JP3610853B2

JP3610853B2 - Low pressure discharge lamp

Info

Publication number: JP3610853B2
Application number: JP36467299A
Authority: JP
Inventors: 博文山下; 治夫山崎; 年宏寺田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2019-12-22
Also published as: JP2001185078A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶パネルのバックライト、一般照明用光源、紫外線光源等に用いられる低圧放電ランプおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このような従来の低圧放電ランプ、例えば冷陰極蛍光ランプには、点灯中、イオン衝撃によってエミッタの飛散を防止するために、エミッタをホロー状電極の内面に被着されたものが知られている（特開昭６４−３３８４４号公報）。
【０００３】
エミッタには、通常、バリウム、ストロンチウム、カルシウム等の混合炭酸塩を加熱分解して活性化し、混合酸化物としたものが用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般に冷陰極蛍光ランプでは、ホロー状電極の開口径が数ｍｍしかないので、例えばエミッタ材料を電極内に注入して、その内面にエミッタ材料を塗布すると、表面張力の影響により塗布後のエミッタの膜厚が不均一（最大膜厚が平均膜厚の５倍以上）になる。そして、このエミッタの膜厚の不均一と、炭酸塩から酸化物への加熱分解（活性化）時のエミッタの熱収縮とにより、エミッタのうち膜厚の厚い部分が電極から剥離し、その剥離したエミッタがランプの搬送時の振動等によって電極から脱落して、数千時間点灯経過後に、陰極降下電圧を低下させるというエミッタ効果の消失が生じてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、エミッタの膜厚が均一になるように被着し、電極からのエミッタの剥離、脱落を抑制し、エミッタ効果を長時間持続させることのできる低圧放電ランプおよびその製造方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の低電圧放電ランプは、バルブの両端部に、内面にエミッタが被着されたスリーブを有する電極が取り付けられ、前記スリーブには貫通孔が設けられている低圧放電ランプにおいて、前記スリーブは、ビッカース硬度が１６０以下のニッケルまたはニッケル合金からなる。
【０００７】
この構成により、毛細管現象を利用してエミッタ材料をスリーブ内へ吸い上げて塗布することができるので、スリーブ内面へのエミッタの被着を容易に行うことができるとともに、スリーブ内面にエミッタをその膜厚が均一になるように被着させることができ、その結果、炭酸塩から酸化物への加熱分解（活性化）時に、エミッタが熱収縮してもエミッタの剥離、脱落が起こるのを抑制することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１１】
本発明の第１の実施の形態である冷陰極蛍光ランプは、図１に示すように、例えばホウケイ酸ガラスからなるバルブ１と、このバルブ１の両端部に取り付けられた電極２とを備えている。なお、冷陰極蛍光ランプの両端部は、同一構造であるので一端部のみを図示して説明する。
【００１２】
バルブ１は、全長が９０ｍｍ、外径が１．８ｍｍ、内径が１．４ｍｍである。
【００１３】
このバルブ１の端部は、ガラスビード３によって封止されている。
【００１４】
バルブ１の内面には、蛍光体４が塗布されている。この蛍光体４は、例えば、（Ｙ，Ｅｕ）_２Ｏ_３、（Ｌａ，Ｃｅ，Ｔｂ）ＰＯ_４、（Ｂａ，Ｅｕ）ＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７の三波長型蛍光体からなる。
【００１５】
また、バルブ１内には、所定量の水銀とともに、ネオンとアルゴンとの混合ガスが１１ｋＰａ封入されている。
【００１６】
電極２は、内面と外面の一部とにエミッタ５が被着された有底の円筒状スリーブ６と、このスリーブ６の底部に例えば抵抗溶接によって一体化された内部リード線７とを有している。他端部の電極２（図示せず）との電極間距離は８０ｍｍである。
【００１７】
エミッタ５には、アルカリ土類金属（マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム）、アルカリ土類金属の酸化物、アルカリ金属（リチウム、ナトリウム、カリウム、セシウム）、アルカリ金属の酸化物、電子放射性物質（ランタン、イットリウム、ランタンバリウム（ＬａＢ_６）、炭素）、またはこの電子放射性物質の酸化物のうち少なくとも一種を主成分とするものを用いた。
【００１８】
スリーブ６は、外径が１．０ｍｍ、内径が０．８ｍｍ、長さが３．０ｍｍであり、エミッタ５の活性温度（例えば１１００℃）以上の耐熱性を有する金属、例えばニッケル、ステンレス、コバルト、鉄、またはニッケル合金等からなる。ただし、活性化の必要がないエミッタ（アルミン酸バリウム、セシウム化合物等）を用いる場合は、通常の製造工程中の排気行程での排気温度（例えば５００℃）以上の耐熱性を有する金属であればよい。
【００１９】
スリーブ６の開口端から２．７ｍｍの位置の側壁には、直径０．２ｍｍの貫通孔８が１つ設けられている。このように貫通孔８を底部近傍に設けることにより、後述する吸い上げ塗布の場合では、エミッタの塗布（被着）量を多くすることができるので、後述するエミッタ効果をより長時間持続させることができる。
【００２０】
内部リード線７は、外径が０．６ｍｍであり、タングステン等からなる。また、この内部リード線７は、ガラスビード３を貫通してバルブ１の外方に導出され、外径０．４ｍｍのニッケルからなる外部リード線９に接続されている。
【００２１】
次に、このような冷陰極蛍光ランプの製造方法について説明する。
【００２２】
あらかじめ内部リード線７と、側壁に貫通孔８を設けた有底の円筒状スリーブ６とを一体化しておく。
【００２３】
そして、このスリーブ６の開口側の先端を比重１．２のエミッタ材料液（図示せず）に浸け、毛細管現象によってスリーブ６の内面にエミッタ材料液をスリーブ６の開口部から浸透させる。この浸透時、スリーブ６内の空気は貫通孔８から抜け出る。
【００２４】
このようにして、スリーブ６の内面にエミッタ材料（図示せず）を塗布する（以下、吸い上げ塗布という）。
【００２５】
エミッタ材料液には、酢酸ブチル液とニトルセルロースの調合液２０ｌに、例えば炭酸バリウム（ＢａＣＯ_３）と炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ_３）との粉末をモル比ＢａＣｏ_３：ＳｒＣＯ_３＝２：１となるようにそれぞれ混合した混合粉末を１０ｋｇ調合した混合炭酸塩サスペンジョンを用いた。
【００２６】
次に、スリーブ６をエミッタ材料液から引き上げ、空気中で自然乾燥させた後、スリーブ６の外面に付着したエミッタ材料の一部を布で拭き取る。ただし、スリーブ６の内面全体には、エミッタ材料が塗布されており、また貫通孔８内にもエミッタ材料液が浸透し、貫通孔８はエミッタ材料で塞がれた状態にある。
【００２７】
この塗布したエミッタ材料をアルゴン雰囲気の還元炉内（内部温度：約１１００℃）に入れ、エミッタ材料を加熱分解して活性化する。
【００２８】
このようにして、電極２のスリーブ６にエミッタ５を被着する。その後、この電極２を用い、通常の製造方法によって冷陰極蛍光ランプ（以下、本発明品Ａという）を製造する。
【００２９】
次に、本発明品Ａを用い、陰極降下電圧を低下させるというエミッタ効果についての検討を行った。
【００３０】
そこで、まず本発明品Ａについて、振動テストを行い、電極２からのエミッタ５の脱落率（％）を調べた。
【００３１】
ここでいう脱落率とは、バルブ１内を目視によって観察し、バルブ１内に０．２５ｍｍ^３以上の脱落したエミッタ５片が１つでも存在すれば「不良品」とし、全サンプル数に対する「不良品」数の割合を示すこととする。
【００３２】
振動テストは、ランプに対して、周波数が１０Ｈｚ〜２０Ｈｚ、かつ振幅が２ｍｍの振動と、周波数２２Ｈｚ〜５００Ｈｚ、かつ加速度が１４．７ｍ／ｓ^２の振動との２つの振動をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に各３０分間ずつ印加して行った。
【００３３】
なお、比較のために、貫通孔のない点を除いて本発明品Ａと同じ構成を有する冷陰極蛍光ランプ（以下、比較品Ａという）についても、本発明品Ａと同じ振動テストを行い、電極からのエミッタの脱落率（％）を調べた。
【００３４】
本発明品Ａおよび比較品Ａのサンプル数は、各々１０００本ずつである。
【００３５】
また、本発明品Ａおよび比較品Ａには、ニッケル（ビッカース硬度１８０）からなるスリーブを用いた。
【００３６】
上記振動テストの結果、本発明品Ａでは、エミッタ５の脱落率が０％であった。一方、比較品Ａでは、エミッタの脱落率が３０％であった。
【００３７】
このような結果となったのは、本発明品Ａの場合、比較品Ａに比して、スリーブ６の内面に被着されたエミッタ５の膜厚が均一であるため、炭酸塩から酸化物への活性化時にエミッタ５が熱収縮してもエミッタ５に剥離が生じないためであると考えられる。
【００３８】
また、上記振動テスト後の本発明品Ａと、比較品Ａとにおいて、エミッタ効果の確認を行った。
【００３９】
本発明品Ａと、比較品Ａとにおいて、周囲温度２５℃、無風の条件下で高周波点灯回路（図示せず）を用いて各々点灯（ランプ電流５ｍＡ、点灯周波数６０ｋＨｚ）させ、ランプ電圧（Ｖｒｍｓ）の経時変化を調べたところ、図２に示すとおりの結果が得られた。なお、本発明品Ａの結果を記号イで、比較品Ａの結果を記号ロでそれぞれ示した。
【００４０】
図２から明らかなように、本発明品Ａでは、ランプ電圧が点灯初期から１００００時間点灯経過後までほぼ一定、つまり２２０Ｖｒｍｓ（実効値）を維持した。一方、比較品Ａでは、ランプ電圧が徐々に上昇し、５０００時間点灯経過後にはランプ電圧が２８０Ｖｒｍｓに上昇した。これは、比較品Ａではエミッタの脱落が生じたためエミッタ効果が消失し、本発明品Ａではエミッタ５の脱落が生じなかったため、エミッタ効果を長時間持続することができたものである。
【００４１】
以上のように本発明の第１の実施の形態にかかる冷陰極蛍光ランプの構成によれば、スリーブ６内面へのエミッタ材料の塗布を吸い上げ塗布によって行うことができるので、スリーブ６の内面にエミッタ５をその膜厚が均一になるように被着することができ、エミッタ５の活性化時にエミッタ５の熱収縮によってエミッタ５が電極２（スリーブ６）から剥離、脱落するのを抑制することができる。その結果、エミッタ効果を長時間持続させることができる。また、スリーブ６内面へのエミッタ材料の塗布を吸い上げ塗布が可能となった結果、スリーブ６内面へのエミッタ５の被着を容易に行うことができる。
【００４２】
ところで、上記した貫通孔８の面積は０．０１ｍｍ^２以上０．２５ｍｍ^２以下であることが好ましい。以下、その理由について説明する。
【００４３】
貫通孔８の面積を０．００５ｍｍ^２以上０．４ｍｍ^２以下の範囲で種々変化させた点を除いて本発明品Ａと同じ構成を有する冷陰極蛍光ランプを作製し、各作製したランプを上記と同じ条件で振動テストを行い、電極２からのエミッタ５の脱落率、および吸い上げ塗布成功率を調べたところ、表１に示すとおりの結果が得られた。
【００４４】
なお、サンプル数は、各１０００本ずつである。
【００４５】
また、ここでいう吸い上げ塗布成功率とは、全サンプル数に対する、スリーブ内にエミッタ材料を吸い上げることが不可能または極めて困難であるサンプル数の割合を示すこととする。
【００４６】
【表１】

【００４７】
表１に示すように、貫通孔８の面積が０．２５ｍｍ^２以下では、エミッタ５の脱落率が０％であった。一方、貫通孔の面積が０．２５ｍｍ^２を越える場合、例えば０．３０ｍｍ^２ではエミッタの脱落率が１０％、０．４０ｍｍ^２では脱落率が２０％であった。これは、貫通孔の面積が０．２５ｍｍ^２を越える場合、エミッタのうち貫通孔内に入った部分がエミッタの膜厚の厚い部分となり、その部分が炭酸塩から酸化塩への活性化時に脱落しやすいためであると考えられる。
【００４８】
また、貫通孔８の面積が０．０１ｍｍ^２以上では、吸い上げ塗布成功率が１００％であった。一方、貫通孔の面積が０．０１ｍｍ^２未満では、例えば０．００７ｍｍ^２では吸い上げ塗布成功率が９０％、０．００５ｍｍ^２では吸い上げ塗布成功率が８０％であった。これは、貫通孔の面積が０．０１ｍｍ^２未満の場合、吸い上げ塗布時、貫通孔からの空気の抜けが悪くなり、エミッタ材料液をスムーズに吸い上げることができないためであると考えられる。
【００４９】
したがって、貫通孔８の面積を０．０１ｍｍ^２以上０．２５ｍｍ^２以下に規定することにより、貫通孔８が空気の抜け穴として十分に機能して、スリーブ６内へのエミッタ材料液の吸い上げをスムーズに行うことができ、またエミッタ５のうち貫通孔８内に入っている部分の脱落を抑制することができる。
【００５０】
なお、上記実施の形態では、貫通孔８をスリーブ６の側壁の底部側近傍に設けた場合について説明したが、例えば貫通孔８を内部リード線との接続部を除くスリーブの底部に設けてもよい。
【００５１】
次に、本発明の第２の実施の形態である冷陰極蛍光ランプ（以下、本発明品Ｂという）は、図３に示すように、一端部が絞り込まれた無底の円筒状スリーブ１０と、内部リード線７とが一体化されている電極１１がバルブ１の両端部に取り付けられている点を除いて本発明の第１の実施の形態である冷陰極蛍光ランプと同じ構成を有している。なお、冷陰極蛍光ランプの両端部は、同一構造であるので一端部のみを図示して説明する。
【００５２】
スリーブ１０は、最大外径が１．１ｍｍ、最大内径が０．９ｍｍ、全長が３ｍｍであり、一端部の絞り込まれた部分の内径が内部リード線７の外径とほぼ同じ０．６ｍｍであり、その長さが１ｍｍである。
【００５３】
外径が０．６ｍｍのタングステン等からなる内部リード線７の一部がこのスリーブ１０の絞り込まれた部分に挿入され、その絞り込まれた部分が圧着されることにより、内部リード線７とスリーブ１０とが一体化される。
【００５４】
この一体化の際、内部リード線７とスリーブ１０との間には、隙間がないように圧着されている。したがって、内部リード線７の端面が本発明品Ａに用いたスリーブ６の底面に相当するので、本実施の形態である冷陰極蛍光ランプに用いた電極１１は、上記第１の実施の形態である冷陰極蛍光ランプに用いた電極２とほぼ同等の外形形状からなると言える。
【００５５】
スリーブ１０の開口端から１．７ｍｍの位置の側壁には、直径０．２ｍｍの貫通孔８が１つ設けられている。
【００５６】
以上のような本発明の第２の実施の形態にかかる冷陰極蛍光ランプにおいても、上記本発明の第１の実施の形態にかかる冷陰極蛍光ランプと同様に、スリーブ１０内面へのエミッタ５の塗布を吸い上げ塗布によって行うことができるので、スリーブ１０の内面にエミッタ５をその膜厚が均一になるように被着することができ、エミッタ５の活性化時のエミッタ５の熱収縮によってエミッタ５が電極１１（スリーブ１０）から剥離、脱落するのを抑制することができる。その結果、エミッタ効果を長時間持続させることができる。
【００５７】
次に、本発明の第３の実施の形態である冷陰極蛍光ランプ（以下、本発明品Ｃという）は、ビッカース硬度１６０以下のニッケルからなるスリーブを有する電極（図示せず）がバルブ（図示せず）の両端部に取り付けられている点を除いて本発明の第１の実施の形態である冷陰極蛍光ランプと同じ構成を有している。
【００５８】
スリーブのビッカース硬度は、約８００度の希ガス雰囲気中または真空中で、５分間のアニールを施すことにより、すなわち焼きなましをすることにより低下させた。上記条件の場合、スリーブのビッカース硬度は、１５０になる。
【００５９】
ここで、本発明品Ｃについて、暗所での始動性についての検討を行った。
【００６０】
なお、暗所とは、周囲照度が０．１ルックス以下の空間とする。
【００６１】
上記検討を行うにあたって、電極からのエミッタの剥離率（％）、および始動確率（％）を調べた。
【００６２】
なお、ここでいう剥離率とは、スリーブの内面に被着したエミッタを顕微鏡等によって観察し、エミッタが電極から０．１ｍｍ以上剥離していたものを「不良品」として、全サンプル数に対する「不良品」数の割合を示すこととする。
【００６３】
また、ここでいう始動確率とは、全サンプル数に対する始動したランプ数の割合を示すこととする。
【００６４】
まず、スリーブのビッカース硬度が１５０である本発明品Ｃと、焼きなましを行っていないニッケル（ビッカース硬度１８０）からなるスリーブを用いた点を除いて本発明品Ｃと同じ構成を有している冷陰極蛍光ランプ（以下、比較品Ｂという）とを各々１０００本ずつ製作し、各々の電極からのエミッタの剥離率を調べた。
【００６５】
その結果、本発明品Ｃでは、エミッタの剥離率が０％であった。一方、比較品Ｂでは、剥離率が３０％であった。これは、比較品Ｂの場合、スリーブ材料として用いたニッケルに歪みが存在し、たとえスリーブの内面にエミッタをその膜厚が均一になるように被着されているとしても、この歪みによって炭酸塩から酸化塩への活性化時に、被着されたエミッタに亀裂等が生じて剥離してしまうためであると考えられる。これに対して、本発明品Ｃの場合、スリーブを焼きなましすることにより、その歪みが減少し、つまりビッカース硬度が低下して、エミッタの剥離を抑制することができる。
【００６６】
次に、本発明品Ｃ（エミッタの剥離率０％）と、比較品Ｂ（エミッタの剥離率３０％）とにおいて、点灯回路（図示せず）の出力電圧および出力時間を種々変化さて暗所で始動したところ、その始動確率は表２に示すとおりの結果となった。
【００６７】
【表２】

【００６８】
表２に示すように、本発明品Ｃでは、出力電圧が１０００Ｖｒｍｓ、かつ出力時間が２０００ｍｓｅｃの場合、出力電圧が１０００Ｖｒｍｓ、かつ出力時間が５００ｍｓｅｃの場合、および出力電圧が７００Ｖｒｍｓ、かつ出力時間が５００ｍｓｅｃの場合のいずれの場合においても、暗所での始動確率が１００％であった。
【００６９】
一方、比較品Ｂでは、出力電圧が１０００Ｖｒｍｓ、かつ出力時間が２０００ｍｓｅｃの場合、暗所での始動確率が１００％であったものの、出力電圧が１０００Ｖｒｍｓ、かつ出力時間が５００ｍｓｅｃの場合、暗所での始動確率が９０％、また出力電圧が７００Ｖｒｍｓ、かつ出力時間が５００ｍｓｅｃの場合、暗所での始動確率が７０％であった。
【００７０】
したがって、本発明品Ｃでは、比較品Ｂに比して、出力時間が短くても、確実に始動することができる、すなわち暗所での始動性に優れていることが確認された。これは、本発明品Ｃの場合、剥離率が０％であるために、剥離率が３０％である実施例１に比して、電子放射効率が高いためであると考えられる。
【００７１】
以上のような本発明の第３の実施の形態にかかる冷陰極蛍光ランプの構成によれば、上記本発明の第１の実施の形態にかかる冷陰極蛍光ランプの効果に加えて、電極からのエミッタの剥離を抑制することができるので、エミッタの光電効果を十分に発揮させることができ、わずかな光の照射で、放電を開始させるのに十分な電子が電極から放射され、暗所での始動性を向上させることができる。
【００７２】
なお、上記第３の実施の形態では、ニッケルからなるスリーブを用いた場合について説明したが、ニッケル合金からなるスリーブを用いた場合でも上記と同様の効果を得ることができる。
【００７３】
次に、本発明の第４の実施の形態である冷陰極蛍光ランプ（以下、本発明品Ｄという）は、内面にダイヤモンドからなるエミッタが被着されたスリーブを有する電極（図示せず）がバルブ（図示せず）の両端部に取り付けられている点を除いて本発明の第１の実施の形態である冷陰極蛍光ランプと同じ構成を有している。
【００７４】
本発明品Ｄでは、上記第１の実施の形態である冷陰極蛍光ランプと同様の製造方法によって製造され、エミッタ材料液としては粒子径が数ｎｍのダイヤモンド微粒子粉を酢酸ブチル溶液に融解したものを用いた。
【００７５】
エミッタの膜厚は、６μｍ〜１２μｍである。
【００７６】
次に、本発明品Ｄについて、点灯にともなうエミッタの残存量についての検討を行った。
【００７７】
本発明品Ｄを、周囲温度２５℃、無風の条件下で高周波点灯回路を用いて点灯（ランプ電流１０ｍＡ、点灯周波数１００ｋＨｚ）させ、１０００時間点灯経過後のエミッタの残存量を調べたところ、次のとおりの結果が得られた。
【００７８】
比較のために、酸化バリウムと酸化ストロンチウムとの混合体からなるエミッタがスリーブの内面に被着された点を除いて本発明の第１の実施の形態である冷陰極蛍光ランプと同じ構成を有している冷陰極蛍光ランプ（以下、比較品Ｃという）についても、本発明品Ｄの場合と同条件で１０００時間点灯経過後のエミッタの残存量を調べた。
【００７９】
なお、ここでいうエミッタの残存量とは、バルブの内面に付着したエミッタ量と、１０００時間点灯経過後にスリーブに被着していたエミッタ量との和に対する１０００時間点灯経過後にスリーブに被着していたエミッタ量の割合を示すこととする。
【００８０】
その結果、本発明品Ｄでは、１０００時間点灯経過後のエミッタの残存量が９７％であった。一方、比較品Ｃでは、１０００時間点灯経過後のエミッタの残存量が８５％であった。これは、本発明品Ｄに用いたダイヤモンドからなるエミッタが、比較品Ｃに用いたエミッタに比して、点灯時のイオン衝撃によるスパッタが起こりにくいためであると考えられる。
【００８１】
以上のような本発明の第４の実施の形態にかかる冷陰極蛍光ランプの構成によれば、点灯時のイオン衝撃によってエミッタがスパッタされるのを抑制することができるので、エミッタ効果をより長時間持続させることができる。
【００８２】
なお、上記各実施の形態では、貫通孔８を１つ設けた場合について説明したが、貫通孔８を２つ以上の複数個を設けても上記と同様の効果を得ることができる。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、スリーブ内面へのエミッタの被着を容易に行うことができるとともに、スリーブの内面にエミッタをその膜厚が均一になるように被着することができるので、エミッタの活性化時にエミッタの熱収縮によってエミッタが電極から剥離、脱落するのを抑制することができ、その結果、エミッタ効果を長時間持続させることができる低圧放電ランプおよびその製造方法を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態である冷陰極蛍光ランプの一端部を示す正面断面図
【図２】点灯経過時間とランプ電圧との関係を示す図
【図３】本発明の第２の実施の形態である冷陰極蛍光ランプの一端部を示す正面断面図
【符号の説明】
１バルブ
２，１１電極
５エミッタ
６，１０スリーブ
８貫通孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a low-pressure discharge lamp used for a backlight of a liquid crystal panel, a light source for general illumination, an ultraviolet light source, and the like, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Such a conventional low-pressure discharge lamp, for example, a cold cathode fluorescent lamp, is known in which an emitter is attached to the inner surface of a hollow electrode in order to prevent scattering of the emitter by ion bombardment during lighting. (Japanese Unexamined Patent Publication No. 64-33844).
[0003]
As the emitter, a mixed oxide which is activated by thermally decomposing a mixed carbonate such as barium, strontium or calcium is usually used.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in general, in a cold cathode fluorescent lamp, the hollow electrode has an opening diameter of only a few millimeters. For example, when the emitter material is injected into the electrode and the emitter material is applied to the inner surface of the hollow cathode electrode, the post-coating is applied due to the influence of the surface tension. The film thickness of the emitter is non-uniform (the maximum film thickness is more than 5 times the average film thickness). Then, due to the non-uniformity of the thickness of the emitter and the thermal contraction of the emitter during thermal decomposition (activation) from carbonate to oxide, the thick part of the emitter is peeled off from the electrode, and the peeling The emitter has fallen off the electrode due to vibrations during the transportation of the lamp, etc., and after a lapse of several thousand hours, there has been a problem that the emitter effect of reducing the cathode fall voltage is lost.
[0005]
The present invention has been made to solve such problems, and is applied so that the film thickness of the emitter is uniform, suppresses the peeling and dropping of the emitter from the electrode, and maintains the emitter effect for a long time. A low-pressure discharge lamp that can be produced and a method for producing the same.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The low-voltage discharge lamp of the present invention is a low- pressure discharge lamp in which an electrode having a sleeve with an emitter attached to the inner surface is attached to both ends of the bulb, and the sleeve is provided with a through hole. And made of nickel or a nickel alloy having a Vickers hardness of 160 or less.
[0007]
With this configuration, the emitter material can be sucked and applied into the sleeve using capillary action, so that the emitter can be easily applied to the inner surface of the sleeve and the thickness of the emitter on the inner surface of the sleeve. As a result, during the thermal decomposition (activation) of carbonate to oxide, even if the emitter is thermally contracted, it is possible to prevent the emitter from peeling or dropping. Can do.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0011]
As shown in FIG. 1, the cold cathode fluorescent lamp according to the first embodiment of the present invention includes a bulb 1 made of, for example, borosilicate glass, and electrodes 2 attached to both ends of the bulb 1. Yes. Since both ends of the cold cathode fluorescent lamp have the same structure, only one end will be illustrated and described.
[0012]
The valve 1 has a total length of 90 mm, an outer diameter of 1.8 mm, and an inner diameter of 1.4 mm.
[0013]
The end of the bulb 1 is sealed with a glass bead 3.
[0014]
A phosphor 4 is applied to the inner surface of the bulb 1. The phosphor 4 is made of, for example, a three-wavelength phosphor of (Y, Eu) ₂ O ₃ , (La, Ce, Tb) PO ₄ , and (Ba, Eu) MgAl ₁₀ O ₁₇ .
[0015]
The valve 1 is filled with 11 kPa of a mixed gas of neon and argon together with a predetermined amount of mercury.
[0016]
The electrode 2 has a bottomed cylindrical sleeve 6 with an emitter 5 attached to an inner surface and a part of the outer surface, and an internal lead wire 7 integrated with the bottom of the sleeve 6 by, for example, resistance welding. ing. The distance between the electrodes at the other end of the electrode 2 (not shown) is 80 mm.
[0017]
The emitter 5 includes alkaline earth metals (magnesium, calcium, strontium, barium), alkaline earth metal oxides, alkali metals (lithium, sodium, potassium, cesium), alkali metal oxides, and electron-emitting materials (lanthanum). , Yttrium, lanthanum barium (LaB ₆ ), carbon), or an oxide of this electron-emitting substance, the main component of which is at least one kind.
[0018]
The sleeve 6 has an outer diameter of 1.0 mm, an inner diameter of 0.8 mm, a length of 3.0 mm, and a metal having heat resistance equal to or higher than the activation temperature of the emitter 5 (for example, 1100 ° C.), such as nickel, stainless steel, and cobalt. , Iron or nickel alloy. However, when an emitter that does not need to be activated (barium aluminate, cesium compound, etc.) is used, any metal having heat resistance equal to or higher than the exhaust temperature (eg, 500 ° C.) in the exhaust process during the normal manufacturing process. Good.
[0019]
One through hole 8 having a diameter of 0.2 mm is provided on the side wall at a position 2.7 mm from the opening end of the sleeve 6. By providing the through-hole 8 in the vicinity of the bottom in this manner, in the case of the wicking application described later, the amount of application (deposition) of the emitter can be increased, so that the emitter effect described later can be maintained for a longer time. it can.
[0020]
The internal lead wire 7 has an outer diameter of 0.6 mm and is made of tungsten or the like. The internal lead wire 7 penetrates the glass bead 3 and is led out of the bulb 1 and is connected to an external lead wire 9 made of nickel having an outer diameter of 0.4 mm.
[0021]
Next, a method for manufacturing such a cold cathode fluorescent lamp will be described.
[0022]
The internal lead wire 7 and the bottomed cylindrical sleeve 6 provided with the through hole 8 on the side wall are integrated in advance.
[0023]
Then, the tip of the sleeve 6 on the opening side is immersed in an emitter material liquid (not shown) having a specific gravity of 1.2, and the emitter material liquid is permeated into the inner surface of the sleeve 6 from the opening of the sleeve 6 by capillary action. During the permeation, the air in the sleeve 6 escapes from the through hole 8.
[0024]
In this way, an emitter material (not shown) is applied to the inner surface of the sleeve 6 (hereinafter referred to as wicking application).
[0025]
As the emitter material solution, a powder of barium carbonate (BaCO ₃ ) and strontium carbonate (SrCO ₃ ), for example, in a mixed solution of butyl acetate solution and nitrocellulose 20 l is set to a molar ratio BaCo ₃ : SrCO ₃ = 2: 1. A mixed carbonate suspension prepared by mixing 10 kg of the mixed powder was used.
[0026]
Next, after the sleeve 6 is pulled up from the emitter material liquid and naturally dried in the air, a part of the emitter material adhering to the outer surface of the sleeve 6 is wiped off with a cloth. However, the emitter material is applied to the entire inner surface of the sleeve 6, and the emitter material liquid penetrates into the through-holes 8, and the through-holes 8 are closed with the emitter material.
[0027]
The applied emitter material is placed in a reduction furnace (internal temperature: about 1100 ° C.) in an argon atmosphere, and the emitter material is thermally decomposed and activated.
[0028]
In this way, the emitter 5 is deposited on the sleeve 6 of the electrode 2. Then, using this electrode 2, a cold cathode fluorescent lamp (hereinafter referred to as “product A of the present invention”) is manufactured by a normal manufacturing method.
[0029]
Next, the emitter effect of lowering the cathode fall voltage was examined using the product A of the present invention.
[0030]
Therefore, a vibration test was first performed on the product A of the present invention, and the dropout rate (%) of the emitter 5 from the electrode 2 was examined.
[0031]
As used herein, the drop-off rate means that the inside of the bulb 1 is visually observed, and if there is at least one piece of emitter having a drop of 0.25 mm ³ or more in the bulb 1, it is regarded as a “defective product” and “ The percentage of “defective products” will be indicated.
[0032]
In the vibration test, two vibrations with a frequency of 10 Hz to 20 Hz and an amplitude of 2 mm and a vibration of a frequency of 22 Hz to 500 Hz and an acceleration of 14.7 m / s ² are applied to the lamp in the X direction and the Y direction. , Applied in the Z direction for 30 minutes each.
[0033]
For comparison, a cold cathode fluorescent lamp having the same configuration as the product A of the present invention (hereinafter referred to as a comparative product A) except that there is no through hole is subjected to the same vibration test as the product A of the present invention. The dropout rate (%) of the emitter from the electrode was examined.
[0034]
The number of samples of the product A of the present invention and the comparative product A is 1000 each.
[0035]
Further, for the product A of the present invention and the comparative product A, sleeves made of nickel (Vickers hardness 180) were used.
[0036]
As a result of the vibration test, in the product A of the present invention, the dropout rate of the emitter 5 was 0%. On the other hand, in the comparative product A, the dropout rate of the emitter was 30%.
[0037]
In the case of the product A of the present invention, such a result was obtained because the film thickness of the emitter 5 deposited on the inner surface of the sleeve 6 was more uniform than that of the comparison product A. This is probably because even when the emitter 5 is thermally contracted during activation, the emitter 5 does not peel off.
[0038]
Further, the emitter effect was confirmed in the product A of the present invention after the vibration test and the comparative product A.
[0039]
In the product A of the present invention and the comparative product A, each was lit (lamp current 5 mA, lighting frequency 60 kHz) using a high-frequency lighting circuit (not shown) under an ambient temperature of 25 ° C. and no wind, and the lamp voltage (Vrms). ) Was examined, and the results shown in FIG. 2 were obtained. The result of the product A of the present invention is indicated by symbol a, and the result of the comparative product A is indicated by symbol b.
[0040]
As is apparent from FIG. 2, in the product A of the present invention, the lamp voltage was maintained substantially constant, that is, 220 Vrms (effective value) from the beginning of lighting until after lapse of 10,000 hours. On the other hand, in the comparative product A, the lamp voltage gradually increased, and the lamp voltage increased to 280 Vrms after lighting for 5000 hours. This is because the emitter effect disappeared in the comparative product A because the emitter was lost, and the emitter 5 did not fall out in the product A of the present invention, so that the emitter effect could be sustained for a long time.
[0041]
As described above, according to the configuration of the cold cathode fluorescent lamp according to the first embodiment of the present invention, it is possible to apply the emitter material to the inner surface of the sleeve 6 by sucking and applying the emitter material to the inner surface of the sleeve 6. 5 can be deposited so that the film thickness is uniform, and it is possible to prevent the emitter 5 from being peeled off from the electrode 2 (sleeve 6) due to thermal contraction of the emitter 5 when the emitter 5 is activated. it can. As a result, the emitter effect can be maintained for a long time. In addition, as a result of sucking and applying the emitter material to the inner surface of the sleeve 6, the emitter 5 can be easily attached to the inner surface of the sleeve 6.
[0042]
By the way, the area of the above-described through-hole 8 is preferably 0.01 mm ² or more and 0.25 mm ² or less. The reason will be described below.
[0043]
A cold cathode fluorescent lamp having the same configuration as the product A of the present invention except that the area of the through-hole 8 was variously changed in the range of 0.005 mm ² or more and 0.4 mm ² or less was prepared. The vibration test was performed under the same conditions as in Example 1, and the drop-off rate of the emitter 5 from the electrode 2 and the success rate of sucking application were examined. The results shown in Table 1 were obtained.
[0044]
The number of samples is 1000 for each sample.
[0045]
In addition, the sucking application success rate here indicates the ratio of the number of samples in which it is impossible or extremely difficult to suck up the emitter material in the sleeve with respect to the total number of samples.
[0046]
[Table 1]

[0047]
As shown in Table 1, when the area of the through-hole 8 was 0.25 mm ² or less, the dropout rate of the emitter 5 was 0%. On the other hand, if the area of the through-holes is more than 0.25 mm ^2, for example, 0.30 mm ² in the emitter of the dropout rate of 10%, the 0.40 mm ² dropout rate was 20%. This is because when the area of the through hole exceeds 0.25 mm ² , the part of the emitter that enters the through hole becomes a thick part of the emitter, and that part falls off during activation from carbonate to oxide salt. It is thought that it is easy to do.
[0048]
In addition, when the area of the through hole 8 was 0.01 mm ² or more, the sucking application success rate was 100%. On the other hand, is less than 0.01 mm ² area of the through-holes, for example, 0.007 mm ² in wicking coating success rate of 90%, applied success rate sucked up at 0.005 mm ² was 80%. This is presumably because when the area of the through hole is less than 0.01 mm ² , air escape from the through hole becomes worse during the suction application, and the emitter material liquid cannot be sucked up smoothly.
[0049]
Therefore, by defining the area of the through-hole 8 to be 0.01 mm ² or more and 0.25 mm ² or less, the through-hole 8 functions sufficiently as an air vent hole, so that the emitter material liquid can be sucked into the sleeve 6 smoothly. In addition, it is possible to prevent the portion of the emitter 5 that is in the through hole 8 from falling off.
[0050]
In the above embodiment, the case where the through hole 8 is provided in the vicinity of the bottom side of the side wall of the sleeve 6 has been described. However, for example, the through hole 8 may be provided at the bottom of the sleeve excluding the connection portion with the internal lead wire. Good.
[0051]
Next, as shown in FIG. 3, a cold cathode fluorescent lamp (hereinafter referred to as “invention product B”) according to the second embodiment of the present invention has a bottomless cylindrical sleeve 10 with one end narrowed down. The structure is the same as that of the cold cathode fluorescent lamp according to the first embodiment of the present invention except that the electrode 11 integrated with the internal lead wire 7 is attached to both ends of the bulb 1. ing. Since both ends of the cold cathode fluorescent lamp have the same structure, only one end will be illustrated and described.
[0052]
The sleeve 10 has a maximum outer diameter of 1.1 mm, a maximum inner diameter of 0.9 mm, and a total length of 3 mm. The inner diameter of the narrowed portion at one end is 0.6 mm which is substantially the same as the outer diameter of the internal lead wire 7. The length is 1 mm.
[0053]
A part of the inner lead wire 7 made of tungsten or the like having an outer diameter of 0.6 mm is inserted into the squeezed portion of the sleeve 10, and the squeezed portion is crimped, whereby the inner lead wire 7 and the sleeve 10 are pressed. Are integrated.
[0054]
At the time of this integration, the inner lead wire 7 and the sleeve 10 are crimped so that there is no gap. Therefore, since the end surface of the internal lead wire 7 corresponds to the bottom surface of the sleeve 6 used in the product A of the present invention, the electrode 11 used in the cold cathode fluorescent lamp according to this embodiment is the same as that in the first embodiment. It can be said that the outer shape is substantially the same as that of the electrode 2 used in a certain cold cathode fluorescent lamp.
[0055]
One through hole 8 having a diameter of 0.2 mm is provided on the side wall at a position of 1.7 mm from the open end of the sleeve 10.
[0056]
In the cold cathode fluorescent lamp according to the second embodiment of the present invention as described above, similarly to the cold cathode fluorescent lamp according to the first embodiment of the present invention, the emitter 5 on the inner surface of the sleeve 10 is provided. Since the application can be performed by sucking and applying, the emitter 5 can be deposited on the inner surface of the sleeve 10 so that the film thickness thereof is uniform, and the emitter 5 is thermally contracted when the emitter 5 is activated. Can be prevented from peeling off from the electrode 11 (sleeve 10). As a result, the emitter effect can be maintained for a long time.
[0057]
Next, in a cold cathode fluorescent lamp (hereinafter referred to as “product C” of the present invention) according to a third embodiment of the present invention, an electrode (not shown) having a sleeve made of nickel having a Vickers hardness of 160 or less is a valve (not illustrated). The cold-cathode fluorescent lamp has the same configuration as that of the cold cathode fluorescent lamp according to the first embodiment of the present invention except that it is attached to both ends of the cold-cathode.
[0058]
The Vickers hardness of the sleeve was lowered by annealing for 5 minutes in a rare gas atmosphere of about 800 degrees or in a vacuum, that is, by annealing. Under the above conditions, the sleeve has a Vickers hardness of 150.
[0059]
Here, for the product C of the present invention, the startability in the dark was examined.
[0060]
The dark place is a space having an ambient illuminance of 0.1 lux or less.
[0061]
In conducting the above examination, the emitter peeling rate (%) from the electrode and the starting probability (%) were examined.
[0062]
Note that the peeling rate here refers to “the defective product” in which the emitter attached to the inner surface of the sleeve is observed with a microscope or the like and the emitter is peeled from the electrode by 0.1 mm or more with respect to the total number of samples. The percentage of “defective products” will be indicated.
[0063]
Further, the starting probability here indicates the ratio of the number of started lamps to the total number of samples.
[0064]
First, a cold having the same structure as the product C of the present invention except that the product C of the present invention in which the sleeve has a Vickers hardness of 150 and a sleeve made of nickel (Vickers hardness of 180) that has not been annealed are used. 1000 cathode fluorescent lamps (hereinafter referred to as comparative products B) were manufactured, and the peeling rate of the emitters from each electrode was examined.
[0065]
As a result, in the product C of the present invention, the peeling rate of the emitter was 0%. On the other hand, in comparative product B, the peel rate was 30%. In the case of the comparative product B, the nickel used as the sleeve material is distorted, and even if the emitter is deposited on the inner surface of the sleeve so as to have a uniform film thickness, This is thought to be because cracks or the like are generated in the deposited emitter and peeled off when activated to oxide. On the other hand, in the case of the product C of the present invention, by annealing the sleeve, the distortion is reduced, that is, the Vickers hardness is lowered, and the peeling of the emitter can be suppressed.
[0066]
Next, in the product C of the present invention (emitter stripping rate 0%) and the comparative product B (emitter stripping rate 30%), the output voltage and output time of the lighting circuit (not shown) are variously changed in the dark place. When started, the starting probability was as shown in Table 2.
[0067]
[Table 2]

[0068]
As shown in Table 2, in the product C of the present invention, when the output voltage is 1000 Vrms and the output time is 2000 msec, the output voltage is 1000 Vrms and the output time is 500 msec, and the output voltage is 700 Vrms and the output time is 500 msec. In any case, the starting probability in the dark was 100%.
[0069]
On the other hand, in the comparative product B, when the output voltage is 1000 Vrms and the output time is 2000 msec, the start probability in the dark is 100%. However, when the output voltage is 1000 Vrms and the output time is 500 msec, in the dark Was 90%, the output voltage was 700 Vrms, and the output time was 500 msec, the start probability in the dark was 70%.
[0070]
Therefore, it was confirmed that the product C of the present invention can be reliably started even when the output time is shorter than that of the comparative product B, that is, has excellent startability in a dark place. This is presumably because, in the case of the product C of the present invention, since the peeling rate is 0%, the electron emission efficiency is higher than in Example 1 where the peeling rate is 30%.
[0071]
According to the configuration of the cold cathode fluorescent lamp according to the third embodiment of the present invention as described above, in addition to the effect of the cold cathode fluorescent lamp according to the first embodiment of the present invention described above, Since the peeling of the emitter can be suppressed, the photoelectric effect of the emitter can be sufficiently exerted, and with a slight light irradiation, sufficient electrons are emitted from the electrode to start discharge, and in the dark place Startability can be improved.
[0072]
In the third embodiment, the case where the sleeve made of nickel is used has been described. However, the same effect as described above can be obtained even when the sleeve made of nickel alloy is used.
[0073]
Next, a cold cathode fluorescent lamp (hereinafter referred to as “invention product D”) according to a fourth embodiment of the present invention has an electrode (not shown) having a sleeve with an emitter made of diamond attached to the inner surface. Except for being attached to both ends of a bulb (not shown), it has the same configuration as the cold cathode fluorescent lamp according to the first embodiment of the present invention.
[0074]
The product D of the present invention is manufactured by the same manufacturing method as that of the cold cathode fluorescent lamp according to the first embodiment, and the emitter material solution is obtained by melting diamond fine particle powder having a particle diameter of several nanometers in a butyl acetate solution. Was used.
[0075]
The thickness of the emitter is 6 μm to 12 μm.
[0076]
Next, with respect to the product D of the present invention, the remaining amount of emitter due to lighting was examined.
[0077]
The product D of the present invention was turned on using a high-frequency lighting circuit under an ambient temperature of 25 ° C. and no wind (lamp current 10 mA, lighting frequency 100 kHz), and the remaining amount of emitter after 1000 hours of lighting was examined. The result was as follows.
[0078]
For comparison, it has the same configuration as that of the cold cathode fluorescent lamp according to the first embodiment of the present invention except that an emitter made of a mixture of barium oxide and strontium oxide is attached to the inner surface of the sleeve. For the cold cathode fluorescent lamp (hereinafter referred to as “Comparative product C”), the remaining amount of the emitter after 1000 hours of lighting was examined under the same conditions as in the case of the product D of the present invention.
[0079]
The remaining amount of emitter here refers to the amount of emitter deposited on the sleeve after 1000 hours of lighting, which is the sum of the amount of emitter attached to the inner surface of the bulb and the amount of emitter deposited on the sleeve after 1000 hours of lighting. It is assumed that the ratio of the emitter amount is shown.
[0080]
As a result, in the product D of the present invention, the remaining amount of the emitter after 1000 hours of lighting was 97%. On the other hand, in the comparative product C, the remaining amount of the emitter after lighting for 1000 hours was 85%. This is presumably because the diamond emitter used in the product D of the present invention is less susceptible to sputtering due to ion bombardment during lighting than the emitter used in the comparative product C.
[0081]
According to the configuration of the cold cathode fluorescent lamp according to the fourth embodiment of the present invention as described above, it is possible to suppress the emitter from being sputtered by ion bombardment at the time of lighting, so that the emitter effect is further enhanced. Can last for hours.
[0082]
In each of the above embodiments, the case where one through hole 8 is provided has been described. However, the same effect as described above can be obtained even when two or more through holes 8 are provided.
[0083]
【The invention's effect】
As described above, the present invention can easily apply the emitter to the inner surface of the sleeve, and can apply the emitter to the inner surface of the sleeve so that the film thickness is uniform. To provide a low-pressure discharge lamp capable of suppressing the emitter from peeling and dropping from the electrode due to thermal contraction of the emitter at the time of activation of the emitter and, as a result, capable of maintaining the emitter effect for a long time, and a method for manufacturing the same. It is something that can be done.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front sectional view showing one end portion of a cold cathode fluorescent lamp according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a relationship between an elapsed lighting time and a lamp voltage. Front sectional view showing one end of a cold cathode fluorescent lamp according to a second embodiment
1 Valve 2, 11 Electrode 5

Emitter

6, 10 Sleeve 8 Through-hole

Claims

An electrode having a sleeve with an emitter attached to the inner surface is attached to both ends of the bulb, and the sleeve is provided with a through hole. In the low-pressure discharge lamp, the sleeve has nickel or Vickers hardness of 160 or less. A low pressure discharge lamp comprising a nickel alloy.

2. The low-pressure discharge lamp according to claim 1, wherein the through hole is provided in a side wall near the bottom of the sleeve.

The low-pressure discharge lamp according to claim 1 or ² , wherein an area of the through hole is 0.01 mm ² or more and 0.25 mm ² or less.

4. The low-pressure discharge lamp according to claim 1, wherein the emitter is made of diamond.