JP3327329B2

JP3327329B2 - 水銀入冷陰極蛍光放電管

Info

Publication number: JP3327329B2
Application number: JP05082799A
Authority: JP
Inventors: 隆夫牛窪
Original assignee: Sanken Electric Co Ltd
Current assignee: Sanken Electric Co Ltd
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2002-09-24
Anticipated expiration: 2019-02-26
Also published as: JP2000251835A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高い発光輝度を長時
間保つことができる水銀入冷陰極蛍光放電管に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の二重管式冷陰極蛍光放電管は、図
1に示すようにガラス製の内管即ち発光管１と外管２と
から成る包囲体３と、この中に配置された一対の放電用
電極４、５と、一対の放電用電極４、５に接続された一
対の端子６、７とから成る。放電用電極４、５は例えば
タングステンから成り、端子６、７は例えばニッケルか
ら成り、両者はスポット溶接されている。発光管１の中
には水銀と放電用ガスとしての希ガス（例えばアルゴン
ガス、キセノンガス等）が封入されている。また、発光
管１の内壁には発光物質が塗布されている。

【０００３】この冷陰極蛍光放電管の一対の電極４、５
に電圧を印加して熱電子を放出させると、この熱電子が
管内の水銀原子に衝突して紫外線が発生し、この紫外線
が管壁に塗られた発光体を刺激して可視光線を発生させ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、二重管式冷
陰極蛍光放電管は、発光管１の外部を一定の間隔を有し
て外管２で包囲した二重封管構造となっているので、発
光管１の放熱が発光管１と外管２との間に形成された低
圧雰囲気の空間によって妨げられ、低温環境下において
も良好な発光特性が得られる。しかし、二重管式冷陰極
蛍光放電管を長時間使用すると、発光管１の中央側にお
ける発光輝度が低下する。この発光輝度の低下は、発光
管１の内部に封入された水銀の分布の変化によって生じ
るものと考えられる。即ち、通電時において発光管１の
表面の温度は、発光管１の全長にわたって一様ではな
く、管両端側の温度が管中央側の温度よりも低くなる。
封入された水銀は温度の低い領域に移動する性質を有し
ているため、長時間使用していると水銀が徐々に発光管
１の両端側に集まり、発光管１の中央側の水銀が枯渇
し、その部分における発光は輝度の低いピンク色にな
る。

【０００５】そこで、本願発明は、長期にわたって使用
しても発光管の中央側における発光輝度の低下が生じな
い、寿命の長い冷陰極蛍光放電管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】上記課題を解決し、上記
目的を達成するための本発明は、断熱構造の長手の包囲
体とこの包囲体の両端側に配置された一対の放電用電極
と一対の端子とから成る水銀入冷陰極蛍光放電管におい
て、前記一対の放電用電極及び前記一対の端子は棒状に
形成され、前記一対の放電用電極と前記一対の端子の前
記包囲体に固着された部分との両方が、前記一対の端子
の前記包囲体から外部に突出している部分よりも細く形
成され且つ互いに同一材料で同一の太さに形成されてい
ることを特徴とする水銀入冷陰極蛍光放電管に係わるも
のである。

【０００７】請求項２に示すように放電用電極の体積を
０．３５ｍｍ³ 以下にすることが望ましい。なお、本願
において、太さは棒状物体の平均の太さを意味してい
る。

【０００８】

【発明の効果】各請求項の発明によれば、放電用電極又
は端子の固着部分の太さが端子の外部突出部分の太さよ
りも細くなっているので、ここの電流密度を高めること
ができ、ここでの発熱量を増大させることができる。こ
れにより、放電用電極近傍即ち包囲体の両端近傍の内部
の温度を高めることができ、内部の温度の均一化を図る
ことができる。この結果、放電管を長期間使用しても封
入されている水銀が徐々に管の両端側に集まることを抑
制でき、管の中央側での水銀の枯渇を防止し、管全体の
輝度を高く保つことができる。また、端子の包囲体に対
する固着部分が外部突出部分よりも細く形成され且つ放
電用電極と同一の太さに同一材料で形成されているの
で、突出部分と異なる太さの放電用電極を容易に得るこ
とができる。また、端子の固着部分と外部突出部分との
間の段差を端子の位置決めに利用し、組立てを容易且つ
正確に行うことが可能になる。また、請求項２の発明に
よれば、放電用電極の体積を制限することによってここ
での電流密度を確実に高めることができる。

【０００９】

【実施形態及び実施例】次に、図２〜図４を参照して本
発明の実施形態及び実施例を説明する。

【００１０】図２（Ｄ）は本発明の実施例に従う二重封
止構造の水銀入冷陰極蛍光放電管を示す中央縦断面図で
ある。この放電管は、発光管１１と外管１２と一対のビ
ーズ部１３、１４と一対の放電用電極１５、１６と一対
の端子１７、１８とから成る。図２（Ｄ）で説明の都合
上境界を有するように示されているガラスから成る発光
管１１と外管１２とビーズ部１３、１４とは互いに溶着
され、一体化した包囲体１９を構成している。この包囲
体１９の全長Ｌは１８ｃｍである。図２（Ｄ）の本発明
に従う放電管は、放電用電極１５、１６と端子１７、１
８と形状において図１の放電管と相違している。

【００１１】光透過性円筒状ガラス管から成る発光管１
１の内径は１．４ｃｍ、外径は１．８ｃｍ、厚みは０．
２ｃｍ、長さは約１８ｃｍである。発光管１１即ち内管
を囲むように配置された外管１２は光透過性円筒状ガラ
ス管から成り、その内径は２．２ｃｍ、その外径は２．
６ｃｍ、その厚みは０．２ｃｍである。発光管１１と外
管１２は同軸配置され、両者間に０．２ｃｍの気密空間
２０が生じている。

【００１２】発光管１１の内部には従来の放電管と同様
に水銀と希ガス（例えばアルゴンガス、キセノンガス
等）が封入されている。また、発光管１１の内壁に蛍光
物質の塗布膜（図示せず）が形成されている。

【００１３】一対の放電用電極１５、１６及び一対の端
子１７、１８は、包囲体１９の一対の端面即ち側面の中
心に一致するように配置されている。一対の端子１７、
１８は外部突出部分１７ａ、１８ａと固着部分１７ｂ、
１８ｂとを有する。外部突出部分１７ａ、１８ａは包囲
体１９の端面から外部に突出した部分であって、外部回
路に電気的に接続されるピンである。端子１７、１８の
固着部分１７ｂ、１８ｂは包囲体１９の端面部即ちガラ
スビーズ部１３、１４に固着されている。放電用電極１
５、１６は包囲体１９のガラスビーズ部１３、１４から
発光管１１の内部に突出している。放電用電極１５、１
６と端子１７、１８の固着部分１７ｂ、１８ｂとは直径
０．４ｍｍのタングステンから成る円柱状即ち棒状の金
属体である。端子１７、１８の外部突出部分１７ａ、１
８ａはニッケルから成る直径約０．８ｍｍの円柱状即ち
棒状の金属体である。

【００１４】放電管は図２（Ｄ）において実質的に左右
対称に形成されているので、一方の放電用電極１５と一
方の端子１７とを図３及び図４を参照して詳しく説明す
る。タングステンから成る棒状金属体２０が放電用電極
１５と端子１７の固着部１７ｂとの両方に使用されてい
る。このタングステン棒状金属体２０は直径０．４ｍｍ
の均一の太さに形成されている。放電用電極１５の長さ
は約１．７ｍｍであり、放電用電極１５の容積は０．２
ｍｍ³ である。これに対して図１の従来の放電管におい
て、発光管１の中に突出している比較的径の大きい先端
部４ａ、５ａとこれよりも小さい径を有して発光管１の
中に突出している部分４ｂ、５ｂとを合わせて放電用電
極４、５とすれば、この放電用電極４、５のそれぞれの
体積は約０．７ｍｍ³ である。従って、本実施例の放電
用電極１５の体積は従来の放電用電極４の体積の半分よ
りも小さい１／３以下になっている。また、本実施例の
放電用電極１５の断面積は約０．１２ｍｍ² である。こ
れに対して従来の放電管における端子６、７と同一の太
さに形成されたニッケル棒から成る放電用電極部分４
ｂ、５ｂの径は約０．８ｍｍであり、ここの断面積は約
０．５０ｍｍ² である。従って、本実施例の放電用電極
１５の太さは従来の放電用電極４、５の部分４ｂ、５ｂ
の太さの半分であり、また、本実施例の放電用電極１５
の断面積は従来の放電用電極４、５の部分４ｂ、５ｂの
断面積の１／４以下である。従来の放電用電極４、５の
タングステンから成る先端部分４ａ、５ａは部分４ｂ、
５ｂよりも更に太いので、本実施例の放電用電極１５と
太さ及び断面積において更に相違している。図２の右側
の放電用電極１６及び端子１８は左側の放電用電極１５
及び端子１７と実質的に同一に構成されている。

【００１５】本実施例の端子１７、１８の外部突出部分
１７ａ、１８ａは図１の従来の放電管の端子６、７の外
部突出部分とほぼ同一形状を有し、直径Ｄ1 が約０．８
ｍｍのニッケル棒から成る。ニッケルは切断加工及び半
田メッキが容易であるので、端子１７、１８の材料とし
て好適である。タングステンの棒状体から成り且つ突出
部分１７ａ、１８ａにスポット溶接で固着された固着部
分１７ｂ、１８ｂの直径Ｄ2 は約０．４ｍｍであり、突
出部分１７ａ、１８ａの直径Ｄ1 の半分である。また、
固着部分１７ｂ、１８ｂの断面積は突出部分１７ａ、１
８ａの断面積の１／４以下である。

【００１６】図２（Ｃ）に示す放電管を製造する時には
まず、図２（Ａ）に示すように一対の放電用電極１５、
１６と一対の端子１７、１８とを得るための一対の複合
金属棒状体２１、２２と、一対の円筒状ガラスビーズ１
３ａ、１４ａとを用意し、各ガラスビーズ１３ａ、１４
ａの貫通孔２３、２４に対して複合金属棒状体２１、２
２の径の細い放電用電極１５、１６及び端子１７、１８
の固着部分１７ｂ、１８ｂを挿入し、ガラスビーズ１３
ａ、１４ａを端子１７、１８の外部突出部分１７ａ、１
８ａと固着部分１７ｂ、１８ｂとの境界の段部に当たる
ように位置決めする。これにより、ガラスビーズ１３
ａ、１４ａを固着部分１７ｂ、１８ｂに正確且つ容易に
位置決めすることができる。なお、ガラスビーズ１３
ａ、１４ａの貫通孔２３、２４の径は端子１７、１８の
外部突出部分１７ａ、１８ａの径よりも小さく、放電用
電極１５、１６及び固着部分１７ｂ、１８ｂよりも幾ら
か大きい。しかる後、ガラスビーズ１３ａ、１４ａを加
熱処理して固着部分１７ｂ、１８ｂに溶融結合させる。

【００１７】次に、内壁に蛍光物質膜（図示せず）が形
成された円筒状ガラス管から成る発光管１１を用意す
る。発光管１１の形状が図２（Ａ）と図２（Ｂ）（Ｃ）
（Ｄ）とで異なるので厳密に両者を区別すべきである
が、理解を容易にするためにここでは両方に同一の参照
符号を付すことにする。次に発光管１１の両端の内側に
ガラスビーズ１３ａ、１４ａを配置し、且つ発光管１１
の中を減圧状態にして一定量の水銀と放電用ガスとして
の希ガス（例えばアルゴンガス、キセノンガス等）を入
れ、発光管１１の両端部とガラスビーズ１３ａ、１４ａ
とを加熱処理して両者を溶融結合させる。これにより、
水銀と希ガスが封入された図２（Ｂ）の状態の発光管１
１が得られる。なお、ガラスビーズ１３ａ、１４ａと発
光管１１の両端とは溶融結合によって一体化されるが、
図２（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）では説明の都合上区別して示さ
れている。

【００１８】次に、円筒状のガラス管から成る外管１２
を用意し、位置決め用治具（図示せず）を用いて発光管
１１を外管１２のほぼ中央に位置決めし、外管１２の一
方の端部と発光管１１の一方の端部とを図２（Ｃ）に示
すように溶融結合させ、外管１２の他方の端部側は開放
状態に保つ。

【００１９】次に、周知の真空排気装置を使用して外管
１２の開放端側から発光管１１と外管１２との間を０．
０１〜１ｍＰａ程度の圧力となるよう排気し、しかる
後、発光管１１の他端側と外管１２の他端側とを溶融結
合し、図２（Ｄ）に示す放電管を完成させる。

【００２０】図２（Ｄ）の二重管式冷陰極放電管によれ
ば、従来の二重管式冷陰極蛍光放電管と同様に発光管１
１が低圧雰囲気の気密空間２０を介して外管１２に封管
された構造となっているため、発光管１１に対する断熱
効果が十分に得られ、低温環境下においても良好な発光
特性が得られる他に、次の格別な効果も得られる。（１）放電用電極１５、１６の径が細くなり且つこの
体積が従来のものよりも十分小さくなっており、且つ端
子１７、１８におけるガラス包囲体１９によって被覆さ
れる部分１７ｂ、１８ｂの径も小さくなっているため、
放電用電極１５、１６及び固着部分１７ｂ、１８ｂの電
流密度を十分に高めることができ、これに基づいて発生
する発熱量を増大することができる。これにより、通電
時において、発光管１１の内部の放電用電極１５、１６
周辺の温度を従来の二重管式冷陰極蛍光放電管の場合よ
りも高めることができ、発光管１１の温度が発光管全体
にわたってほぼ一様となる。この結果、長期間使用して
も、発光管１１の内部に封入された水銀が徐々に発光管
１１の両端側に集まることがなく、発光管１１の中央側
の水銀が枯渇することが防止され、長期にわたって発光
管全体の輝度を高く維持することができる。なお、端子
１７、１８の外部突出部分１７ａ、１８ａは従来の端子
６、７と同様に比較的太く形成されているので、外部接
続は従来と同様に行うことができる。（２）端子１７、１８の外部突出部分１７ａ、１８ａ
と固着部分１７ｂ、１８ｂとの間に太さの相違によって
段差が生じているので、この段差を利用してガラスビー
ズ１３ａ、１４ａを正確且つ容易に位置決めすることが
できる。（３）端子１７、１８の固着部分１７ｂ、１８ｂと放
電用電極１５、１６とが同一材料で連続的に形成されて
いるので、放電用電極１５、１６を容易に形成すること
ができる。

【００２１】

【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。（１）気密空間２０に熱伝導性の悪いガス（例えばア
ルゴンガス、エチレンガス、エタンガス、一酸化窒素ガ
ス、クリプトンガス、フレオンガスなど）を封入するこ
とができる。（２）各放電用電極１５、１６の体積を０．２ｍｍ³
程度にすることが望ましいが、従来の体積の約半分以下
に相当する０．３５ｍｍ³ 以下にすることによって、本
願で目的としている発光管１１の温度の一様性の改善効
果が得られる。（３）端子１７、１８の外部突出部分１７ａ、１８ａ
の太さは外部接続の関係で固定的な値になる。この固定
的な外部突出部分１７ａ、１８ａに比べて固着部分１７
ｂ、１８ｂ及び放電用電極１５、１６を少しでも細くす
れば、これ等の電流密度の増大即ち単位長さ当りの抵抗
値の増大を図ることができ、ここでの発熱量が増大す
る。しかし、所望の機械的強度を保って発熱量増大の効
果をより高めるためには、固着部分１７ｂ、１８ｂ及び
放電用電極１５、１６の太さを突出部分１７ａ、１８ａ
の太さの１／３〜４／５の範囲に収めることが望まし
い。従って、突出部分１７ａ、１８ａが０．８ｍｍの場
合には、固着部分１７ｂ、１８ｂ及び放電用電極１５、
１６の太さを０．２６〜０．６４ｍｍにすることが望ま
しい。（４）発熱量を大きくするためには放電用電極１５、
１６と固着部分１７ｂ、１８ｂとの両方を突出部分１７
ａ、１８ａよりも細くすることが望ましいが、いずれか
一方のみを細くしてもそれなりの効果を得ることができ
る。（５）蛍光物質を外管１２の内壁に塗布すること、又
は蛍光物質を発光管１１又は外管１２のガラスの中に混
入することもできる。（６）一対のガラスビーズ１３ａ、１４ａを発光管１
１に対して同時に溶融結合させないで、一方のビーズ１
３ａの溶融結合の後に他方のビーズ１４ａを溶融結合す
ることができる。また、端子１７、１８とガラスビーズ
１３ａ、１４ａとの溶融結合と発光管１１とガラスビー
ズ１３ａ、１４ａとの溶融結合とを同時に行うこともで
きる。（７）必要に応じて発光管１１を複数の外管で覆うこ
とができる。（８）固着部分１７ｂ、１８ｂと放電用電極１５、１
６とのいずれか一方又は両方を突出部分１７ａ、１８ａ
の材料よりも抵抗率の大きい材料で形成し、発熱量を高
めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の二重管式冷陰極蛍光放電管を示す断面図
である。

【図２】本発明の実施例に従う二重管式冷陰極蛍光放電
管を製造工程順に示す断面図である。

【図３】図２のビーズ及び金属棒状体を示す拡大斜視図
である。

【図４】図３の金属棒状体の側面図である。

【符号の説明】

１１発光管１２外管１３、１４ビーズ部１５、１６放電用電極１７、１８端子１７ａ、１８ａ外部突出部分１７ｂ、１８ｂ固着部分１９包囲体２０気密空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 61/067 H01J 61/34 H01J 61/36

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】断熱構造の長手の包囲体とこの包囲体の
両端側に配置された一対の放電用電極と一対の端子とか
ら成る水銀入冷陰極蛍光放電管において、前記一対の放電用電極及び前記一対の端子は棒状に形成
され、前記一対の放電用電極と前記一対の端子の前記包囲体に
固着された部分との両方が、前記一対の端子の前記包囲
体から外部に突出している部分よりも細く形成され且つ
互いに同一材料で同一の太さに形成されていることを特
徴とする水銀入冷陰極蛍光放電管。
【請求項２】前記一対の放電用電極のそれぞれは、
０．３５ｍｍ³ 以下の体積を有していることを特徴とす
る請求項１記載の水銀入冷陰極蛍光放電管。