JP2859384B2

JP2859384B2 - 放電ランプ

Info

Publication number: JP2859384B2
Application number: JP16574890A
Authority: JP
Inventors: 博久石川
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 1990-06-26
Filing date: 1990-06-26
Publication date: 1999-02-17
Anticipated expiration: 2014-02-17
Also published as: JPH0458452A

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
の目易さを得るために、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。

次に、導電体である金属パイプにも放電するので、エ
ネルギーが分散してしまい、良好な陰極輝点が形成され
にくくて発光効率が低下し、アークが揺らぐため、発光
にチラツキが生じる問題点がある。

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、発光
にチラツキが生じなくて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形成し
た導通焼結体と、中空部を有し、中空部の開口が対向す
る電極側に向いた状態で導通焼結体の前方に接合された
非導通性の筒状のセラミック焼結体で構成し、リード線
を導通焼結体の孔に挿入してかしめにより固定し、セラ
ミック焼結体の中空部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させる
か、もしくは中空部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からなり、内孔を有
する筒状の第２焼結体を充填した構造にする。

〔作用〕

すなわち、セラミック焼結体の中空部の内面にエミッ
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
のみを付着させるか、もしくは中空部にエミッターをよ
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
メントコイルより丈夫であるので、小さな電極でよく、
電流値を大きくしても点灯寿命の長いものが得られる。
また、導通焼結体の前方に非導通体であるセラミック焼
結体が接合されているので、アーク放電は、セラミック
焼結体の中空部の内面に付着した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、もしくはセラ
ミック焼結体内部のエミッターを多く含有した内孔を有
する第２焼結体のみに放電する。従って、発光効率が優
れてアークが安定し、発光がちらつかない。また、リー
ド線をかしめにより固定するので、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。

〔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
して焼成した導通焼結体３と、中空部の開口が対向する
電極側に向いた状態で導通焼結体３の前方に接合された
非導通性の筒状のセラミック焼結体７で構成されてい
る。セラミック焼結体７には、大きな中空部71が形成さ
れ、導通焼結体３には小さな孔31が形成されている。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31に挿通し、かしめによって固定している。

次に、セラミック焼結体７の中空部71内に内孔61を有
する筒状の第２焼結体６が充填されており、その端部が
導通焼結体３と接触している。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、導
通焼結体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。いずれにしても、小さな嵩体積の中に
多量のエミッターが含有されている。これの作り方は、
金型による３回の成形作業で導通焼結体３とセラミック
焼結体７および第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、中
空部71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、中空部71
を混合物で完全には充填せず、中空部分を形成してホロ
ーカソード効果が得られるようにする。

かかる蛍光ランプ10が第２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。このと
き、セラミック焼結体７が非導通性であるので、アーク
はセラミック焼結体７内の第２焼結体６にのみ放電す
る。従って、発光効率が高く、かつアークが安定して発
光にチラツキが生じない。

次に、第３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導通焼結体とセラミック焼結体で構
成し、セラミック焼結体内にエミッター含有量の多い第
２焼結体などを充填するのでするので、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が長くなり、更には、セラミック
焼結体には放電せずに、その内部の第２焼結体のみに放
電するので、アークが安定して発光にチラツキが生じな
い。従って、小型で点灯寿命が長く、アークが安定した
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、導通焼結体をかし
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図は本発明の実施例の説明図、第２図は電源回路の
説明図、第３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……導通焼結体、
31……孔、４……リード線、５……ガラスビーズ、６…
…第２焼結体、61……内孔、７……セラミック焼結体、
71……中空部、９……蛍光体層、10……蛍光ランプ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【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導通焼結体と、中空部を有し、該中
空部の開口が対向する電極側に向いた状態で導通焼結体
の前方に接合された非導通性の筒状のセラミック焼結体
からなり、リード線が導通焼結体の孔に挿入されてかしめにより固
定され、セラミック焼結体の中空部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、もしくは該中空部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からなり、内
孔を有する筒状の第２焼結体が充填されたことを特徴と
する放電ランプ。