JP2010073381A

JP2010073381A - 希ガス蛍光ランプ

Info

Publication number: JP2010073381A
Application number: JP2008237299A
Authority: JP
Inventors: Koji Tagawa; 幸治田川
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2008-09-17
Filing date: 2008-09-17
Publication date: 2010-04-02

Abstract

【課題】発光効率の優れた希ガス蛍光ランプを提供すること。
【解決手段】発光管の内面に蛍光体が塗布され、この発光管の外面に一対の電極が管軸方向に形成され、この発光管内に主としてキセノンガスからなる希ガスが封入されており、前記の電極は管軸方向で周期的にその幅を増減させた部分を有し、かつ、一方の電極の管軸方向の両端部位を除いた、幅の広い電極部位が、発光管を挟んで他方の電極の幅の広い電極部位の間の狭い電極部位に対向した位置にある希ガス蛍光ランプとする。
【選択図】図１

Description

この発明は、一般照明および液晶用バックライトに使用される希ガス蛍光ランプに関し、特に電極形状に特徴のある希ガス蛍光ランプに関する。

直管状の発光管内に希ガスのみを封入し、発光管の外面に一対の導電性材料からなり発光管の略全長に亘り配設された電極を備えた外部電極型の希ガス蛍光ランプが知られている。この希ガス蛍光ランプは、液晶テレビやパ−ソナルコンピュータなど家庭用製品のバックライトに使用される場合において、発光種として水銀を使用しないため、無公害光源として例えば特許文献１にあるように注目されてきている。

図４に従来の希ガス蛍光ランプ１０´の概略図を示す。図４（a）は斜視図を示し、図４（b）は図４(a)のＡ´―Ａ´断面図を示す。発光管１１´は、その両端部が密閉されており、その外面には一方の電極１２´と他方の電極１３´とよりなる一対の帯状または線状の外部電極が、発光管１１´の管壁により構成された誘電体及び放電空間を介して対向配置されている。また、この発光管１１´にはキセノンガスを主成分とする希ガスが封入されており、その発光管内面上には蛍光体が塗布されて蛍光体層３´が形成されている。電極の一端部の給電部(不図示)には給電端子２１´、２２´が接続されており、給電端子にはリード線１５´、１６´が接続されコネクタ部３０´につながっている。なお、図４において、電極を保護するために電極部を被覆する保護ガラス層については便宜上、記載を省略してある。

液晶バックライト用途での希ガス蛍光ランプは、光放出の際に影となってしまう電極の幅を極力減らすことが要求される。また、電極を細くすることで入力を減らし、電流密度を下げて、放電移動による光のちらつきが防止される。しかし、希ガス蛍光ランプは、水銀での紫外線変換効率に比べて、希ガスの場合は紫外線変換効率が低く、また、ガス温度の上昇、電流密度の影響を受けやすい。
特開２００６−２１６３９１号公報特開平９−３２０５３６号公報

そこで、本発明の目的は、発光効率が優れた希ガス蛍光ランプを提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、発光管内面に蛍光体を塗布してあり、該発光管外面に一対の電極を管軸方向に形成してあり、該発光管内に主としてキセノンガスからなる希ガスを封入してなる希ガス蛍光ランプにおいて、該電極は該管軸方向で周期的にその幅を増減させる部分を有し、かつ、一方の電極の該管軸方向の両端部位を除く幅の広い電極部位が、該発光管を挟んで他方の電極の幅の広い電極部位の間の狭い電極部位に対向した位置にあることを特徴とする希ガス蛍光ランプとするものである。

請求項２に記載の発明は、前記電極の幅の増減は、２種類の大きさの幅を周期的に繰り返すものであることを特徴とする請求項１に記載の希ガス蛍光ランプとするものである。

なお、特許文献２には発光管の長手方向に電極の幅を増減させた外部電極蛍光ランプが開示されているが、この技術は放電位置を安定させるという理由で、発光効率を改善する効果はなく、放電を安定させるものである。

請求項１に記載の発明によれば、一方の電極の該管軸方向の両端部位を除く幅の広い電極部位が、該発光管を挟んで他方の電極の幅の広い電極部位の間の幅の狭い電極部位に対向した位置にあることにより、一方の幅広の電極部位と発光管を挟んで、配置周期が半周期ずれて対面している他方の幅広の電極部位との間で放電するようになり、一様の電極幅の希ガス蛍光ランプに比べて放電距離が伸び、放電が拡がって放電空間にかかる電圧が増加するという効果を奏する。

請求項２に記載の発明によれば、希ガス蛍光ランプに電極を形成する際の電極形状が安定するという効果を奏する。

従来の希ガス蛍光ランプにおいては、管径を太くしたり、電極幅を広げて発光効率の増大を図ってきたが、一般照明用や液晶バックライト用では管径や電極幅はできるだけ細くするという要請もあり発光効率の増大に苦慮していたが、本発明によれば、管径を太くすることなく、また、部分的に電極を繰り返し広げるだけで発光効率の増加を実現できる。

図１（ａ）は、本発明の実施形態としての外部電極型希ガス蛍光ランプの全体図を示す。図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図を示す。図１（ｃ）は上段が一方の電極１２を側面から見た図であり、下段が他方の電極１３を側面から見た図である。

発光管１１内面に蛍光体３を塗布してあり、発光管外面に一対の電極１２，１３を管軸方向に形成してあり、発光管１１内に主としてキセノンガスからなる希ガスを封入している。

電極１２，１３は銀（Ａｇ）ペーストなどの導電性ペーストを印刷し焼成してなり、管軸方向で周期的にその幅を増減させている。一方の電極１２の管軸方向の両端部位１２ｃを除く幅の広い幅広電極部１２ａが、発光管１１を挟んで他方の電極１３の両端部位１３ｃを除く幅の広い幅広電極部１３ａの間の狭い幅狭電極部１３ｂに対向した位置にある。
他方の電極１３の管軸方向の両端部位１３ｃを除く幅の広い幅広電極部１３ａが、発光管１１を挟んで一方の電極１２の両端部位１２ｃを除く幅の広い幅広電極部１２ａの間の狭い幅狭電極部１２ｂに対向した位置にある。その典型例としては、電極１２，１３はその両端部を除き、２種類の大きさの幅を周期的に繰り返すものである。なお、図において、電極を保護するための保護ガラス層については便宜上、記載を省略した。

電極の一端部の給電部１９、２０には給電端子２１、２２が接続されており、給電端子２１、２２にはリード線１５、１６が接続され不図示の給電装置に接続されるコネクタ部３０につながっている。

図１の実施形態において、具体的な材料、数値を挙げれば、発光管１１は軟質ガラスであり、特には無鉛ガラスである場合が多く、そのうち、ソーダ石灰ガラスなどでは熱膨張係数は８４×１０^−７／Ｋ〜１０．４×１０^−６／Ｋであることが好ましい。発光管の全長は９５０〜１５００ｍｍであり、その一例を挙げれば１２５０ｍｍである。管径は８〜１２ｍｍであり、その一例を挙げれば９．８ｍｍである。厚みは０．４〜０．５ｍｍであり、その一例を挙げれば０．４ｍｍである。発光管内にはキセノンガス（Ｘｅ）が封入され、封入ガス圧は１．４ｋＰａ〜２．８ｋＰａの範囲であり、その一例を挙げれば２．２ｋＰａである。

蛍光体層は赤色蛍光体が（Y,Gd）BO₃:EuまたはY₂O₃:Eu、緑色蛍光体がLaPO₄:Ce,Tb、青色蛍光体がBaMgAl₁₀O₁₇：Euからなり、その厚みは１２μｍ〜１７μｍであり、その一例を挙げれば１５μｍである。

電極材料は導電性銀（Ａｇ）ペーストであり、その塗布時の組成は銀（Ag）にフリットガラスの混合したものであり、スクリーン印刷により発光管上に塗布される。焼成温度は４８０〜500℃の温度範囲が使用され、本発明においては５００℃で焼成した。

電極の形成パターンは図２に一方の電極について示すが、電極幅を０．５ｍｍと１．０ｍｍの2種類として、所定の間隔で管軸方向に交互に０．５ｍｍの電極幅の部位と１．０ｍｍの電極幅の部位が繰り返し位置するように形成した。

電極形成の具体的例を示す。電極の管軸方向の全長が１１６９ｍｍ、電極の両端において幅１．０ｍｍの電極部位を長さ１０ｍｍ形成し、その両端の電極部位間は１９ｍｍづつ距離をあけて５ｍｍの長さを有する１．０ｍｍ幅の電極部位、それに続き１９ｍｍの長さを有する０．５ｍｍ幅の電極部位を形成した。

なお、一般照明用途や液晶バックライト用途では、希ガス蛍光ランプの電極幅は０．５ｍｍ〜１．０ｍｍが実用的である。０．５ｍｍ未満になるとスクリーン印刷の版の目が詰まり、安定した品質で印刷電極をパターニングができないからである。また、１．０ｍｍを超えるとランプからの放出光が電極で遮られる割合が増えるため、１．０ｍｍ幅までに制限するのが好ましい。

次に、本発明の効果を比較実験により確認した。
＜本発明の実施例ランプ＞
本発明の実施例ランプとしては、図１に示した形態のランプである。
発光管１１はソーダ石灰ガラス製であり、全長は１２５０ｍｍであり、管径は９．８ｍｍ、厚みは０．４ｍｍである。発光管１１内にはキセノンガス（Ｘｅ）が２．２ｋＰａで封入されている。
蛍光体層は赤色蛍光体が（Y,Gd）BO₃:Eu、緑色蛍光体がLaPO₄:Ce,Tb、青色蛍光体がBaMgAl₁₀O₁₇：Euからなり、その厚みは１５μｍである。電極材料は導電性銀（Ａｇ）ペーストであり、その塗布時の組成は銀（Ag）にフリットガラスの混合したものであり、スクリーン印刷により発光管上に塗布され、５００℃で焼成したものである。電極の形成パターンは図２に示したように、電極幅を０．５ｍｍと１．０ｍｍの2種類として、所定の間隔で管軸方向に交互に０．５ｍｍの電極幅の部位と１．０ｍｍの電極幅の部位が繰り返し位置するように形成した。電極の管軸方向の全長は１１６９ｍｍ、電極の両端において幅１．０ｍｍの電極部位を長さ１０ｍｍ形成し、その両端の電極部位間は１９ｍｍづつ距離をあけて５ｍｍの長さを有する１．０ｍｍ幅の電極部位、それに続き１９ｍｍの長さを有する０．５ｍｍ幅の電極部位を形成した。

＜比較例ランプ＞
比較例ランプとしては、図４で示した形態のランプである。電極以外はすべて本発明の実施例のランプと同じ仕様で製作した。そして、電極は電極幅０．５ｍｍで一様とした。

図3には本発明の実施例ランプと比較例ランプとで発光効率を測定した結果を示す。
本発明において発光効率は次のようにして求めた。
発光効率＝全光束／インバータ入力
＝（π×（発光面積）×輝度）／インバータ入力
＝π×（（π×管内径―（電極幅×２））×発光長）×輝度／インバータ入力
本発明のランプと比較例のランプで同一のインバータを使用して点灯し、トプコン製輝度計ＳＲ−３を使用して輝度を求めた。その結果、従来の希ガス蛍光ランプに比べて本発明の希ガス蛍光ランプは約４％発光効率がアップしたことが確認された。

図５は本発明の効果を説明する放電の状態の模式図を示す。放電の状態については蛍光体を塗布しない状態で確認できる。図５（ａ）は蛍光体を塗布しないで製作した従来ランプである比較例ランプに相当するランプの放電の様子を示す模式図、図５（ｂ）は蛍光体を塗布しないで製作した本発明の実施例ランプに相当するランプの放電の様子を示す模式図である。このように、従来の図５（ａ）においては、放電空間において飛び飛びに存在していた放電が、本発明のランプにおいては図５（ｂ）に示したように放電が対面する幅広電極間が主体の放電となる。なお、図５においては電極厚みは同じだが、電極幅が広い箇所である幅広電極部１２ａ、１３ａについてわかりやすくするため便宜上厚みを付けて幅狭電極部１２ｂ、１３ｂと異なって描いている。

本発明において希ガス蛍光ランプの発光効率が増大した理由としては、電極を管軸方向で周期的にその幅を増減させ、一方の電極の管軸方向の両端部位を除く、幅の広い電極部位が、発光管を挟んで他方の電極の幅の広い電極部位の間にある狭い電極部位に対向した位置に配置したことで、対向電極間での放電を拡げるとともに放電距離をも増やしたためであるものと考えられた。

本発明の実施形態としての希ガス蛍光ランプの全体図を示す。本発明の希ガス蛍光ランプの電極パターンを説明する図を示す。本発明の効果を説明する図を示す。従来の希ガス蛍光ランプの全体図を示す。本発明の効果を説明する放電の状態の模式図を示す。

符号の説明

３、３´ 蛍光体
１０，１０´ 希ガス蛍光ランプ
１１、１１´ 発光管
１２、１２´ 電極
１２ａ幅広電極部
１２ｂ幅狭電極部
１２ｃ両端部位
１３、１３´ 電極
１３ａ幅広電極部
１３ｂ幅狭電極部
１３ｃ両端部位
１５、１５´ リード線
１６、１6´ リード線
１９給電部
２０給電部
２１、２１´ 給電端子
２２、２２´ 給電端子
３０、３０´ コネクタ部

Claims

発光管の内面に蛍光体が塗布され、該発光管の外面に一対の電極が管軸方向に形成され、該発光管内に主としてキセノンガスからなる希ガスが封入されてなる希ガス蛍光ランプにおいて、
該電極は該管軸方向で周期的にその幅を増減させた部分を有し、かつ、一方の電極の該管軸方向の両端部位を除く幅の広い電極部位が、該発光管を挟んで他方の電極の幅の広い電極部位の間の狭い電極部位に対向した位置にあることを特徴とする希ガス蛍光ランプ。
前記電極の幅の増減は、２種類の大きさの幅を周期的に繰り返すものであることを特徴とする請求項１に記載の希ガス蛍光ランプ。