JP2010192418A - 照明装置およびランプ始動方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 暗黒始動特性の良い照明装置を提供する。
【解決手段】 本発明の照明装置は、バックケース12と、バックケース12内に配置されたランプホルダ3と、ガラスバルブ41と、ガラスバルブ41の端部に封着され、その両端がガラスバルブ41の内外に導出されたリード431と、後端部がガラスバルブ41内に導出されたリード431と接続された電極432と、一端がガラスバルブ41外に導出されたリード431と接続されるように、ガラスバルブ41の外部に設けられた口金44とを備え、口金44がランプホルダ3に保持された放電ランプ4とを具備し、バックケース12上には導体として金属層121が形成されており、電極432は、その先端部が口金44から突出しているとともに、ランプホルダ3の管軸方向のランプ中央側端部は、電極432の先端部よりもランプ端部側に配置されている。
【選択図】 図3

Description

本発明は、液晶テレビやパーソナルコンピュータのバックライトなどとして用いられる照明装置およびランプ始動方法に関する。
液晶テレビなどの表示装置では、液晶自体は発光しないため、液晶パネルの背後に照明装置としてバックライトが配置されている。そのバックライトは、ケースやランプなどで構成されている。そのランプとしては、電極とリードとで構成された電極マウントがバルブ端部に封着された冷陰極蛍光ランプが主流である。
この冷陰極蛍光ランプにおいて、最近では特許文献1〜4のように、バルブ端部に口金や半田の薄膜などからなる給電部を設け、その給電部とリードとを接続したランプが使用されるようになっている。このようなランプでは、給電部をランプホルダに保持させるだけで、ランプとバックライトの機械的・電気的な接続を容易に行うことができる。
国際公開第2008/001562号パンフレット 特開2007−234551号公報 特開2007−305559号公報 特開2006−294593号公報
しかし、このようなバックライトにおいて、自然光などが届かない暗黒空間中でランプの始動が遅れる、いわゆる放電遅れ現象が発生しており、暗黒始動特性が良くないことがわかった。
本発明の目的は、暗黒始動特性の良い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、本発明の照明装置は、ケースと、前記ケース内に配置されたランプホルダと、バルブと、前記バルブの端部に封着され、その両端が前記バルブの内外に導出されたリードと、後端部が前記バルブ内に導出された前記リードと接続された電極と、一端が前記バルブ外に導出された前記リードと接続されるように、前記バルブの外部に設けられた給電部とを備え、前記給電部が前記ランプホルダに保持された放電ランプと、を具備する照明装置であって、前記ケース上には導体が形成され、または前記ケースは導体により構成され、前記電極は、その先端部が前記給電部から突出しているとともに、前記ランプホルダの管軸方向のランプ中央側端部は、前記電極の先端部よりもランプ端部側に配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、暗黒始動特性を改善することができる。
本発明の第1の実施の形態のバックライトについて説明するための図。 放電ランプについて説明するための全体図。 放電ランプをランプホルダに装着した状態を示す図。 仕様2、仕様3について説明するための図。 仕様1〜3の暗黒始動特性について説明するための図。 ガラスバルブと導体との距離Lを変化させたときの暗黒始動特性について説明するための図。 電極と口金の位置関係によるランプ表面温度を示す図。 本発明の第2の実施の形態のバックライトについて説明するための図。 第2の実施の形態のコネクタについて説明するための図。 本発明の第3の実施の形態のバックライトについて説明するための図。 目印の他の実施の形態について説明するための図。 第2の実施に形態について目印を適用した図。 ランプホルダの他の実施の形態について説明するための図。 給電部の他の実施の形態について説明するための図。
(第1の実施の形態)
以下に、本発明の実施の形態のバックライトについて図面を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施の形態のバックライトについて説明するための図である。
照明装置の一形態であるバックライトは、筐体としてケース1を備えている。このケース1は、フロントケース11とバックケース12とで構成されており、それらは例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)などの樹脂を成形してなる。フロントケース11は、開口部111が形成された蓋体であり、バックライトの正面側に配置されている。バックケース12は、底部と側部とで構成された有底開口体であり、バックライトの背面側に配置されている。そのバックケース12の内面側には、銀などを蒸着することにより高反射性を有する金属層121が形成されている。また、バックケース12の底部には、矩形状の貫通穴122が複数形成されている。
バックケース12の底部背面側には、点灯回路ユニット2が配置されている。この点灯回路ユニット2は、基板と、基板に形成された配線パターンと、配線パターンと電気的に接続されるように、基板上に実装されたトランスなどの回路素子とで構成されている(図示なし)。この点灯回路ユニット2は、ランプが有する一対の電極のうち、一方を高圧側、他方を低圧側に設定した、いわゆる片側高圧の回路構成となっている。
点灯回路ユニット2の基板上には、ランプホルダ3が複数実装されている。このランプホルダ3は、例えばステンレスなどの鉄合金や銅合金等からなる金属板を折り曲げることにより形成されたものであり、上下方向に延伸し一端が点灯回路ユニット2と接続される足部分、略円筒状の空間を形成している保持部分、開口側に向かうにつれて幅広となるガイド部分とで構成されている。このランプホルダ3は、保持部分およびガイド部分の全部と、足部分の一部が貫通穴122を介してバックケース12の内部に位置している。
ランプホルダ3には、放電ランプ4が保持されている。この放電ランプ4は、全長が約1000mmであり、図2に示すように、円筒状のガラスバルブ41を備えている。このガラスバルブ41は例えば外径が2.0〜6.0mm程度の硬質ガラスや軟質ガラスからなり、その内部には放電空間が形成され、放電媒体が封入されている。放電媒体としては、水銀とネオン、アルゴン、キセノン、クリプトンを単体または混合した希ガスを使用することができる。また、ガラスバルブ41の内面には蛍光体層42が形成されている。
ガラスバルブ41の両端には、電極マウント43が配置されている。この電極マウント43は、リード431、電極432およびビーズ433で構成されている。
リード431は、ガラスバルブ41の端部に封着され、一端は放電空間に、他端はランプ外部方向にランプ端から1.0〜5.0mm程度導出されている。なお、本実施の形態では、リード431はインナーリードとアウターリードの2パーツで構成されており、インナーリードは主にガラスに封着された部分に、アウターリードはガラス外に位置している。したがって、インナーリードはモリブデンやタングステン、コバールなどのガラスとの封着に適した材料、アウターリードはジュメットなどの金属との溶接に適した材料を用いるのが望ましい。
電極432は、全長=5〜30mmのカップ状であり、その底部側である後端はリード431と溶接等により接続されている。一方、電極432の開口側である先端は、他方の電極432と対向するように配置されており、さらに先端部が後述する口金44のランプ中央側端部から突出している。つまり、電極432の先端部は口金44には覆われておらず、口金44のランプ中央側端部から管軸方向のランプ中央側に突出長L=0.5mm〜20mm、好適には2〜5mm程度突出した状態となっている。なお、電極432としては、ニッケルやモリブデンやニオブなど、耐スパッタ性に優れた材料を使用するのが好適である。
ビーズ433は、ガラスバルブ41と同じ材料からなる球状のガラス玉であり、リード431のインナーリード部分を覆うように形成されているとともに、その大部分はガラスバルブ41に封着されている。
ガラスバルブ41の端部には、給電部として口金44が装着されている。口金44は、略円筒状であり、装着状態においてガラスバルブ41との間に隙間が形成されるよう、内径がガラスバルブ41の外径よりも若干大きく形成されている。口金44のランプ端部側には、縮径部441、その縮径部441の端部には開口部442が形成されており、その開口部442にはリード431が挿入された状態で溶接等により接合されている。口金44の側面には、スリット443と突出部444がそれぞれ一対形成されている。スリット443は、ランプ中央側から口金44の略中央付近まで形成された切り込みである。このスリット443により、ガラスバルブ41の外径に合わせてスリット443間の金属部分が弾性変形するようになるので、ガラスバルブ41の外径に多少のばらつきがあってもそのばらつきを吸収することが可能となる。突出部444は、口金44の内部空間方向に突出する半球状を呈しており、例えば打ち出しにより形成されている。このような口金44は、例えば銅合金や鉄合金からなる金属板をロールすることにより形成することができる。
バックケース12の開口部分には、フロントケース11と挟まれるように光学面材5が配置されている。この光学面材5としては、輝度向上かつ輝度ムラ抑制の機能を持つものが望ましく、例えば拡散板と拡散シートやプリズムシートや偏光シートなどのシートを組み合わせて使用することができる。
ランプホルダ3と放電ランプ4の接続状態について、図3を用いて詳しく説明する。図3は、放電ランプをランプホルダに装着した高圧側の状態を示す図である。
図からわかるように、放電ランプ4は、口金44部分がランプホルダ3に保持されている。このとき、ランプホルダ3のランプ中央側端部は、電極432の先端部よりもランプ端部側、かつ口金44のランプ中央側端部よりもランプ中央側、すなわち電極432の先端部と口金44のランプ中央側端部の間に配置されている。また、電極432の先端部近傍(例えば、電極先端部の直下)のバックケース12上には金属層121が設けられており、その金属層121とガラスバルブ41との距離Lは、10mm以下となっている。
ここで、図3に示した、本実施の形態のバックライト(以下、仕様1)と、図4(a)に示すような、ランプホルダのランプ中央側を口金のランプ中央側よりもランプ端部側に位置させたバックライト(以下、仕様2)と、図4(b)に示すような、電極の先端部をランプホルダのランプ中央側端部よりもランプ中央側に位置させたバックライト(以下、仕様3)について、暗黒始動特性を評価する試験を行った。その結果を図5に示す。この試験結果は、0.1ルクス以下の暗黒中に24時間放置した後、暗黒始動させることで得たものであり、ランプとしては外径=4mm、内径=3mmのガラスバルブ、全長=15mmのカップ電極を使用しており、試験数n=10である。
結果から明らかなように、仕様1は放電開始時間が短く、かつばらつきも小さい。仕様2も仕様1とほぼ同様の結果である。これに対し、仕様3は放電開始時間が長く、かつばらつきも大きい。液晶表示装置等に搭載される安全装置の中には、始動を開始してから例えば1000msec以上経過してもランプが点灯しない場合には、安全のためにシャットダウンして始動を停止するものもあるため、仕様3のランプの暗黒始動特性は十分ではない。
このように暗黒始動特性に差が生じた原因としては、それぞれの始動モードの違いが考えられる。すなわち、仕様1や仕様2では始動電圧を電極432に供給すると、電極432の先端部付近とアース電位である金属層121との間に浮遊容量が発生し、金属層121が近接導体のように機能したため、暗黒中でも放電しやすかったと考えられる。これに対し、仕様3は電圧を電極432に供給しても、電極先端部よりもランプ中央側に突出しているランプホルダ3の部分により上記のような始動モードの発生が妨害されため、放電が遅れ、かつばらつきも大きくなったと考えられる。つまり、暗黒始動特性を改善するには、仕様1や仕様2のような始動モードを発生させるために、ランプホルダ3、電極432、口金44等の位置関係が重要といえる。なお、このような始動モードは、始動時のランプ内部の両電極間での絶縁破壊が高くなる傾向がある、電極間距離が500mm以上のランプにおいて、特に有効である。
また、仕様1は、仕様2よりもスパークが発生しにくいことが確認された。スパークとは、始動電圧供給後、口金44と金属層121との間で発生する放電のことであり、スパークが発生するとランプの始動が妨げられたり、放電発生箇所の樹脂部材などが焦げることがある。仕様1ではスパークの起点となりやすい口金44のランプ中央側端部部分がランプホルダ3によって覆われているため、スパークの発生が抑制されたと考えられる。
上記始動モードは、金属層121に限らず、電極432の先端部近傍のバックケース12上に導体があれば同様に発生するので、当該部分に単に金属板などを配置する構成であってもよい。また、上記始動モードは、高圧側で発生する。つまり、低圧側は無関係であるので、低圧側におけるランプホルダ3、電極432、口金44等の相対位置は、暗黒始動特性の改善という観点ではどのような関係にあってもよい。
ここで、実施例のような始動モードは、上述のように、電極432と導体との間に浮遊容量が生じやすい構成であるとさらに発生しやすくなる。そこで、ガラスバルブ41と導体との距離Lを変化させたときの暗黒始動特性について試験を行った。その結果を図6に示す。
結果から明らかなように、ガラスバルブ41と導体との距離Lが短いほど、放電開始時間が早くなる傾向がある。例えば、L=15mmでは、放電開始時間は平均1000msecであるが、L=10mmになると平均500msec、L=6mmになると平均300msec、L=4mmになると平均250msec、L=2mmになると平均200msecとなっている。また、距離Lが短いほどばらつきも小さくなる傾向がある。よって、距離Lは10mm以下、望ましくは6mm以下、さらに望ましくは4mm以下を満たしているのが好適である。
また、近年の冷陰極蛍光ランプは、ランプ本数を削減すべく、高電流が投入されるようになっているため、電極温度が従来よりも高くなっている。電極温度の上昇は、サイドフレームやコネクタなどの樹脂部材の溶融の原因となりうる。このような問題を解消するため、電極432と口金44を好適な位置関係とするのが望ましい。
図7は、電極と口金の位置関係によるランプ表面温度を示す図であり、(a)は比較例(突出長L=8.0mm)、(b)は実施例(突出長L=1.0mm)である。点灯条件は、周波数=30kHz、電流=AC15mAであり、ランプ表面温度は、サーモグラフィーにより測定している。
図からわかるように、従来例も実施例も先端部から少しランプ端部側の電極432で表面温度が最も高くなっている。しかし、その部分の温度は、従来例は約150℃であるのに対し、実施例は約120℃である。このように最高温度部分において30℃も温度差が生じたのは、放熱の影響と考えられる。つまり、実施例では最高温度となる部分を覆うように口金44が設けられているので、口金44を介して当該部分の熱を効果的に放熱でき、温度が低減したと考えられる。このような知見から、電極432の突出長Lなどを変化させて様々な試験を行った結果、口金44からの電極432の突出長Lと、ガラスバルブ41の端部から電極432の先端部までの長さLとの関係が、L≦L/4、好適にはL≦L/10を満たすように設計することで上記実施例と同様の効果が得られることが確認された。また、最高温度付近においてガラスバルブ41と直接接触する突出部444の数を増やすことにより、上記効果をさらに高めることができる。
したがって、第1の実施の形態では、バックケース12上に導体として金属層121を形成するとともに、電極432の先端側を口金44から突出させ、高圧側のランプホルダ3の管軸方向のランプ中央側端部を電極432の先端部と口金44のランプ中央側端部の間に配置したことにより、スパークの発生を抑制することができ、暗黒始動特性を改善することができる。
また、電極432の先端部付近のバックケース12上に金属層121を形成し、その金属層121とガラスバルブ41との距離Lを10mm以下としたことにより、さらに暗黒始動特性を改善することができる。
また、口金44からの電極432の突出長をL、ガラスバルブ41の端部から電極432の先端部までの長さをLとしたとき、L≦L/4、好適にはL≦L/10を満たすようにしたことにより、最も高温となる電極付近のランプ表面温度を低減することができるため、サイドフレームやコネクタなどの樹脂製品の溶融を抑制することができる。
(第2の実施の形態)
図8は、本発明の第2の実施の形態のバックライト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、フロントケース11とバックケース12とが、例えばSUSなどの金属製の材料を成形してなり、その内面側の一部には高反射性を有する白色樹脂系の反射シート123が形成されているとともに、放電ランプ4がコネクタ31により保持されている。
コネクタ31は、図9に示すように、ホルダケース311とランプホルダ312とで構成されている。ホルダケース311は、例えばPC(ポリカーボネート)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)や耐熱性ナイロンからなる絶縁性の筐体であり、上下方向に貫通するとともに、一の側面が開口した空間を有している。また、ホルダケース311の下側には点灯回路ユニット2の基板に機械的に固定するための足部分が形成されている。ランプホルダ312はホルダケース311の空間内に位置しており、すなわちランプホルダ312はホルダケース311で囲われている。ここで、「囲われている」とは、ランプホルダとケース等の周辺部材とが電気的に導通しない程度に、さらに望ましくは点灯中に高電圧が印加されるランプホルダ部分を触れにくい程度に覆っている状態をいう。
また、ホルダケース311のランプ中央側端部が、電極432の先端部よりもランプ端部側、かつ口金44のランプ中央側端部よりもランプ中央側、つまり電極432の先端部と口金44のランプ中央側端部の間に配置されている。
この実施の形態のバックライトにおいては、ランプホルダ312がホルダケース311で囲われており、電極432の先端部が口金44およびホルダケース311から突出しているとともに、その近傍に導体として金属製のバックケース12が位置しているので、高圧側のランプホルダ312の安全性を確保しつつ、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
また、口金44の先端部がホルダケース311のランプ中央側端部よりもランプ中央側、つまりホルダケース311内に配置されていることにより、スパークの起点となりやすい口金44の先端部と導体の間に絶縁体が介在することになるため、口金44−導体間のスパークの発生を抑制することができる。
また、この実施の形態でも、第1の実施の形態と同様に、ガラスバルブ41と導体との距離Lを10mm以下とすることで、さらに暗黒始動特性を改善することができる。
(第3の実施の形態)
図10は、本発明の第3の実施の形態のバックライト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、高圧側であって、口金44からの電極432の突出長L部分にあたるガラスバルブ41の外表面に目印45が形成されており、その目印45とランプホルダ3のランプ中央側端部がほぼ一致するように、放電ランプ4がランプホルダ3に保持されている。
通常、蛍光体層42はガラスバルブ41の管軸方向内表面のほとんど全ての領域に形成されるため、電極432の口金44からの突出範囲は外観では確認しにくい。そこで、口金44からの電極432の突出長L部分にあたるガラスバルブ41の外表面に目印45を形成しておくことで、ランプホルダ3のランプ中央側端部を電極432の突出長Lの領域内に容易かつ確実に配置させることができる。また、目印45をランプの高圧側のみに形成すれば、放電ランプ4の方向間違えの実装ミスも防止することができる。なお、目印45を形成した範囲は非発光領域であるため、目印45を形成しても発光に影響することはない。
目印45としては、ロット番号や単なる記号や文字などがあり、形成方法は印刷や刻印などがある。また、目印45は図10のようにランプの円周方向に沿って形成されている必要はなく、図11のように管軸方向に沿って形成されていてもよい。ただし、管軸に沿って複数の文字等からなる目印45を形成する場合、それらの何れかを目印451として設定するのが望ましい。例えば、(a)のように、最もランプ中央側の文字を目印451と設定したり、(b)のように、一字だけ目立つように形成した文字を目印451と設定したり、(c)のように、文字同士の間に設けたスペースを目印451と設定したりすることができる。第2の実施の形態のように、ランプホルダ312をホルダケース311で覆ったコネクタ32を使用する場合には、ホルダケース311の管軸方向のランプ中央端側に目印45が位置するように放電ランプ4をランプホルダ312に保持させればよい。
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。
導体は、SUSや銀に限らず、上記の始動モードが発生する材料であればよく、一般には非導体でないものであれば使用できる場合があるが、望ましくは電気伝導率が10(S/m)以上であるのが好適である。なお、電極432の先端部と導体との間には非導体を介在しないのが最も望ましい。
点灯回路ユニット2は、片側高圧の回路構成に限らず、両高圧の回路構成であってもよい。その場合、ランプの両側とも、本発明の構成を満たしているのが望ましい。
ランプホルダ3は、実施の形態に限らず、例えば、図13のように、一対の平行板状であってもよい。また、そのランプ中央側端部をさらに内径方向に折り曲げた形状であってもよい。この形状であれば、電極の突出長Lの領域にランプホルダ3のランプ中央側端部を配置させやすくなるとともに、口金44のランプ中央側へのスライドを防止することができる。
リード431は2パーツに限らず、1パーツや3パーツなどで構成されていてもよい。また、リード431と電極432も別パーツである必要もなく、一体形成されていてもよい。
電極432の先端部、例えば先端部の外周面に硫酸セシウムなどの電子放出物質を形成してもよい。
口金44の形状は、実施の形態の形状に限らず、国際公開第2008/001565号パンフレットのような形状の口金であってもよい。
給電部は口金に限らず、図14(a)のように半田などの金属層からなるものや、図14(b)のように金属筒と半田などの金属層を組み合わせたものなどでもよく、要はリード431を介して電極432に電力を供給できる給電構造であればよい。
1 ケース
12 バックケース
121 金属層
2 点灯回路ユニット
3 ランプホルダ
311 ホルダケース
4 放電ランプ
41 ガラスバルブ
431 リード
432 電極
44 口金
45 目印
5 光学面材

Claims (8)

  1. ケースと、
    前記ケース内に配置されたランプホルダと、
    バルブと、前記バルブの端部に封着され、その両端が前記バルブの内外に導出されたリードと、後端部が前記バルブ内に導出された前記リードと接続された電極と、一端が前記バルブ外に導出された前記リードと接続されるように、前記バルブの外部に設けられた給電部とを備え、前記給電部が前記ランプホルダに保持された放電ランプと、を具備する照明装置であって、
    前記ケース上には導体が形成され、または前記ケースは導体により構成され、
    前記電極は、その先端部が前記給電部から突出しているとともに、前記ランプホルダの管軸方向のランプ中央側端部は、前記電極の先端部よりもランプ端部側に配置されていることを特徴とする照明装置。
  2. 前記電極の先端部近傍に前記導体が位置していることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
  3. 前記放電ランプの少なくとも高圧側の前記ランプホルダのランプ中央側端部は、前記電極の先端部よりもランプ端部側に配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の照明装置。
  4. 前記ランプホルダは、ホルダケースで囲われており、前記電極の先端部は前記ホルダケースから突出していることを特徴とする請求項1〜請求項3の何れかに記載の照明装置。
  5. 前記ランプホルダまたは前記ホルダケースのランプ中央側端部は、前記電極の先端部と前記給電部のランプ中央側端部の間に配置されていることを特徴とする請求項1〜請求項4の何れかに記載の照明装置。
  6. 前記導体と前記バルブとの距離をLとしたとき、L≦10mm以下であることを特徴とする請求項1〜請求項5の何れかに記載の照明装置。
  7. 前記給電部からの前記電極の突出長をL、前記バルブ端から前記電極の先端部までの長さをLとしたとき、L≦L/4を満たしていることを特徴とする請求項1〜請求項6の何れかに記載の照明装置。
  8. ケースと、
    前記ケース内に配置されたランプホルダと、
    バルブと、前記バルブの端部に封着され、その両端が前記バルブの内外に導出されたリードと、後端部が前記バルブ内に導出された前記リードと接続された電極と、一端が前記バルブ外に導出された前記リードと接続されるように、前記バルブの外部に設けられた給電部とを備え、前記給電部が前記ランプホルダに保持された放電ランプと、を具備する照明装置のランプ始動方法であって、
    前記ケース上には導体が形成され、または前記ケースは導体により構成され、
    前記電極は、その先端部が前記給電部から突出しているとともに、前記ランプホルダのランプ中央側端部は、前記電極の先端部よりもランプ端部側に配置されており、
    前記電極の先端部と前記導体との間に浮遊容量を発生させることで、前記放電ランプを始動させることを特徴とする照明装置のランプ始動方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2008032705A1 (fr) * 2006-09-15 2008-03-20 Panasonic Corporation Lampe à décharge électrique, illuminateur et dispositif d'affichage à cristaux liquides

Patent Citations (1)

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