JPH09283081A

JPH09283081A - 冷陰極低圧水銀蒸気放電ランプ、表示装置および照明装置

Info

Publication number: JPH09283081A
Application number: JP9152496A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kobayashi; 誠之小林
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1996-04-12
Filing date: 1996-04-12
Publication date: 1997-10-31

Abstract

(57)【要約】【目的】粒状の水銀放出構体によって水銀を封入した細
径の冷陰極低圧水銀蒸気放電ランプ、これを用いた表示
装置および照明装置を提供する。【解決手段】冷陰極低圧水銀蒸気放電ランプは、内径３
ｍｍ以下の透光性にして気密性のバルブ内に溶融温度が
ランプ動作時のバルブの温度を超え、かつバルブの軟化
温度未満であって、２５℃における水銀蒸気圧が０．１
〜０．２４５Ｐａの範囲内の値を呈するアマルガムを主
成分とする物質を粒径０．３ｍｍ以下の粒状に形成して
なる水銀放出構体を封入することによって所要量の水銀
がバルブ内に封入されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷陰極低圧水銀蒸
気放電ランプ、これを用いた表示装置および照明装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置に多用されている細径の冷
陰極蛍光ランプに適量の水銀を封入するのに、従来はた
とえば特開平４−１０４４２７号公報（文献１）に記載
のようにチタン−水銀合金を塗布した金属板を電極に用
いたり、特開平５−２１０１１号公報（文献２）に記載
のようにチタン−水銀合金を充填した金属スリーブを電
極に用いたりしている。これらの電極は封着後約８５０
℃に高周波で加熱されることによって水銀を分離してバ
ルブ内に放出させる。

【０００３】図４は従来の細径の冷陰極蛍光ランプの拡
大断面図である。図において、４１はバルブ、４２、４
２はバルブの両端内部に封着した一対の冷陰極で、この
陰極４２は金属スリーブ４３と、その内部に充填したチ
タン−水銀合金４４からなる。４５はバルブ４１の内面
に形成した蛍光体層である。バルブ４１内には水銀の他
に希ガスが封入されて、これらは放電媒体として作用す
る。４６は電極４２をその先端で支持する封着金属リー
ド線である。

【０００４】一方、一般照明に使用される管径２９ｍｍ
の環形蛍光ランプなどでは亜鉛−水銀からなるアマルガ
ムを２，３ｍｍ程度の粒にして水銀をバルブ内に封入す
ることが一部試行されている。これと同様の技術は国際
公開ＷＯ９４／１８６９２号公報（文献３）にも記載さ
れている。アマルガムを固形の粒状に形成してバルブ内
に封入するので、水銀の定量封入を容易に行うことがで
きると述べられている。

【０００５】さらに、特開平６−２６０１３９号公報
（文献４）には、亜鉛および水銀を主体とした粒状のア
マルガムをバルブ内に封入し、バルブ内の一端部に固定
した蛍光ランプが開示されている。文献４には以下のよ
うに記述されている。アマルガムをバルブ内に固定する
ので、アマルガムが遊動してランプの着脱または輸送時
等にバルブ内壁と衝突して異音などを生じたり、電極な
どのバルブ内の部品を損傷してしまうおそれがない。ま
た、バルブ内に蛍光体層が形成されている場合には、ア
マルガムがこの蛍光体層を傷つけ、発光むらが生じてし
まうおそれもない

【０００６】。

【発明が解決しようとする課題】文献１、２記載の従来
技術ではチタン−水銀合金から水銀を分離するために
は、電極を約８５０℃まで加熱する必要がある。このた
め、加熱によって封着部のガラスがクラックしたり、封
着金属とガラスが剥離してリークが発生したりする問題
がある。また、必要水銀量を封入するためには電極の高
さ寸法が大きくなり、このため非発光部が長くなってし
まう不都合もある。

【０００７】一方、文献３、４に記載の従来技術は、ア
マルガムをバルブ内に固定するか、排気用の細管の中に
収容しないと、バルブ内を移動して異音が発生したり、
蛍光体層を傷付けて外観を阻害したりするので、実用で
きない。したがって、この技術を細径の冷陰極蛍光ラン
プには適用することができないと考えられていた。

【０００８】本発明は、水銀の封入に伴うバルブのクラ
ックやリークを生じないで信頼性の高い細径の冷陰極水
銀蒸気放電ランプを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の冷陰極
水銀蒸気放電ランプは、内径３ｍｍ以下の透光性にして
気密性のバルブと；溶融温度がランプ動作時のバルブの
温度を超え、かつバルブの軟化温度未満であって、２５
℃における水銀蒸気圧が０．１〜０．２４５Ｐａの範囲
内の値を呈するアマルガムを主成分とする物質を粒径
０．３ｍｍ以下の粒状に形成してなる水銀放出構体と；
水銀放出構体から放出された水銀および希ガスを含む放
電媒体と；バルブ内に放電を生起するようにバルブの両
端内部に封着された少なくとも一対の冷陰極と；を具備
していることを特徴としている。

【００１０】本請求項および以下の請求項において、透
光性にして気密性のバルブとは、透光性と気密性とを有
していれば、たとえばソーダライムガラス、鉛ガラス、
ほう酸ガラスなどのガラスまたは透光性セラミックスな
ど任意の材料を許容する。

【００１１】バルブは、直管状、Ｕ字状、Ｌ字状、Ｗ字
状、環状など種々の形状を許容する。

【００１２】水銀放出構体は、たとえば水銀と亜鉛、ビ
スマスなどとを主体としたものが適用可能である。さら
に、水銀放出構体には、必要ならば水銀とは反応しな
い、または合金を形成しない物質が若干量混入されてい
てもよい。

【００１３】水銀放出構体の水銀濃度の範囲は適宜設定
可能であるが、取扱いの容易性の観点から、好ましい範
囲があり、亜鉛を主体とした水銀放出構体の場合、２０
〜７０重量％が好ましい範囲である。２０重量％を下回
ると、水銀濃度が小さくなり過ぎて、封入する水銀放出
構体の数を増やさなければならない。７０重量％を越え
ると水銀が沁みだしやすく、取扱いが困難になってく
る。亜鉛以外の他の金属を主体とした水銀放出構体を使
用する場合にも、同様の問題を考慮する必要があるた
め、２０〜７０重量％が好ましい範囲となっている。上
記のように構成することにより、水銀放出構体を所要の
条件に容易に形成することが可能である。

【００１４】また、水銀放出構体は２５℃における水銀
蒸気圧が０．１〜０．２４５Ｐａの範囲内の値を呈する
ので、この水銀放出構体が封入されたバルブを有する冷
陰極低圧水銀蒸気放電ランプは、純水銀が封入されたも
のに比較的近い放電特性を有する。なお、０．２４５Ｐ
ａは純水銀の２５℃における蒸気圧である。

【００１５】粒径０．３ｍｍ以下の水銀放出構体は、ア
マルガムを溶融状態において微振動を作用させつつ油な
どの液体中に滴下することにより製造することが可能で
ある。また、その形状は製造上球状が好適であるが、発
明の性質上球状に限定されない。非球状の場合の粒径は
その体積が等しい球体の粒径とする。

【００１６】水銀放出構体の粒径を０．３ｍｍ以下する
と、バルブ内に遊動可能に封入しても蛍光体層を通して
外部から水銀放出構体が見えないし、遊動時に異音が発
生しないので、違和感がない。また、水銀放出構体の封
入時にバルブに引っかかることもない。バルブ内に封入
される水銀放出構体の数は所要の水銀量を確保するため
に必要な数とすればよい。また、要すれば水銀放出構体
はバルブ内の適所に固定されていてもよい。

【００１７】一対の冷陰極は、放電ランプが交流で作動
中一方が陰極として作用すれば、他方は陽極として作用
するが、本発明では便宜上いずれも陰極と表現してい
る。冷陰極の構造は特段制限されないが、たとえば適当
長さのニッケル棒を電極とすることができ、文献１、２
の場合より短寸にできる。

【００１８】放電媒体は、水銀の他にアルゴン（Ａ
ｒ）、ネオン（Ｎｅ）、キセノン（Ｘｅ）またはクリプ
トン（Ｋｒ）などの希ガスを単体またはこれらの任意の
組合わせ、好ましくはアルゴンとネオンの混合ガスを使
用することができる。

【００１９】なお、低圧水銀蒸気放電ランプは、そのバ
ルブに蛍光体層を形成することによっていわゆる蛍光ラ
ンプとすることができるが、蛍光体層を形成しない紫外
線ランプであってもよい。

【００２０】請求項２の発明の冷陰極低圧水銀蒸気放電
ランプは、内径３ｍｍ以下の透光性にして気密性のバル
ブと；溶融温度がランプ動作時のバルブの温度を超え、
かつバルブの軟化温度未満であって、２５℃における水
銀蒸気圧が０．１〜０．２４５Ｐａの範囲内の値を呈す
るアマルガムを主成分とする物質を粒径０．３ｍｍ以下
の粒状に形成してなる水銀放出構体と；水銀放出構体か
ら放出された水銀および希ガスを含む放電媒体と；バル
ブ内に放電を生起するようにバルブの両端内部に封着さ
れた一対の冷陰極と；バルブの内面側に形成された蛍光
体層と；を具備していることを特徴としている。

【００２１】本発明は蛍光体層を有しているので、蛍光
ランプ形の低圧水銀蒸気放電ランプを提供する。この場
合、水銀放出構体は粒径が小さいので、振動や衝撃で蛍
光体層を傷付けたりすることはない。

【００２２】請求項３の発明の冷陰極低圧水銀蒸気放電
ランプは、請求項１または２記載の冷陰極低圧水銀蒸気
放電ランプにおいて、希ガスはアルゴンおよびネオンが
主成分であることを特徴としている。主成分とは３０％
以上をいう。

【００２３】本発明によれば、アルゴンとネオンの混合
ガスを使用することにより、ペニング効果によって始動
電圧を低くするとともに、所要の電力を注入して所望の
光出力を得ることができる。

【００２４】請求項４の発明の冷陰極低圧水銀蒸気放電
ランプは、請求項１または２記載の冷陰極低圧水銀蒸気
放電ランプにおいて、希ガスはキセノンが主成分である
ことを特徴としている。主成分とは３０％以上をいう。

【００２５】本発明によれば、希ガスとしてキセノンを
使用することにより、水銀蒸気放電とキセノンガス放電
の両者を行わせるようにすれば、低温時は主としてキセ
ノンガスが放電に寄与するから、低温特性が改善され
る。

【００２６】請求項５の発明の冷陰極低圧水銀蒸気放電
ランプは、請求項１ないし４のいずれか一記載の冷陰極
低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、アマルガムは亜鉛と
水銀を主成分としていることを特徴としている。

【００２７】本発明によれば、上記アマルガムは最も純
水銀に近い温度特性を呈する。

【００２８】請求項６の発明の冷陰極低圧水銀蒸気放電
ランプは、請求項２ないし５のいずれか一記載の冷陰極
低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、バルブと蛍光体層と
の間に保護膜が介在していることを特徴としている。

【００２９】本発明において、保護膜は水銀とバルブの
ガラスのナトリウム成分が反応して黒化するのを防止す
る。保護膜材料としてはアルミナＡｌ₂Ｏ₃などを使用す
ることができる。

【００３０】請求項７の発明の冷陰極低圧水銀蒸気放電
ランプは、請求項１ないし６のいずれか一記載の冷陰極
低圧水銀蒸気放電ランプにおいて、冷陰極はニッケルか
らなることを特徴としている。

【００３１】本発明によれば、電極高さを相対的に小さ
くすることができ、したがって全長に対する発光部長の
割合を大きくすることができる。

【００３２】請求項８の発明の表示装置は、請求項１な
いし７のいずれか一記載の冷陰極低圧水銀蒸気放電灯
と；冷陰極低圧水銀蒸気放電灯の発光を側面から導入し
て前面から導出する導光手段と；導光手段の前方に配設
された制光手段と；制光手段を通過した光で背面から照
明されるように配設された表示手段と；を具備している
ことを特徴としている。

【００３３】請求項９の発明の照明装置は、照明装置本
体と；照明装置本体に収納された請求項１ないし７のい
ずれか一記載の冷陰極低圧水銀蒸気放電灯と；を具備し
ていることを特徴としている。

【００３４】本発明においては、照明装置としては各種
の照明器具が適応する。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
ないし図３を参照して説明する。

【００３６】図１は本発明の冷陰極低圧水銀蒸気放電ラ
ンプの一実施形態を示す拡大断面図である。図におい
て、１はバルブで、バルブ１はメインチューブ１ａとそ
の両端に封着された一対のビードステム１ｂとで構成さ
れている。２は蛍光体層で、この蛍光体層２はバルブ１
内面に形成されている。３、３は一対の冷陰極で、ニッ
ケル棒からなる。これらの陰極３、３はビードステム１
ｂを気密に貫通している封着金属リード線４、４の先端
に溶接により支持されている。５は粒径０．３ｍｍ以下
の水銀放出構体である。バルブ１の内部には水銀および
希ガスを含む放電媒体が封入されている。そして、水銀
は水銀放出構体から放出されたものである。

【００３７】水銀放出構体５は、水銀放出前は水銀濃度
５０〜６０重量％のアマルガムを主成分とした物質であ
り、少なくとも放電ランプの定常作動時においては所要
量の水銀を放出し、放出された水銀は蒸発状態となり、
水銀蒸気放電に寄与する。本実施形態では、亜鉛−水銀
（ＺｎＨｇ）を主体としたアマルガムを使用したもので
ある。亜鉛−水銀アマルガムはバルブ１内で２５℃にお
いて０．２２Ｐａの水銀蒸気圧を呈する。水銀放出構体
５は、表面の水銀濃度が１重量％未満であって、内部の
水銀濃度が約１〜１０重量％の状態となっていてもよ
い。

【００３８】水銀放出構体５の封入数は任意であり、要
するに所要量の水銀を封入するのに必要な数をバルブ１
内に封入すればよい。

【００３９】水銀放出構体５から水銀を放出させるには
水銀放出構体５を２００〜３００℃程度に加熱すればよ
い。

【００４０】図２は本発明の表示装置の一実施形態を示
す要部拡大断面図である。図において、２１は図１に示
す冷陰極蛍光ランプ、２２はこの蛍光ランプ２１を内部
に収容する反射体、２３は導光手段である。反射体２２
は導光手段２３の側面に冷陰極蛍光ランプ２１の発光を
集光させるようにその両縁辺部２２ａ、２２ａで導光手
段２３の側縁部を挟んで取り付けられている。２４は反
射手段で、導光手段２３の背面に配設されている。２５
は制光手段で、導光体２３の前面に配設されている。制
光手段２５は、拡散板２５ａと集光板２５ｂとで構成さ
れている。２６は以上の各構成要素を収容するケース
で、全体としてバックライトユニット２７を構成してい
る。

【００４１】２８は表示手段で、バックライトユニット
２７の前方に配設される。表示手段２８はたとえば液晶
表示体からなるが、その他の表示体であってもよいのは
いうまでもない。表示手段２８とバックライトユニット
とで本実施形態の表示装置が構成される。

【００４２】この表示装置では、冷陰極蛍光ランプ２１
から放射された光は反射体２２の作用により導光手段２
３の側面から斜め方向に導光手段２３内に入射し、内部
で全反射を繰り返しながら前面から出射する。この間背
面側の反射手段２４は導光手段２３の前面から出射する
光の分布がなるべく均一になるように反射率の分布を制
御するように構成される。また、制光手段２５もまた拡
散板２５ａで導光手段２３の前面から出射された光の輝
度分布を均一にし、集光板２５ｂで表示手段２８に対し
てなるべく光が垂直に入射するように光を制御する。

【００４３】図３は本発明の照明装置の一実施形態を示
す正面図である。３０は天井直付け形照明器具としての
照明装置である。この照明装置３０は、図２で説明した
バックライトユニット２７を使用するもので、照明装置
本体３１内にバックライト２７の蛍光ランプおよび反射
板（いずれも図示しない。）を収納している。そして、
導光手段２３の前面から出射される光によって照明を行
う。

【００４４】しかし、照明装置としてはバックライトを
用いる必要はなく、要するに冷陰極蛍光ランプを光源と
するものであればどのようなものでもよい。

【００４５】

【実施例】［本実施例］バルブ：管外形３ｍｍ、肉厚０．５ｍ
ｍ、管長２００ｍｍ、鉛ガラス冷陰極：直径１ｍｍ、長さ３ｍｍのニッケル棒封着金属リード線：ジュメット線希ガス：アルゴン６０％とネオン４０％の混合ガス、封
入圧７００Ｐａ水銀放出構体：亜鉛５０重量％、水銀５０重量％のアマ
ルガムで、直径０．２％の粒子２個［比較例］冷陰極：チタン−水銀合金の粉末を金属ス
リーブ内に充填したものを使用した。寸法は上記実施例
と同一とした。

【００４６】その他構造：上記本発明と同一とした。

【００４７】［試験方法］本実施例および比較例のそれ
ぞれ２０００本を周囲温度１００℃の空気中と周囲温度
−４０゜Ｃの空気中にそれぞれ１時間づつ交互に１００
サイクル入れてヒートショック試験を行い、その後１か
月間留め置き、ジュメット線とガラスの間のリークの発
生を調査した。

【００４８】［結果］リーク発生率：本発明０本／２０００本（発生率０％）比較例３４本／２０００本（発生率１．７％）

【００４９】

【発明の効果】請求項１ないし７の各発明によれば、
０．３ｍｍ以下の水銀放出構体によって水銀を封入する
ので、水銀を分離するのに従来のように高温に加熱する
必要がないから、バルブがクラックしたり、バルブと封
着金属との間が剥離してリークしたりすることがなくな
り、したがって高信頼性の冷陰極低圧水銀蒸気放電ラン
プを提供することができる。また、水銀放出構体は粒が
小さいので、バルブ内を遊動しても蛍光体層を通しては
外部から見えないし、異音を発生することもない。

【００５０】請求項２の発明によれば、加えて蛍光ラン
プ形の冷陰極低圧水銀蒸気放電ランプを提供することが
できる。また、水銀放出構体が振動や衝撃で蛍光体層を
傷付けることがない。

【００５１】請求項３の発明によれば、加えて始動電圧
が低く所要の電力で作動する冷陰極低圧水銀蒸気放電ラ
ンプを提供することができる。

【００５２】請求項４の発明によれば、加えて希ガスが
キセノンが主成分なので、低温特性の良好な冷陰極低圧
水銀蒸気放電ランプを提供することができる。

【００５３】請求項５の発明によれば、加えてアマルガ
ムは亜鉛と水銀が主成分であるから、純水銀に近似した
温度特性の冷陰極低圧水銀蒸気放電ランプを提供するこ
とができる。

【００５４】請求項６の発明によれば、加えてバルブと
蛍光体層との間に保護膜が介在しているので、水銀によ
る黒化の少ない蛍光ランプ形の冷陰極低圧水銀蒸気放電
ランプを提供することができる。

【００５５】請求項７の発明によれば、加えて冷陰極は
ニッケルからなるから、電極高さを相対的に小さくで
き、したがって全長に対する発光部長の割合が大きい冷
陰極低圧水銀蒸気放電ランプを提供することができる。

【００５６】請求項８の発明によれば、請求項１ないし
７の効果を奏する表示装置を提供することができる。

【００５７】請求項９の発明によれば、請求項１ないし
７の効果を奏する照明装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷陰極低圧水銀蒸気放電ランプの一実
施形態を示す拡大断面図

【図２】本発明の表示装置の一実施形態を示す要部拡大
断面図

【図３】本発明の照明装置の一実施形態を示す正面図

【図４】従来の細径の冷陰極蛍光ランプの拡大断面図

【符号の説明】

１…バルブ２…蛍光発体層３…冷陰極４…封着金属リード線５…水銀放出構体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内径３ｍｍ以下の透光性にして気密性のバ
ルブと；溶融温度がランプ動作時のバルブの温度を超
え、かつバルブの軟化温度未満であって、２５℃におけ
る水銀蒸気圧が０．１〜０．２４５Ｐａの範囲内の値を
呈するアマルガムを主成分とする物質を粒径０．３ｍｍ
以下の粒状に形成してなる水銀放出構体と；水銀放出構
体から放出された水銀および希ガスを含む放電媒体と；
バルブ内に放電を生起するようにバルブの両端内部に封
着された一対の冷陰極と；を具備していることを特徴と
する冷陰極低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項２】内径３ｍｍ以下の透光性にして気密性のバ
ルブと；溶融温度がランプ動作時のバルブの温度を超
え、かつバルブの軟化温度未満であって、２５℃におけ
る水銀蒸気圧が０．１〜０．２４５Ｐａの範囲内の値を
呈するアマルガムを主成分とする物質を粒径０．３ｍｍ
以下の粒状に形成してなる水銀放出構体と；水銀放出構
体から放出された水銀および希ガスを含む放電媒体と；
バルブ内に放電を生起するようにバルブの両端内部に封
着された一対の冷陰極と；バルブの内面側に形成された
蛍光体層と；を具備していることを特徴とする冷陰極低
圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項３】希ガスはアルゴンおよびネオンが主成分で
あることを特徴とする請求項１または２記載の冷陰極低
圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項４】希ガスはキセノンが主成分であることを特
徴とする請求項１または２記載の冷陰極低圧水銀蒸気放
電ランプ。
【請求項５】アマルガムは亜鉛と水銀を主成分としてい
ることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一記載
の冷陰極低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項６】バルブと蛍光体層との間に保護膜が介在し
ていることを特徴とする請求項２ないし５のいずれか一
記載の冷陰極低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項７】冷陰極はニッケルを主体として構成されて
いることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一記
載の冷陰極低圧水銀蒸気放電ランプ。
【請求項８】請求項１ないし７のいずれか一記載の冷陰
極低圧水銀蒸気放電灯と；冷陰極低圧水銀蒸気放電灯の
発光を側面から導入して前面から導出する導光手段と；
導光手段の前方に配設された制光手段と；制光手段を通
過した光で背面から照明されるように配設された表示手
段と；を具備していることを特徴とする表示装置。
【請求項９】照明装置本体と；照明装置本体に収納され
た請求項１ないし７のいずれか一記載の冷陰極低圧水銀
蒸気放電灯と；を具備していることを特徴とする照明装
置。