JP2010192342A - 熱陰極ランプおよび照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 螺旋状のフィラメントを用いた場合において、バルブ端での水銀偏りを抑制可能な熱陰極ランプおよび照明装置を提供する。
【解決手段】 ガラスバルブ１の内部には水銀が封入されているとともに、端部には一対のリード３１ａ、３１ｂとフィラメント３２とを備えた電極マウント３が封着されている熱陰極ランプであって、フィラメント３２は一対のレグ部３２１ａ、３２１ｂと、一対のレグ部３２１ａ、３２１ｂに接続された螺旋状部３２２とを備え、一対のレグ部３２１ａ、３２１ｂは一対のリード３１ａ、３１ｂにそれぞれ接続されており、ガラスバルブ１の内径ｒは６ｍｍ以下であるとともに、ガラスバルブ１の空間内に位置するリード３１ａ、３１ｂとレグ部３２１ａ、３２１ｂの管軸方向の長さＬは５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、バックライトなどに用いられる熱陰極ランプに関する。

従来より、室内灯などの一般照明の分野では熱陰極ランプが使用されているが、最近ではこの熱陰極ランプを液晶テレビやパーソナルコンピューターのモニターのバックライトの光源として用いる試みがなされている。

このような用途に用いる熱陰極ランプは、バックライトなどの厚みを薄くするために直径が細いことが要求される。しかし、ランプの直径が細くなると、フィラメントに塗布可能なエミッタの量が減少するために長寿命化が困難になるという問題があった。そこで、細管化、かつ長寿命の要求を実現すべく、特許文献１に示すような、管軸方向に螺旋状に巻回されたフィラメントが熱陰極ランプに使用されるようになっている。

特開２００５−２３５７４９号公報

しかしながら、特許文献１のような螺旋形状のフィラメントを用いた場合において、寿命中に中央輝度が大きく低下してしまうという問題が生じている。この問題について追求した結果、バルブの端部に水銀が偏ることが原因であることがわかった。

本発明の目的は、螺旋状のフィラメントを用いた場合において、バルブ端での水銀偏りを抑制可能な熱陰極ランプおよび照明装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の熱陰極ランプは、バルブの内部には水銀が封入されているとともに、端部には一対のリードとフィラメントとを備えた電極マウントが封着されている熱陰極ランプであって、前記フィラメントは一対のレグ部と、前記一対のレグ部に接続された螺旋状部とを備え、前記一対のレグ部は前記一対のリードにそれぞれ接続されており、前記バルブの内径ｒは６ｍｍ以下であるとともに、前記バルブの空間内に位置する前記リードと前記レグ部の管軸方向の長さＬは５ｍｍ以下であることを特徴とする。

本発明によれば、螺旋状のフィラメントを用いた場合において、バルブ端での水銀偏りを抑制することができる。

本発明の第１の実施の形態の熱陰極ランプについて説明するための図。 熱陰極ランプの拡大図。 電極マウントの斜視図。 実施例と従来例の温度分布について説明するための図。 距離Ｌを変化させたときの水銀偏りについて説明するための図。 本発明の第２の実施の形態の熱陰極ランプについて説明するための図。 本発明の第２の実施の形態の熱陰極ランプの温度分布について説明するための図。 距離Ｄ１を変化させたときの水銀偏りについて説明するための図。 本発明の第３の実施の形態の照明装置について説明するための図。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態を図を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態の熱陰極ランプの全体図、図２は、熱陰極ランプの拡大図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は図１の直線Ｘ−Ｘ’の断面を矢印方向から見た図である。

本実施の形態の熱陰極ランプは、図１に示すように、例えば、硬質ガラスからなるガラスバルブ１を備えている。ガラスバルブ１は、発光部１１と封止部１２とで構成されている。発光部１１は、外径Ｒ＝３ｍｍ〜７ｍｍ、内径ｒ＝２ｍｍ〜６ｍｍであるガラス筒であり、ガラスバルブ１の中央部分に位置している。封着部１２は、ガラスバルブ１内に気密な内部空間を形成するためのガラス溜まりであり、発光部１１の両端部分に位置している。

このガラスバルブ１の内部空間には、放電媒体が封入されている。放電媒体は、ネオン、アルゴン、キセノン、クリプトンなどの希ガスを単体または混合してなるガスと水銀とで構成されている。また、発光部１１の内面には、例えば、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。

封止部１２には、図３に示すような、電極マウント３が位置している。この電極マウント３は、リード３１ａ、３１ｂ、フィラメント３２、エミッタ３３およびビーズ３４で構成されている。

リード３１ａ、３１ｂは、線径＝０．２ｍｍ〜０．６ｍｍの金属線であり、封止部１２部分に封着され、一端はガラスバルブ１内に、他端はガラスバルブ１外に導出されている。このリード３１ａ、３１ｂのガラスバルブ１内部に配置される先端部には、プレス加工により、平坦部３１１ａ、３１１ｂが形成されている。この平坦部３１１ａ、３１１ｂは、図２（ｂ）に示すランプの断面において中心を通る直線Ｙ−Ｙ’上に、その長手方向が位置するように配置されている。

フィラメント３２は、一対のレグ部３２１ａ、３２１ｂと螺旋状部３２２とで構成されている。レグ部３２１ａ、３２１ｂは、例えば、タングステンやモリブデンなどの高融点金属からなる金属線を螺旋状に形成したシングルコイルであり、略平行の関係を保つように、管軸方向に延伸されている。螺旋状部３２２は、レグ部３２１ａ、３２１ｂから、タイミングの異なるシングルコイルをそれぞれ螺旋巻きした、いわゆるダブルヘリカルの形状となっている。具体的には、レグ部３２１ａ、３２１ｂ端から互いに半ピッチだけタイミングがずれたヘリカル部３２２ａ、３２２ｂが先端方向にそれぞれ１ターン、２ターン・・・と巻回され、最終端で互いが繋がった形状であり、ヘリカル部３２２ａ、３２２ｂはその途中で接触していない。このようなフィラメント３２が、リード３１ａ、３１ｂの平坦部３１１ａ、３１１ｂが備える一対の平坦面のうち、同一方向を向いている平坦面上に、レグ部３２１ａ、３２１ｂがそれぞれ溶接されることで一体化されている。

エミッタ３３は、レグ部３２１ａ、３２１ｂの一部と螺旋状部３２２に形成されている。このエミッタ３３は、例えば（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）Ｏと溶媒とを混合したエミッタ溶液を塗布、乾燥させることでフィラメント３２の所定箇所に形成することができる。

ビーズ３４は、ガラスバルブ１と同様の材料からなる球状のガラス玉であり、リード３１ａ、３１ｂ間に跨るように、リード３１ａ、３１ｂのそれぞれの一軸部分を封着している。このビーズ３４により、リード３１ａ、３１ｂの間隔が一定に保たれるとともに、電極マウント３３のガラスバルブ１の端部への封着が容易になる。

このような構成の電極マウント３が、ガラスバルブ１の空間内に位置するリード３１ａ、３１ｂとレグ部３２１ａ、３２１ｂの管軸方向の長さＬが５ｍｍ以下となるように、ガラスバルブ１の端部に封着されている。

ここで、本発明の放電ランプの実施例の一仕様を下記に示す。
（実施例）
ガラスバルブ１；硼珪酸ガラス、全長＝９７０ｍｍ、外径Ｒ＝４．０ｍｍ、内径ｒ＝３．０ｍｍ、
放電媒体；アルゴンガス、ガス圧＝２０ｔｏｒｒ、水銀＝３．５ｍｇ、
リード３１ａ、３１ｂ；コバール、線径＝０．４ｍｍ、
レグ部３２１ａ、３２１ｂ；線径＝３１μｍのタングステン線を、内径＝９０μｍでシングルコイル状に形成、
螺旋状部３２２；上記シングルコイルを、内径＝１．０ｍｍでダブルコイル状に形成し、かつそれをダブルヘリカル状に形成、管軸方向の長さ＝２ｍｍ、
エミッタ３３；（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）Ｏ、
Ｌ１＝３．５ｍｍ、Ｌ２＝１．５ｍｍ、Ｌ＝Ｌ１＋Ｌ２＝５．０ｍｍ。

上記実施例の熱陰極ランプとＬ＝７ｍｍである従来の熱陰極ランプ（従来例）を作成し、点灯試験を行った。その結果、実施例は点灯時間が経過しても中央輝度の変化が小さかったに対し、従来例は中央輝度が著しく低下していた。これは、点灯時のバルブの温度分布が関係している。すなわち、実施例と従来例の温度分布を示した図４からわかるように、実施例は中央領域に対するバルブ端の相対温度が８０を超えているのに対し、従来例は相対温度が６５程度と低くなり、これにより従来例は実施例と比較してバルブ端に多くの水銀が偏り、中央輝度が低下したと考えられる。

図５は、ガラスバルブの空間内に位置するリードとレグ部の管軸方向の長さ距離Ｌを変化させたときのバルブ端における水銀偏りについて説明するための図である。なお、×はバルブ端に大径の水銀あり、または小径の水銀多数あり、○はバルブ端に小径の水銀多少あり、◎はバルブ端に小径の水銀なしの場合を意味している。

結果からわかるように、距離Ｌが短いほど、水銀偏りが発生しにくくなる傾向があり、距離Ｌが５ｍｍ以下、さらには４ｍｍ以下になると高い効果が得られることがわかる。これは、図４の実施例と従来例の温度分布からわかるように、距離Ｌが短いほどバルブ端の温度が中央領域の温度に近づくことから、温度が低いところに集まる習性のある水銀がバルブ端に集まりにくくなったためである。なお、０．６ｍｍ以下の線径のリード３１ａ、３１ｂを用いるとさらに水銀が偏りにくくなるので好適である。

なお、本発明を実施する場合、電極マウント３が存在するガラスバルブ１内の領域には、ゲッターなどの水銀吸着材料をしないのが望まれる。これらを配置した場合、バルブ端の温度を中央領域の温度に近づけてもバルブ端に水銀が偏りやすくなるためである。また、本発明のようなバルブ端の水銀偏りは、ガラスバルブ１の内径ｒが６ｍｍよりも大きなランプにおいてはあまり発生せず、つまり内径ｒが６ｍｍ以下のランプにおいて特に解決すべき問題である。

したがって、本実施の形態では、ガラスバルブ１の内径ｒが６ｍｍ以下である熱陰極ランプにおいて、ガラスバルブ１の空間内に位置するリード３１ａ、３１ｂとレグ部３２１ａ、３２１ｂの管軸方向の長さＬを５ｍｍ以下としたことで、バルブ端における水銀の偏りを抑制することができる。

（第２の実施の形態）
図６は、本発明の第２の実施の形態の熱陰極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、電極マウント３よりもランプ中央側であって、フィラメント３２付近のガラスバルブ１に、温度低減手段として樹脂からなるＯリング４を配置している。Ｏリング４を配置すると、その配置部分において温度が低下する。そのため、本発明と組み合わせれば、図７のように、Ｏリング４を装着した部分をガラスバルブ１内で最も温度が低い部分とすることができるため、バルブ端での水銀偏りをさらに抑制することができる。

なお、Ｏリング４をガラスバルブ１の好適な位置に設けるとさらに効果的であるので、フィラメント−Ｏリング間距離Ｄ１を変化させたときの水銀偏りついて試験を行った。その結果を図８に示す。

結果からわかるように、距離Ｄ１が短いほどバルブ端で水銀偏りが発生しにくい傾向があり、距離Ｄ１が１００ｍｍ以下、さらには５０ｍｍ以下になると高い効果が得られることがわかる。ただし、距離Ｄ１が１０ｍｍよりも短くなると、フィラメントの熱を起因とするＯリング４の劣化による熱低減効果の低下や、フィラメントの熱がＯリング４に奪われることによるフィラメントの熱電子放出性の低下などの問題が生じる。したがって、距離Ｄ１が、１０≦Ｄ１≦１００、望ましくは１０≦Ｄ１≦５０となるようにＯリング４を配置するのが望ましい。

（第３の実施の形態）
図９は、本発明の第３の実施の形態の照明装置について説明するための図である。

第３の実施の形態の照明装置は、開口部を有するフロントケース５１と有底開口状のバックケース５２とからなるケース５を備えている。バックケース５２の底部には、例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）からなるソケット６および例えばＰＣ（ポリカーボネート）からなるランプホルダ７が配置されており、ソケット６およびランプホルダ７には、熱陰極ランプＬＡが保持されている。

バックケース５２の開口部分には、フロントケース１１と挟まれるように例えば拡散板と拡散シートとで構成された光学面材８が配置されている。バックケース５２の背面側には、熱陰極ランプＬＡを点灯させるための回路基板９が配置されている。

この実施の形態では、ランプホルダ７をガラスバルブ１のフィラメント３２付近の外周面に配置している。そのため、第２の実施の形態のＯリング４と同様に、その配置部分において温度が低下して、バルブ端での水銀偏りを抑制することができる。また、フィラメント−ランプホルダ間距離Ｄ２（ｍｍ）が、１０≦Ｄ２≦１００、望ましくは１０≦Ｄ２≦５０となるようにランプホルダ７に熱陰極ランプＬＡを配置することで、第２の実施の形態と同様、バルブ端の水銀偏りに対してさらに高い効果を得ることができる。なお、この実施の形態において、Ｏリング４を併用してもよい。

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。

封止部１２は、ビーズシールに限らず、ピンチシール、ステムシール、ボタンシールなどの封着方法で形成したものであってもよい。

リード３１ａ、３１ｂは単一部材のものに限らず、例えば、発光部１１内に位置する部分をニッケルやタングステンやモリブデン、封止部１２内に封着され、外部に導出される部分をジュメットで構成した部材など、複数部材を組み合わせたものを用いてもよい。

フィラメント３２は、シングルコイルに限らず、ダブルコイル、トリプルコイルなどであってもよい。

１ ガラスバルブ
２ 蛍光体層
３ 電極マウント
３１ａ、３１ｂ リード
３１１ａ、３１１ｂ 平坦部
３２ フィラメント
３２１ａ、３２１ｂ レグ部
３２２ 螺旋状部
３２２ａ、３２２ｂ ヘリカル部
３３ エミッタ
３４ ビーズ
４ Ｏリング

Claims (4)

1. バルブの内部には水銀が封入されているとともに、端部には一対のリードとフィラメントとを備えた電極マウントが封着されている熱陰極ランプであって、
   前記フィラメントは一対のレグ部と、前記一対のレグ部に接続された螺旋状部とを備え、前記一対のレグ部は前記一対のリードにそれぞれ接続されており、
   前記バルブの内径ｒは６ｍｍ以下であるとともに、前記バルブの空間内に位置する前記リードと前記レグ部の管軸方向の長さＬは５ｍｍ以下であることを特徴とする熱陰極ランプ。
2. 前記電極マウントよりもランプ中央側の前記バルブには温度低減手段が設けられており、前記温度低減手段と前記螺旋状部の管軸方向の距離をＤ１（ｍｍ）としたとき、１０≦Ｄ１≦１００を満たしていることを特徴とする請求項１に記載の熱陰極ランプ。
3. 前記電極マウントが存在する前記バルブ内の領域には、水銀吸着材料が存在しないことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱陰極ランプ。
4. ケースと、
   前記ケース上に配置されたランプホルダと、
   前記ランプホルダと前記螺旋状部の管軸方向との距離をＤ２（ｍｍ）としたとき、１０≦Ｄ２≦１００を満たすように、前記バルブ部分が前記ランプホルダに保持された請求項１〜請求項３の何れかに記載の熱陰極ランプと、を具備することを特徴とする照明装置。

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