JP2875905B2 - 蛍光ランプ - Google Patents

蛍光ランプ

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JP2875905B2 JP13698791A JP13698791A JP2875905B2 JP 2875905 B2 JP2875905 B2 JP 2875905B2 JP 13698791 A JP13698791 A JP 13698791A JP 13698791 A JP13698791 A JP 13698791A JP 2875905 B2 JP2875905 B2 JP 2875905B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、蛍光ランプに関し、特
に、液晶パネルのバックライトに好適に用いられる蛍光
ランプに関する。
【0002】
【従来の技術】ビデオ一体型カメラ等の小型液晶パネル
を備えたディスプレイ装置等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
第40頁〜第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やすさを得るために、輝度、輝度
均斉度、発光色等の光学的特性と、液晶パネルの薄型軽
量、低消費電力等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。また、その他の条件として、液晶パ
ネルが熱に弱いことから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。すなわち、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、さらには
最適な電極設計がなされる。また、高周波安定器により
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。
【0003】しかるに、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。このような事情か
ら、小型で温度上昇が速く、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となり、振動や
衝撃に対して弱くなる。このため実開昭64−1925
1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、この金属パイプにより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が提案されてい
る。
【0004】実開昭64−19251号公報に示された
金属パイプは、ほぼ有底筒状、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号公報にも説明さ
れているように、いわゆるホローカソード的な効果を有
し、発光に寄与しない陰極降下電圧が低下し、従って、
消費電力が低減して発光効率が向上する利点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる構造の
電極を、消費電力を数W〜10W以上にパワーアップ
し、輝度を大きくした蛍光ランプに適用しようとする
と、イオン衝撃による電極物質の飛散が大きく、早期に
ランプの内壁に黒化現象が現れ、使用寿命途中での光量
減衰が早い問題がある。特に、高周波安定器により点灯
すると小さな電極に負担がかかり、やはり使用寿命が短
くなる欠点がある。そこで、本発明は、電極が小型で輝
度が高く、消費電力を大きくしても黒化現象が少なく、
特に薄型の液晶パネルのバックライト用として有用で、
また管径の細い蛍光ランプを提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、本発明の蛍光ランプは、金属パイプの一端にリード
棒が挿入され、当該リード棒が突出する状態となるよう
に前記金属パイプの一端が圧潰されて両者が接続され、
前記金属パイプの拡開部に位置された前記リード棒の突
出部には、アルカリ土類金属もしくは希土類金属の化合
物、またはこれらの化合物とその他の金属粉末との混合
物が塗布され、前記アルカリ土類金属もしくは希土類金
属の化合物に含有される金属成分と前記リード棒を構成
する金属成分との合金と、アルカリ土類金属もしくは希
土類金属の化合物とが混在した状態で焼付いてなる電極
を具備することを特徴とする。
【0007】
【作用】アルカリ土類金属もしくは希土類金属の化合
物、またはこれらの化合物とその他の金属粉末との混合
物が、金属パイプの拡開部に位置されたリード棒の突出
部に塗布されて、アルカリ土類金属もしくは希土類金属
の化合物に含有される金属成分とリード棒を構成する金
属成分との合金と、アルカリ土類金属もしくは希土類金
属の化合物とが混在した状態で焼付いているので、耐イ
オン衝撃性が著しく高くなる。従って、電極物質の飛散
が少ない。また、電極が金属パイプを用いて構成される
ので、細長い電極を作るのに適し、ランプの消費電力が
大きくなっても、電極を太くせずに長めに設計すること
により、ホローカソード的な効果を得ることができ、従
って、管径は細いが、長形で消費電力の大きいランプの
設計が可能となる。また、電極の熱容量が小さいので、
温度上昇が速く、立ち上がりの速い照明が可能となる。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図1は、
液晶パネルのバックライトに用いられる輝度の大きな蛍
光ランプ1の一端側を示す説明図であって、他端側も同
一構造である。この蛍光ランプ1は、金属パイプ2の一
端3に例えばニッケル製のリード棒4が挿入され、当該
リード棒4が突出する状態となるように前記金属パイプ
2の一端3が圧潰されて両者が接続され、金属パイプ2
の拡開部5に位置された前記リード棒4の突出部13に
は、アルカリ土類金属もしくは希土類金属の化合物、ま
たはこれらの化合物とその他の金属粉末との混合物が塗
布され、当該アルカリ土類金属もしくは希土類金属の化
合物の一部のものに含有される金属成分とリード棒4を
構成する金属成分との合金と、残部のアルカリ土類金属
もしくは希土類金属の化合物とが混在した状態で焼付い
てなる電極6を有する。7はその合金化層を示す。
お、前記その他の金属粉末が共に用いられた場合には、
当該その他の金属粉末も合金化される場合がある。
【0009】リード棒4の外径は1mmφであり、突出
部13の長さは3〜4mmである。また、金属パイプ2
の拡開部5の長さDは、4〜5mmである。リード棒4
の突出部13は金属パイプ2の拡開部5内に収められ、
拡開部5の先端からは飛び出さない状態となっている。
鉛ガラスからなるバルブ8の内径は約3.3mmであっ
て、その両端部に電極6が配置される。電極間距離は例
えば140mmである。バルブ端部9は、リード棒4に
設けられたガラスビーズ10で封止されている。バルブ
8内には所定量の希ガスと水銀が封入され、内面には蛍
光体層11が付着している。12は、水銀化合物を担持
した円板状の金属部材であって、ガラスビーズ10に近
い位置のリード棒4に取付けてある。
【0010】アルカリ土類金属としては、カルシウム、
バリウム、ストロンチウム等が挙げられ、その化合物と
しては、酸化物、炭酸塩、バリウム−ストロンチウム−
カルシウムのカーボネイト等が挙げられる。特に、アル
カリ土類金属の酸化物は、エミッタ(電子放射を良くす
る物質)として有効に作用するものである。希土類元素
としては、ランタン、セリウム等が挙げられ、その化合
物としては、酸化物、炭酸塩、硝酸塩等が挙げられる。
【0011】その他の金属としては、リード棒4と同様
の材料が好ましく用いられる。具体的には、ニッケル等
が挙げられる。また、ニッケルにマグネシウム、アルミ
ニウム、タングステン、シリコン等の還元剤として作用
する金属を混合したものであってもよい。還元剤として
作用する金属が混合されることにより、リード棒4との
合金化が促進される。具体的一例においては、ニッケル
にチタンもしくはアルミニウムを添加したものに、アル
カリ土類金属の酸化物と酸化アルミニウムとの混合物も
しくは複合酸化物を混合したものが挙げられる。
【0012】アルカリ土類金属もしくは希土類金属の化
合物、またはこれらの化合物とその他の金属粉末との混
合物をリード棒4の突出部13に塗布し、これを真空中
で高温で加熱処理すると、リード棒4の金属による還元
反応が進行して、白色状の化合物(酸化物)が黒色状に
変化し、当該アルカリ土類金属もしくは希土類金属の化
合物の一部のものに含有される金属成分とリード棒4を
構成する金属成分とが合金化し、残部のアルカリ土類金
属もしくは希土類金属の化合物は還元されないまま残留
するので、それらが混在した状態でリード棒4の突出部
13に焼付いた状態となる。
【0013】本実施例の蛍光ランプは例えば次のような
製造プロセスにより製造される。 (1)水銀化合物やガラスビーズを有するリード棒の先
端部に、アルカリ土類金属もしくは希土類金属の化合
物、またはこれらの化合物とその他の金属粉末との混合
物を塗布する。 (2)金属パイプの一端に上記リード棒を挿入し、当該
リード棒が突出する状態となるように金属パイプの一端
を圧潰して両者を接続し、電極組立体を作製する。 (3)ベルジャーの中で、蛍光体の塗布されたバルブの
両端に、電極組立体を配置し、一方の電極組立体のみを
先にガラスビーズの位置で封着する。 (4)ベルジャーの中を高真空に排気し、リード棒の突
出部に塗布されていたアルカリ土類金属もしくは希土類
金属の化合物、またはこれらの化合物とその他の金属粉
末との混合物を加熱処理する。 (5)ベルジャー内に希ガスをランプに必要なガス圧力
まで封入し、それから他方の組立体もガラスビーズの位
置で封着する。 (6)最後に、水銀化合物を加熱分解して、バルブ内に
水銀を遊離させる。
【0014】水銀化合物は、水銀を放出した残滓がバル
ブ内の不純ガス吸着剤、いわゆるゲッターとして機能す
る他の金属との合金からなるものである。水銀の封入方
法やゲッターの封入方法、ゲッターの封入構造について
は、すでに多数の技術が開示されているが、それらの技
術が上記製造プロセスに利用できる。
【0015】図1で説明した蛍光ランプは、例えば図2
に示すような電気回路によって点灯される。この電気回
路には、自励型インバータ21が含まれており、交流電
源22が電解コンデンサ23とダイオード24で整流さ
れてインバータ21に入力される。そしてトランジスタ
25と26が交互にオン、オフするとトランスTの2次
側に高圧の高周波電力が発生し、蛍光ランプ1に印加さ
れる。なお、27は点灯起動を容易にするためのトリガ
ー用電極であり、アース側に接続してある。Lはコイ
ル、R1 ,R2 は抵抗、C2 はコンデンサである。
【0016】従って、コンデンサC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、蛍光ランプ1は約20kHzの高周波で点灯
される。そして、放電電流を12mA、電圧を約560
V(ピーク・トウ・ピーク値)に選定すると、初期特性
で30000ntの高輝度が得られる。10000時間
の使用寿命テストを行ってみると、光量の減衰は、初期
値を100とすると、60であって、つまり、光量維持
率50%以上で使用寿命10000時間の蛍光ランプで
あることがわかった。
【0017】次に、図3は、この蛍光ランプ1をバック
ライトとして使用した例を示す。プリント基板31に
は、光拡散板32および電気回路部品33が取付けられ
ているが、バックライトユニットの高さHは、小さく設
計される傾向にある。蛍光ランプ1はミラー34で取囲
まれており、直射光と反射光とがプリズム型の導光板3
5に入って反射され、開口36と光拡散板32を透過し
て液晶パネルを背後から照明する。導光板35内の反射
の経路は、蛍光ランプ1からの光を長辺37で底辺38
の方へ反射し、あらためて底辺38からの反射光が開口
36へ向かうようにしている。ただし、この蛍光ランプ
1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等の光源として使用できるこ
とは勿論である。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の蛍光ラン
プによれば、電極の耐イオン衝撃性が大きいために電極
物質の飛散が抑制され、結果として光量減衰の少ない長
寿命ランプとなる。また、このように電極が丈夫である
ため、電流値を大きくして、輝度を高くすることもで
き、さらに、ホローカソード的効果による発光効率も向
上する。しかも、バルブ径の細い蛍光ランプの設計に好
適であるので、液晶パネルのバックライト用のランプ、
あるいはOA機器用蛍光ランプとして優れたものを提供
することができる。また、電極の熱容量が小さいので、
温度上昇が速く、立ち上がりの速い照明が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の蛍光ランプの実施例の要部の説明図で
ある。
【図2】本発明の蛍光ランプを点灯するための電気回路
の説明図である。
【図3】本発明の蛍光ランプの使用例を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
1 蛍光ランプ 2 金属パイ
プ 3 金属パイプの一端 4 リード棒 5 拡開部 6 電極 7 合金化層 8 バルブ 9 バルブ端部 10 ガラスビ
ーズ 11 蛍光体層 12 金属部材 13 突出部 21 自励型イ
ンバータ 22 交流電源 23 電解コン
デンサ 24 ダイオード 25 トランジ
スタ 26 トランジスタ 27 トリガー
用電極 T トランス L コイル R1 抵抗 R2 抵抗 C2 コンデンサ 31 プリント
基板 32 光拡散板 33 電気回路
部品 34 ミラー 35 導光板 36 開口 37 長辺 38 底辺
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01J 61/067 H01J 61/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属パイプの一端にリード棒が挿入さ
    れ、当該リード棒が突出する状態となるように前記金属
    パイプの一端が圧潰されて両者が接続され、前記金属パ
    イプの拡開部に位置された前記リード棒の突出部には、
    アルカリ土類金属もしくは希土類金属の化合物、または
    これらの化合物とその他の金属粉末との混合物が塗布さ
    れ、前記アルカリ土類金属もしくは希土類金属の化合物に含
    有される金属成分と前記リード棒を構成する金属成分と
    の合金と、アルカリ土類金属もしくは希土類金属の化合
    物とが混在した 状態で焼付いてなる電極を具備すること
    を特徴とする蛍光ランプ。
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JP2002289139A (ja) * 2001-03-28 2002-10-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 冷陰極放電ランプ
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