JP3574122B2 - 二重管構造を有する冷陰極蛍光ランプ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ガス放電ランプに関し、特に二重管構造を有する冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）は、高光度、均一な光放射性、小径管であること及び種々の形に作成し得ることから、液晶ディスプレイ、スキャナー、自動車計器盤、小型の広告ネオンサイン及び電飾パネルのようないろいろな分野で広く使われてきている。一般に、冷陰極蛍光ランプは新しい小型の高輝度光源であり、上述の製品用にはバックライトとして使用されている。
【０００３】
ＣＣＦＬの作動電圧は、起動回路で要求される電圧だけでなく、主として構造及び物質（例えば、管径、管長、内部ガス圧力、電極材料及び構造、ＣＣＦＬの製法）に依存する。そのために、ＣＣＦＬの出力は、一旦作成されたならば作動電圧が増加しても大きくは変化しないであろう。また、ＣＣＦＬの出力は電流の増加により増加（すなわち、明るさが増加）し、 両電極の温度の増加をもたらし、それによって全ＣＣＦＬの作動温度が上昇する。ＣＣＦＬの一部が温度が下がるように周囲から影響を受けたなら、その部分の明るさは暗くなり、それによってＣＣＦＬは不均一に発光するようになる。
【０００４】
この問題を解決するために、二重管構造を有するＣＣＦＬが市販されるようになってきている（図６参照）。この二重管構造を有するＣＣＦＬは、内部蛍光管３、内部蛍光管３の両端に配置された電極１、内部蛍光管３の内壁上に塗布された蛍光物質層５及び内部蛍光管３内に充填されたガス６からなり、透明なガラス管２が内部蛍光管３の外周を覆っており、それらの間の空間４は真空にされるか或いは加圧ガスが充填されており、外側ガラス管２の端部７は内部蛍光管３の端部でシール部材により結合されていることを特徴とするものである。
【０００５】
図６に示されているように、ＣＣＦＬが作動しているとき、内部蛍光管３は外側ガラス管２により隔てられているために外部温度や環境条件の変化によりほとんど影響を受けず、それによって均一な発光及び安定な光放射を達成する。周囲温度が比較的低い場合でも、内部蛍光管３は起動でき、また非常に短い時間で所定の輝度に達する。
【０００６】
しかしながら、図６に示されているＣＣＦＬ内では、内部蛍光管３の両端は外側ガラス管２の両端に完全に埋め込まれている、すなわち、二重管の端部が完全に結合されている。周囲温度が低くなると、両管の温度差は１００℃以上にも達することがある。両者の間に生じた温度差により生じた応力は、シール端を容易に破壊する原因となり、ＣＣＦＬは使用不可能になる。そのために、このＣＣＦＬは種々の環境での応用可能性を実質的に制限する固有の欠点を有している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の技術課題を解決し、従来技術の問題点を打開しようとするものである。それ故、本発明の目的は、種々の環境で使用するために安全に作動させることができまた適度の信頼性を有しているＣＣＦＬを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、内部蛍光管及び該内部蛍光管の外側を覆っている外側ガラス管を有し、両方の管は分離して配置されてそれらの間が離れているＣＣＦＬが提供される。前記ＣＣＦＬはまた前記内部蛍光管及び前記外側ガラス管の端部でシールされている電極を包含する。
【０００９】
本発明のＣＣＦＬによれば、前記内部蛍光管の端部の外側表面は前記外側ガラス管の端部の内側表面とシール部材で結合されている。
【００１０】
本発明のＣＣＦＬによれば、前記外側ガラス管の端部の内側表面は前記内部蛍光管の端部の外側表面の曲線状に曲がっている部分で接触している状態になる。
【００１１】
本発明のＣＣＦＬによれば、前記外側ガラス管の端部の内部表面は前記内部蛍光管の端部の外側表面と接触していない。
【００１２】
本発明のＣＣＦＬによれば、延伸可能な部分が前記内側及び外側管の端部の間に位置している少なくとも一方の電極に設けられている。
【００１３】
本発明によるＣＣＦＬは二重管構造を備えている。そのような構造を用いることにより、内部蛍光管はほとんど周囲温度変化による影響を受けない。
【００１４】
また、内部蛍光管及び外部ガラス管は完全に分離して配置され、二重管の端部は完全に結合してはおらず、それによって二重管の端部間での大きな温度差に基づく破損割合を実質的に減少する。加えて、延伸可能な部分は、内部蛍光管及び外側ガラス管の端部間でシールされている電極に設けられ、それらの間に生じる温度差に基づく応力を完全に吸収することができ、それによってＣＣＦＬの破損を防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の第１実施態様を示すＣＣＦＬの概略断面図である。
図６に示されているＣＣＦＬとは異なり、本発明の内部蛍光管３及び外側ガラス管２の端部は、完全には結合されておらず、その代わりに両者は分けて配置されている。内部蛍光管３の端部は外側ガラス管２の端部とそれらの２つの向かい合った表面でのみ接触して両者は互いにシールされた状態になり、言い換えると、外側ガラス管２の内側表面は単に内部蛍光管３の端部の曲線状に曲がっている部分で接触している状態になる。
【００１６】
図６に示されたＣＣＦＬと対比すると、内部蛍光管３の端部と外側ガラス管３の端部との接触領域は比較的狭くまたその接触は浅い。結果として、二重管の間の温度差により生じる応力はかなり減じられ、それによって実質的にＣＣＦＬの破損リスクが減じられる。
【００１７】
内部及び外側管の間に生じる温度差の衝撃を更に減じるために、異なる膨張係数を有するガラス管が内部蛍光管３及び外側ガラス管２それぞれを製造するために用いられてもよい。内部蛍光管３は作動中１００℃近くに曝されるから、低膨張係数のガラス、例えば膨張係数３．２×１０^−６／℃の高ボロシリケートガラス、が使用されてもよい。外側ガラス管の温度は低く、周囲温度に近いから、高膨張係数のガラス、例えば膨張係数４．０×１０^−６／℃のボロシリケートガラス、が使用されてもよい。
【００１８】
このようにして、ＣＣＦＬが作動した際、内部及び外側管の間の温度差に基づく応力は異なる膨張係数を有する二重管のために減じることができ、それによってＣＣＦＬの破損のリスクを更に減少することができる。異なった膨張係数を有するガラスを二重管を製造するのに用いるといったような方法は、また図２〜図６に示されているＣＣＦＬにも適用可能である。図６のＣＣＦＬに適用される場合、ＣＣＦＬの破損割合は約６０％から約３０％に減少するであろう。
【００１９】
図２は、この発明の第２の実施態様を示すＣＣＦＬの概略断面図である。図２に見られるように、内部管２及び外部管３の端部はシール部材により直接接続されてはおらず、二重管はその二重管の端部で同じ電極１を共有することによってのみ分離した位置にある。このようにして、内部及び外部管の端部は互いに接触しない状態となり、換言すれば外側ガラス管の端部の内側表面は内部蛍光管の外側表面と接触していない状態となる。また、二重管の間は真空断熱されている。結果として、ＣＣＦＬが作動してるとき、二重管の間の温度差は二重管の端部に何等の影響をもたらさず、それによってＣＣＦＬの破損割合を劇的に減じる。
【００２０】
図３はこの発明の第３の実施態様を示す概略断面図である。図３に見られるように、二重管の端部は、互いに直接シールされてはおらず、それぞれの二重管の端部に配置された電極１によって接続されている。
【００２１】
例えば、ニッケル／タングステン電極１１は内部蛍光管３の両端部でシールされ、デュメット線電極１２は外側ガラス管２の両端部でシールされている。両電極１１及び１２は互いに延伸可能なように溶接され、すなわち延伸可能な部分１３（例えば、折り曲げ部分）が両電極の接続部分に設けられている。ＣＣＦＬが作動しているとき、内部及び外部管間の温度差により生じた延伸変形は上述の延伸可能部分で完全に吸収され、それによって二重管を有するＣＣＦＬにおいてそのような延伸変形に起因する破損が起らないようになる。
【００２２】
これらの二重管は異なったガラス、例えば、光損失を少なくしまた寿命を長くするためにボロシリケートガラスが内部蛍光管として使用され、また外側ガラス管２としてソーダガラス、鉛ガラス（ソフトガラスとして公知である）或いはコバールガラスのようなガラスから作成されていても良い。電極１１及び１２を作成するには他の物質も使用し得る。電極自体に関しては、２つの異なった種類の物質から作られていても良いし、或いは同じ物質であっても良い。
【００２３】
図４は、この発明の第４の実施態様を示すＣＣＦＬの概略断面図である。図４（Ａ）に見られるように、二重管の端部は、互いに直接シールされてはおらず、二重管の端部に配置された電極１によって接続されている。延伸可能な部分は内部管２及び外側管３の端部の間に位置された電極に設けられている遷移部分を含んでいる。
【００２４】
前記電極は外側ガラス管２の端部でシールされているタングステン電極１４を含み、タングステン電極１５は内部蛍光管３の端部でシールされ、また遷移部分は、ニッケル線１６（図４（Ｂ））、或いはニッケル片、ニッケル合金線及び／又はニッケル合金片１７（図４（Ｃ））のようなものからなり、タングステン電極１４及び１５間に（例えば、溶接により）接続されている。
【００２５】
ニッケル線或いはニッケル片は、変形可能で柔らかいので、溶接により硬いタングステン電極に接続された後に延伸可能な電極を形成し、得られた電極は、内側管及び外部管の間に生じた温度差に起因する延伸変形を完全に吸収して、ＣＣＦＬが延伸応力により破損することを完全に防止し、また作動中の損傷を完全に排除する。
【００２６】
好ましくは、ニッケル線１６はタングステン電極１４及び１５の方向とは垂直な方向に延びており、例えば、図４（Ｂ）に見られるようにタングステン電極１４及び１５はニッケル電極１６の上端及び下端にそれぞれ溶接されているようにすることができる。また、ニッケル片１７が円弧状に形成され、例えば、図４（Ｃ）に見られるように、タングステン電極１４及び１５が円弧形状ニッケル片１７の両端に溶接されているようにすることもできる。
【００２７】
そのような方法により形成された電極１は長さ方向に十分な延伸性と緩衝作用を有している。タングステン電極１４及び１５は、直接二重管の端部でシールされており、非常に硬く強度があるので内部蛍光管３をＣＣＦＬの発光位置に何等の影響を及ぼすことなく保持でき、またＣＣＦＬの均一な発光を確実にすることができる。
【００２８】
図５はこの発明の第５の実施態様を示すＣＣＦＬの概略断面図である。図５（Ａ）に見られるように、内側及び外部管の端部は二重管の端部に配置されている電極１によって接続されている。電極１はタングステン電極である。図５（Ｂ）は前記電極の拡大した細部を示し、少なくとも１つの切り欠きが前記電極上に形成されている。
【００２９】
２つの切り欠き６３及び６４或いはそれ以上が形成されていると、これらの切り欠きは、前記電極の半径方向にあり、また前記電極の両側に相互に配置されている。切り欠き６３及び６４は、電極１の直径の１／１０〜８／１０の深さを有しており、相互に電極１に変形可能な緩衝領域を形成し、内部及び外側管の間の温度差により生じる延伸変形を完全に吸収することができ、それによって延伸応力により生じる二重管を有するＣＣＦＬの破損を避けることができ、また作動中のＣＣＦＬの損傷を排除することができる。
【００３０】
また、デュメット線電極が電極１として使用されるとき、ソーダガラス（すなわち、軟質ガラス）が前記管を作成するために使用されてもよい。それに対し、コバール電極或いはモリブデン電極が使用されるなら、モリブデンガラスが上述のガラス管を作成するのに使用されてもよい。以下に、本発明によるＣＣＦＬのいくつかの実施例を述べる。
【００３１】
【実施例】
（実施例１）
図１に見られるように、直線型ＣＣＦＬは内部蛍光管３を有し、この内部蛍光管３は、例えばボロシリケートガラスから作成され、外径１．８ｍｍ、長さ２５０ｍｍであり、内壁が色温度６５００Ｋを有する蛍光体粉末で被覆され、また２つの端部にタングステン電極が配置され、管内が水銀ガスだけでなくアルゴン及びネオンの混合物で満たされている。
【００３２】
このＣＣＦＬは更に外側ガラス管２を有し、この外側ガラス管２は、ボロシリケートガラスから作成され、外径２．６ｍｍ、内径２．０ｍｍ、長さ２５５ｍｍであり、２つの端部がタングステン電極でシールされている。二重管の間の間隔は、例えば、０．１ｍｍであり、或いはその二重管はわずかに接触しており、それらの間の空間は１〜２０Ｐａに排気されている。
【００３３】
専用の起動回路が使用されて、ＣＣＦＬには、例えば入力電圧１２Ｖ及び入力電流０．３２Ａ、管電流が約５ｍＡ及び管電圧が約６００Ｖとなるようにされる。このＣＣＦＬは約４００００ｃｄ／ｍ^２の表面光度と３０Ｌｍ以上の光束を有している。内部蛍光管３の表面温度は約７０〜１００℃であり、外側ガラス管２の表面温度は周囲温度よりわずかに高い。
【００３４】
（実施例２）
Ｌ型のＣＣＦＬは内部蛍光管３を有し、この内部蛍光管３は、例えばボロシリケートガラスから作成され、外径１．８ｍｍ、長さ４２０ｍｍ、内壁が色温度７０００Ｋを有する蛍光体粉末で被覆され、２つの端部が溶接されたタングステン／ニッケル電極を備えており、管内が水銀ガスだけでなくアルゴン及びネオンの混合物で満たされている。
【００３５】
このＣＣＦＬは更に外側ガラス管２を有し、この外側ガラス管２は、図３に示されているように、ボロシリケートガラスから作成され、外径３ｍｍ、内径２．１ｍｍ、長さ４２６ｍｍであり、２つの端部はタングステン電極でシールされている。二重管の間の間隔は、例えば、０．１５ｍｍであり、或いはその二重管はわずかに接触しており、それらの間の空間は１〜２０Ｐａに排気されている。
【００３６】
専用の起動回路が使用されて、ＣＣＦＬには、例えば入力電圧１２．５Ｖ及び入力電流０．４６Ａ、管電流が約７ｍＡ及び管電圧が約７００Ｖとなるようにされる。このＣＣＦＬは約４２０００ｃｄ／ｍ^２の表面光度と１７０Ｌｍ以上の光束を有している。内部蛍光管３の表面温度は約８０〜１００℃であり、外側ガラス管２の表面温度は周囲温度よりわずかに高い。
【００３７】
（実施例３）
図２に見られるように、直線型ＣＣＦＬは内部蛍光管３を有し、この内部蛍光管３は、例えばボロシリケートガラス（膨張係数は３．２×１０^−６／℃である。）から作成され、外径１．８ｍｍ、長さ１４０ｍｍであり、内壁が色温度７０００Ｋを有する蛍光体粉末で被覆され、また２つの端部に溶接されたタングステン／ニッケル電極が配置され、管内が水銀ガスだけでなくアルゴン及びネオンの混合物で満たされている。
【００３８】
このＣＣＦＬは更に外側ガラス管２を有し、この外側ガラス管２は、ボロシリケートガラス（膨張係数は４．０×１０^−６／℃である。）から作成され、外径３．０ｍｍ、内径２．１ｍｍ、長さ１４６ｍｍであり、２つの端部がタングステン電極でシールされている。二重管の間の間隔は、例えば、０．１５ｍｍであり、或いはその二重管はわずかに接触しており、それらの間の空間は１〜２０Ｐａに排気されている。
【００３９】
専用の起動回路が使用されて、ＣＣＦＬには、例えば入力電圧１３．４Ｖ及び入力電流０．１９Ａ、管電流が約５．０ｍＡ及び管電圧が約３７０Ｖとなるようにされる。このＣＣＦＬは約４２０００ｃｄ／ｍ^２の表面光度と６０Ｌｍ以上の光束を有している。内部蛍光管３の表面温度は約７０〜１００℃であり、外側ガラス管２の表面温度は周囲温度よりわずかに高い。
【００４０】
（実施例４）
図３に見られるように、直線型ＣＣＦＬは内部蛍光管３を有し、この内部蛍光管３は、例えばボロシリケートガラスから作成され、外径１．８ｍｍ、長さ１６４ｍｍであり、内壁が色温度６８００Ｋを有する蛍光体粉末で被覆され、また２つの端部に溶接されたタングステン／ニッケル電極が配置され、管内が水銀ガスだけでなくアルゴン及びネオンの混合物で満たされている。
【００４１】
このＣＣＦＬは更に外側ガラス管２を有し、この外側ガラス管２は、コバールガラスから作成され、外径２．６ｍｍ、内径２．０ｍｍ、長さ１７２ｍｍであり、２つの端部がデュメット線電極でシールされており、内部及び外側管の端部間の電極はデュメット線であり、のこぎり状の形をしている。二重管の間の間隔は、例えば、０．１ｍｍであり、或いはその二重管はわずかに接触しており、それらの間の空間は１〜２０Ｐａに排気されている。
【００４２】
専用の起動回路が使用されて、ＣＣＦＬには、例えば入力電圧８．５Ｖ及び入力電流０．１８Ａ、管電流が約１．５ｍＡ及び管電圧が約５６０Ｖとなるようにされる。このＣＣＦＬは約２２０００ｃｄ／ｍ^２の表面光度と４０Ｌｍ以上の光束を有している。内部蛍光管３の表面温度は約７０〜９０℃であり、外側ガラス管２の表面温度は周囲温度よりわずかに高い。
【００４３】
（実施例５）
図４（Ａ）に見られるように、直線型ＣＣＦＬは内部蛍光管３を有し、この内部蛍光管３は、例えばボロシリケートガラスから作成され、外径２．６ｍｍ、長さ２４０ｍｍであり、内壁が色温度６３００Ｋを有する蛍光体粉末で被覆され、また２つの端部に溶接されたタングステン／ニッケル電極が配置され、管内が水銀ガスだけでなくアルゴン及びネオンの混合物で満たされている。
【００４４】
このＣＣＦＬは更に外側ガラス管２を有し、この外側ガラス管２は、ボロシリケートガラスから作成され、外径４．０ｍｍ、内径２．９ｍｍ、長さ２５０ｍｍであり、２つの端部がタングステン電極でシールされており、内部及び外側管の端部間の電極はニッケル線或いはニッケル片で形成されている。二重管の間の間隔は、例えば、０．１５ｍｍであり、或いはその二重管はわずかに接触しており、それらの間の空間は１〜２０Ｐａに排気されている。
【００４５】
専用の起動回路が使用されて、ＣＣＦＬには、例えば入力電圧１１．３Ｖ及び入力電流０．２９Ａ、管電流が約６．０ｍＡ及び管電圧が約５００Ｖとなるようにされる。このＣＣＦＬは約３６０００ｃｄ／ｍ^２の表面光度と１３０Ｌｍ以上の光束を有している。内部蛍光管３の表面温度は約８０〜１００℃であり、外側ガラス管２の表面温度は周囲温度よりわずかに高い。
【００４６】
（実施例６）
図５（Ａ）及び５（Ｂ）に見られるように、直線型ＣＣＦＬは内部蛍光管３を有し、この内部蛍光管３は、例えばボロシリケートガラスから作成され、外径１．８ｍｍ、長さ１６４ｍｍであり、内壁が色温度６８００Ｋを有する蛍光体粉末で被覆され、また２つの端部にタングステン電極が配置され、管内が水銀ガスだけでなくアルゴン及びネオンの混合物で満たされている。
【００４７】
このＣＣＦＬは更に外側ガラス管２を有し、この外側ガラス管２は、ボロシリケートガラスから作成され、外径２．６ｍｍ、内径２．０ｍｍ、長さ１７４ｍｍであり、２つの端部がタングステン電極でシールされており、そのタングステン電極上には２つの切り欠きが配置され、一方は他方の反対側にあり、両者のなす角度は１８０°である。二重管の間の間隔は、例えば、０．１ｍｍであり、或いはその二重管はわずかに接触しており、それらの間の空間は１〜２０Ｐａに排気されている。
【００４８】
専用の起動回路が使用されて、ＣＣＦＬには、例えば入力電圧１２Ｖ及び入力電流０．２３Ａ、管電流が約５．０ｍＡ及び管電圧が約４２０Ｖとなるようにされる。このＣＣＦＬは約５１０００ｃｄ／ｍ^２の表面光度と８０Ｌｍ以上の光束を有している。内部蛍光管３の表面温度は約９０〜１００℃であり、外側ガラス管２の表面温度は周囲温度よりわずかに高い。
【００４９】
上述のように述べられた本発明の実施例及び態様は本発明によるＣＣＦＬの理解及び知得を容易にするためのものである。
種々の変形及び改良は添付された特許請求の範囲の観点を離れることなしに許容されることは当業者にとり自明であろうし、そのような変形及び改良は本発明の観点の範囲内のものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の第１実施態様を示すＣＣＦＬの概略断面図である。
【図２】図２は、この発明の第２実施態様を示すＣＣＦＬの概略断面図である。
【図３】図３は、この発明の第３実施態様を示すＣＣＦＬの概略断面図である。
【図４】図４（Ａ）はこの発明の第４実施態様を示すＣＣＦＬの概略断面図であり、図４（Ｂ）は遷移部分が電極の長さ方向に対して直角方向に延びている図４（Ａ）の電極の部分拡大図であり、また、図４（Ｃ）は遷移部分が円弧状に形成されている図４（Ａ）の電極の部分拡大図である。
【図５】図５（Ａ）はこの発明の第５実施態様を示すＣＣＦＬの概略断面図であり、図５（Ｂ）は２つの切り欠きが電極の２つの側面上に半径方向に互い違いに形成されている図５（Ａ）の電極の部分拡大図である。
【図６】図６は、従来例の二重管構造を有する蛍光管の概略断面図である。

Claims (10)

1. 内部蛍光管、
   前記内部蛍光管の外側を覆う外側ガラス管、
   前記内部蛍光管及び外側ガラス管の端部でシールされた電極、及び、
   前記内部蛍光管及び外側ガラス管の端部の間に配置された少なくとも１個の電極上に形成されている延伸可能部分、
   とを有する冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）であって、前記内部蛍光管及び外側ガラス管は分けて配置されており、前記内部蛍光管及び外側ガラス管の端部で電極によってのみ接続されていることを特徴とする小型冷陰極蛍光ランプ。
2. 前記延伸可能な部分は前記電極の折り曲げられた部分である請求項１に記載の小型冷陰極蛍光ランプ。
3. 前記内部蛍光管の端部でシールされている前記電極はニッケル／タングステン電極であり、前記外側ガラス管の端部でシールされている前記電極はデュメット線電極であり、前記延伸可能部分は両電極の接続位置に設けられている請求項１に記載の小型冷陰極蛍光ランプ。
4. 前記延伸可能な部分は、ニッケル線、ニッケル片或いはニッケル合金線及び／又はニッケル合金片からなる遷移部分を含み、該遷移部分は両端が内部蛍光管及び外側ガラス管のそれぞれの端部で電極に接続されている請求項１に記載の小型冷陰極蛍光ランプ。
5. 前記内部蛍光管及び外側ガラス管の端部でシールされている電極はタングステン電極であり、前記遷移部分は前記タングステン電極間に接続されている請求項４に記載の小型冷陰極蛍光ランプ。
6. 前記電極には少なくとも２つの切り欠きが形成され、これらの切り欠きは、前記電極の半径方向にあり、また前記電極の２つの側面にあるように互い違いに配置されている請求項１に記載の小型冷陰極蛍光ランプ。
7. 前記切り欠きの深さは前記電極の直径の１／１０〜８／１０である請求項６に記載の小型冷陰極蛍光ランプ。
8. 前記内部蛍光管及び前記外側ガラス管はそれぞれ異なる膨張係数を有するガラスで作成されている請求項１〜７の何れか１項に記載の小型冷陰極蛍光ランプ。
9. 前記外側ガラス管は前記内部蛍光ランプよりも大きな膨張係数を有している請求項８に記載の小型冷陰極蛍光ランプ。
10. 前記内部蛍光管及び前記外側ガラス管は同種のガラスから形成されている請求項１〜７の何れか１項に記載の小型冷陰極蛍光ランプ。

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