JP2010097710A - 冷陰極放電ランプおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造が容易で、かつコストが安い冷陰極放電ランプおよびその製造方法を提供する。
【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、底部部材を構成するＴ字部材３１１と金属板を丸めることにより形成された側部部材３１２とで構成され、その一部分が互いに重畳されたカップ状を呈しており、重畳部分がレーザー溶接されて溶融層３１３が形成されてなることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、液晶テレビやノートパソコンのバックライトの光源などに用いられる冷陰極放電ランプおよびその製造方法に関する。

現在、バックライトに用いられる光源は、冷陰極放電ランプが主流である。冷陰極放電ランプは、例えば、特許文献１に記載のように、ガラスバルブの内部に希ガスや水銀などの放電媒体が封入され、その内端部に一対の電極が配置されてなる。

ここで、電極には一体形成されたカップ状の電極が一般的に用いられている。このカップ状の電極は、従来、深絞り加工や焼結などにより一体形成されていたが、このような形成方法は、加工が困難、コストが高いなどの問題があった。そこで、特許文献２〜６のようにカップ電極の底面部分と側面部分とを別に製造したのち、組み立ててなる電極が提案されている。

特開２００３−１５１４９６号公報 特開２００８−１４７１２９号公報 特開２００５−１５８５３９号公報 特開２００２−２６０５７９号公報 特開２００５−３２７４８５号公報 特開２００７−４８５２７号公報

しかしながら、特許文献２〜６のような電極でも、加工が困難、コストが高いなどの問題に対する決定的な解決手段にはならない。

本発明の目的は、製造が容易で、かつコストが安い冷陰極放電ランプおよびその製造方法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する冷陰極放電ランプにおいて、前記電極は、底部部材と金属板を丸めることにより形成された側部部材とで構成され、その一部分が互いに重畳されたカップ状を呈しており、前記重畳部分が接合されてなることを特徴とする。

本発明によれば、製造が容易で、かつコストが安い冷陰極放電ランプおよびその製造方法を提供することができる。

（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、硼珪酸ガラスなどの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の形状であり、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とアルゴンの混合ガスが適している。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、アウターリード３２およびガラスビーズ３３とで構成されている。

電極３１は、本実施の形態ではカップとインナーリードとが一体形成されてなり、カップの開口がランプ中央側になるようにガラスバルブ１の端部に対向配置されている。

アウターリード３２は、一端が電極３１の底面と接続されている。このアウターリード３２には、ジュメット線（銅で被覆されたニッケル線）など、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３３は、電極３１の軸部材に形成され、ガラスバルブ１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の詳しい構造について、図２を参照して説明する。図２（ａ）は、図１の一点鎖線Ｘ部分の拡大図、（ｂ）は径方向の断面図である。

図からわかるように、電極３１はＴ字部材３１１と側部部材３１２からなる。Ｔ字部材３１１は、Ｔ字形状をしており、カップの底を形成する底部部材３１１１と、ガラスバルブ１に封着されるとともに、アウターリード３２と接続される軸部材３１１２とが一体的に構成されてなる。このような形状は、ヘッダー加工や焼結加工により形成することができる。この底部部材３１１１の側面の長さＬ１は、放電面積を広く確保しつつ、溶接時などに側部部材３１２が傾いて接続されるのを防止するため、側部部材３１２の長さＬ２に対して、０．５≧Ｌ１／Ｌ２≧０．００５を満たしているのが好ましい。側部部材３１２は、厚みＴが０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍ程度の金属板を丸める（ロールする）ことで形成した円筒状の筒であり、本実施の形態では端部の同士が一部重なっている。なお、底部部材３１１１、側部部材３１２ともに、モリブデン、タングステン、レニウムなどの仕事関数が低い高融点の材料を用いるのが望ましい。

ここで、底部部材３１１１と側部部材３１２の重畳部分には、溶融層３１３が形成されている。溶融層３１３は、底部部材３１１１と側部部材３１２の両金属が溶融合金化した層であり、両者を接続する重要な部分である。この溶融層３１３は、後述するレーザー溶接の工程により形成されたレーザー痕である。この実施の形態では、周回りに等間隔で３つ形成されており、その深さＤは底部部材３１１１と側部部材３１２を跨る深さ、すなわち側部部材３１２の厚みＴよりも深く形成されている。なお、接続を強固に維持するためには、底部部材３１１１の溶融層３１３の深さＤ１を０．１ｍｍ以上とするのがよい。また、底部部材３１１１と側部部材３１２とを密着させて隙間が生じるのを防止するため、両者を圧接するのが望ましい。

次に、電極３１の製造方法について、図３を参照して説明する。

まず、（ａ）のように、金属板を端部同士が一部重なるように重ね巻きして側部部材３１２を形成し、Ｔ字部材３１１を側部部材３１２の開口側から挿入して、底部部材３１１１と側部部材３１２の一部分を重畳させる。このとき、側部部材３１２の内径Ｒ’を、底部部材３１１１の直径Ｒよりも小さく形成することで、側部部材３１２は内径を広げられながら底部部材３１１１に接触することになるため、Ｔ字部材３１１の底部部材の側面に側部部材３１２が縮径しようとする力が残留して圧接した形となり、仮接続できるとともに、部材間に隙間が生じにくくすることができる。

そして、（ｂ）のように、底部部材３１１１と側部部材３１２の重畳部分を、レーザー照射装置３１４を用いてレーザー溶接して、（ｃ）のように溶融層３１３を形成する。このとき、レーザーのスポット径、出力、焦点などを調節することで、溶融層３１３の幅Ｗ、深さＤ、形状を調整することが可能である。また、底部部材３１１１と側部部材３１２の重畳部分、かつ側部部材３１２の重なり部分にレーザー溶接すると、Ｔ字部材３１１と側部部材３１２の固定かつ側部部材３１２の開き防止を行うことができる。その後、この重畳部分の周回りに、２〜５回程度レーザー溶接して溶融層３１３を複数形成することで、Ｔ字部材３１１と側部部材３１２とが強固に接続された電極３１を形成することができる。

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。

（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、ネオン９０％とアルゴン１０％の混合ガス＝４０ｔｏｒｒ、
蛍光体層２；ＲＧＢ蛍光体で構成、
Ｔ字部材３１１；モリブデン製、底部部材の厚みＬ１＝１．０ｍｍ、直径Ｒ＝２．７ｍｍ、軸部材の直径＝０．８ｍｍ、
側部部材３１２；モリブデン製、厚みＴ＝０．１ｍｍ、長さＬ２＝１０ｍｍ、
溶融層３１３；幅Ｗ＝０．５ｍｍ、深さＤ＝０．２ｍｍ（うちＤ１＝０．１ｍｍ）、
アウターリード３２；ジュメット製。

この実施例のランプについて、点灯試験を行ったところ、Ｔ字部材３１１と側部部材３１２の接続が外れて脱落するなどの不具合なく、長寿命なランプを実現できることが確認された。

したがって、本実施の形態では、底部部材３１１１を構成するＴ字部材３１１と金属板を丸めることにより形成された側部部材３１２とで構成され、その一部分が互いに重畳されたカップ状を呈しており、重畳部分がレーザー溶接により接合され、溶融層３１３が形成されてなる電極３１により、接続が強固で、かつ製造容易でコストが安い冷陰極放電ランプを提供することができる。

（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、底部部材３１１１の周端に突出部３１５が形成されており、その突出部３１５の内周面に接触するように側部部材３１２が配置され、突出部３１５から側部部材３１２方向に溶融層３１３が形成されている。第２の実施の形態でも第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、この実施の形態では、側部部材３１２を底部部材３１１１に配置する際に、側部部材３１２の内径を突出部３１５の内径よりも大きく形成しておき、側部部材３１２を縮径させながら突出部３１５の内周面に接触させることで、突出部３１５に弾性力を作用させるのが望ましい。

（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、底部部材３１１１の周端に突出部３１５が形成されており、底部部材３１１１全体の側面に側部部材３１２が設けられている。この突出部３１５を形成することにより、側部部材３１２の傾きを抑制しつつ、管電圧が低い冷陰極放電ランプを提供することができる。なお、この実施の形態では、図６のように突出部３１５をランプの端部側に突出させてもよい。

以上、本発明の実施の形態をいくつか説明したが、本発明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。

Ｔ字部材３１１は、底部部材３１１１と軸部材３１１２が一体型である必要はなく、底部部材と軸部材の２パーツまたはそれ以上のパーツを組み合わせて構成されていてもよい。

また、図７のように、底部部材３１１１は、半球状の凹みを有する形状であってもよい。この形状では、放電する面に放電集中しやすい角がないため、局所的な消耗の発生を抑制しつつ、第３の実施の形態と同様に側部部材３１２の傾きを抑制することができる。

側部部材３１２は、実施の形態のように一部同士が重なる重ね巻きの形状である場合には、側部部材３１２の重なり部分付近の底部部材３１１１との間に隙間が生じやすくなる。そこで、図８のように、側部部材３１２の重なり部分付近に、溶融部３１３を形成して隙間を小さくするのが望ましい。

なお、側部部材３１２の外周面とガラスバルブ１の内周面との距離は、放電が軸部分３１１２側に回り込まず、かつ製造しやすいよう、０．３０ｍｍ以下（望ましくは０．２０ｍｍ以下）、かつ０．０５ｍｍ以上であることが望ましい。しかし、側部部材３１２が重ね巻きの形状である場合、その距離を周回り全てにおいて均一にするのは不可能であり、一般的にはガラスバルブ１と側部部材３１２の重なり部分の距離が他の部分よりも近くなり、製造が困難となるなどの問題が懸念される。そこで、ガラスバルブ１と側部部材３１２の重なり部分の距離と、その対向側のガラスバルブ１と側部部材３１２の距離を近づけるように、電極３１を放電空間１１に対して偏心させて配置してもよい。

また、側部部材３１２は、重ね巻きの形状である必要はなく、図９（ａ）のように端部が重ならない形状や、（ｂ）のように、端部に斜面３１２１を形成し、ロールしたときにそれらが互いに合致するような形状であってもよい。これにより、側部部材３１２の内面側に放電集中の原因となる部分がなくなるため、局所的な電極消耗を抑制することができる。ただし、両方とも、点灯中などに隙間が生じてしまうことを防止すべく、両端部付近にレーザー溶接などを行うのが望ましい。

図１０のように、底部部材３１１１の側面に突起３１６、側部部材３１２に穴３１７を形成し、穴３１７に突起３１６を嵌め込んで接続してもよい。この場合、溶接回数を減らせる、ないし溶接不要とすることができる。なお、側部部材３１２に突起３１６、底部部材３１１１に穴３１７を形成するのでもよい。

また、図１１のように、底部部材３１１１と側部部材３１２に互いに合致する斜面３１８を形成し、その斜面３１８を跨ぐように溶融層３１３を形成してもよい。

底部部材３１１１と側部部材３１２は別の部材で構成してもよい。また、それらの接合は、レーザー溶接に限らず、抵抗溶接などの方法で行ってもよい。

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。 電極について説明するための図。 電極の一製造方法について説明するための図。 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３の実施の形態の変形例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。 本発明の第４の変形例について説明するための図。 本発明の第５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 Ｔ字部材
３１１１ 底部部材
３１２ 側部部材
３１３ 溶融層
３２ アウターリード
３３ ビーズガラス

Claims (4)

1. 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する冷陰極放電ランプにおいて、
   前記電極は、底部部材と金属板を丸めることにより形成された側部部材とで構成され、その一部分が互いに重畳されたカップ状を呈しており、前記重畳部分が接合されてなることを特徴とする冷陰極放電ランプ。
2. 前記重畳部分には、前記底部部材と前記側部部材に跨るように溶融層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷陰極放電ランプ。
3. 前記底部部材には、その端部に突出部が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷陰極放電ランプ。
4. 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する冷陰極放電ランプの製造方法において、
   前記電極は、底部部材と側部部材とで構成されており、金属板を丸めることにより形成された前記側部部材を前記底部部材に圧接したのち、前記底部部材と前記側部部材の重畳部分にレーザーを照射して、それらに跨るように溶融層を形成することにより、カップ状に形成されることを特徴とする冷陰極放電ランプの製造方法。

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