノートパソコン等のバックライトの光源として用いられる冷陰極放電ランプに関する。

現在、バックライトに用いられる光源は、ガラスバルブ内部の両端に冷陰極が配置されてなる冷陰極蛍光ランプが主流である。この冷陰極には、用途や目的に合わせて、特許文献１〜５のように、様々な形状のものが発明されている。

ここで最近では、高輝度な冷陰極放電ランプのニーズが高まっている。その要求を満たすために、従来よりも高い電流をランプに投入するようになっている。

特開２００４−１９２９２３号公報特開平６−２６７５００号公報特開２００３−２８１９９８号公報特開２００５−１４２０８２号公報特開平６−５２５０号公報

しかしながら、ランプに高電流を投入すると、低電流を投入する同じ仕様のランプと比較してランプ寿命が短くなることがわかった。これは、電極の表面積のうち放電面として作用する面積、いわゆる放電面積は変わらないのに電流が高くなったことによる電流密度の増大が原因と考えられる。

本発明の目的は、ランプに高電流を投入したとしても、長寿命を実現可能な冷陰極放電ランプを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の冷陰極放電ランプは、内部に放電空間が形成されたガラスバルブと、前記放電空間に封入された放電媒体と、前記ガラスバルブの内部に設けられた電極とを具備し、前記電極は、前記放電空間中央側に開口を有するカップ状の金属部材の内部にロール状の金属部材が配置されてなることを特徴とする。

本発明によれば、ランプに高電流を投入したとしても、長寿命を実現することができる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態の冷陰極放電ランプについて図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態の冷陰極放電ランプについて説明するための図である。

冷陰極放電ランプの容器は、例えば、硬質ガラスからなるガラスバルブ１で構成されている。ガラスバルブ１は両端部が密閉された細長い筒型形状であり、その内部には放電空間１１が形成されている。放電空間１１には、水銀Ｈｇおよび希ガスからなる放電媒体が封入されている。ここで、希ガスとしてはネオンＮｅとアルゴンＡｒの混合ガスが適している。また、ガラスバルブ１の内面には、少なくともランプの光放出領域を覆う範囲にＲＧＢの３波長蛍光体からなる蛍光体層２が形成されている。

ガラスバルブ１の両端には、電極マウント３が封着されている。この電極マウント３は、電極３１、インナーリード３２、アウターリード３３およびガラスビーズ３４とで構成されている。

電極３１は、放電空間１１の両端に対向配置されている。その配置場所は、電極３１の外側面が放電面として作用しないよう、ガラスバルブ１の内周面と電極３１の外側面との間を可能な限り狭く、例えば０．３０ｍｍ以下、望ましくは０．２０ｍｍ以下に設定するのがよい。なお、電極３１の表面、例えば外側面の先端部には暗黒始動性を良くするためにセシウムＣｓの化合物などを塗布してもよい。

インナーリード３２は、一端は放電空間１１の内部に導出されて電極３１と接続され、他端はガラスバルブ１の外部に導出されている。このインナーリード３２は、一部がガラスバルブ１やビーズガラス３４に封着される金属であるため、それらのガラスの熱膨張係数に近い材料を選択するのが望ましい。例えば、ガラスが硼珪酸ガラスの場合には、コバールＫｏｖ（ニッケルＮｉ、鉄Ｆｅ、コバルトＣｏの合金）、モリブデンＭｏ、タングステンＷなどが好適である。

アウターリード３３は、一端がインナーリード３２と接続されている。このアウターリード３３には、ジュメット線（銅Ｃｕで被覆されたニッケルＮｉ線）などのインナーリード３２と接続しやすく、導電性に優れた金属を用いるのが望ましい。

ビーズガラス３４は、インナーリード３２の軸周りに形成されており、ガラスバルブ１の端部に気密封着されている。ビーズガラス３３としては、ガラスバルブ１と同じガラス材料を用いるのが最適である。

ここで、電極３１の構成について、図２、図３を参照して詳しく説明する。図２は、図１の一点鎖線Ｘ部分の拡大図、図３は、電極について説明するための外観図である。

図からわかるように、電極３１はカップ状部材３１１とロール状部材３１２からなり、カップ状部材３１１の側面に２箇所以上、ロール状部材３１２と接続されるように抵抗溶接やレーザー溶接などの溶接を行うことにより、一体的に構成されている。

カップ状部材３１１は、側部と底部とを有し、一端には開口が形成されたカップ状であり、その開口が互いに対面するように、ガラスバルブ１の両端に一対配置されている。このカップ状部材３１１の寸法は冷陰極放電ランプがφ１．５ｍｍ〜６．０ｍのサイズでは、長さは２．０ｍｍ〜１４．０ｍｍ、外径は０．８ｍｍ〜４．７ｍｍ、内径は０．６ｍｍ〜４．５ｍｍ、底部の肉厚は０．１２ｍｍ〜０．１５ｍｍ程度のものを使用することができる。なお、カップ状部材３１１としては、ニッケルＮｉ、モリブデンＭｏ、タングステンＷ、ニオブＮｂ、タンタルＴａ、チタンＴｉ、レニウムＲｅなどの耐スパッタ性に優れた材料を用いるのが望ましい。

ロール状部材３１２は、厚みが０．０５〜１．０ｍｍの長方形状の金属の薄板を巻いて形成したロール状であり、その長さ方向の両端がカップ状部材３１１の開口と底部にほぼ一致するように、カップ状部材３１１内に配置されている。また、ロール状部材３１２は、その渦巻き形状が開口から見えるように配置されており、渦巻きの中央側は板間Ｐがほぼ均一に維持され、外側はカップ状部材３１１の内表面と一部が接触している。この渦巻きの巻き数は、例えば２回以上等、多い方が望ましいが、ロール状部材３１２の板面を放電面として作用させるために、板間Ｐを０．１ｍｍ以上維持するように設計する必要がある。なお、ロール状部材３１２としては、カップ状部材３１１と同様に、ニッケルＮｉ、モリブデンＭｏ、タングステンＷ、ニオブＮｂ、タンタルＴａ、チタンＴｉ、レニウムＲｅなどの耐スパッタ性に優れた材料を用いるのが望ましい。

下記に本実施の形態の冷陰極放電ランプの一実施例を示す。なお、以下で説明する試験は特に言及しない限り寸法、材料等はこの仕様に基づいて行っている。

（実施例）
ガラスバルブ１；硼珪酸ガラス製、全長＝７３０ｍｍ、外径＝４．０ｍｍ、内径＝３．０ｍｍ、
放電媒体；水銀Ｈｇ、ネオンＮｅ９０％とアルゴンＡｒ１０％の混合ガス＝４０ｔｏｒｒ、
蛍光体層２；ＲＧＢ蛍光体で構成、
カップ状部材３１１；ニッケル製、長さ＝４．３ｍｍ、外径＝２．７ｍｍ、内径＝２．５ｍｍ、
ロール状部材３１２；ニッケル製、厚み＝０．０５ｍｍ、巻き数＝２回、板間Ｐ＝０．１ｍｍ、長さ＝７．８５ｍｍ、
インナーリード３２；コバール製、
アウターリード３３；ジュメット製。

この実施例のランプと、ロール状部材３１２を有さない冷陰極放電ランプとに、従来の一般的な管電流である８．０ｍＡよりも大きい、電流＝１５．０ｍＡを供給する寿命試験を行った。

この結果、従来例のランプでは２万時間の寿命であったが、実施例のランプでは５万時間であり、実施例のランプの方が長寿命を実現することができた。これは、ロール状部材３１２の表面が放電面として作用したことによって電流密度が低くなり、スパッタしにくくなったためと考えられる。

したがって、第１の実施の形態では、放電空間１１の中央側に開口を有するカップ状のカップ状部材３１１の内部にロール状のロール状部材３１２が配置されてなる電極３２により、ロール状部材３１２の表面を放電面として作用させ電流密度を低くし、スパッタを抑制することができるため、ランプに高電流を投入しても長寿命を実現することができる。

（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態の冷陰極放電ランプについて説明するための図である。これ以降の実施の形態の各部については、第１の実施の形態の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。

第２の実施の形態では、底辺の長さが異なる直角台形状の金属の薄板を、その短底辺が中央側になるように巻いて形成したロール状部材３１２を用い、ロール状部材３１２の直角辺が開口側になるようにカップ状部材３１１の内部に配置している。なお、本実施形態では、短底辺の長さを長底辺の長さの５０％としている。

これにより、電極３２のカップ中央の底部にはロール状部材３１２が存在しなくなり、通常、電極底部で発生しやすい集中放電の影響を受け、ロール状部材３１２が早期に消耗するのを抑制することができる。この効果は、短底辺は長底辺に対し、８０％以下である場合に得られやすい。ただし、当該構成では放電面積が小さくなってしまうため、短底辺は長底辺に対し、２０％以上の長さを維持するのが望ましい。また、直角台形状の金属の薄板はロールしやすいため、ロール状部材３１２を形成しやすいというメリットも得ることができる。

（第３の実施の形態）
図５は、本発明の第３の実施の形態の冷陰極放電ランプについて説明するための図である。

第３の実施の形態では、第２の実施の形態と同様のロール状部材３１２を用い、ロール状部材３１２の直角辺が底部側になるようにカップ状部材３１１の内部に配置している。

これにより、電極３２のカップ中央の先端部にはロール状部材３１２が存在しなくなり、通常、カップ電極中央の先端部で発生しやすい集中放電の影響を受け、ロール状部材３１２が早期に消耗するのを抑制することができる。また、ロールしやすいという効果も得ることができる。

（第４の実施の形態）
図６は、本発明の第４の実施の形態の冷陰極放電ランプについて説明するための図である。

第４の実施の形態では、長底辺から短底辺に向けて徐々に幅が狭くなる斜辺を有する台形状の金属の薄板を、その短底辺が中央側になるように巻いて形成したロール状部材３１２をカップ状部材３１１の内部に配置している。

これにより、カップ中央の底部にも、カップ中央の先端部にもロール状部材３１２が存在しなくなるため、第２、第３の実施の形態の効果を得ることができる。

なお、本発明の実施の形態は上記に限られるわけではなく、例えば次のように変更してもよい。

カップ状部材３１１とロール状部材３１２の接続は溶接に限らず、ロール状部材３１２を板状に戻ろうとするバネ性を残すことにより、カップ状部材３１１の内側面に固定したり、圧着したりすることにより接続してもよい。

カップ状部材３１１とロール状部材３１２とを異なる材料で構成してもよい。例えば、ロール状部材３１２はロールする関係で薄い金属板が使用され、カップ状部材３１１よりもスパッタによって消耗しやすいため、ロール状部材３１２をカップ状部材３１１よりも仕事関数が大きい材料で構成してもよい。

図７のように、ロール状部材３１２の後端部をカップ状部材３１１の底部から離して配置してもよい。また、図８のように、ロール状部材３１２の先端部をカップ状部材３１１の開口端から底部方向に入った場所に位置するようにしてもよい。これにより、図７では第２の実施の形態、図８では第３の実施の形態と同様に、集中放電によりロール状部材３１２が早期に消耗するのを抑制することができる。なお、それらの間隔Ｄ１、Ｄ２は、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍであるのが望ましい。

図９のように、カップ状部材３１１の内面とほとんどが接触するようにロール状部材３１２をロールして、ロール状部材３１２の最外面をカップ状部材３１１の側面として作用させてもよい。これにより、電極３２の側面の穴開きを抑制できる。または、図９のようなロール状部材３１２と、側部の肉厚は小さく、内径は大きいカップ状部材３１１とを組み合わせた電極３２により、側面の穴開きに対しては従来と同程度だが、放電面積をより大きく確保してもよい。

また、金属板材３１２の板間Ｐを、カップ中央に向かうほど密または疎となるようにロールしてもよい。

本発明の第１の実施の形態の冷陰極放電ランプについて説明するための全体図。図１の一点鎖線Ｘ部分の拡大図。電極について説明するための外観図。本発明の第２の実施の形態の冷陰極放電ランプについて説明するための図。本発明の第３の実施の形態の冷陰極放電ランプについて説明するための図。本発明の第４の実施の形態の冷陰極放電ランプについて説明するための図。本発明の第１の変形例について説明するための図。本発明の第２の変形例について説明するための図。本発明の第３の変形例について説明するための図。

符号の説明

１ガラスバルブ
１１放電空間
２蛍光体層
３電極マウント
３１電極
３１１カップ状部材
３１２ロール状部材
３２インナーリード
３３アウターリード
３４ビーズガラス

Claims

内部に放電空間が形成されたガラスバルブと、前記放電空間に封入された放電媒体と、前記ガラスバルブの内部に設けられた電極とを具備し、
前記電極は、前記放電空間中央側に開口を有するカップ状の金属部材の内部にロール状の金属部材が配置されてなることを特徴とする冷陰極放電ランプ。