JP2010027576A

JP2010027576A - 外面電極蛍光ランプ

Info

Publication number: JP2010027576A
Application number: JP2008191276A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Tamura; 敏田村; tetsuro Fuyuki; 哲朗冬木; Yasuhiro Mano; 泰広真野; Koji Imada; 浩二今田; Eri Matsuda; 絵里松田
Original assignee: NEC Lighting Ltd
Current assignee: Hotalux Ltd
Priority date: 2008-07-24
Filing date: 2008-07-24
Publication date: 2010-02-04
Also published as: TWI389164B; CN101635248A; KR20100011935A; TW201009885A

Abstract

【課題】アルミナ微粒子よりも１次電子放出特性に優れる酸化亜鉛を使用し、暗黒始動特性が安定して得られ、アマルガムの形成を抑制し、長期に亘って発光を維持し、発光輝度の低下を抑制でき信頼性が高く、しかも製造が容易な外面電極蛍光ランプやこれを用いた発光装置を提供する。
【解決手段】内部に希ガス及び水銀を保持した透光管と、該透光管の内壁面に設けられる蛍光体層と、前記透光管の両端部の外周面に設けられた外面電極とを有する外面電極蛍光ランプにおいて、透光管の内周面上の少なくとも一方の外面電極と対向した領域に、酸化亜鉛を含む始動促進層を有し、該始動促進層の中央側の端部は、外面電極の中央側端部から中央側へ１０ｍｍの位置又はこれより端部側に位置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、外面電極蛍光ランプやこれを用いた器具に関し、より詳しくは、暗黒始動特性に優れ、アマルガムの形成を抑制し、高輝度が得られる外面電極蛍光ランプや器具に関する。

テレビ、コンピューター等の液晶表示装置に適用されるバックライト、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が、高輝度、高演色性、長寿命、低消費電力性等に優れることから、多用されている。この種の冷陰極蛍光ランプにおいては、内部に希ガスと水銀とを気密に保持したガラス等の透光管の両端部付近に設けられる電極に電圧を印加することにより、透明管内に僅かに存在する光電子を初期電子として希ガスを電離させ、電離した希ガスを電極に衝突させて二次電子を放出させグロー放電を生起させ、これにより水銀を励起して紫外線を放射させる。この紫外線を受けた透光管の内壁に設けられる蛍光体から可視光が発光されるようになっている。更に、希ガスイオン等によるスパッタリングを回避するため、電極を透光管の外周面に設けた外面電極蛍光ランプが用いられている。

冷陰極蛍光ランプは、外部からの光が遮断された空間（暗黒空間）に長時間設置されると、始動（点灯）が困難あるいは不能となるため、暗黒空間における始動不良の改善が図られている。具体的には、アルミナの一次電子放出特性を利用し、アルミナ微粒子を蛍光体層に分散、混在させる、あるいは、ガラスランプ容器の内面にアルミナ微粒子層を放電空間に暴露するように形成した放電ランプ（特許文献１）や、発光管の内周面と蛍光体層間、あるいは発光管の端部に、酸化亜鉛と酸化イットリウムの混合物からなる酸化物層を設けた放電ランプ（特許文献２）等が報告されている。

しかしながら、特許文献１に記載の外面電極蛍光ランプにおいては、アルミナ微粒子を蛍光体層へ混入した場合、大幅な発光輝度の低下が引き起こされる。すなわち、アルミナの電子放出特性は微弱であり、安定した暗黒始動特性を得ようとすると、アルミナ混合量を増大させなければならない。アルミナは水銀から放出される紫外線によって蛍光を発光する蛍光体ではなく、蛍光体層に含有されるアルミナが多量になるとランプ輝度が低下する。また、輝度低下に影響しない程度のアルミナの含有量では、安定した暗黒特性は得られない。更に、蛍光体層に混合されたアルミナ微粒子にガラスランプ容器内の水銀が吸着しアマルガムが生成される等、輝度維持率が悪化するという弊害も引き起こされる。また、蛍光体層にアルミナ微粒子を混合させず、蛍光体層が設けられない外部電極部のガラスランプ容器の内面にだけアルミナ微粒子層を設ける方法も開示されているが、元来、アルミナ微粒子の１次電子放出特性は微弱なため、この部分だけに設けたアルミナ微粒子層では安定な暗黒始動効果は得られない場合がある。

また、特許文献２記載の外面電極蛍光ランプにおいては、蛍光体から放出される蛍光は、酸化亜鉛と酸化イットリウムからなる酸化物層で吸収、反射されることによりランプ輝度の低下につながる。また、酸化亜鉛と酸化イットリウムからなる酸化物層は微弱な導電性を持っているため、電極間に電圧が印加されると、酸化物層の製造工程における条件のばらつきなどによって、ランプ内周面全域に設けた酸化物層が両端の外部電極を接続するように作用し、この漏れ電流により放電特性が却って不安定となり、所望の暗黒特性が得られない場合がある。このため、酸化亜鉛と酸化イットリウムの酸化物層を製造する際、暗黒特性の安定したランプを製造するには、その製造工程において厳格な生産条件管理が強いられている。
特開２００４−９５３７８特開２００７−７３４８１

本発明の課題は、アルミナ微粒子よりも１次電子放出特性に優れる酸化亜鉛を使用し、暗黒始動特性が安定して得られ、アマルガムの形成を抑制し、長期に亘って発光を維持し、発光輝度の低下を抑制でき信頼性が高く、しかも製造が容易な外面電極蛍光ランプやこれを用いた発光装置を提供することにある。

本発明者は、鋭意研究の結果、透光管の内周面に酸化亜鉛を含む始動促進層を設ける領域を、外部電極に対して特定の領域に配置することにより、蛍光体からの発光に対し吸収、反射を抑制し、また、水銀の吸着を抑制し、ランプの発光輝度の低下を抑制することができることの知見を得た。かかる知見に基づき本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、内部に希ガス及び水銀を保持した透光管と、該透光管の内壁面に設けられる蛍光体層と、前記透光管の両端部の外周面に設けられた外面電極とを有する外面電極蛍光ランプにおいて、透光管の内周面上の少なくとも一方の外面電極と対向した領域に、酸化亜鉛を含む始動促進層を有し、該始動促進層の中央側の端部は、外面電極の中央側端部から中央側へ１０ｍｍの位置又はこれより端部側に位置することを特徴とする外面電極蛍光ランプに関する。

また、本発明は、外面電極蛍光ランプを搭載したことを特徴とする器具に関する。

本発明の外面電極蛍光ランプはアルミナ微粒子よりも１次電子放出特性に優れる酸化亜鉛を使用し、暗黒始動特性が安定して得られ、しかも、アマルガムの形成を抑制し、長期に亘って発光を維持し、発光輝度の低下を抑制し得る信頼性が高く、容易に製造することができる。

本発明の外面電極蛍光ランプは、内部に希ガス及び水銀を保持した透光管と、該透光管の内壁面に設けられる蛍光体層と、前記透光管の両端部の外周面に設けられた外面電極とを有する外面電極蛍光ランプにおいて、透光管の内周面上の少なくとも一方の外面電極と対向した領域に、酸化亜鉛を含む始動促進層を有し、該始動促進層の中央側の端部は、外面電極の中央側端部から１０ｍｍの位置又はこれより端部側に位置することを特徴とする。

本発明の外面電極蛍光ランプに用いる透光管としては、ケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、亜鉛ホウケイ酸ガラス、鉛ガラス、ソーダガラス等のガラス製等、蛍光体から発光される蛍光の透過率が高い材質であればいずれのものであってもよく、例えば、ナトリウム、カリウム等のアルカリ成分が１０質量％以下のソーダガラスや、ホウケイ酸ガラス等を好適なものして挙げることができる。その形状としては直管型、湾曲型などいずれであってもよい。管径としては、例えば、外径が２〜５ｍｍ等を挙げることができる。透光管の厚さとしては、使用目的により適宜選択することができるが、上記口径のものであれば、０．２〜０．７ｍｍの厚さとすることが好ましい。透光管の両端は気密に封止され、管長は、例えば、５００ｍｍ〜１５００ｍｍ等を挙げることができる。

透光管内壁面には、ほぼ全面に亘って蛍光体層が設けられる。蛍光体層は後述する水銀により放射される紫外線により励起して可視光を発光する蛍光体を含有する。かかる蛍光体は使用目的により目的の波長を発光するものを選択することができ、例えば、ハロリン酸塩蛍光体や希土類蛍光体等を用いることができる。これらを適宜組み合わせて使用し、白色光を発光させることもできる。白色蛍光を発光する蛍光体の組合せとして、具体的には、赤色蛍光体Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ、緑色蛍光体ＬａＰＯ₄：Ｃｅ，Ｔｂ、青色蛍光体ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕの組合せ等を挙げることができる。蛍光体層の厚さとしては、１５μｍ以上２５μｍ以下であることが好ましい。蛍光体層は外面電極に対向する領域まで設けられていてもよいが、その対向する領域は透光管の軸方向において１０ｍｍ以内であることが好ましい。

透光管内には放電により紫外線を発生する水銀と、アルゴン、キセノン、ネオン等から適宜選択される希ガスが導入され、透光管内で発生された放電電子が水銀原子に衝突し、水銀原子が蛍光体を励起する２５３．７ｎｍを含む紫外線を発生するようになっている。導入する水銀や希ガスの量としては、ランプの点灯時において、水銀の蒸気圧が、例えば、１〜１０Ｐａ等、希ガスの圧力が、例えば、２０００Ｐａ〜６０００Ｐａ等となる量であることが好ましい。

透光管の外周面の両端部にそれぞれ設けられる外面電極は、鉄又は鉄合金、例えばＳＵＳ等で形成される。外面電極を形成するには、鉄又は鉄合金の薄板を透光管に巻き付けて形成することができ、透光管と密着性を向上させるため、半田を用いることができる。

上記透光管の内周面上に、少なくとも一方の外部電極と対向した領域に酸化亜鉛を含む始動促進層が設けられる。始動促進層は両端の外面電極に対向して１対設けてもよく、また、一方の外面電極に対向して一つ設けてもよい。酸化亜鉛は優れた電子放出能を有し常時電子を放出するため、外面電極蛍光ランプが暗黒状態に長時間置かれた場合でも、電極に電圧が印加されたとき短時間で放電が開始され、酸化亜鉛のみで外面電極蛍光ランプに優れた暗黒始動特性を付与することができる。始動促進層に含有される酸化亜鉛は、一次粒子が平均粒径１００ｎｍ以下であることが、酸化亜鉛粒子の表面積を増大し電子の放出を促進できることから、好ましい。

ここで酸化亜鉛の平均粒径は電子顕微鏡（ＳＥＭ）又は透過型電子電子顕微鏡（ＴＥＭ）の観察により求めた値とすることができる。

上記始動促進層は、酸化亜鉛のみからなるものであってよいが、更に、電子放出能を有する物質、例えば、酸化イットリウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム及び酸化錫のいずれか一種以上を含んでいてもよい。これらは、外面電極蛍光ランプの始動特性を向上させることができる。これらの物質の含有量は、酸化亜鉛に対して、１０質量％〜１００質量％の範囲であることが好ましい。始動促進層には、その他、酸化亜鉛や上記電子放出能を有する物質の機能を阻害しない範囲で、蛍光体を含有させることもできる。蛍光体としては、具体的には、上記蛍光体層に用いる蛍光体を例示することができる。

上記始動促進層は、透光管の外周面に設けられる外面電極に対向した透光管の内周面の領域に設けられ、透光管の内周全体に亘って設けられたものであってもよいが、例えば、図１の斜視図に図示するように、始動促進層６は、透光管１の外周面に設けられる外面電極２に対向した透光管の内周面の領域に環状に設けられたものが好ましい。始動促進層の中央側の端部は、外面電極の中央側端部から中央側へ１０ｍｍの位置又はこれより端部側に位置する。始動促進層の中央側の端部が、外面電極の中央側端部から中央側へ１０ｍｍの位置又はこれより端部側に位置することにより、紫外線による蛍光体の励起が阻害されるのを抑制することができ、ランプの輝度の低下を抑制することができる。始動促進層の端部側の端部は外面電極の端部側端部より端部に位置していてもよいが、外面電極の中央側端部から端部側へ１０ｍｍの位置又はこれより中央側に位置することが、始動促進層に水銀が吸着してアマルガムが形成されるのを抑制することができるため、好ましい。始動促進層は、透光管の形状やその大きさに拘わらず、透光管の軸方向における幅が２０ｍｍ以内であることが好ましい。上記の領域に設けられるものであれば、始動促進層は蛍光体層と積層した部分を有していてもよい。始動促進層の厚さは、使用する酸化亜鉛粒子の平均粒径、透光管の材質等により適宜選択することができる。

このような始動促進層は、一次粒子が上記平均粒径を有する酸化亜鉛を、例えば、水、イソプロピルアルコール等の媒体に分散させた塗工液を調製し、これを用いて、透光管内面の所望の領域に浸漬、塗布等により塗膜を形成し、適宜、乾燥、加熱して形成することができる。

本発明の外面電極蛍光ランプは、蛍光体層と透明管との間に、水銀から放射される紫外線等の透明管外への漏洩を抑制するため、若しくは、水銀等による透明管の劣化を抑制するため等、必要に応じて保護層等を設けてもよい。

上記外面電極蛍光ランプを製造する方法としては、透光管内壁に蛍光体層を形成する。蛍光体層の形成は、上記蛍光体を溶媒に分散させた分散液を調製し、これを所定の形状のガラス製等の透光管の内壁面に所定の厚さに浸漬し、乾燥して、上記厚さの蛍光体層を成形する。その後、透光管の内周面に上記始動促進層を浸漬等の方法で形成する。その後、水銀と希ガスを透光管内へ所定量を導入し、透光管両端部を封止する。透光管の両端部の外周面に、鉄合金等の薄板等を巻き付け、透光管と巻き付けた薄板間に、半田を充填し、密着させて、外面電極を形成する。

本発明の外面電極蛍光ランプの一例を、図２〜図６に示す。図２に示す外面電極蛍光ランプ１は、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス等の透光管２の両端が気密に封止され、内部に希ガス及び水銀を保持して、内部圧力は大気圧の数十分の一程度に減圧されて構成されている。透光管２の内壁面に、そのほぼ全長に亘って蛍光体層５が設けられている。透光管２の軸方向両端部には、それぞれ外面電極３が配置されている。外面電極に対向した透光管の内周面に始動促進層６が設けられる。始動促進層６は蛍光体層の末端部上に設けられ、始動促進層６の中央側の端部６ａは、外面電極３の中央側端部３ａから中央側へ１０ｍｍの位置３ａ´又はこれより端部側に位置している。始動促進層６の端部側の端部６ｂは、外面電極３の中央側端部３ａから端部側へ１０ｍｍの位置３ｂ´又はこれより中央側に位置している。

図３に示す外面電極蛍光ランプ１１に設けられる始動促進層６１は、蛍光体層及び透光管内壁面上に設けられ、始動促進層６１の中央側の端部６１ａは、外面電極３の中央側端部３ａから中央側へ１０ｍｍの位置３ａ´（図２に示す）又はこれより端部側に位置し、始動促進層６１の端部側の端部６１ｂは、外面電極３の中央側端部３ａから端部側へ１０ｍｍの位置３ｂ´（図２に示す。）又はこれより中央側に位置している。図３中、図２と同符号のものは、図２に示す外面電極蛍光ランプ６に設けられるものと同様のものを示す。

図４に示す外面電極蛍光ランプ１２に設けられる始動促進層６２は、透光管内壁面上に設けられ、始動促進層６２の中央側の端部６２ａは、外面電極３の中央側端部３ａから中央側へ１０ｍｍの位置３ａ´（図２に示す。）又はこれより端部側に位置し、始動促進層６２の端部側の端部６２ｂは、外面電極３の中央側端部３ａから端部側へ１０ｍｍの位置３ｂ´（図２に示す。）又はこれより中央側に位置している。図４中、図２と同符号のものは、図２に示す外面電極蛍光ランプ６に設けられるものと同様のものを示す。

図５に示す外面電極蛍光ランプ１３に設けられる始動促進層６３は、透光管内壁面上に設けられ、始動促進層の一部上に蛍光体層が積層されている。始動促進層６３の中央側の端部６３ａは、外面電極３の中央側端部３ａから中央側へ１０ｍｍの位置３ａ´（図２に示す。）又はこれより端部側に位置し、始動促進層６３の端部側の端部６３ｂは、外面電極３の中央側端部３ａから端部側へ１０ｍｍの位置３ｂ´（図２に示す。）又はこれより中央側に位置している。図５中、図２と同符号のものは、図２に示す外面電極蛍光ランプ６に設けられるものと同様のものを示す。

図６に示す外面電極蛍光ランプ１４に設けられる始動促進層６４は、透光管内壁面上に設けられ、蛍光体が含有されている。始動促進層６４の中央側の端部６４ａは、外面電極３の中央側端部３ａから中央側へ１０ｍｍの位置３ａ´（図２に示す。）又はこれより端部側に位置し、始動促進層６４の端部側の端部６４ｂは、外面電極３の中央側端部３ａから端部側へ１０ｍｍの位置３ｂ´（図２に示す。）又はこれより中央側に位置している。図６中、図２と同符号のものは、図２に示す外面電極蛍光ランプ６に設けられるものと同様のものを示す。

本発明の器具は、上記外面電極蛍光ランプを搭載したことを特徴とし、具体的には、テレビやコンピューター、携帯電話等に用いる液晶表示装置、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等を挙げることができる。

以下に実施例によって本発明を更に詳細に説明する。

蛍光体６０質量％の濃度で、ホウ酸ガラス系結着剤、硝化綿と共に酢酸ブチルに分散し、蛍光体塗工液を調製した。得られた塗工液に、外径４．０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ、長さ１０００ｍｍのアルカリ成分が１０質量％以下のソーダガラス管内壁面を浸漬し、乾燥空気を通して乾燥させ、厚さ約２０μｍの蛍光体層を作製した。

一次粒子の平均粒径３０ｎｍの酸化亜鉛をＩＰＡに分散し、酸化亜鉛５質量％濃度の塗工液を調製した。

蛍光体層を作製したソーダガラス管の一方の端部の内周面に、得られた塗工液を図３に示す幅１５ｍｍ、厚さ約１μｍの始動促進層を作製した。

ソーダガラス管を焼成し、硝化綿を焼失させた後、ソーダガラス管内に水銀とアルゴンの所定量を導入し、ソータガラス管の両端を封止し、両端部の外周面に、ＳＵＳの薄膜を巻き付け、半田を用いてソーダガラス管に固定し、外面電極を作製し、外面電極を作製した。

得られた外面電極蛍光ランプについて、暗黒始動特性について以下のように測定した。外面電極蛍光ランプ３０本を用意し、暗黒状態に７２時間放置した後、管電流７．０ｍＡを印加したところ、用意した外面電極蛍光ランプ３０本総てが１００ミリ秒以内に点灯した。

始動促進層を設けない他は実施例と同様にして外部電極蛍光ランプを作製し、同様に暗黒始動特性を測定したところ、用意した外面電極蛍光ランプ３０本のうち１００ミリ秒以内に点灯したものは１２本であった。本発明の外面電極蛍光ランプは、暗黒特性に優れることが明らかである。

本発明の外面電極蛍光ランプの一例の一部を示す概略構成図である。本発明の外面電極蛍光ランプの一例を示す概略断面図である。本発明の外面電極蛍光ランプの他の例を示す概略断面図である。本発明の外面電極蛍光ランプの他の例を示す概略断面図である。本発明の外面電極蛍光ランプの他の例を示す概略断面図である。本発明の外面電極蛍光ランプの他の例を示す概略断面図である。

符号の説明

１、１１、１２、１３、１４外面電極蛍光ランプ
２透光管
３外面電極
３ａ外面電極の中央側端部
３ａ´外面電極の中央側端部から中央側へ１０ｍｍの位置
３ｂ´外面電極の中央側端部から端部側へ１０ｍｍの位置
５蛍光体層
６、６１、６２、６３、６４始動促進層
６ａ、６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａ始動促進層の中央側の端部
６ｂ、６１ｂ、６２ｂ、６３ｂ、６４ｂ始動促進層の端部側の端部

Claims

内部に希ガス及び水銀を保持した透光管と、該透光管の内壁面に設けられる蛍光体層と、前記透光管の両端部の外周面に設けられた外面電極とを有する外面電極蛍光ランプにおいて、透光管の内周面上の少なくとも一方の外面電極と対向した領域に、酸化亜鉛を含む始動促進層を有し、該始動促進層の中央側の端部は、外面電極の中央側端部から中央側へ１０ｍｍの位置又はこれより端部側に位置することを特徴とする外面電極蛍光ランプ。
始動促進層の端部側の端部は、外面電極の中央側端部から端部側へ１０ｍｍの位置又はこれより中央側に位置することを特徴とする請求項１記載の外面電極蛍光ランプ。
始動促進層が、酸化イットリウム、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化マグネシウム及び酸化錫のいずれか一種以上を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の外面電極蛍光ランプ。
始動促進層が、蛍光体層と積層した部分を有するか、又は、蛍光体層を構成する物質と始動促進層を構成する物質との混合物で形成されたことを特徴とする請求項１から３のいずれか記載の外面電極蛍光ランプ。
酸化亜鉛が一次粒子の平均粒径が１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれか記載の外面電極蛍光ランプ。
請求項１から５のいずれか記載の外面電極蛍光ランプを搭載したことを特徴とする器具。