JP2010182552A

JP2010182552A - 照明装置

Info

Publication number: JP2010182552A
Application number: JP2009025575A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Takao; 義史高尾
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2009-02-06
Filing date: 2009-02-06
Publication date: 2010-08-19

Abstract

【課題】蛍光ランプの放熱性及び耐振動性を高めることができるとともに、組立の自動化による省力化が可能な照明装置を提供すること。
【解決手段】蛍光ランプ２と、該蛍光ランプ２の長手方向両端の封止部２ａを保持するソケット３と、前記蛍光ランプ２内に配設された電極４から前記封止部２ａを貫通して蛍光ランプ２外へと延びるリード線５を備えた照明装置１において、前記ソケット３を粉末状の窒化アルミニウム６が混合されたゴム７によるインサート成形によって前記蛍光ランプ２と一体に形成する。又、前記金属窒化物６として平均粒径が８０μｍ以下の窒化アルミニウムを使用する。更に、前記金属窒化物６の含有率を重量比で３０ｗｔ％〜７０ｗｔ％とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、テレビやＯＡ機器等に備えられた液晶表示装置のバックライト等として使用される照明装置に関するものである。

近年のテレビやＯＡ機器等の薄型・軽量化の要求に伴い、これらに備えられた液晶表示装置のバックライトとして使用される照明装置にも薄型化が求められ、その光源としての蛍光ランプの小径化が進んでおり、外径がφ３ｍｍ以下のものも出現している。

斯かる照明装置において、蛍光ランプには機器への機械的な支持と電気的な接続が必要となるため、その長手方向両端にはソケットが取り付けられており、このソケットを介して蛍光ランプが機器に支持されるとともに、蛍光ランプ内に配設された電極に接続されたリード線が蛍光ランプ外へと引き出されている。

ところで、蛍光ランプの機械的な支持と電気的な接続に関して、特許文献１には、図８の部分断面図に示すように、ＣＣＦＬ等の蛍光ランプ１０２の長手方向両端（図には一方のみ図示）にゴムソケット１０３を被着し、蛍光ランプ１０２内に配設された電極１０４に接続されたリード線１０５を蛍光ランプ１０２の外へと引き出し、その端部をハーネス１０８に接続する構成が提案されている。

又、特許文献２には、図９の部分断面図に示すように、外部電極を併用したランプ２０２とホルダ２０９との空隙に熱可塑性樹脂接着剤２１１を充填してランプ２０２とリード線２０５を固定する構成が提案されている。

更に、特許文献３には、図１０の部分断面図に示すように、ランプ電極３０４とワイヤー電極３１２の周辺をプラスチック又はシリコン製のソケット（ランプホルダ）３０３で覆い、ワイヤー３１３の断線を防ぐ構成が提案されている。

特開平８−２０３４７３号公報特許第３４０４４９４号公報特開２００２−３０３８６８号公報

しかしながら、特許文献１において提案された構成では、使用されているゴムソケット１０３の材質は熱伝導性を考慮しておらず、ランプ１０２からの放熱性が不十分となる他、組付構造上からゴムソケット１０３の内部に空間が必要であるため、ランプ１０２が熱陰極ランプである場合には２本のリード線１０５の固定が不十分であるため、リード線１０５同士が接触してショートが発生する可能性がある。その他、組立の自動化が困難で、ゴムソケット１０３の装着時にリード線１０５の曲げ等の負担がランプ１０２の封止部１０２ａに掛かり、ランプ１０２が破損する可能性がある。

又、特許文献２において提案された構成では、ランプ２０２が熱可塑性樹脂接着剤２１１によってホルダ２０９に剛的に固定されるためにランプ２０２の振動を吸収し切れず、ランプ２０２が破損する可能性がある。

更に、特許文献３において提案された構成では、ソケット３０３が弾性材及び熱伝導性の高い材質で構成されていないため、ランプ３０２が衝撃に弱い上、最も温度が上昇する電極３０４，３１２部分の放熱性が悪く、電極３０４，３１２部分の温度上昇によってランプ３０２の寿命が短くなる他、ソケット３０３が劣化し易いという問題がある。

ところで、蛍光ランプの電極周辺の温度上昇は特に冷陰極ランプにおいて顕著となる。近年、バックライトに使用されるランプの本数減の要望から、ＣＣＦＬを通常のランプ電流である６ｍＡ程度から２倍の１２ｍＡ以上で駆動して光量を増加させることが行われており、そのためにランプの電極周辺部の温度上昇は特に問題となっている。

又、熱陰極ランプについても、これをバックライトに組み込んで点灯させると、発熱によって水銀蒸気圧が上昇して効率が低下するため、ランプ温度を下げることが望ましい。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、蛍光ランプの放熱性及び耐振動性を高めることができるとともに、組立の自動化による省力化が可能な照明装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、蛍光ランプと、該蛍光ランプの長手方向両端の封止部を保持するソケットと、前記蛍光ランプ内に配設された電極から前記封止部を貫通して蛍光ランプ外へと延びるリード線を備えた照明装置において、前記ソケットを粉末状の金属窒化物が混合されたゴムによるインサート成形によって前記蛍光ランプと一体に形成したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記金属窒化物として平均粒径が８０μｍ以下の窒化アルミニウムを使用することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記金属窒化物の含有率を重量比で３０ｗｔ％〜７０ｗｔ％としたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記リード線にハーネスを接続し、その接続部を前記ソケットによって一体にモールドしたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、従来のゴムソケットに対して、熱伝導率の高い金属窒化物が混合されたゴムによってソケットを蛍光ランプと一体に形成したため、蛍光ランプの放熱性が高められ、その温度上昇が抑えられて効率が高められるとともに、必要な光量に応じてランプ電流を増加させることができる。又、蛍光ランプはソケットのゴムによって振動が吸収されるため、その耐振動性が高められ、振動による破損が防がれて耐久性の向上が図られる。更に、金属窒化物は電気絶縁性が高いため、リード線周りの信頼性が高められる。

又、蛍光ランプが熱陰極ランプである場合、２本のリード線をソケットでモールドして固定することができるため、リード線同士の接触によるショートの発生を防ぐことができる。

更に、ソケットを粉末状の金属窒化物が混合されたゴムによるインサート成形によって蛍光ランプと一体に形成するため、照明装置の組立を自動化して省力化を図ることもできる。

請求項２記載の発明によれば、冷却性能、絶縁性能、加工のし易さ等に優れた窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を金属窒化物として使用することによって、ソケットに高い放熱性と絶縁性を確保することができるとともに、ソケットの成形性が高められる。尚、窒化アルミニウムの粒径が小さい程、成形性と熱伝導性が向上することから、その平均粒径としては８０μｍ以下が望ましい。

請求項３記載の発明によれば、ソケットに占める金属窒化物の含有率を重量比（ｗｔ％）で３０％〜７０％とすることによって、ソケットの放熱性と振動吸収性及び成形性が高められ、該ソケットによって支持される蛍光ランプの温度上昇が抑えられるとともに、耐振動性が高められてその破損が防がれる。因に、金属窒化物の含有率が８０％ｗｔを超えると、ひび割れ等が発生してソケットの成形が困難となる他、ゴムの割合が低くなる結果として柔軟性が失われ、耐振動性が低下する。又、金属窒化物の含有率が３０％未満である場合には、熱伝導効果が低くなって蛍光ランプの温度が上昇する。

請求項４記載の発明によれば、リード線にハーネスを接続し、その接続部をソケットによって一体にモールドしたため、接続部への応力の付加が防がれてリード線とハーネスが確実に接続される。

本発明の実施の形態１に係る照明装置端部の斜視図である。本発明の実施の形態１に係る照明装置端部の平断面図である。本発明の実施の形態１に係る照明装置端部の側断面図である。（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施の形態１に係る照明装置の製造方法をその工程順に示す部分図である。本発明の実施の形態２に係る照明装置端部の側断面図である。（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施の形態２に係る照明装置の製造方法をその工程順に示す部分図である。本発明の実施の形態２に係る照明装置のバックライトユニットへの取付構造を示す部分断面図である。特許文献１において提案された照明装置の部分断面図である。特許文献２において提案された照明装置の部分断面図である。特許文献３において提案された照明装置の部分断面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係る照明装置端部の斜視図、図２は同照明装置端部の平断面図、図３は同照明装置端部の側断面図であり、図示の照明装置１は、熱陰極蛍光ランプ（以下、単に「蛍光ランプ」と称する）２と、該蛍光ランプ２の長手方向両端（図１〜図３には一端のみ図示）の封止部２ａを保持するソケット３と、蛍光ランプ２内に配設された電極４から前記封止部２ａを貫通して蛍光ランプ２外へと延びる２本のリード線５を備えている。

而して、本実施の形態では、前記ソケット３は、粉末状の金属窒化物６が混合されたゴム７によるインサート成形によって蛍光ランプ２と一体に形成されている。尚、本実施の形態では、ゴム７に混合される金属窒化物６には、冷却性能、絶縁性能、加工のし易さ等に優れた平均粒径が８０μｍ以下の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が使用され、この窒化アルミニウム６が重量比で３０％ｗｔ〜７０％ｗｔの割合（含有率）でゴム７に混合される。尚、このゴム７には、例えば、信越化学工業株式会社製ＫＥ１２６１（型番）等のシリコンゴム等が使用される。

次に、以上のように構成された照明装置１の製造方法を図４（ａ）〜（ｄ）に基づいて説明する。

図４（ａ）〜（ｄ）は本実施の形態に係る照明装置１の製造方法をその工程順に示す部分図であり、図４（ａ）に示すように、左右に２分割された金型５０（図には一方のみ図示）のソケット３の外形と同形状のキャビティ（空洞）５１に蛍光ランプ２の長手方向一端（ソケット３が形成される封止部２ａ）と該蛍光ランプ３から引き出された２本のリード線５の一部が挿入セットされる。尚、図示しないが、蛍光ランプ２の長手方向他端とリード線５の一部も同様に金型５０のキャビティ５１に挿入セットされる。

次に、図４（ｂ）に示すように、窒化アルミニウム６が所定の割合で混合された溶融ゴム７が金型５０に形成されたゲート５２から金型５０のキャビティ５１内に充填され、窒化アルミニウム６が混合されたゴム７は、図４（ｃ）に示すように、金型５０によるプレスによって所望形状（ソケット３の形状）に成形される。そして、金型５０内でゴム７が冷却されて硬化した後、左右２分割の金型５０を開くと、図４（ｄ）に示すように、窒化アルミニウム６が混合されたゴム７によるインサート成形によって蛍光ランプ２の長手方向一端の封止部２ａ外周にソケット３が一体に形成され、２本のリード線５の蛍光ランプ２からの引き出し部は絶縁性の高いソケット３によってモールドされる。ここで、ソケット３が一体形成された蛍光ランプ２を金型５０から取り出した後、使用するゴム７によっては、これを加熱して加硫させる。この場合の加硫温度はゴム７の材質によって異なるが、一般的には１００℃〜３００℃とされる。

尚、図示しないが、蛍光ラン２プの長手方向他端の封止部２ａ外周にも同様にソケット３が一体に形成される。

以上のように、本実施の形態に係る照明装置１によれば、従来のゴムソケットに対して、熱伝導率の高い窒化アルミニウム６が混合されたゴム７によってソケット３を蛍光ランプ２と一体に形成したため、蛍光ランプ２の放熱性が高められ、その温度上昇が抑えられて効率が高められるとともに、必要な光量に応じてランプ電流を増加させることができる。特に、本実施の形態では、冷却性能、絶縁性能、加工のし易さ等に優れた窒化アルミニウム（ＡｌＮ）６を金属窒化物として使用したため、ソケット３に高い放熱性と絶縁性を確保することができるとともに、ソケット３の成形性が高められる。

尚、シリコンゴムソケットを使用した従来の照明装置と本発明に係る照明装置１のランプ温度を比較すると、本発明に係る照明装置１では、電極４周辺部の温度を最大約３０℃程度下げることができ、この結果、ランプ電流を増加させることができた。特に、蛍光ランプ２が冷陰極蛍光ランプである場合には、ランプ電流が８ｍＡ以上で効果が現れる。

又、蛍光ランプ２は、ソケット３のゴム７によって振動が吸収されるため、その耐振動性が高められ、振動による破損が防がれて耐久性の向上が図られる。更に、窒化アルミニウム６は電気絶縁性が高いため、リード線５周りの信頼性が高められる。

又、本実施の形態のように蛍光ランプ２が熱陰極ランプである場合、２本のリード線５をソケット３でモールドして固定することができるため、リード線５同士の接触によるショートの発生が防がれる。

更に、ソケット３を粉末状の窒化アルミニウム６が混合されたゴム７によるインサート成形によって蛍光ランプ２と一体に形成するため、照明装置１の組立を自動化して省力化を図ることもできる。

ここで、ソケット３に素材であるゴム７に含まれる窒化アルミニウム６の含有率（ｗｔ％）と粒径（μｍ）を種々変えてソケット３の成形のし易さと熱伝導性能を実験にて評価した結果を表１、表２にそれぞれ示す。

尚、表１及び表２に示す「成形のし易さ」の評価において、○は問題なく成形が可能、△は硬化が目立つ、×は表面に割れ等が発生して加工が不可能であることをそれぞれ示す。又、「熱伝導性能」の評価において、◎は優（温度降下ΔＴ＝２０℃以上）、○は良（温度降下ΔＴ＝１０℃〜２０℃）、△は可、×は不可をそれぞれ示す。

表１に示す結果より、ソケット３に占める窒化アルミニウム６の含有率は３０ｗｔ％〜７０ｗｔ％に設定すべきであることが分かる。因に、窒化アルミニウム６の含有率が８０％ｗｔを超えると、ひび割れ等が発生してソケット３の成形が困難となる他、ゴム７の割合が低くなる結果として柔軟性が失われ、耐振動性が低下する。又、窒化アルミニウム６の含有率が３０％未満である場合には、熱伝導効果が低くなって蛍光ランプ２の温度が上昇する。

又、表２に示す結果から、窒化アルミニウム６の粒径が小さい程、成形性と熱伝導性が向上することが明らかであるため、その平均粒径としては８０μｍ以下が望ましい。

＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図５〜図７に基づいて説明する。

図５は本発明の実施の形態２に係る照明装置端部の側断面図、図６（ａ）〜（ｄ）は同照明装置の製造方法をその工程順に示す部分図、図７は同照明装置のバックライトユニットへの取付構造を示す部分断面図であり、これらの図においては図１〜図４に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。

本施の形態に係る照明装置１’は、図５に示すように、リード線５にハーネス８を半田付けやカシメ等によって接続し、その接続部をソケット３によって一体にモールドしたことを特徴とする。尚、図５〜図７は照明装置１’の長手方向一端の構成のみを示すが、長手方向他端の構成も同様であるため、これについての図示及び説明は省略する。

次に、本実施の形態に係る照明装置１’の製造方法を図６（ａ）〜（ｄ）に基づいて説明する。

図６（ａ）〜（ｄ）は本実施の形態に係る照明装置１’の製造方法をその工程順に示す部分図であり、図６（ａ）に示すように、左右に２分割された金型５０（一方のみ図示）のソケット３の外形と同形状のキャビティ（空洞）５１に蛍光ランプ２の長手方向一端（ソケット３が形成される部分）と該蛍光ランプ２から引き出されたリード線５及びこれに接続されたハーネス８の一部が挿入セットされる。

次に、図６（ｂ）に示すように、窒化アルミニウム６が所定の割合で混合された溶融ゴム７が金型５０に形成されたゲート５２から金型５０のキャビティ５１内に充填され、窒化アルミニウム６が混合されたゴム７は、図６（ｃ）に示すように、金型５０によるプレスによって所望形状（ソケット３の形状）に成形される。そして、金型５０内でゴム７が冷却されて硬化した後、左右２分割の金型５０を開くと、図６（ｄ）に示すように、窒化アルミニウム６が混合されたゴム７によるインサート成形によって蛍光ランプ２の長手方向一端の封止部２ａ外周にソケット３が一体に形成され、リード線５とハーネス８との接続部は絶縁性の高いソケット３によってモールドされる。ここで、ソケット３が一体形成された蛍光ランプ２を金型５０から取り出した後、使用するゴム７によっては、これを加熱して加硫させる。リード線５とハーネス８の接合が半田付けによって行われる場合には、半田の溶融を考慮して加硫は１００℃〜２５０℃の温度で行われる。尚、ゴム７の加硫は、図６（ｂ）に示す金型５０へのゴム７の充填時に同時に行っても良い。

而して、本実施の形態に係る照明装置１’においても、熱伝導率の高い窒化アルミニウム６が混合されたゴム７によってソケット３を蛍光ランプ２と一体に形成したため、前記実施の形態１と同様の効果が得られるが、本実施の形態では、リード線５にハーネス８を接続し、その接続部をソケット３によって一体にモールドしたため、接続部への応力の付加が防がれてリード線５とハーネス８が確実に接続されるという効果が得られる。

ところで、本実施の形態に係る照明装置１’は、例えば図７に示すように、バックライトユニット１０に形成された取付孔１０ａにソケット３の凸部３ａを嵌合させることによってバックライトユニット１０に取り付けられるが、この取り付けに際しては、ソケット３の凸部３ａをバックライトユニット１０の取付孔１０ａに差し込むだけで良いため、照明装置１’をバックライトユニット１０にワンタッチで簡単に取り付けることができる。そして、この場合、バックライトユニット１０は蛍光ランプ２の放熱板として機能し、蛍光ランプ２の放熱性を高めてその温度上昇を抑えることができる。

本発明は、バックライト照明用冷陰極蛍光ランプ、バックライト照明用熱陰極蛍光ランプ、一般照明用熱陰極蛍光ランプ等の照明装置等に適用範囲を広げることができる。

１，１’ 照明装置
２蛍光ランプ
２ａ蛍光ランプの封止部
３ソケット
３ａソケットの凸部
４電極
５リード線
６窒化アルミニウム（金属窒化物）
７ゴム
８ハーネス
１０バックライトユニット
１０ａバックライトユニットの取付孔
５０金型
５１金型のキャビティ
５２金型のゲート

Claims

蛍光ランプと、該蛍光ランプの長手方向両端の封止部を保持するソケットと、前記蛍光ランプ内に配設された電極から前記封止部を貫通して蛍光ランプ外へと延びるリード線を備えた照明装置において、
前記ソケットを粉末状の金属窒化物が混合されたゴムによるインサート成形によって前記蛍光ランプと一体に形成したことを特徴とする照明装置。
前記金属窒化物として平均粒径が８０μｍ以下の窒化アルミニウムを使用することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
前記金属窒化物の含有率を重量比で３０ｗｔ％〜７０ｗｔ％としたことを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。
前記リード線にハーネスを接続し、その接続部を前記ソケットによって一体にモールドしたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の照明装置。