JP2010257911A - 電極マウントおよびランプ - Google Patents

Abstract

【課題】 フィラメントの接続が容易で、かつ信頼性が高い電極マウントおよび熱陰極蛍光ランプを提供する。
【解決手段】 リード３１ａ、３１ｂとフィラメント３２とで構成された電極マウント３であって、フィラメント３２はコイル状に巻回されてなるレグ部３２１ａ、３２１ｂと螺旋状部３２２とを備え、レグ部３２１ａ、３２１ｂのコイル内の少なくとも一部には金属棒３３ａ、３３ｂが配設されており、金属棒３３ａ、３３ｂが配設されたレグ部３２１ａ、３２１ｂとリード３１ａ、３１ｂの平坦部３１１ａ、３１１ｂが接続されていることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、バックライトなどに用いられるランプの電極マウントに関する。

従来より、室内灯などの一般照明の分野では熱陰極蛍光ランプが使用されているが、最近ではこの熱陰極蛍光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蛍光ランプは、バックライトの限られた厚みに適合するため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、管軸方向に長いフィラメントが使用されるようになっている。

このようなフィラメントは、電球や室内灯などに用いられていたフィラメントとは形状が異なるので、リードとの接続では特有の方法が提案されている。例えば、特許文献１ではフィラメントのレグ部を平板上に接続する方法が、特許文献２ではフィラメントのレグ部をかしめて接続する方法が記載されている。

特開２００５−２３５７４９号公報 特開２００８−１６６０７４号公報

しかしながら、特許文献１のような接続方法は、細い線径のフィラメントを溶融させてリードに接続する方法であるため、コイルの断線や脆化により製造効率が悪く、製造できたとしても寿命中の断線や接続剥がれが発生しやすいという問題がある。一方、特許文献２のような接続方法は、かしめのための部材が必要になり、その接続作業等も必要になるので、工程の増加やコストアップなどを伴ってしまう。

本発明の目的は、フィラメントの接続が容易で、かつ信頼性が高い電極マウントおよびランプを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の電極マウントは、リードとフィラメントとで構成された電極マウントであって、前記フィラメントはコイル状に巻回されてなるレグ部と主フィラメント部とを備え、前記レグ部のコイル内の少なくとも一部には金属部材が配設されており、前記金属部材が配設された前記レグ部が前記リードと接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、フィラメントの接続が容易で、かつ信頼性が高い電極マウントおよびランプを提供することである。

本発明の第１の実施の形態の電極マウントを具備する熱陰極蛍光ランプについて説明するための図。 熱陰極蛍光ランプの拡大図。 電極マウントの詳細図。 電極マウントの一製造方法について説明するための図。 本発明の第２の実施の形態の電極マウントを具備する熱陰極蛍光ランプについて説明するための図。 本発明の第３の実施の形態の電極マウントを具備する熱陰極蛍光ランプについて説明するための図。 ランプの他の例について説明するための図。 リードの他の例について説明するための図。 フィラメントの他の例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の実施の形態の電極マウントを具備する熱陰極蛍光ランプの全体図、図２は、熱陰極ランプの拡大図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は図２の直線Ｘ−Ｘ’の断面を矢印方向から見た図、図３は電極マウントの詳細図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は図３（ａ）の電極マウントの一点鎖線Ｚ付近の拡大図である。

本実施の形態の熱陰極蛍光ランプは、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、外径が２．０ｍｍ〜９．０ｍｍ、内径が１．４ｍｍ〜８．０ｍｍであるガラス筒である。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。なお、放電媒体はこれに限定されず、希ガスのみの水銀フリーの構成としてもよい。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が封着されている。この電極マウント３は、リード３１ａ、３１ｂ、フィラメント３２、金属棒３３ａ、３３ｂ、エミッタ３４およびビーズ３５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ランプの中心を通る直線Ｙ−Ｙ’上に位置するように配置されている。

フィラメント３２は、第１、第２のレグ部３２１ａ、３２１ｂと主フィラメント部である螺旋状部３２２とで構成されている。第１、第２のレグ部３２１ａ、３２１ｂは、例えばタングステン線からなる１０〜５０μｍ、望ましくは１５〜４０μｍの金属線を螺旋状に巻回したシングルコイルであり、略平行の関係を保つように直線的に延伸されている。螺旋状部３２２は、第１、第２のレグ部３２１ａ、３２１ｂから、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、第１、第２のレグ部３２１ａ、３２１ｂ端からはヘリカル部３２２ａ、３２２ｂが形成されており、互いに半ピッチだけずれたタイミングでそれぞれ１ターン、２ターン・・・と巻回され、最終端で互いが繋がっている。なお、「主フィラメント部」とは、フィラメントのうち主として熱陰極動作を行う部分であり、一般的にはレグ部を除いた部分がこれに該当する。

金属棒３３ａ、３３ｂは、例えばモリブデンからなる棒状の金属部材であり、レグ部３２１ａ、３２１ｂのコイル内の一部に配設されている。

エミッタ３４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３４は、例えば（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）ＣＯ_３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の所定箇所に形成したのち、ランプ排気中に活性化処理を行って炭酸塩を酸化物に変化させたものである。なお、エミッタ３４としては、ＬａＢ_６、ＣｅＢ_６、ＤｙＢ_６、ＣｅＯ_２、Ｐｒ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｓｃ_２Ｏ_３、ＢａＡｌ_２Ｏ_４などの電子放出物質を使用できるほか、ＺｒＯ_２などをさらに添加して使用してもよい。

ビーズ３５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３５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。

ここで、電極マウント３でのフィラメント３２の接続について、図３（ｂ）を参照しながら詳しく説明する。

図からわかるように、フィラメント３２とリード３１ａ、３１ｂとは、金属棒３３ａ、３３ｂが挿入されているレグ部３２１ａ、３２１ｂと平坦部３１１ａ、３１１ｂとが溶接されることにより接続されている。このような構造により、レグ部３２１ａ、３２１ｂが大きく変形することなく、フィラメント３２とリード３１ａ、３１ｂの接続が可能となるので、製造効率および信頼性が高い電極マウント３を実現することができる。なお、リード３１ａ、３１ｂ（ここでは平坦部３１１ａ、３１１ｂ）の管軸方向のランプ中央側端が、金属棒３３ａ、３３ｂの管軸方向のランプ中央側端よりもランプ端部側になるように接続するのが望ましい。この場合、フィラメント３２の溶接時およびランプが衝撃を受けた際に、フィラメント３２に伝わる振動自体を小さくするとともに、振動で平坦部３１１ａ、３１１ｂのランプ中央側とフィラメント３２が接触してもフィラメント３２が傷ついたり、断線したりするのを防止することができる。また、そのリード３１ａ、３１ｂと金属棒３３ａ、３３ｂの管軸方向のランプ中央側端同士の距離をＬとしたとき、０．１ｍｍ≦Ｌ≦３．０ｍｍとすることで、上記効果を得つつ、無効フィラメント長をできるだけ短くすることができる。

次に、電極マウント３の製造方法について図４を参照しながら説明する。

まず、（ａ）のように、芯棒にほぼ同ピッチで金属ワイヤを巻回して、金属棒３３に直線状のフィラメント３２が形成された状態とし、それらを所望の形状、すなわちダブルヘリカル状に形成したのち、それらを高温雰囲気中に配置、歪みを除去して、（ｂ）のような、金属棒３３を内蔵したフィラメント３２を形成する。次に、金属棒３３のみを溶融可能な溶液４１（ここでは、フィラメント３２にはタングステン、金属棒３３にはモリブデンを使っているので、溶液４１には硫酸−硝酸の混合溶液を使用）が注がれた容器４に、（ｃ）のように、レグ部３２１ａ、３２１ｂの一部および螺旋状部３２２を浸漬してその浸漬部分の金属棒３３を溶融する。そして、乾燥と高温処理工程を行って、（ｄ）のように、レグ部３２１ａ、３２１ｂの一部のみに金属棒３３ａ、３３ｂが残存したフィラメント３２を形成する。
ここで、（ｅ）の工程を経て、レグ部３２１ａ、３２１ｂの一部に金属棒３３ａ、３３ｂを残存させると、レグ部３２１ａ、３２１ｂと金属棒３３ａ、３３ｂの接触が強固（＝隙間がほとんどない）であったり、金属棒３３ａ、３３ｂが配設されたレグ部分とそれ以外のレグ部分とでコイル内径が同じであったり、金属棒３３ａ、３３ｂのうち、溶融された管軸方向のランプ中央側の部分と浸漬されていない部分の表面状態とが相違するという特徴が現れる。したがって、これらの状態を確認することで、当該製法を経たかどうか推定することができる。また、（ｃ）の工程で溶液４１にフィラメント３２を浸漬する範囲を変更することで、金属棒３３ａ、３３ｂの残存範囲を容易に変更することが可能である。

そして、金属棒３３が位置するレグ部３２１ａ、３２１ｂをリード３１ａ、３１ｂの平坦部３１１ａ、３１１ｂ上に配置したのちに、その重ね合わせ部分を、（ｅ）のように抵抗溶接機５ａ、５ｂで挟み込んで抵抗溶接することで、（ｆ）のように電極マウント３が完成する。このような製法により、リード３１ａ、３１ｂへのフィラメント３２の接続が容易になるため、製造効率が良好になる。また、金属棒３３ａ、３３ｂがフィラメント３２よりも融点の低い材料で構成することで、溶接時に金属棒３３が溶けて、フィラメント３２をリード３１ａ、３１ｂとでサンドイッチ状に挟み込むので、確実かつ強固な接続が可能となる。

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＝４．０ｍｍ、内径＝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、レグ長＝１．８ｍｍ、
螺旋状部３２２；上記シングルコイルを内径＝１．０ｍｍでコイル状に形成し、かつそれをダブルヘリカル状に形成、
金属棒３３；モリブデン、直径＝０．１４ｍｍ、長さ＝１．３ｍｍ、
エミッタ３４；（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）Ｏ、
金属棒３３ａ、３３ｂが挿入されたレグ部３２１ａ、３２１ｂ部分を抵抗溶接により平坦部３１１ａ、３１１ｂに溶接、Ｌ＝０．３ｍｍ。

上記実施例の熱陰極蛍光ランプの電極マウントと金属棒３３を挿入しない従来の熱陰極蛍光ランプ（従来例）の電極マウントを、各１００本作成する試験を行った。その結果、実施例は不良品の発生率が２〜１０％であったのに対し、従来例は３０〜５０％であった。また、上記試験で良品となった電極マウントを各１０本任意に選択して、熱陰極蛍光ランプを作成し、振動試験を行った。その結果、実施例の方がフィラメントの振動が少なく、断線等の不具合も少ないことが確認された。

したがって、本実施の形態では、フィラメント３２はコイル状に巻回されてなるレグ部３２１ａ、３２１ｂと主フィラメント部として螺旋状部３２２とを備え、レグ部３２１ａ、３２１ｂのコイル内の少なくとも一部に金属部材として金属棒３３を配設し、金属棒３３が配設されたレグ部３２１ａ、３２１ｂとリード３１ａ、３１ｂの平坦部３１１ａ、３１１ｂとを溶接により接続したことにより、フィラメントの接続が容易で、かつ信頼性が高い電極マウントおよび熱陰極蛍光ランプを実現することができる。

また、金属棒３３をフィラメント３２よりも融点の低い材料で構成したことにより、溶接時に金属棒３３が溶け、フィラメント３２をリード３１ａ、３１ｂとでサンドイッチ状に挟み込むことができるため、不良率を低減できるとともに、接続を強固に維持することができる。

また、平坦部３１１ａ、３１１ｂの管軸方向のランプ中央側端を金属棒３３ａ、３３ｂの管軸方向のランプ中央側端よりもランプ端部側に位置させたことにより、溶接時およびランプ衝撃時のフィラメント３２の振動を抑制することができる。

さらに、金属棒３３ａ、３３ｂをフィラメント３２とは異なる材料で構成し、フィラメント３２を所望形状に形成するための芯として利用したあと、金属部３３ａ、３３ｂのみが溶融する溶液に一部を浸漬して残存させたことで、部品点数を増やすことなく金属棒３３ａ、３３ｂをレグ部３２１ａ、３２１ｂに残すことができる。また、この方法を経ると、金属棒３３ａ、３３ｂとレグ部３２１ａ、３２１ｂの密着性が増すので、さらに高い上記効果を得ることができる。

（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態の電極マウントを具備する熱陰極蛍光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。

この実施の形態では、フィラメント３２を通常通り形成したあと、先細り部３３ａ１、３３ｂ１を有する金属棒３３ａ、３３ｂをレグ部３２１ａ、３２１ｂの開口側から所定位置まで挿入することで、レグ部３２１ａ、３２１ｂに金属棒３３ａ、３３ｂを配設している。

この実施の形態では、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、レグ部３２１ａ、３２１ｂとの接触長さを調整しやすいので、フィラメント３２ごとの抵抗ばらつきを低減することができる。また、材料選択の幅が広がるというメリットを得ることができる。

（第３の実施の形態）
図６は、本発明の第３の実施の形態の電極マウントを具備する熱陰極蛍光ランプについて説明するための図である。

この実施の形態では、金属棒３３ａ、３３ｂを螺旋状部３２２のコイル内の一部にも、つまり金属棒３３ａ、３３ｂをレグ部３２１ａ、３２１ｂと螺旋状部３２２の境界を越えて配設している。これにより、溶接時やランプ衝撃時のフィラメントの動作をさらに抑制でき、これによるショート等を防止できる。すなわち、ダブルヘリカルフィラメントでは、線径の小さい金属線を使用しているために機械的強度が弱い傾向があり、溶接時やランプ衝撃時に０．２５ターン部分（図のＡ付近）が最も揺れやすいが、この構造では当該部分付近が補強されるので効果的に揺れを抑制することができる。

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。

本発明は、熱陰極蛍光ランプに限らず、フィラメントを用いる製品全般、例えば図７のように、フィラメント３２を一のリード３１に接続した、いわゆる自己加熱で熱陰極動作を行う方式の放電ランプや、電球などに発明を採用してもよい。

リード３１ａ、３１ｂは単一部材のものに限らず、複数部材を組み合わせたものであってもよい。例えば、ニッケルやタングステンやモリブデンなどからなる平板とジュメットやコバールからなる金属線を一体的に接合し、平板部分を発光部１１内に位置し、フィラメント３２と溶接される部分に、金属線部分を封止部１２に封着され、外部に導出される部分としてもよい。

また、フィラメント３２と接続されるリード３１ａ、３１ｂの部分は、平坦部３１１ａ、３１１ｂに限らず、棒状、一部に平坦面を形成した棒状などであってもよい。また、図８のように、平坦部の中心を折り曲げたＶ字状であってもよい。この場合、レグ部３２１ａ、３１２ｂの配置や位置合わせを行いやすくなるので、製造しやすくなるというメリットがある。

フィラメント３２は、タングステンに限らず、レニウムタングステン、ニッケル、ステンレスなどであってもよい。また、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。

主フィラメント部は、螺旋状に限らず、図７（ａ）のようにＵ字状のものや、シングルヘリカル状などであってもよい。

金属部材は、モリブデンに限らず、ステンレスやコバール、ニッケルなどを使用してもよい。また、その形状も棒状に限らない。

リード３１ａ、３１ｂとフィラメント３２の接続は、抵抗溶接に限らず、金属棒３３ａ、３３ｂが挿入されたレグ部３２１ａ、３２１ｂが接続される方法であれば、電気溶接やレーザ溶接等、制限はない。

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
３３ａ、３３ｂ 金属棒
３４ エミッタ
３５ ビーズ

Claims (5)

1. リードとフィラメントとで構成された電極マウントであって、
   前記フィラメントはコイル状に巻回されてなるレグ部と主フィラメント部とを備え、
   前記レグ部のコイル内の少なくとも一部には金属部材が配設されており、前記金属部材が配設された前記レグ部が前記リードと接続されていることを特徴とする電極マウント。
2. 前記リードの管軸方向のランプ中央側端は、前記金属部材の管軸方向のランプ中央側端よりもランプ端部側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の電極マウント。
3. 前記金属部材は前記主フィラメント部のコイル内の一部にも配設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電極マウント。
4. 前記金属部材は、前記フィラメントとは異なる材料で構成されており、前記フィラメントを所望形状に形成するための芯として利用されたあと、前記金属部材のみが溶融する溶液に一部を浸漬することで残存したものであることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の電極マウント。
5. ガラスバルブと、
   前記ガラスバルブに封着された請求項１〜請求項４の何れかに記載の電極マウントと、
   を具備することを特徴とするランプ。

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