JP2011065778A

JP2011065778A - 冷陰極放電ランプ

Info

Publication number: JP2011065778A
Application number: JP2009213415A
Authority: JP
Inventors: Takashi Nishihara; 隆史西原; Hiroyuki Shudo; 浩之首藤
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2009-09-15
Filing date: 2009-09-15
Publication date: 2011-03-31

Abstract

【課題】電極長が長い電極において、製造が容易で、かつ低コストな冷陰極放電ランプを提供する。
【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３２とを具備しており、電極３２は、底部３２１１と側部３２１２を有するカップ部材３２１と軸方向長さが１０ｍｍ以上である筒状部材３２２とで構成され、カップ部材３２１の側部３２１２と筒状部材３２２とが重ね合わせ接続されてなる。
【選択図】図１

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カップ状の電極が配置されてなる。

このようなカップ状の電極は、トランスファー金型によるプレス加工や深絞り加工、特許文献２〜６に記載のように、カップの底部と側部を別々に作成し、溶接等により一体化することで成形することができる。

特開２００３−２５１４９６号公報特開２００８−１４７１２９号公報特開２００５−１５８５３９号公報特開２００７−４８５２７号公報特開平９−８２２７５号公報特開２０００−１３３２０１号公報

ここで、昨今、バックライトに使用するランプ本数の低減が要求されている。現行のバックライトの明るさを維持しつつ、使用本数を低減するには、ランプ一本あたりの発光光量を多くするしかない。そこで、最近ではランプの発光光量を多くするために、ランプに高電流が投入されるようになっている。ランプに高電流が投入されると電極のスパッタリングなどにより短寿命になるため、電流密度を下げて長寿命化すべく、電極長が１０ｍｍを越えるような従来よりも長い電極が設計される傾向がある。

このような電極長が長い電極は、従来の加工方法では成形が困難である。成形できたとしても歩留まり低下やタクト上昇、設備投資などによりコストが高い傾向がある。そこで、特許文献２〜６のように底部と側部を別々に作成したのち一体化させて成形する方法を試みたが、この方法でもうまく製造できなかったり、電極マウントの軸に対して側部の軸が傾いて接続されたりするなどの不具合が生じている。

本発明の目的は、電極長が長い電極において、製造が容易で、かつ低コストな冷陰極放電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、本発明の冷陰極放電ランプは、内部に放電空間が形成されたバルブと、前記放電空間に封入された放電媒体と、前記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、底部と側部を有するカップ部材と軸方向長さが１０ｍｍ以上である筒状部材とで構成され、前記カップ部材の前記側部と前記筒状部材とが重ね合わせ接続されてなることを特徴とする。

本発明によれば、電極長が長い電極において、製造が容易で、かつ低コストな冷陰極放電ランプを提供することができる。

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。電極の一製造方法について説明するための図。実施例と比較例と従来例の製造試験の結果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２の実施の形態の冷陰極放電ランプの変形例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４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５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。本発明の変形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、軟質ガラスや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。希ガスとしてはネオンとアルゴンの混合ガスが用いられている。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、インナーリード３１、電極３２、アウターリード３３およびビーズ３４とで構成されている。

インナーリード３１は、ガラスバルブ１の端部に封着され、その一端は放電空間１１に、他端はガラスバルブ１の外部の空間に、管軸に沿うように導出されている。インナーリード３１としては、ガラスバルブ１の熱膨張係数に近い材料を選択するのが望ましく、例えば、硬質ガラスの場合にはモリブデンやタングステン、コバール（ニッケルＮｉ、鉄Ｆｅ、コバルトＣｏなどを含む合金）、軟質ガラスの場合には鉄−ニッケル合金などが好適である。

電極３２はカップ状であり、その開口がガラスバルブ１の中央側を向くように放電空間１１の両側に一対配置されている。この電極３２は、カップ部材３２１と筒状部材３２２の２パーツで構成されている。

カップ部材３２１は、底部３２１１と側部３２１２を有する有底開口状の金属部材であり、その管軸方向長さＡは０．５ｍｍ〜１０ｍｍである。底部３２１１は、厚みが、０．１０ｍｍ〜０．５０ｍｍであり、インナーリード３１と溶接により接続されている。側部３２１２は、厚みは、０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍである。このようなカップ部材３２１は、例えばプレス加工や深絞り加工により成形することができる。また、カップ部材３２１としては、ニッケル、モリブデン、タングステン、ニオブ、レニウム、ニッケルを母材とした合金、鉄を母材とした合金などの耐スパッタ性に優れた材料や低コスト材料で構成するのが望ましい。

筒状部材３２２は、円筒状の金属部材であり、軸方向長さＢが非常に長いのが特徴的である。具体的には、内径が１．５ｍｍ〜４．０ｍｍであるのに対して、軸方向長さＢは１０ｍｍ〜４０ｍｍであり、内径の６．６７倍以上の長さである。なお、筒状部材３２２は厚みが０．１ｍｍ程度の金属薄板を、端部同士が一部重なるように丸める（重ね巻きする）ことで形成したものである。また、筒状部材３２２としては、カップ部材３２１と同様に、耐スパッタ性に優れた材料及び低コスト材料で構成するのが望ましい。

電極３２は、このカップ部材３２１の側部３２１２の外壁面と筒状部材３２２の内壁面とが重ね合わせ接続されることで一体化されている。これにより、電極マウント３２の軸と筒状部材３２２の扁心を抑制することができる。また、このような軸方向長さの長い筒状部材３２２において、扁心を抑制するとともに、放電面積を広く確保するため、カップ部材３２１と筒状部材３２２の重ね合わせ長さは、０．５〜１０ｍｍ、さらには１〜５ｍｍに設定するのが望ましい。なお、両部材の接続はレーザー溶接により形成された溶接痕３２３により行われている。

アウターリード３３は、例えばジュメット（銅で被覆されたニッケル線）からなり、ランプ軸に沿って外部空間方向に延出するように、インナーリード３１と接続されている。

ビーズ３４は、インナーリード３１の軸部材に形成されたガラスバルブ１の熱膨張係数とほぼ同じ材料からなるガラス玉であり、ガラスバルブ１の両端部に気密封着されている。

次に、電極３２の製造方法について、図２を参照して説明する。

まず、（ａ）のように、金属板を重ね巻きして筒状部材３２２を形成し、筒状部材３２２の開口にインナーリード３１を接続したカップ部材３２１を挿入する。カップ部材３２１の側部３２１２の軸方向長さＡが十分に長く、つまり重ね合わせ長さを十分に確保できるため、筒状部材３２２の軸方向長さＢが長くても製造を容易に行うことができる。また、電極マウント３の軸に対する筒状部材３２２の偏心も抑制できる。なお、この工程では筒状部材３２２の内径Ｒ’をカップ部材３２１の直径Ｒよりも小さく設計することで、筒状部材３２２の内径を広げながらカップ部材３２１を挿入するようにするのが望ましい。これにより、カップ部材３２１の側壁面に筒状部材３２２の縮径方向の力が残留して圧接した形となるため、仮接続ができるとともに、両部材間に隙間を生じにくくすることができる。

次に、（ｂ）のように、カップ部材３２１と筒状部材３２２の重ね合わせ部分に、ＹＡＧレーザー照射装置４によりレーザーを照射して溶接痕３２３を形成し、両部材を接合する。このとき、十分な接合強度を得るため、溶接痕３２３の深さを両壁面を跨る程度に調整するのが望ましい。なお、溶接痕３２３の幅、深さ、角度、形状、場所、溶接個数などは、レーザーのスポット径、出力、焦点などを変更することにより調整可能である。

その後、この重ね合わせ部分の周回りに、１〜５箇所レーザーを照射することで、（ｃ）のように、カップ部材３２１と筒状部材３２２が一体化された電極３２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、
インナーリード３１；コバール製、直径＝１．０ｍｍ、
カップ部材３２１；ニッケル製、底部３２１１の軸方向長さＡ＝６ｍｍ、内径＝１．９ｍｍ、外径＝２．１ｍｍ、底部厚み＝０．２０ｍｍ、
筒状部材３２２；ニッケル製、軸方向長さＢ＝２５ｍｍ、厚み＝０．１ｍｍ、
アウターリード３３；ジュメット製。

この実施例の電極を有する電極マウントと、一の金属材料から形成した従来の電極を有する電極マウント（比較例）と、円盤状の底部部材に筒状部材を重ね合わせ接続した従来の電極を有する電極マウント（従来例）について、製造試験を行った。その結果を図３に示す。なお、何れも底部の厚みや全長は同じ長さに設定している。

結果からわかるように、歩留まりは実施例と比較例は良いが、従来例は悪い。従来例の歩留まりが悪いのは、溶接範囲が狭いために溶接不良が発生しやすいため、および溶接できても扁心しやすいためである。一方、コストは実施例と従来例は安いが、比較例は高い。比較例のコストが高いのは、電極の軸方向長さが長くなるとプレス加工や深絞り加工では製造が難しくなるためである。以上から、実施例が最も製造が容易で、かつ安価であることがわかる。

したがって、本実施の形態では、電極３２を底部３２１１と側部３２１２を有するカップ部材３２１と軸方向長さが１０ｍｍ以上である筒状部材３２２とで構成し、カップ部材３２１の側部３２１２と筒状部材３２２とを重ね合わせ接合したことにより、電極長が長い電極であっても製造が容易で、かつ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、筒状部材３２２に絞り部３２２１を形成し、その絞り部３２２１とカップ部材３２１を重ね合わせ接続している。このように絞り部３２２１を形成することで、第１の実施の形態よりも扁心しにくくすることができる。また、ガラスバルブ１の内径に対して外径が小さいカップ部材３２１を用いる場合でも、放電面積を広く確保しつつ、両部材の接続が可能となる。なお、絞り部３２２１は、カップ部材３２１と重ね合わせさせる前にあらかじめ形成しておいてもよいし、カップ部材３２１に位置を重ね合わせさせた後に形成するようにしてもよい。

また、図５のように、カップ部材３２１にも絞り部３２１３を形成し、その絞り部３２１３と筒状部材３２２の絞り部３２２１とを重ね合わせ接続してもよい。

（第３の実施の形態）
図６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、カップ部材３２１の側部３２１２の内壁面と接触するように、筒状部材３２２を重ね合わせ接続している。この構造であると、筒状部材３２２の外壁面とカップ部材３２１の内壁面とを接触させやすくすることができるため、第１の実施の形態よりも扁心しにくくすることができる。

（第４の実施の形態）
図７は、本発明の第４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４の実施の形態では、カップ部材３２１を開口がガラスバルブ１の端部側を向くように配置してインナーリード３１と接続している。この構造であると、筒状部材３２２の放電しない部分に溶接を行うことになる。つまり、溶接により貫通等しても問題とならないため、溶接を行いやすくすることができると共に、ランプの有効発光長を伸ばすことが可能となる。

（第５の実施の形態）
図８は、本発明の第５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５の実施の形態では、電極３２の底部側から、筒状部材３２２の軸方向長さＢに対して１／２の寸法までの側壁に、電極３２の内側と外側に連通する直径が０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ程度の貫通穴３２４を設けている。本発明のような軸方向長さが長い電極３２では、点灯中に電極３２の内底部付近にまで水銀蒸気が入り込みにくくなり、スパッタリングしやすくなるという懸念があるが、このように穴を設けることで貫通穴３２４を通って電極３２の内底部付近に水銀蒸気が供給されるため、スパッタリング等の発生を抑制することができる。なお、貫通穴３２４は数が多いほど有効である。また、貫通穴３２４の位置は、電極３２の底部に近いほど有効であるので、電極３２の底部から筒状部材３２２の軸方向長さＢに対して１／４、さらには１／８であると高い効果が望まれる。

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。

カップ部材３２１も、別々に作成された底部と側部を接続して一体形成してもよい。また、カップ部材３２１とインナーリード３１は一体形成されたものであってもよい。

筒状部材３２２は、図８（ａ）のように、カップ部材３２１の側部３２１２の全体と重ね合わせる必要はないし、図８（ｂ）のように、ビーズ３４付近にまで側部３２１２を延出させてもよい。

筒状部材３２２を重ね巻きにより形成した場合には、その重なり部分に溶接痕３２３を形成してもよい。これにより、一回のレーザー照射で、カップ部材３２１と筒状部材３２２の接合および筒状部材３２２の重ね巻き部分の開き防止を行うことができる。

また、筒状部材３２２は、端部同士が重ならない円筒巻き形状であってもよい。ただし、この場合には金属板の端部同士間による隙間をできるだけ小さくするのが望ましい。また、筒状部材３２２は、つなぎ目が存在しない円筒であってもよい。

また、カップ部材３２１と筒状部材３２２は、それぞれ別の材料で構成してもよい。また、それらの部材の接続は、抵抗溶接、かしめなどの方法で行ってもよい。カップ電極３２１と筒状部材３２２に、互いに嵌合する凸部、凹部を形成し、嵌合接続してもよい。

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インナーリード
３２電極
３２１カップ部材
３２１１底部
３２１２側部
３２２筒状部材
３２３溶接痕
３３アウターリード
３４ビーズ

Claims

内部に放電空間が形成されたバルブと、前記放電空間に封入された放電媒体と、前記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、底部と側部を有するカップ部材と、軸方向長さが１０ｍｍ以上である筒状部材とで構成され、前記カップ部材の前記側部と前記筒状部材とが重ね合わせ接続されてなることを特徴とする冷陰極放電ランプ。
前記筒状部材は、絞り部が形成されており、前記絞り部と前記カップ部材の前記側部とが重ね合わせ接続されてな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。
前記電極の底部側から、前記筒状部材の軸方向長さに対して１／２の寸法までの側壁に、貫通穴を１個以上設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載する冷陰極放電ランプ。