JPH09147802A

JPH09147802A - 冷陰極蛍光ランプおよび照明装置

Info

Publication number: JPH09147802A
Application number: JP7305544A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Tomita; 保男富田
Original assignee: Harison Denki Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1995-11-24
Filing date: 1995-11-24
Publication date: 1997-06-06
Anticipated expiration: 2015-11-24
Also published as: JP3653552B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ガラス管バルブの管径が細く、かつ、管璧負
荷の高いランプにおいて、バルブや蛍光体層に変色や黒
化の発生が少なく、光束維持特性が向上できるとともに
長寿命化できるＯＡ機器などに好適な冷陰極形の蛍光ラ
ンプおよびこの蛍光ランプを用いた照明装置を提供する
ことを目的とする。【解決手段】内径が２．０ｍｍ以下のガラス管バルブ
１と、このバルブ１の内面に形成されたγ−アルミナか
らなる保護層５と、この保護層５上に重層形成された蛍
光体層６と、上記バルブ１の端部に封着された冷陰極３
と、上記バルブ１の内部に封入された放電媒体とを備え
た冷陰極蛍光ランプＬおよびこの蛍光ランプＬを用いた
照明装置Ｄである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はパソコン、電子手帳
などのＯＡ機器や計器などの表示機器のバックライト装
置として用いられる冷陰極蛍光ランプおよびこれら機器
に組込まれる照明装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラス管バルブ内に水銀を封入した一般
の蛍光ランプにおいては、バルブからナトリウムなどの
アルカリ成分が滲出して水銀と反応することによってア
マルガムが形成されたり、また、バルブ内壁面に透明導
電層を形成したラピッドスタート形の蛍光ランプでは、
透明導電層と水銀との間に微放電が生じるなどのことか
ら、バルブ内面や蛍光体層に茶色などの変色や黒化を生
じることがある。そして、この変色や黒化などはランプ
の有効光出力の減衰を招き、ランプの光束維持率を早期
に低下させたりランプを短寿命化する原因となってい
る。

【０００３】また、この蛍光ランプにおいてバルブ内壁
面に形成されている蛍光体層表面上を水銀が移動する
と、蛍光体層の一部が剥がれてピンホールを発生し外観
品質を低下することがある。

【０００４】そこで、これらの対策としてバルブ内壁面
と蛍光体層との間や透明導電層と蛍光体層との間にアル
ミナやシリカなどの難溶融性酸化物の微粉末を塗布し、
変色や黒化を防ぐとともに蛍光体層の被着強度を高める
ことが行われている。

【０００５】しかし、従来このバルブ内面にアルミナな
どの保護層を形成することは、通常の照明用として用い
られるバルブの管内径が２５ｍｍ程度のランプまでであ
り、また、特に細径のランプへの適用は全く考慮されて
いなかった。

【０００６】これは、バルブの管内径が約２０ｍｍ以下
の場合、保護層の層厚さが従来と同じ１，５μｍ以下の
層厚さでは茶色などに変色する問題があり、保護層の形
成は行っていなかった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】また、近年パソコンや
電子手帳などのコンパクト化や多機能化がすすむに伴
い、これらに組込まれる蛍光ランプも一層の高輝度化と
長期に亘る光束維持率の向上および長寿命化の要求が強
くなってきている。特にＯＡ機器などは民生用のためラ
ンプの交換が行われないのが原則で、１万時間以上の寿
命が必要とされている。そこで、これらＯＡ機器など
に使用されるバルブ径が細径で高い管壁負荷となる蛍光
ランプにおいても、光束維持率の向上および長寿命化を
はかるためバルブ内壁面と蛍光体層との間にアルミナ層
などの保護層を設けることが考えられるが、上述したよ
うな理由からなされていなかった。

【０００８】また、保護層を構成するアルミナは平均粒
径が０．０１μｍ程度（沈降法による測定値、以下同
様。）と微粉末であるため，バルブのガラス面およびこ
の保護層上に形成される蛍光体層の蛍光体粉末（アルミ
ナの微粉末より大径）との間にあって、相互を繋ぎ蛍光
体層の剥離を防止する作用を有している。

【０００９】さらに、ＯＡ機器などに組付け使用される
蛍光ランプは高効率が要求されるため管壁負荷も高く、
蛍光体層の早期劣化が激しく光束維持特性が悪いため何
等かの対策を要していた、本発明は、ガラス管バルブの
管径が細く、かつ、管璧負荷の高いランプにおいて、バ
ルブや蛍光体層に変色や黒化の発生が少なく、光束維持
特性が向上できるとともに長寿命化できるＯＡ機器など
に好適な冷陰極形の蛍光ランプおよびこの蛍光ランプを
用いた照明装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の冷陰極蛍光ランプは、内径が２．０ｍｍ以下のガラス
管バルブと、このガラス管バルブの内面に形成されたγ
−アルミナからなる保護層と、この保護層上に重層形成
された蛍光体層と、上記ガラス管バルブの端部に封着さ
れた冷陰極と、上記ガラス管バルブの内部に封入された
放電媒体とを具備していることを特徴としている。

【００１１】バルブ径が細径で高い管壁負荷となるラン
プにおいて、γ−アルミナからなる保護層を設けること
によって、蛍光体層の早期劣化を防止できるとともにそ
の被着力を高めることができる。

【００１２】本発明の請求項２に記載の冷陰極蛍光ラン
プは、内径が２．０ｍｍ以下のガラス管バルブと、この
ガラス管バルブの内面に形成されたγ−アルミナからな
る保護層と、この保護層上に重層形成された蛍光体、カ
ルシウムバリウムボレートおよびγ−アルミナとの混合
物で形成された蛍光体層と、上記ガラス管バルブの端部
に封着された冷陰極と、上記ガラス管バルブの内部に封
入された放電媒体とを具備していることを特徴としてい
る。

【００１３】蛍光体層中に、蛍光体形成材料、低融点ガ
ラス材料および保護層形成材料を添加することにより、
保護層と蛍光体層との両層の境界部が融合してその被着
力を高めることができる。

【００１４】本発明の請求項３に記載の冷陰極蛍光ラン
プは、蛍光体層に、蛍光体重量に対して０．１〜１．０
重量％のカルシウムバリウムボレートが混入されている
ことを特徴としている。

【００１５】上記請求項２に記載と同様な作用を奏す
る。また、上記カルシウムバリウムボレートの混入量が
０．１重量％未満であると、被着力が弱く水銀が蛍光体
層上を転がったときに蛍光体層を剥がしピンホールを発
生することがあり、また、混入量が１．０重量％を越え
ると、輝度の低下を起こす。この混入量は０．１〜１．
０重量％の範囲であればよいが、ばらつきなどを考慮す
ると０．３〜０．７重量％の範囲が好ましい。

【００１６】本発明の請求項４に記載の冷陰極蛍光ラン
プは、蛍光体層に、蛍光体重量に対して０．１〜１．０
重量％のγ−アルミナが混入されていることを特徴とし
ている。

【００１７】上記請求項２に記載と同様な作用を奏す
る。また、上記γ−アルミナの混入量が０．１重量％未
満であると、蛍光体層が剥がれことがあり、また、混入
量が１．０重量％を越えると、明るさが低下することが
ある。この混入量は０．１〜１．０重量％の範囲であれ
ばよいが、ばらつきなどを考慮すると０．３〜０．７重
量％の範囲が好ましい。

【００１８】本発明の請求項５に記載の冷陰極蛍光ラン
プは、γ−アルミナからなる保護層の層厚さが、２〜１
２μｍであることを特徴としている。

【００１９】上記γ−アルミナの層厚さが２μｍ未満で
あると、茶色状などに変色して可視光透過量および外観
品質が低下する。また、層厚さが１２μｍを越えると、
変色の発生は見られないが可視光の吸収が大きく可視光
透過量が低下する。この層厚は２〜１２μｍの範囲であ
ればよいが、ばらつきなどを考慮すると５〜１０μｍの
範囲が好ましい。

【００２０】本発明の請求項６に記載の冷陰極蛍光ラン
プは、ガラス管バルブの管壁負荷が、９．５×１０ -4
Ｗ／ｍｍ以上であることを特徴としている。

【００２１】バルブ径が細径で高い管壁負荷となるラン
プにおいて、管壁負荷が９．５×１０ -4 Ｗ／ｍｍ未満
の場合は、保護層や蛍光体層の劣化程度も低く、保護層
を設けることは不要である。

【００２２】本発明の請求項７に記載の照明装置は、基
体と、この基体に設けられた反射体と、上記基体に設け
られたランプの取着装置と、この取着装置に装着された
上記請求項１ないし請求項６に記載の冷陰極蛍光ランプ
とを備えたことを特徴としている。

【００２３】上記請求項１ないし請求項６に記載の高品
質のランプを点灯して、照明装置の発光特性を向上させ
ることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１およ
び図２を参照して説明する。図１は直管形の冷陰極蛍光
ランプＬを示す一部切欠縦断面図、図２は図１における
矢視Ａ−Ａ線に沿って切断した部分を示す横断面図であ
る。

【００２５】このランプＬは直管形の外径が約２．４ｍ
ｍ、内径が約１．８ｍｍ、全長が約２２０ｍｍのガラス
管バルブ１両端の封止部２、２にニッケルメッキした鉄
板製の冷陰極（電極）３を取付けたリード線４、４がそ
れぞれ封着してある。

【００２６】また、５はこのバルブ１の内壁面に平均粒
径が０．０１〜０．０３μｍ（沈降法による測定値、以
下同様。）のγ−アルミナ微粉末を塗布して形成した約
６．０μｍの厚さの保護層、６はこの保護層５の表面上
に塗布して重層形成された青色、緑色、赤色に発光領域
を有する蛍光体を混合した３波長形蛍光体層である。ま
た、このバルブ１内には放電媒体としてアルゴンとネオ
ンとの混合希ガスが約６０トールと金属水銀が約１０ｍ
ｇ封入されている。

【００２７】上記保護層５の形成は、たとえば酢酸ブチ
ルにγ−アルミナの微粉末と硝化綿とを混合して懸濁液
を作り、この懸濁液をバルブ１の内壁面に塗布し、これ
を焼成して形成したり、有機化合γ−アルミ液、たとえ
ばアルコキシドアルミ液にバルブ１を浸漬してこれを引
上げて乾燥後、焼成してアルミナの保護層５を形成する
こともできる。

【００２８】この冷陰極蛍光ランプの点灯は、高周波電
源からリード線４、４を通じ冷陰極（電極）３、３に周
波数３０ＫＨＺ、１０００Ｖ（実効値）の高周波電力を
供給することにより、冷陰極３、３から二次電子が放出
され、バルブ１内で放電を開始する。この放電のエネル
ギーで励起された水銀原子の共鳴遷移により紫外線が放
射され、この紫外線は蛍光体層６にて可視光に変換され
てバルブ１の外部に放射される。

【００２９】なお、上記保護層５を構成するγ−アルミ
ナは化学的に安定した結晶構造を有するばかりか、ガラ
スとのなじみにも優れバルブ１から剥離しにくい。ま
た、上記でγ−アルミナの平均粒径を０．０１〜０．０
３μｍとしたのは、平均粒径が０．０１μｍを下回ると
その比表面積が大きくなり不純ガスの放出源となるとと
もに、電極スパッタによる放電空間からの消失およびガ
ラスを着色するなどの現象を生じるからである。また、
平均粒径が０．０３μｍを越えると可視光を遮り光透過
率が悪くなり、蛍光体を十分発光させることができずに
特性を低下するなどのことからである。

【００３０】また、バルブ１のガラス材料中にナトリウ
ムなどのアルカリ物質が含有されていても、バルブ１の
内壁表面には保護層５が形成してあるので、ランプ点灯
中においては水銀イオンがアルカリ物質を衝撃すること
がなく、たとえあったとしても僅かであって、バルブ１
が茶色に変色したり黒化することはない。通常、蛍光体
層６は水銀イオンのバルブ１面への衝撃や浸透による接
触や付着を完全に防ぐことができないので、保護層５の
形成は極めて有効なものである。

【００３１】また、上記構成の蛍光ランプＬにおいて、
上記γ−アルミナからなる保護層５の層厚さを種々変え
てランプＬを製造し輝度を測定したところ、保護層５を
形成しないランプＬを１００％としたとき図３に示すよ
うな結果を得た。図３は蛍光ランプＬを４時間点灯した
後のバルブ１の着色状態を示し、横軸にγ−アルミナか
らなる保護層５の層厚さ（μｍ）を、縦軸に輝度（比較
％）を対比させてある。この図３から明らかなように
γ−アルミナからなる保護層５の層厚さが、２〜１０μ
ｍの範囲内ならば殆ど着色が見当たらずによかった。す
なわち、上記γ−アルミナの層厚さが２μｍ未満である
とやや茶色し、１μｍ未満であると茶色状などに変色し
て可視光透過量および外観品質が低下する。また、層厚
さが１２μｍを越えると、変色の発生は見られないが可
視光の吸収が大きく可視光透過量が低下する。この層厚
は２〜１２μｍの範囲であればよいが、ばらつきなどを
考慮すると５〜１０μｍの範囲が好ましい。

【００３２】また、本発明では蛍光体層６を形成する蛍
光体に、この蛍光体重量に対してそれぞれ０．１〜１．
０重量％のカルシウムバリウムボレートおよびγ−アル
ミナを混入しておいてもよい。このカルシウムバリウム
ボレートの混入により、螢光体層６の剥離によるピンホ
ールの発生防止ができる。また、γ−アルミナの混入に
より、下地層のγ−アルミナからなる保護層５との融合
がよくなって、さらに蛍光体層６の被着強度を高めるこ
とができる。

【００３３】そして、このカルシウムバリウムボレート
の混入量が０．１重量％未満であると、蛍光体層６の被
着力が弱く水銀が蛍光体層６上を転がったときに蛍光体
層６を剥がしピンホールを発生することがあり、また、
混入量が１．０重量％を越えると、輝度の低下を起こ
す。この混入量は０．１〜１．０重量％の範囲であれば
よいが、ばらつきなどを考慮すると０．３〜０．７重量
％の範囲が好ましい。

【００３４】また、上記γ−アルミナの混入量が０．１
重量％未満であると蛍光体層６に剥がれを生じることが
あり、また、混入量が１．０重量％を越えると明るさが
低下し、したがって、０．１〜１．０重量％の範囲が好
ましい。

【００３５】そして、上記実施例構成の冷陰極蛍光ラン
プＬは、照明装置に組込まれ使用される。図４は照明装
置Ｄの一例を示し、この図４においてＤ１は基体、Ｄ２
はこの基体Ｄ１に設けられた反射鏡で蛍光ランプＬが図
示されていないソケット装置などのランプ取着装置に装
着されている。また、基体Ｄ１の背面には点灯装置Ｄ４
が、反射鏡Ｄ２の開口部には光拡散板Ｄ３が取付けられ
ている。そして、この照明装置Ｄは、パソコンやテレビ
などの液晶表示装置のバックライトとして、あるいはデ
ィスプレイの表示板のバックライトや通常の照明用の器
具として使用される。

【００３６】なお、本発明は保護層５および蛍光体層６
への添加材料としてγ−アルミナを用いたが、同じアル
ミナ材料であるα−アルミナを適用することも考えられ
るが、α−アルミナを用いた場合は粒径が大きくなるな
どの理由で蛍光体層の剥がれや変色の発生があり、ま
た、発光特性の向上も見られなっかった。

【００３７】なお、本発明は上記実施例に限定されな
い。たとえば蛍光ランプのバルブ内に形成する蛍光体層
は３波長形に限らず、他の種類の蛍光体を形成する場合
であってもよい。

【００３８】また、バルブの形状は直管形に限らずＵ字
形、Ｗ字形、環形などに屈曲してあってもよい。

【００３９】また、冷陰極（電極）の形状は平板状のも
のに限らず、板体を折曲したく字状、円筒状や円柱状あ
るいはコイル状などであってもよく、冷陰極（電極）に
電子放射性物質が設けてあっても差支えない。

【００４０】また、本発明の照明装置は実施例記載のも
のに限らず、必ずしも基体、反射鏡および光拡散板の三
者が揃つていなくてもよく、また、点灯装置が一体化さ
れていなくてもよい。さらに、照明装置は液晶表示装
置、液晶テレビや装飾装置などのバックライト用のほ
か、ファクシミリなどの読取り装置、複写機の露光用な
どのＯＡ機器用あるいは通常の照明用の器具や灯具など
としてひろく使用できることはいうまでもない。

【００４１】

【発明の効果】本発明の請求項１および請求項２の記載
によれば、バルブ管径が細径で高い管壁負荷となるラン
プにおいて、蛍光体層の保護層を設けたことによって、
蛍光体層の剥離および水銀との反応による変色などラン
プの早期の劣化を防止し、光束維持特性や外観品質の向
上した蛍光ランプを提供することができる。

【００４２】また、本発明の請求項２の記載によれば、
上記請求項１の記載のほか、混入物質が下地層と融合し
て、さらにの被着力の向上と発光特性（輝度）を高める
ことができる。

【００４３】また、本発明の請求項３の記載によれば、
カルシウムバリウムボレートの混入量を規制することに
より、蛍光体層の剥離が防止でき外観品質の向上および
発光特性の向上がはかれた。

【００４４】また、本発明の請求項４の記載によれば、
保護層を構成するγ−アルミナの混入量を規制すること
により、バルブのガラス面および蛍光体層との接着強度
を高め蛍光体層の剥離防止の効果を奏する。

【００４５】また、本発明の請求項５の記載によれば、
保護層の層厚さを規制することにより、蛍光体層の変色
が防止でき外観品質の向上および発光特性の向上がはか
れた。また、本発明の請求項６の記載によれば、規制
数値の管壁負荷のランプに適用することにより、上記請
求項１ないし請求項５の記載と同様の効果を奏する。

【００４６】さらに、本発明の請求項７の記載によれ
ば、液晶表示装置などの機器に上記ランプを装着したこ
とにより、機器を長期に亘り高い光出力で維持すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる冷陰極蛍光ランプの一部切欠断
面正面図である。

【図２】図１のランプのＡ−Ａ線に沿って切断した部分
の横断面図である。

【図３】γ−アルミナからなる保護層の層厚さ（μｍ）
と明るさ（輝度）との関係を示すグラフである。

【図４】本発明に係わる照明装置を分解して示す斜視図
である。

【符号の説明】

Ｌ：冷陰極蛍光ランプ１：ガラス管バルブ２：封止部３：冷陰極（電極）４：リード線５：保護層６：蛍光体層Ｄ：照明装置Ｄ１：基体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内径が２．０ｍｍ以下のガラス管バルブ
と；このバルブの内壁面に形成されたγ−アルミナから
なる保護層と；この保護層上に重層形成された蛍光体層
と；上記バルブの端部に封着された冷陰極と；上記バル
ブの内部に封入された放電媒体と；を具備していること
を特徴とする冷陰極蛍光ランプ。
【請求項２】内径が２．０ｍｍ以下のガラス管バルブ
と；このバルブの内壁面に形成されたγ−アルミナから
なる保護層と；この保護層上に重層形成された蛍光体、
カルシウムバリウムボレートおよびγ−アルミナとの混
合物で形成された蛍光体層と；上記バルブの端部に封着
された冷陰極と；上記バルブの内部に封入された放電媒
体と；を具備していることを特徴とする冷陰極蛍光ラン
プ。
【請求項３】蛍光体層は、蛍光体重量に対して０．１
〜１．０重量％のカルシウムバリウムボレートが混入さ
れていることを特徴とする請求項２に記載の冷陰極蛍光
ランプ。
【請求項４】蛍光体層は、蛍光体重量に対して０．１
〜１．０重量％のγ−アルミナが混入されていることを
特徴とする請求項２に記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項５】 γ−アルミナからなる保護層の層厚さ
が、２〜１２μｍであることを特徴とする請求項１ない
し請求項４のいずれか一に記載の冷陰極蛍光ランプ。
【請求項６】ガラス管バルブの管壁負荷が、９．５×
１０ -4 Ｗ／ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１
ないし請求項５のいずれか一に記載の冷陰極蛍光ラン
プ。
【請求項７】基体と；この基体に設けられた反射体
と；上記基体に設けられた蛍光ランプの取着装置と；こ
の取着装置に装着された上記請求項１ないし請求項６に
記載の冷陰極蛍光ランプと；とを備えたことを特徴とす
る照明装置。