JP2801371B2 - 放電ランプ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は放電ランプに関し、特に液晶パネルのバック
ライトに用いられる小型の蛍光ランプに関するものであ
る。

〔従来技術〕

ビデオ一体型カメラなどの小型液晶パネルを使用する
デイスプレイ装置などに使用されるバックライト用の蛍
光ランプは、例えば照明学会誌（第73巻第５号40〜46
頁）に詳しく解説されているように、液晶パネルの表示
の見易さを得るために、輝度、輝度均斉度、発光色など
の光学的特性と、液晶パネルの薄型、軽量、低消費電力
などの特長に見合った機械的寸法と電気的特性が要求さ
れる。その他に、液晶パネルが熱に弱いので発光面が高
温にならず、点灯寿命が長いことが要求される。つま
り、通常の一般照明用蛍光ランプと異なり、寸法が小さ
くて消費電力も小さく、同時に明るくて演色性が良く、
使用寿命が長いことが特に強く要求される。このため、
バックライト用の蛍光ランプは、低消費電力に適合する
ように、電流と電圧および始動用希ガスや水銀の封入量
が定められ、更には最適な電極設計がなされる。そし
て、高周波電源で点灯して要求される明るさと演色性が
得られるようにしている。

ところで、蛍光ランプを小型化するためには、電極も
小型化する必要がある。そこで、小型で温度上昇が早
く、消費電力を少なくするために、素線径の細いフィラ
メントコイルを有する熱陰極型の電極が使用されること
が多いが、消費電力が1W以下、例えば0.5Wの蛍光ランプ
の場合、フィラメントコイルの素線径はきわめて細くな
るが、このように細くするとフィラメントコイルの支持
が困難で振動や衝撃に対して弱くなる。このため本発明
者は、実開昭64−19251号公報に示されるように、一端
が内導線に固定された金属パイプ内にエミッターを付着
させたフィラメントコイルを配置し、この金属パイプで
素線径の細いフィラメントコイルを保持するようにした
ものを提案した。この金属パイプは、略有底筒状である
ので、つまり、ホローカソード状であるので、単にフィ
ラメントコイルを保持するだけでなく、例えば特開昭64
−33844号公報でも説明されているように、いわゆるホ
ローカソード効果を有し、発光に寄与しない陰極降下電
圧が低下する。従って、消費電力が低減して発光効率が
向上する利点もある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、かかる構造の電極では、消費電力に数
Ｗに上げてパワーアップし、輝度を大きくした蛍光ラン
プの場合に、消費電力が1W以下のものと同様に小型にす
ると、細いフィラメントコイルに付着できるエミッター
の量が少ないので、エミッターが早期に消耗してなくな
り、かつ放電時に電子線などが多くなり、細いフィラメ
ントコイルに衝突するのでどうしても点灯寿命が短くな
ってしまう。特に、高周波電源で点灯すると小さな電極
に負担がかかり、やはり点灯寿命が短くなる問題点があ
る。

また、かかる電極を製造する際に、金属パイプの一端
をプレスで圧潰してフィラメントコイルの端部を保持
し、それからリード線とゲッター板を金属パイプにスポ
ット溶接するので、製造工程が多くて手間を要する問題
点がある。

そこで本発明は、電極が小型で発光効率が良く、消費
電力を少々大きくしてパワーアップしても点灯寿命が長
くて液晶パネルのバックライト用小型蛍光ランプに適
し、しかも電極の製造が簡単な放電ランプを提供するこ
とを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる目的を達成するために、本発明は、ガラスバル
ブ内に一対の電極が対向配置され、所定量の希ガスと水
銀が封入された放電ランプにおいて、その電極を基体金
属粉末にアルカリ土類金属系のエミッターを混合成形し
た焼結体で構成し、その先端側にホローカソード状の凹
所を形成し、その後端側にリード線をかしめにより固定
する構造とする。

あるいは、電極を基体金属粉末にアルカリ土類金属系
のエミッターを混合成形した焼結体で構成し、その先端
側にホローカソード状の凹所を形成し、その後端側にリ
ード線をかしめにより固定するとともに、エミッターの
含有量が後端側よりも先端側の方を高くする構造とす
る。

あるいは、電極を基体金属粉末にアルカリ土類金属系
のエミッターを混合成形した焼結体で構成し、その先端
側にホローカソード状の凹所を形成し、その後端側にリ
ード線をかしめにより固定するとともに、凹所の内面に
エミッターをより高濃度に含有した金属粉末ないしエミ
ッターのみを付着するか、もしくは凹所にエミッターを
より高濃度に含有した金属粉末もしくはエミッターのみ
の筒状の第２焼結体を充填した構造とする。

〔作 用〕

すなわち、電極を基体金属粉末にアルカリ土類金属系
のエミッターを混合成形した焼結体で構成するので、小
さな嵩体積の中に多量のエミッターを含有させることが
でき、かつフィラメントコイルよりも丈夫であるので、
電極が小さくてよく、電流値を大きくしてパワーアップ
しても点灯寿命の長いものが得られる。また、先端側に
ホローカソード状の凹所が形成されているので、ホロー
カソード効果のために陰極降下電圧の低下が期待でき
る。そして、後端側にリード線をかしめにより固定する
が、基体金属粉末に対するエミッターの含有量をあまり
多くするとかしめが不可能になる。しかし、エミッター
の含有量をかしめ可能な範囲内で多く含有させることに
より、点灯寿命とかしめ操作を両立させることができ
る。従って、スポット溶接工程などが不要であり、工程
数が少なく、簡単に製造することができる。

更には、請求項２記載の発明のように、エミッターの
含有量をかしめを行う後端側の方を低くし、アークが放
電する先端側の方を高くすると、容易にかしめることが
できるとともに、有効なエミッター量を多くでき、ま
た、請求項３記載の発明のように、凹所の内面にエミッ
ターをより高濃度に含有した金属粉末ないしエミッター
のみを付着するか、もしくは凹所にエミッターをより高
濃度に含有した金属粉末もしくはエミッターのみの筒状
の第２焼結体を充填すると、同様に容易にかしめること
ができるとともに、有効なエミッター量を多くできる。

〔請求項１記載の発明の実施例〕 第１図は、消費電力が3.5W程度であり、液晶パネルの
バックライトに用いられる輝度の大きな小型蛍光ランプ
10の一端側を示すが他端側も同一の構造である。軟質ガ
ラスからなる内径が5mm以下の細径のガラスバルブ１内
には一対の電極２が対向配置されており、その端部はガ
ラスビーズ５でシールされている。そして、ガラスバル
ブ１内に所定量の希ガスと水銀が封入され、内面に蛍光
体層９が付着されているが、蛍光体層９が軸線方向に付
着しない帯状のアパーチャーが形成されており、光はこ
のアパーチャーから強く放射する。

ここで、電極２は、例えばニッケルからなる基体金属
粉末にアルカリ土類金属系、例えばバリウム・ストロン
チウム・カルシウムの酸化物からなるエミッターを混合
して焼成した焼結体３で構成されている。焼結体３の先
端側には、放電に寄与するホローカソード状の大きな凹
所31が形成されており、後端側にはリード線４が挿通さ
れる小さな孔32が穿設されている。そして、シール用の
ガラスビーズ５が溶着されたリード線４をこの孔32に挿
通し、部位Ｋにおけるかしめによって固定している。こ
のように焼結体３をかしめるので、基体金属粉末とエミ
ッターの混合比は、焼結体３をかしめ可能な範囲内でエ
ミッターを多く含有させるのがよく、例えば重量比で基
体金属粉末100に対してエミッター10が選ばれる。

〔請求項２記載の発明の実施例〕 第２図において、焼結体３は、凹所31が形成さた先端
側3bと孔32が穿設された後端側3aの２つの区域からでき
ている。後端側3aはかしめてリード線４を固定するの
で、前記と同じ配合の混合物からなるが、先端側3bはか
しめないので、エミッターを大きく増量することが可能
になり、例えば基体金属粉末としてモリブデン粉末を選
び、重量比でモリブデン粉末100に対して前記のエミッ
ター30の割合で混合してある。そして、金型による２回
の成形作業で先端側3bと後端側3aを一体に成形し、焼結
する。

〔請求項３記載の発明の実施例〕 第３図において、焼結体３は、第１図に示すものと同
一形状であるが、凹所31内に内孔61を有する筒状の第２
焼結体６が充填されている。従って、第２焼結体６の内
孔61がホローカソード的な役目を果たす。ここで、焼結
体３の組成は、かしめる必要があるので、基体金属粉末
としてタングステン粉末を選び、重量比でタングステン
粉末100に対して前記のエミッター10の割合で混合して
ある。一方、第２焼結体６は、タングステン、ニッケ
ル、ジルコニウムの混合物100に対して前記のエミッタ
ー500〜1000の割合で混合したものであり、更には基体
金属粉末を使用せずにエミッターのみからなるものであ
ってもよい。これの作り方も、前記と同じく、金型によ
る２回の成形作業で焼結体３と第２焼結体６を一体に成
形し、焼結する。

あるいは、図示しないが、第２焼結体６に代えて、凹
所31の内面に第２焼結体６用の前記の混合物をバインダ
ーによって付着させても良い。このときも、凹所31を混
合物で完全には充填せず、中空部分を形成してホローカ
ソード的効果が期待できるようにする。

かかる蛍光ランプ10が第４図に示す電源回路によって
点灯される。電源回路には、自励型インバータ12が含ま
れており、交流電源13が電解コンデンサC₃とダイオード
15で整流されて自励型インバータ12にインプットされ
る。そしてトランジスタTr₁とTr₂がON、OFFするとトラ
ンスＴの二次側に高圧の高周波電力が発生し、蛍光ラン
プ10に印加される。なお、符号11は点灯起動を容易なら
しめるためのトリガー用電極であり、アース側に接続し
てある。従って、コンデンサC₁の容量とトランスＴのリ
アクタンスを適当に選定することによって周波数が決定
され、通常は20〜100KHzの高周波で点灯される。そし
て、放電電流は3.5〜20mA、電圧は1000〜2500V（電圧波
形の上のピークと下のピークの差）程度である。

次に、第５図はこの蛍光ランプ10をバックライトとし
て使用した例を示す。プリント基板100には光拡散板101
および電気回路部品103が取り付けられているが、バッ
クライトユニットの高さｈは小さく設計されている。そ
して、本発明の蛍光ランプ10がミラー104で取り囲まれ
ており、ミラー104の反射光はプリズム型の光導板105で
反射し、光拡散板101を透過して図示略の液晶パネルの
背面に入射する。ここで、蛍光ランプ10が小型であるの
で、ミラー104の大きさを電気回路部品103などの大きさ
で定まるバックライトユニットの高さｈ内に収めること
ができる。

なお、本発明の放電ランプは、液晶パネルのバックラ
イト以外にも、小型化が要求されるイメージリーダー用
などの光源として使用できることは明らかである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の放電ランプは、先ず、
ホローカソード効果が得られて発光効率が優れている
が、電極を基体金属粉末にアルカリ土類金属系のエミッ
ターを混合成形した焼結体で構成するので、小さな電極
の中に多量のエミッターを含有させることができ、輝度
を大きくするために消費電力が少々大きくなって電子線
などが増加しても点灯寿命の長い小型放電ランプとする
ことができる。従って、小型で点灯寿命が長いことが特
に強く要求される小型液晶パネルのバックライト用蛍光
ランプに好適である。また、焼結体をかしめてリード線
を固定するので、製造工程が少なく、簡単に製造できる
利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項１記載の発明の説明図、第２図は請求項
２記載の発明の要部の説明図、第３図は請求項３記載の
発明の要部の説明図、第４図は電源回路の説明図、第５
図はバックライトユニットの説明図である。 １……ガラスバルブ、２……電極、３……焼結体、31…
…凹所、32……孔、４……リード線、５……ガラスビー
ズ、６……第２焼結体、61……内孔、９……蛍光体層、
10……蛍光ランプ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガラスバルブ内に一対の電極が対向配置さ
   れ、所定量の希ガスと水銀が封入された放電ランプにお
   いて、 該電極は、基体金属粉末にアルカリ土類金属系のエミッ
   ターを混合成形した焼結体からなり、その先端側にホロ
   ーカソード状の凹所が形成され、その後端側にリード線
   がかしめにより固定されたことを特徴とする放電ラン
   プ。
2. 【請求項２】ガラスバルブ内に一対の電極が対向配置さ
   れ、所定量の希ガスと水銀が封入された放電ランプにお
   いて、 該電極は、基体金属粉末にアルカリ土類金属系のエミッ
   ターを混合成形した焼結体からなり、その先端側にホロ
   ーカソード状の凹所が形成され、その後端側にリード線
   がかしめにより固定されるとともに、エミッターの含有
   量が後端側よりも先端側の方が高いことを特徴とする放
   電ランプ。
3. 【請求項３】ガラスバルブ内に一対の電極が対向配置さ
   れ、所定量の希ガスと水銀が封入された放電ランプにお
   いて、 該電極は、基体金属粉末にアルカリ土類金属系のエミッ
   ターを混合成形した焼結体からなり、その先端側にホロ
   ーカソード状の凹所が形成され、その後端側にリード線
   がかしめにより固定されるとともに、該凹所の内面にエ
   ミッターをより高濃度に含有した金属粉末ないしエミッ
   ターのみが付着されるか、もしくは該凹所にエミッター
   をより高濃度に含有した金属粉末もしくはエミッターの
   みの筒状の第２焼結体が充填されたことを特徴とする放
   電ランプ。