JP4900123B2 - External electrode type rare gas fluorescent lamp - Google Patents
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Description
この発明は、一般照明および液晶用バックライトに使用される外部電極型希ガス蛍光ランプに関する。 The present invention relates to an external electrode type rare gas fluorescent lamp used for general illumination and a backlight for liquid crystal.
近年では、特許文献1にあるように、直管状のガラスバルブ内に希ガスのみを封入し、ガラスバルブの外面に一対の導電性材料からなるガラスバルブの略全長に亘り配設された電極を備えた外部電極型希ガス蛍光ランプが、スキャナーや複写機やファクシミリなどのOA原稿読取用光源として使用されている。
In recent years, as disclosed in
この外部電極型希ガス蛍光ランプは、電極をガラスバルブ内部に具えないことで電極劣化に起因した故障が少なく、ランプが長寿命であり、また、発光種として水銀を使用せず、希ガスのみを使用するため低温の条件下でも点灯開始時の光の立ち上がりと安定化が速いため、その目的に適しているからである。 This external electrode type rare gas fluorescent lamp does not have an electrode inside the glass bulb, so there are few failures due to electrode deterioration, the lamp has a long life, and mercury is not used as a luminescent species, and only rare gas is used. This is because the light rises and stabilizes at the start of lighting even under low temperature conditions, and is suitable for that purpose.
ところで、液晶用のバックライトや看板の照明には従来から水銀の発光を使用した蛍光ランプが使用されている。 By the way, fluorescent lamps using mercury emission have been conventionally used for liquid crystal backlights and signboard illumination.
近時、液晶テレビやパ−ソナルコンピュータなど家庭用製品において、特に、発光種として水銀を使用することが環境上問題視され始めてきている。一方で、外部電極型希ガス蛍光ランプは発光種として水銀を使用しないため、無公害光源として注目されてきている。 Recently, in household products such as liquid crystal televisions and personal computers, the use of mercury as a luminescent species has started to be regarded as an environmental problem. On the other hand, external electrode type rare gas fluorescent lamps have attracted attention as pollution-free light sources because they do not use mercury as the luminescent species.
先述のOA原稿読取り用光源としての外部電極型希ガス蛍光ランプ100を図6に示す。図6(a)は希ガス蛍光ランプ全体の斜視図であり、図6(b)は、希ガス蛍光ランプの管軸に垂直な断面図である。ガラスバルブ110の内面の蛍光体層130をガラスバルブの軸方向に沿って一方向で所定幅だけ除去してアパーチャ部115を形成し、ガラスバルブ内からの光を限られた一方向に放出する構造となっている。また、ガラスバルブの全長は原稿幅に合せて36cm程度となっている。光取り出し方向が決まっており、電極120、120´は比較的幅の広い、例えば8mmの幅のアルミニウム(Al)金属電極がガラスバルブ軸方向に一対でガラスバルブ外面に形成されているのが一般的である。40は給電端子である。
FIG. 6 shows an external electrode type rare gas
この外部電極型希ガス蛍光ランプ100を液晶のバックライトや看板のバックライトに使用する場合、最近の液晶サイズの大型化の進展により、例えば50インチの液晶画面に対して、そのバックライトとしてのランプの全長は例えば1mを超えるものが必要となってきている。
When this external electrode type rare gas
液晶バックライト用途ではOA用とは異なり、光の取り出しは蛍光ランプのガラスバルブの全周から必要とされる。よって、ガラスバルブにはアパーチャ部は具えず、電極も光を遮蔽する部材となることから、出来るだけ細く、例えば0.5mm幅が要求される。 In liquid crystal backlight applications, unlike OA, light extraction is required from the entire circumference of the glass bulb of the fluorescent lamp. Therefore, the glass bulb does not have an aperture portion, and the electrode also becomes a member that shields light, so that it is required to be as thin as possible, for example, 0.5 mm wide.
すると、0.5mm幅でありながら、1mもの長さのAl電極を1m超のガラスバルブに貼着するのは極めて技術的に困難となり、生産効率も甚だ悪いものとなる。そこで、電極には導電性の印刷電極を使用することが考えられる。汎用性のある印刷電極としては導電性銀ペーストがある。
外部電極型希ガス蛍光ランプでは、電極端部域に設けた給電部から給電する。同種ランプは外部電極間に高電圧を印加するため、図7に示すように、安全のために給電部を除いた発光部の電極部位は樹脂製被覆膜60で絶縁被覆されていた。給電部は電気的導通のため露出せざるを得ず、例えば、図7に示すように給電端子40は絶縁性樹脂からなるホルダー50で覆われた形となっていた。45は給電線である。
In the external electrode type rare gas fluorescent lamp, power is supplied from a power supply unit provided in the electrode end region. Since the lamp of the same type applies a high voltage between the external electrodes, as shown in FIG. 7, the electrode part of the light emitting part excluding the power feeding part is covered with an
OA用途においては、ランプはたとえば複写機の読み取り動作毎の点灯を行うだけであり、連続点灯に換算しても凡そ1000時間程度が使用寿命となる。 In the OA application, the lamp only lights up for each reading operation of the copying machine, for example, and the service life is about 1000 hours even when converted to continuous lighting.
ところが、液晶のバックライト用途、例えば液晶TVのバックライトを例にとると数万時間という長いランプ寿命が要求される。 However, a long lamp life of tens of thousands of hours is required for a backlight application of a liquid crystal, for example, a backlight of a liquid crystal TV.
そこで、導電性銀ペーストの電極を備えた外部電極型希ガス蛍光ランプを高温高湿(85℃、95%)の環境下で4千時間を超えて使用したところ、主にホルダー内の電極給電部の周縁が滲み出してガラスバルブ周方向に舌が延びるように広がり、離間した電極間の距離が給電部の位置において実質上接近した状態になっていた。そして、このまま放置すると電極間で沿面放電が生じたり、短絡したりするという重大な故障が生じる恐れがあった。鋭意、調べてみると、導電性銀ペーストの主成分である銀のイオンマイグレーションが起きていることがわかった。 Therefore, when an external electrode type rare gas fluorescent lamp equipped with an electrode of conductive silver paste was used for more than 4,000 hours in an environment of high temperature and high humidity (85 ° C, 95%), the electrode power supply in the holder was mainly used. The peripheral edge of the portion oozes out so that the tongue extends in the circumferential direction of the glass bulb, and the distance between the separated electrodes is substantially close at the position of the power feeding portion. Then, if left as it is, there is a risk of causing a serious failure such as creeping discharge between the electrodes or short-circuiting. Upon earnest investigation, it was found that ion migration of silver, which is the main component of the conductive silver paste, occurred.
イオンマイグレーションとは配線や電極に使用した金属が、水分が付着した状態で導体金属に電圧が印加されることにより、溶解、移行、析出を繰り返し、ガラス等の絶縁物の上を移動して、回路間が短絡する現象である。 With ion migration, the metal used for the wiring and electrodes is applied to the conductor metal with moisture attached, repeatedly melting, moving, and precipitating, moving on an insulator such as glass, This is a phenomenon where the circuit is short-circuited.
そこで、本発明の目的は、電極が導電性銀ペーストを印刷してなる外部電極型希ガス蛍光ランプにおいて、露出した電極の給電部に生じる銀のイオンマイグレーションの成長を抑制する構成を備えた外部電極型希ガス蛍光ランプを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is an external electrode type rare gas fluorescent lamp in which an electrode is printed with a conductive silver paste, and an external device having a configuration that suppresses the growth of silver ion migration that occurs in a power feeding portion of an exposed electrode. It is an object to provide an electrode type rare gas fluorescent lamp.
上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、内面に蛍光物質を塗布したガラスバルブの内部に希ガスを所定量封入し、該ガラスバルブの外表面のバルブ軸方向に伸びる、導電性銀ペーストを焼成してなる一対の電極を配設した外部電極型希ガス蛍光ランプにおいて、該一対の電極はそれぞれの端部の給電部を除いて、該導電性銀ペーストの焼成温度よりも低い融点をもつ材料からなる被覆層で被覆されてなり、各電極の給電部間のガラスバルブ外表面上に、該導電性銀ペーストの焼成温度よりも低い融点をもつ材料からなる、少なくとも1つの帯状部を形成した外部電極型希ガス蛍光ランプとするものである。
In order to solve the above problem, the invention according to
請求項2に記載の発明は、内面に蛍光物質を塗布したガラスバルブ内部に希ガスを所定量封入し、該ガラスバルブ外表面のバルブ軸方向に伸びる、導電性銀ペーストを焼成してなる一対の電極を配設した外部電極型希ガス蛍光ランプにおいて、該一対の電極はその周囲を含め該導電性銀ペーストの焼成温度よりも低い融点をもつ材料からなる被覆層で被覆されてなり、該被覆層は各電極のそれぞれの端部より内側に位置する給電部を露出させる開口部を具えてなることを特徴とする外部電極型希ガス蛍光ランプとするものである。 According to the second aspect of the present invention, a predetermined amount of a rare gas is sealed inside a glass bulb having an inner surface coated with a fluorescent material, and a pair of conductive silver paste is fired that extends in the bulb axis direction on the outer surface of the glass bulb. In the external electrode type rare gas fluorescent lamp in which the electrodes are arranged, the pair of electrodes is covered with a coating layer made of a material having a melting point lower than the firing temperature of the conductive silver paste, including the periphery of the pair of electrodes. The coating layer is an external electrode type rare gas fluorescent lamp characterized by comprising an opening for exposing a power feeding portion located inside each end portion of each electrode.
本発明において、給電部とは、ガラスバルブ外表面のバルブ軸方向に伸びる電極の一部であって、導電性銀ペーストの焼成温度よりも低い融点をもつ材料からなる被覆層から露出した部位のことをいう。 In the present invention, the power feeding part is a part of an electrode extending in the bulb axis direction on the outer surface of the glass bulb and is a portion exposed from a coating layer made of a material having a melting point lower than the firing temperature of the conductive silver paste. That means.
本発明によれば、導電性銀ペーストの焼成温度よりも低い融点をもつ材料からなる被覆層を電極部分に設け、帯状部を給電部のバルブ周方向の両側に設けたことにより、電極からのマイグレーションを完全に防止でき、露出した給電部においては銀のイオンマイグレーションが生じても、イオンマイグレーションの延伸は帯状部によって阻止され、電極間のバルブ外面上で沿面放電が生じたり、短絡したりするという重大な故障が生じる恐れがない、安全な外部電極型希ガス蛍光ランプと提供することができる。 According to the present invention, the coating layer made of a material having a melting point lower than the firing temperature of the conductive silver paste is provided on the electrode portion, and the belt-like portions are provided on both sides in the valve circumferential direction of the power feeding portion, thereby Migration can be completely prevented, and even if silver ion migration occurs in the exposed power supply section, the extension of the ion migration is blocked by the band-shaped section, and creeping discharge occurs on the outer surface of the bulb between the electrodes, or a short circuit occurs. Therefore, it is possible to provide a safe external electrode type rare gas fluorescent lamp that does not cause a serious failure.
また、電極の給電部を露出させる開口部を具えた被覆層を有する場合は、露出した給電部において銀のイオンマイグレーションが生じても、イオンマイグレーションの延伸は開口部周縁である被覆層によって阻止され、電極間のバルブ外面上で沿面放電が生じたり、短絡したりするという重大な故障が生じる恐れがない、安全な外部電極型希ガス蛍光ランプと提供することができる。とくに、帯状部が導電性銀ペーストの焼成温度よりも低い融点をもつ材料からなっているので、導電性銀ペーストの焼成温度まで温度を上げなくてもガラスバルブと十分に密着性の強い、被覆層と帯状部とすることができる。また、被覆層は導電性銀ペーストの焼成温度よりも低い融点をもつ材料からなるので、電極である導電性銀ペーストの形状も変化させず、また、大気中の水分の浸入も防ぐことができる。 In addition, in the case of having a coating layer having an opening that exposes the power feeding portion of the electrode, even if silver ion migration occurs in the exposed power feeding portion, the extension of ion migration is blocked by the coating layer that is the periphery of the opening. Thus, it is possible to provide a safe external electrode type rare gas fluorescent lamp that does not cause a serious failure such as creeping discharge or short-circuiting on the outer surface of the bulb between the electrodes. In particular, since the band-shaped part is made of a material having a melting point lower than the firing temperature of the conductive silver paste, the coating has sufficient adhesion to the glass bulb without increasing the temperature to the firing temperature of the conductive silver paste. Layers and strips can be used. In addition, since the coating layer is made of a material having a melting point lower than the firing temperature of the conductive silver paste, the shape of the conductive silver paste as an electrode is not changed, and intrusion of moisture in the atmosphere can be prevented. .
図1は、本発明の第一の実施形態としての外部電極型希ガス蛍光ランプ1の全体図を斜視図で示す。図2は、給電部を含む面で切った管軸方向に垂直な断面図を示す。発明の説明に不必要な部材、例えば、給電部に後で取り付けられる板状の給電端子や、給電線、給電端子を被覆して補強固定する熱収縮チューブなどは図示を省略してある。内面一面に蛍光物質を塗布し、蛍光体層13を形成したガラスバルブ10内部に希ガスを所定量封入し、ガラスバルブ外表面のバルブ軸方向に沿って一対の導電性銀ペーストを焼成してなる電極2、2を配設している。図1および後述する図3、図4、図5において、一対の電極2、2のうち、紙面裏側に位置する電極は図示を省略しているが、図2においては、その一対の電極2、2の端部にある給電部2a、2a´が示されている。
FIG. 1 is a perspective view showing an overall view of an external electrode type rare gas
電極の導電性銀ペーストはスクリーン印刷法にてガラスバルブ10に塗布された後、約500℃にて焼成される。一対の各々の電極2、2はそれぞれの端部にある給電部2a、2a´を除いて、導電性銀ペーストの焼成温度よりも低い融点の材料からなる透光性の被覆層11で被覆されている。
The conductive silver paste for the electrode is applied to the
各電極2、2の給電部2a、2a´間のガラスバルブ10の外表面上に、導電性銀ペーストの焼成温度よりも低い融点からなる材料からなる帯状部12を、被覆層11から露出した給電部2a、2a´のランプバルブ軸方向長さ以上の長さにて形成してある。
A
帯状部12は、図1では被覆層11と一体で示してあるが、被覆層11と別個に形成されていてもよい。また、帯状部12は、各電極2、2の給電部2a、2a´のガラスバルブ周方向であって、各電極2、2の給電部2a、2a´同士の間のガラスバルブ外表面上に、複数本形成してもよい。
なお、帯状部はその周縁が直線状のものに限らず、例えば、波状のものであっても鋸歯状のものであってもよい。
Although the belt-
Note that the belt-like portion is not limited to a linear peripheral edge, and may be, for example, a wave shape or a sawtooth shape.
図3は本発明の第二の実施形態としての外部電極型希ガス蛍光ランプ1の全体図を示す。一対の各々の電極2、2はその周囲を含め導電性銀ペーストの焼成温度よりも低い融点からなる材料からなる被覆層11で被覆されてなり、被覆層11は各電極のそれぞれの端部より内側に位置する給電部2a、2a´を露出させる開口部11aを具え、開口部11aより給電する構成となっている。この実施形態では、給電部2a、2a´の部分だけ開口した形態である。
FIG. 3 shows an overall view of an external electrode type rare
図1の実施形態において、具体的な材料、数値を挙げれば、ガラスバルブ10は軟質ガラスであり、その全長は1250mm、バルブ内にはキセノンからなる希ガスが封入され、封入ガス圧は16kPa〜24kPaであり、一例をあげれば21.6Paである。 蛍光体層は一例をあげれば、(R;(Y,Gd)BO3:Eu、G;LaPO4:Ce,Tb、B;BaMgAl14O23:Eu)からなり、その厚みは12μm〜17μmであり、一例をあげれば15μmである。
In the embodiment of FIG. 1, to give specific materials and numerical values, the
電極材料は導電性銀ペーストであり、スクリーン印刷によりガラスバルブ上に塗布される。導電性銀ペーストの焼成温度は480〜500℃の間である。本発明においては500℃で焼成した。帯状部や被覆層を構成する、電極を構成する導電性銀ペーストの焼成温度よりも低い融点からなる材料としては、低融点ガラスが適しており、例えば、ビスマス(Bi)を含有したビスマス系無鉛ガラスであり、一例を挙げればSiO2、Al2O3、B2O3、ZnO、Bi2O3、BaOからなる。 The electrode material is a conductive silver paste and is applied onto the glass bulb by screen printing. The firing temperature of the conductive silver paste is between 480 and 500 ° C. In the present invention, firing was performed at 500 ° C. Low melting point glass is suitable as a material having a melting point lower than the firing temperature of the conductive silver paste constituting the electrode and constituting the belt-like part and the coating layer, for example, bismuth-based lead-free containing bismuth (Bi) For example, glass is made of SiO 2 , Al 2 O 3 , B 2 O 3 , ZnO, Bi 2 O 3 , and BaO.
当該ビスマス系無鉛ガラスは、温度範囲50〜350℃での熱膨張係数が本発明に使用されるガラスバルブ材の軟質ガラスが9.4×10−6/Kに対して、例えば9.7×10−6/Kと近く、ビスマス系無鉛ガラスは蛍光ランプにおいてガラスバルブ材に使用される軟質ガラスと比べて、軟化点が40deg低いため、ガラス同士の密着力が強い。ガラスバルブ材に使用されるガラスは無鉛ガラスである場合が多く、ビスマス系無鉛ガラスの熱膨張係数は8.4×10−6/K〜×10.4×10−6/Kであることが好ましい。 The bismuth-based lead-free glass has a thermal expansion coefficient in the temperature range of 50 to 350 ° C., which is 9.7 × 10 −6 / K, for example, which is 9.7 × 10 Since the bismuth-based lead-free glass is close to 10 −6 / K, the softening point is 40 degrees lower than that of the soft glass used for the glass bulb material in the fluorescent lamp, so that the adhesion between the glasses is strong. That glass used in the glass bulb material is often a lead-free glass, the thermal expansion coefficient of the lead-free bismuth glass is 8.4 × 10 -6 /K~×10.4×10 -6 / K preferable.
図4は給電部2a、2a´に例えば銅(Cu)製の給電端子を取り付けるための導電性エポキシ接着剤5を塗布した状態を示す。この導電性エポキシ接着剤5の固化する焼成温度は100〜150℃である。
FIG. 4 shows a state in which a conductive
図5は給電部に塗布した導電性エポキシ接着剤5を介して給電端子6、6´を貼付固定した状態を示す。実使用においては、不図示であるが、この給電端子6、6´に給電線が接続され、給電部分には熱収縮樹脂チューブが被覆され、ガラスバルブ側に押し付け固定補強される。
FIG. 5 shows a state where the power supply terminals 6 and 6 ′ are pasted and fixed via the conductive
そして、ランプの給電部分側は絶縁性樹脂からなるホルダーに収納される。
図5の形態の実施例のランプにて本発明の効果を検証した。具体的な点灯条件はランプ電圧は3.5kVp−p、ランプ電流10mA、点灯周波数50kHzである。 その結果、2千時間経過後に帯状部12に電極端から銀のイオンマイグレーションの先端が到達した。しかし、その後、6万時間経過しても銀のイオンマイグレーションに進展はないことが確認された。
And the electric power feeding part side of a lamp | ramp is accommodated in the holder which consists of insulating resin.
The effect of the present invention was verified with the lamp of the embodiment of the form shown in FIG. Specific lighting conditions are a lamp voltage of 3.5 kVp-p, a lamp current of 10 mA, and a lighting frequency of 50 kHz. As a result, the tip of the silver ion migration reached the
すなわち、本発明によれば、電極を構成する導電性銀ペーストの焼成温度よりも低い融点からなる材料からなる被覆層と帯状部をそれぞれ、電極部分と給電部のバルブ周方向の両側に設けたことにより、露出した給電部において銀のイオンマイグレーションが生じても、イオンマイグレーションの延伸は抑制され、電極間で沿面放電が生じたり、短絡したりするという重大な故障が生じる恐れがない、安全な外部電極型希ガス蛍光ランプとすることができる。 That is, according to the present invention, the coating layer made of a material having a melting point lower than the firing temperature of the conductive silver paste constituting the electrode and the belt-like portion are provided on both sides of the electrode portion and the feeding portion in the valve circumferential direction, respectively. Therefore, even if silver ion migration occurs in the exposed power feeding part, the extension of ion migration is suppressed, and there is no risk of causing a serious failure such as creeping discharge between the electrodes or short-circuiting. An external electrode type rare gas fluorescent lamp can be obtained.
なお、本発明が適用される蛍光ランプはガラスバルブに部分的に光を強めるアパーチャ部を備えたものであってもよく、そのような蛍光ランプの場合は、電極を覆う被覆層としては、低融点ガラスに反射材としてアルミナ(Al2O3)やチタニア(TiO2)等を混在させたものであってもよい。 The fluorescent lamp to which the present invention is applied may have a glass bulb provided with an aperture portion that partially intensifies light. In such a fluorescent lamp, the covering layer covering the electrode is low. A glass having a melting point glass mixed with alumina (Al 2 O 3 ), titania (TiO 2 ) or the like as a reflective material may be used.
1 外部電極型希ガス蛍光ランプ
2 電極
2a、2a´ 給電部
5 導電性エポキシ接着剤
6、6´ 給電端子
10 ガラスバルブ
11 被覆層
11a 開口部
12 帯状部
13 蛍光体層
100 外部電極希ガス蛍光ランプ
110 ガラスバルブ
115 アパーチャ部
120、120´ 電極
130 蛍光体層
40 給電端子
45 給電線
50 ホルダー
60 樹脂製被覆膜
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (2)
該ガラスバルブの外表面のバルブ軸方向に伸びる、導電性銀ペーストを焼成してなる一対の電極を配設した外部電極型希ガス蛍光ランプにおいて、
該一対の電極はそれぞれの端部の給電部を除いて、該導電性銀ペーストの焼成温度よりも低い融点をもつ材料からなる被覆層で被覆されてなり、
各電極の給電部間のガラスバルブ外表面上に、該導電性銀ペーストの焼成温度よりも低い融点をもつ材料からなる、少なくとも1つの帯状部を形成したことを特徴とする外部電極型希ガス蛍光ランプ。 A predetermined amount of rare gas is sealed inside a glass bulb with a fluorescent material on the inner surface,
In the external electrode type rare gas fluorescent lamp provided with a pair of electrodes formed by firing a conductive silver paste extending in the bulb axial direction of the outer surface of the glass bulb,
The pair of electrodes is coated with a coating layer made of a material having a melting point lower than the firing temperature of the conductive silver paste, except for the feeding portion at each end,
External electrode type noble gas characterized in that at least one band-shaped portion made of a material having a melting point lower than the firing temperature of the conductive silver paste is formed on the outer surface of the glass bulb between the feeding portions of each electrode. Fluorescent lamp.
該ガラスバルブ外表面のバルブ軸方向に伸びる、導電性銀ペーストを焼成してなる一対の電極を配設した外部電極型希ガス蛍光ランプにおいて、
該一対の電極はその周囲を含め該導電性銀ペーストの焼成温度よりも低い融点をもつ材料からなる被覆層で被覆されてなり、該被覆層は各電極のそれぞれの端部より内側に位置する給電部を露出させる開口部を具えてなることを特徴とする外部電極型希ガス蛍光ランプ。 A predetermined amount of rare gas is sealed inside a glass bulb with a fluorescent material coated on the inner surface.
In the external electrode type rare gas fluorescent lamp provided with a pair of electrodes formed by firing a conductive silver paste extending in the bulb axial direction of the glass bulb outer surface,
The pair of electrodes is covered with a coating layer made of a material having a melting point lower than the firing temperature of the conductive silver paste, including the periphery thereof, and the coating layer is located on the inner side of each end of each electrode. An external electrode type rare gas fluorescent lamp comprising an opening for exposing a power feeding unit.
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