JP4895309B2

JP4895309B2 - 蛍光ランプ

Info

Publication number: JP4895309B2
Application number: JP2008054657A
Authority: JP
Inventors: 文也重松; 善久池田
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2008-03-05
Filing date: 2008-03-05
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2028-03-05
Also published as: JP2009211982A

Description

本発明は、液晶テレビやノートパソコン等のバックライトの光源として用いられる蛍光ランプに関する。

現在、バックライトに用いられる光源には、ガラスバルブの内面に蛍光体層が形成された蛍光ランプが用いられている。その蛍光ランプの種類としては、冷陰極蛍光ランプや外面電極蛍光ランプなどがある。冷陰極蛍光ランプは、例えば、特開平９−７５４７号公報（特許文献１）や特開平１０−７４４８４号公報（特許文献２）に記載のように、ガラスバルブ内部の両端に一対の電極が配置された蛍光ランプである。また、外面電極蛍光ランプは、例えば、特開２００４−９５３７８号公報（特許文献３）に記載のように、ガラスバルブ外部の両端に一対の電極が形成された蛍光ランプである。

これらの蛍光ランプは、暗黒中での始動特性が良くないことが知られている。すなわち、蛍光ランプが放電開始するためには初期電子が必要であるが、バックライト内は自然光が届かない暗黒空間であるため、その暗黒中で長時間放置されるとガラスバルブ内の初期電子の消失により、ランプは始動しにくくなる。そこで、特許文献１〜３のように、初期電子の供給手段としてアルミナを蛍光体層に混合し、暗黒始動特性を改善する発明が提案されている。

特開平９−７５４７号公報特開平１０−７４４８４号公報特開２００４−９５３７８号公報

しかしながら、蛍光体層にアルミナを混合した従来の蛍光ランプは、短時間の点灯でその暗黒始動特性が低下していることがわかった。

本発明の目的は、暗黒始動特性の低下を抑制可能な蛍光ランプを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の蛍光ランプは、内部に放電空間が形成されたガラスバルブと、前記放電空間に封入された放電媒体と、前記ガラスバルブの内面に形成された蛍光体層と、前記ガラスバルブに設けられた電極とを具備し、前記蛍光体層には、粒径が２μｍ以下の粒子の比率が１０％以下であるアルミナが混合されていることを特徴とする。

本発明によれば、暗黒始動特性の低下を抑制することができる。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態の蛍光ランプについて図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態の蛍光ランプについて説明するための全体図である。

蛍光ランプの容器は、例えば、硬質ガラスからなるガラスバルブ１で構成されている。ガラスバルブ１は両端部が封着により密閉された細長い筒型形状であり、その内部には放電空間１１が形成されている。放電空間１１には、水銀Ｈｇおよび希ガスからなる放電媒体が封入されている。ここで、希ガスとしてはネオンＮｅとアルゴンＡｒの混合ガスが適している。また、ガラスバルブ１の内面には、少なくともランプの光放出領域を覆う範囲に蛍光体層２が形成されている。

ガラスバルブ１の両端部の外表面には、電極３が形成されている。この電極３は、超音波振動が加えられた半田槽にガラスバルブ１の端部をディップする、いわゆる超音波半田ディップにより形成された半田電極である。この電極３の材料としては、ガラスとのなじみが良好なスズ、スズとインジウムまたはスズとビスマスなどに、アンチモン、亜鉛、アルミニウムなどを添加した金属材料を使用することができる。

ここで、本発明の蛍光体層２について詳しく説明する。図２は、本実施の形態の蛍光体層について説明するための図であり、ＥＰＭＡ（electron probe microanalyzer）によって２０００倍の倍率で撮影したものである。また、図２では、原子番号が大きい粒子は白色系、小さい粒子は黒色系で表示している。

図２からわかるように、蛍光体層２には、紫外線の可視光への変換手段として蛍光体２１（図中において白っぽい粒子）と、初期電子の供給手段としてアルミナ２２（図中において黒っぽい粒子）とが混合されている。蛍光体２１としては、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）で発光する単波長蛍光体のほか、そのＲＧＢを混合した３波長蛍光体、さらに深紅の蛍光体を混合した４波長蛍光体などを目的用途に合わせて使用することができる。アルミナ２２としては、α−アルミナを使用している。

また、本発明のアルミナ２２について詳しく説明する。図３は、本実施の形態のアルミナについて説明するための図、図４は、図３のアルミナの粒度分布について説明するための図である。なお、図３は、ＳＥＭ（scanning electron microscope）によって１００００倍の倍率で撮影したものである。

図３からわかるように、本発明で使用されるアルミナ２２は、略球状で、比較的大径の粒子であり、その集合には微粒子はほとんど存在していない。具体的には、図４の粒度分布から明らかなように、アルミナ２２の粒子の大半は、粒径が２μｍよりも大きく、全アルミナ粒子中、２μｍ以下の粒子が存在する比率は１０％以下に設定されている。

このようなアルミナ２２が混合された蛍光体層２を有する蛍光ランプは、例えば、蛍光体２１と粒径が２μｍ以下の粒子が存在する比率が１０％以下にあらかじめ設定されたアルミナ２２とを混合した水溶性溶媒を、ガラスバルブ１の内面に公知の方法で塗布することにより得ることができる。

下記に本実施の形態の蛍光ランプの一実施例を示す。なお、以下で説明する試験は特に言及しない限り寸法、材料等はこの仕様に基づいて行っている。

（実施例）
ガラスバルブ１；硼珪酸ガラス、全長＝７３３ｍｍ、外径＝３．０ｍｍ、内径＝２．０ｍｍ、
放電媒体；水銀Ｈｇ、ネオンＮｅとアルゴンＡｒの混合ガス＝５５ｔｏｒｒ、
蛍光体層２；９５．０重量％の蛍光体２１と５．０重量％のアルミナ２２の混合層、
蛍光体２１；ＲＧＢの３波長蛍光体（赤色蛍光体＝Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ^３＋、中心粒径＝６．６μｍ、緑色蛍光体＝ＬａＰＯ_４：Ｃｅ^３＋，Ｔｂ^３＋、中心粒径＝５．５μｍ、青色蛍光体＝ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋、中心粒径＝７．０μｍ）、
アルミナ２２；図３の粒度分布のものを使用。体積平均粒子径＝５．４μｍ、粒径が２μｍ以下の粒子の比率＝０％、
電極３；スズ−亜鉛−アンチモン、全長＝２５ｍｍ。

この実施例のランプと、図５に示すような蛍光体層２（実施例と同じ蛍光体２１と、図６に示す粒度分布（体積平均粒子径＝２．４μｍ、粒径が２μｍ以下の粒子の比率＝約４８％）のアルミナ２２を５．０重量％混合したもの）を形成した従来例のランプ、各１０本について点灯試験を行い、寿命中の放電遅れ時間の変化を測定した。その結果を図７に示す。なお、図７の結果は、所定時間点灯後、暗黒中に４８時間放置したランプに２０００Ｖｒｍｓの電圧を印加したときの放電遅れ時間をプロットすることにより得たものである。また、実施例、従来例のランプとも、試験前に約１時間、約６ｍＡでエージングを行っている。

結果から、実施例のランプの方が従来例のランプよりも放電遅れ時間が短く、暗黒始動特性に優れていることがわかる。この結果の中で特に注目すべきは、０時間時点での放電遅れ時間に大きな差が生じている点である。これは、実施例と従来例のアルミナ２２の配合量が同じであることを考慮すると、従来のランプは、１時間程度のエージングにより既に暗黒始動特性が悪化していたことを意味する。このように暗黒始動特性が弱まる原因としては、点灯によってガラスバルブや蛍光体層などから生じた酸素や二酸化炭素などの不純ガスが、アルミナ２２の表面に吸着したことによる初期電子放出の妨害が考えられる。すなわち、従来例のランプの蛍光体層２に混合される前のアルミナ２２は図８に示すように微粒子を多く含んでおり、図２の実施例のランプに用いたアルミナ２２よりもその表面が不純ガスによって覆われやすかったために、短時間の点灯で初期電子供給効果が低下したと推測される。

本発明者は、上述のような知見から、アルミナの粒径に着眼した。そして、様々な検討を行った結果、粒径が２μｍ以下のアルミナは短時間で暗黒始動特性が低下しやすいことがわかった。しかし、そのような粒子を完全に取り除いたアルミナを実現するのは困難である。そこで、粒径が２μｍ以下のアルミナの比率を変化させて、寿命中の放電遅れ時間の変化を測定した。その結果を図９に示す。結果からわかるように、アルミナ中に粒径が２μｍ以下の粒子が存在していても、その比率が全体の１０％以下であれば、寿命中の放電遅れ時間の悪化が少ない蛍光ランプを実現できることが確認された。なお、粒径が２μｍ以下の粒子の比率が５％以下、最適には０％であると、寿命中の放電遅れ時間の変化がほとんどないのでさらに望ましい。

なお、図８のような従来のアルミナであっても、蛍光体層２への配合量を増やせば放電遅れ時間を短くすることは可能である。しかし、微粒子のアルミナの配合量を増やすと、図１０の従来例に示したように、相対輝度が大きく低下するというデメリットが生じる。これに対し、粒径が２μｍ以下の粒子の比率が１０％以下である実施例のアルミナの場合には、配合量が増加しても相対輝度の低下は少ない。これは、粒径が小さいアルミナを含む場合、配合量を増やすと蛍光体粒子の隙間をその微粒子のアルミナが塞ぎやすくなり、光取り出し効率が下がるためと考えられる。すなわち、本発明のような粒径のアルミナを用いることにより、所望の暗黒始動特性を得るために配合量を増やしても、輝度低下の影響を低減させることができる。

したがって、第１の実施の形態では、蛍光体層２に、粒径が２μｍ以下の粒子の比率が１０％以下であるアルミナ２２を混合したことにより、不純ガスの吸着によって寿命中に初期電子の放出の妨害が抑制されるため、暗黒始動特性の低下を抑制することができる。

なお、本発明は、外面電極蛍光ランプに限らず、図１１に示すような、ガラスバルブ１内に電極３が配置された冷陰極蛍光ランプであっても効果を得ることができる。

また、蛍光体層２を構成する蛍光体の粒径の大小に関わらず、効果を得ることができる。

本発明の第１の実施の形態の蛍光ランプについて説明するための全体図。本実施の形態の蛍光体層について説明するための図。本実施の形態のアルミナについて説明するための図。図３のアルミナの粒度分布について説明するための図。従来例の蛍光体層について説明するための図。従来例のランプの粒度分布について説明するための図。実施例と比較例のランプの寿命中の放電遅れ時間の変化について説明するための図。従来例のアルミナについて説明するための図。粒径が２μｍ以下のアルミナ粒子の比率を変化させたときの寿命中の放電遅れ時間の変化について説明するための図。実施例と比較例のランプにおいてアルミナ配合量を変化させたときの相対輝度について説明するための図。本発明の変形例について説明するための図。

符号の説明

１ガラスバルブ
１１放電空間
２蛍光体層
２１蛍光体
２２アルミナ
３電極

Claims

内部に放電空間が形成されたガラスバルブと、前記放電空間に封入された放電媒体と、前記ガラスバルブの内面に形成された蛍光体層と、前記ガラスバルブに設けられた電極とを具備し、
前記蛍光体層には、粒径が２μｍ以下の粒子の比率が１０％以下であるアルミナが混合されていることを特徴とする蛍光ランプ。
前記アルミナは、粒径が２μｍ以下の粒子の比率が５％以下であることを特徴とする請求項１に記載の蛍光ランプ。