JPH1069887A

JPH1069887A - 小型蛍光ランプ

Info

Publication number: JPH1069887A
Application number: JP8224750A
Authority: JP
Inventors: Toyohiko Kumada; 豊彦熊田; Koji Tagawa; 幸治田川; Keiichi Matsumoto; 圭市松本; Makoto Fujii; 誠藤井; Akiko Hatake; 亜希子畠
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 1996-08-27
Filing date: 1996-08-27
Publication date: 1998-03-10

Abstract

(57)【要約】【課題】封体の外径が４ｍｍ以下であっても、十分な
機械的強度が得られる小型蛍光ランプ、および封体の温
度が急激に変化しても故障が生じることのない小型蛍光
ランプを提供すること。【解決手段】両端に封止部11が形成された、外径が４
ｍｍ以下の封体10と、封止部11を気密に貫通して伸びる
給電用リード線12と、給電用リード線12の各々の内端に
設けられた一対の電極20とを具えてなり、給電用リード
線12はコバールよりなり、封体10は、コバールの熱膨張
係数に近似の熱膨張係数を有する硬質ガラスよりなる。
コバールの熱膨張係数に近似の熱膨張係数を有する硬質
ガラスよりなるガラスビーズと、ガラスビーズを気密に
貫通するよう設けられた給電用リード線とを有する封着
用複合体における当該ガラスビーズが、管状の封体形成
材の端部に溶着されることにより、封体10の封止部11が
構成されていることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は小型蛍光ランプに関
し、詳しくは、液晶表示装置のバックライト、スキャナ
ー装置用光源、紫外線定着装置用光源、一般照明用光源
等に用いられる、外径が４ｍｍ以下のガラスバルブを有
する小型蛍光ランプに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置が種々の分野におい
て使用されるようになっており、携帯型のものも開発さ
れるに至っている。そして、液晶表示装置のバックライ
トとしては小型蛍光ランプが好適に使用されている。ま
た、最近においては、スキャナー装置、紫外線定着装置
などの光源として、小型蛍光ランプが広く使用されてい
る。

【０００３】従来、小型蛍光ランプのガラスバルブを構
成する材料として鉛ガラスが用いられており、給電用リ
ード線を構成する材料としてジュメット線が用いられて
いる。しかしながら、鉛ガラスによって外径を４ｍｍ以
下のガラスバルブを構成すると、十分な機械的強度を有
する小型蛍光ランプが得られない、という問題がある。
また、鉛ガラスよりなる外径が４ｍｍ以下のガラスバル
ブを有する小型蛍光ランプにおいては、例えば熱衝撃が
加わることによってガラスバルブの温度が急激に変化す
ると、ガラスバルブの封止部にクラックなどが発生して
当該小型蛍光ランプに故障が生じる、という問題があ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な事情に基づいてなされたものであって、その目的は、
ガラスバルブの外径が４ｍｍ以下であっても、十分な機
械的強度が得られる小型蛍光ランプを提供することにあ
る。本発明の他の目的は、ガラスバルブの温度が急激に
変化しても故障が生じることのない小型蛍光ランプを提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の小型蛍光ランプ
は、両端に封止部が形成された、外径が４ｍｍ以下の管
型のガラスバルブと、このガラスバルブの両端の各々に
おいて当該封止部を気密に貫通して伸びる給電用リード
線と、前記ガラスバルブ内における前記給電用リード線
の各々の先端に設けられた一対の電極とを具えてなる小
型蛍光ランプにおいて、前記給電用リード線はコバール
よりなり、前記ガラスバルブは、コバールの熱膨張係数
に近似の熱膨張係数を有する硬質ガラスよりなることを
特徴とする。

【０００６】本発明の小型蛍光ランプにおいては、コバ
ールの熱膨張係数に近似の熱膨張係数を有する硬質ガラ
スよりなるガラスビーズと、このガラスビーズを気密に
貫通するよう設けられた給電用リード線とよりなる封止
用複合体における当該ガラスビーズが、管状のガラスバ
ルブ形成材の端部に溶着されることにより、ガラスバル
ブの封止部が構成されていることが好ましい。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の小型蛍光ランプに
ついて詳細に説明する。図１は、本発明の小型蛍光ラン
プの一例における構成を示す説明用断面図である。この
小型蛍光ランプにおいては、両端の各々に封止部１１が
形成された、内径が４ｍｍ以下である直管型のガラスバ
ルブ１０が設けられ、このガラスバルブ１０の両端の各
々には、封止部１１を気密に貫通してガラスバルブ１０
の軸方向に伸びる給電用リード線１２が設けられてい
る。この給電用リード線１２の各々の内端部には、ガラ
スバルブ１０の軸方向において互いに対向するよう一対
の電極２０が設けられている。また、ガラスバルブ１０
の内周面には、例えば厚みが１０〜３０μｍの蛍光体層
２３が形成されている。そして、ガラスバルブ１０内に
は、水銀および希ガスが封入されている。

【０００８】この例における電極２０は、例えばステン
レス、ニッケルなどよりなる金属スリーブ２１と、例え
ば（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｏよりなるエミッターが表面に
担持された、タングステンよりなる二重コイル状のフィ
ラメント２２とにより構成された熱陰極型のものであ
り、金属スリーブ２１はガラスバルブ１０の軸方向に沿
って配置されてその開口が互いに対向する状態とされ、
フィラメント２２は金属スリーブ２１の内部に収納され
るよう配置されている。

【０００９】具体的には、電極２０の各々における金属
スリーブ２１は、例えば扁平に圧潰された基端部によっ
て給電用リード線１２の各々の内端部が挟持されること
により、その開口が互いに対向する状態で給電用リード
線１２に保持されている。また、フィラメント２２は、
その基端が、圧潰された金属スリーブ２１の基端部によ
って挟持されて固定され、その先端は金属スリーブ２１
の先端を越えずに内方に位置された状態で、金属スリー
ブ２１の筒孔内に配置されている。

【００１０】本発明においては、給電用リード線１２を
構成する材料としては、コバールが用いられる。このコ
バールは、鉄−ニッケル−コバルト合金よりなるもので
あり、例えば、ニッケルの含有割合が２９重量％、コバ
ルトの含有割合が１７重量％であって、その熱膨張係数
は、５．０×１０^-6／℃である。

【００１１】そして、ガラスバルブ１０を構成する材料
として、給電用リード線１２を構成するコバールの熱膨
張係数に近似の熱膨張係数を有する硬質ガラス（硼珪酸
ガラス）が用いられる。具体的には、ガラスバルブ１０
を構成する硬質ガラスの熱膨張係数は、コバールの熱膨
張係数の９０〜１１０％であることが好ましい。

【００１２】上記のような熱陰極型（セミホット型）の
電極２０を有する小型蛍光管においては、ガラスバルブ
１０内に封入される希ガスは、アルゴンとクリプトンと
を主成分とするものであることが好ましく、特に、全希
ガスにおけるクリプトンの割合が１０〜５０モル％であ
ることが好ましい。また、希ガスの封入圧は２０〜８０
Ｔｏｒｒであることが好ましい。このような条件を満足
することにより、始動電圧が低くて、輝度の高い小型蛍
光管が得られる。

【００１３】上記の構成の小型蛍光ランプは、例えば次
のようにして封止部１１が形成されて製造される。図２
（イ）に示すように、給電用リード線１２を、コバール
の熱膨張係数に近似の熱膨張係数を有する硬質ガラスよ
りなる細管１３に挿入し、水素雰囲気下において加熱処
理することによって細管１３を溶融させることにより、
図２（ロ）に示すように、給電用リード線１２によって
気密に貫通された状態のガラスビーズ１４を形成する。
そして、図２（ハ）に示すように、給電用リード線１２
の一端に電極２０を取り付けることにより、ガラスビー
ズ１４と、このガラスビーズ１４を気密に貫通するよう
設けられた給電用リード線１２と、この給電用リード線
１２の先端に設けられた電極２０とよりなる封着用複合
体１５を作製する。

【００１４】以上において、ガラスビーズ１４を形成す
るための加熱処理の条件としては、例えば加熱温度が１
１００〜１２００℃、加熱時間が５〜６分間である。ま
た、形成されるガラスビーズ１４の直径ｄの大きさは、
ガラスバルブ１０の内径の大きさの６０〜８０％である
ことが好ましい。ガラスビーズ１４の直径ｄの大きさが
過小である場合には、強度の高い封止部１１を形成する
ことが困難となる場合がある。ガラスビーズ１４の直径
ｄの大きさが過大である場合には、封止部形成工程にお
いて、ガラスバルブ形成材内の通気性を確保することが
困難となるため、好ましくない。また、給電用リード線
１２は、ガラスビーズ１４の形成工程に供される前に、
水素雰囲気下に例えば９００〜１１００℃、１５〜２５
分間の条件で加熱処理されることが好ましく、これによ
り、給電用リード線１２に十分に密着した状態でガラス
ビーズ１４を形成することができる。

【００１５】そして、図３（イ）に示すように、作製し
た封着用複合体１５を、内面に蛍光体層２３が形成され
た、コバールの熱膨張係数に近似の熱膨張係数を有する
硬質ガラスよりなる直管状のガラスバルブ形成材１６内
に挿入し、当該封着用複合体１５におけるガラスビーズ
１４がガラスバルブ形成材１６の一端部における封止部
形成部１７内に位置させた状態で保持する。次いで、図
３（ロ）に示すように、例えばガラスバルブ形成材１６
内に不活性ガスを流しながら、当該ガラスバルブ形成材
１６の封止部形成部１７および封着用複合体１５におけ
るガラスビーズ１４を加熱することによって両者を軟化
させ、この状態で、封止部形成部１７を封着用複合体１
５におけるガラスビーズ１４に溶着させることにより、
図３（ハ）に示すように、給電用リード線１２が気密に
貫通した状態の封止部１１が形成される。

【００１６】上記の小型蛍光ランプによれば、ガラスバ
ルブ１０が硬質ガラスにより構成されているため、ガラ
スバルブ１０の内径が４ｍｍ以下であっても十分な機械
的強度が得られる。しかも、ガラスバルブ１０を構成す
る硬質ガラスは、給電用リード線１２を構成するコバー
ルの熱膨張係数に近似の熱膨張係数を有するため、ガラ
スバルブ１０と給電用リード線１２とを気密性の高い状
態で確実に封着することができる。従って、特殊な封止
構造を採用する必要がなく、ガラスバルブ１０の内径が
４ｍｍ以下であっても、有利に封止部１１を形成するこ
とができる。また、ガラスバルブ１０の封止部１１は、
封着用複合体１５におけるガラスビーズ１４がガラスバ
ルブ形成材１６の端部に溶着されることにより構成され
ているため、当該封止部１１における強度が十分に高い
ものとなり、その結果、ガラスバルブ１０の温度が急激
に変化しても故障が生じることのない小型蛍光ランプが
得られる。

【００１７】また、金属スリーブ２１を有する電極２０
を用いることにより、フィラメント２２より発生する飛
散物質を少なくすることができるので、ガラスバルブ１
０の黒化現象が抑制され、その結果、長い使用寿命が得
られる。

【００１８】本発明においては、コバールよりなる給電
用リード線と、内径が４ｍｍ以下であって、コバールの
熱膨張係数に近似の熱膨張係数を有する硬質ガラスより
なるガラスバルブとを有するものであれば、上記の小型
蛍光ランプに限定されるものではなく、種々の変更を加
えることができる。例えば、ガラスバルブは、直管状の
ものに限られず、Ｕ字管状、Ｗ字管状、その他の形状で
あってもよい。

【００１９】また、電極は金属スリーブまたは金属棒よ
りなる冷陰極型のものであってもよい。このような冷陰
極型の電極を有する小型蛍光ランプによれば、フィラメ
ントが設けられていないため、黒化現象が少なく、その
結果、長い寿命が得られる。冷陰極型の電極を有する、
本発明の小型蛍光ランプの構成例を図４に示す。この小
型蛍光ランプにおいては、図１に示す小型蛍光ランプと
同様にして、コバールの熱膨張係数に近似の熱膨張係数
を有する硬質ガラスよりなるガラスバルブ１０と、コバ
ールよりなる給電用リード線２４と、蛍光体層２３とが
設けられており、ガラスバルブ１０内には、水銀および
希ガスが封入されている。そして、給電用リード線１２
の内端部に設けられた電極２５の各々は、例えばニッケ
ル、ステンレスなどよりなる金属スリーブにより構成さ
れた冷陰極型のものである。具体的には、電極２５の各
々は、扁平に圧潰された基端部によって給電用リード線
１２の各々の先端部が挟持されることにより、その開口
が互いに対向する状態で給電用リード線１２に保持され
ている。

【００２０】このような冷陰極型の電極２５を有する小
型蛍光ランプにおいては、ガラスバルブ１０内に封入さ
れる希ガスは、アルゴンとネオンとを主成分とするもの
であることが好ましく、特に、全希ガスにおけるネオン
の割合が４０〜９７モル％であることが好ましい。ま
た、希ガスの封入圧は４０〜１００Ｔｏｒｒであること
が好ましい。このような条件を満足することにより、始
動電圧が低くて、輝度の高い小型蛍光管が得られる。

【００２１】

〔ガラスバルブ（１０）〕

寸法：全長９５ｍｍ，外径２．０ｍｍ，内径１．６ｍｍ
（肉厚０．２ｍｍ），材質：硼珪酸ガラス（熱膨張係数５．１×１０^-6／
℃），〔給電用リード線（１２）〕外径０．３ｍｍ，材質：コバール（熱膨張係数５．０×
１０^-6／℃），〔電極（２５）〕寸法；全長４ｍｍ，外径１．２ｍｍ，外径１．０ｍｍ，
材質；ステンレス（内面にＢａ−Ｎｉ−Ｏを主成分とす
る電子放射物質が担持されたもの），〔蛍光体層（２３）〕厚み：１５μｍ，材質：三波長蛍光体，〔封入物〕封入ガス：ネオンおよびアルゴンの混合ガス（組成比：
ネオン／アルゴン＝９５モル％／５モル％），封入圧：
８０Ｔｏｒｒ，水銀：封入量２ｍｇ，

【００２２】〔封止部（１１）の形成方法〕給電用リー
ド線（１２）を、水素雰囲気下において１０００℃、２
０分間の条件で加熱処理した後、硼珪酸ガラスよりなる
細管（１３）に挿入し、水素雰囲気下において１１７０
℃、５〜６分間の条件で加熱処理することによって細管
（１３）を溶融させることにより、当該給電用リード線
（１２）によって気密に貫通された、直径１．２ｍｍの
ガラスビーズ（１４）を形成した。このガラスビース
（１４）が形成された給電用リード線（１２）の一端に
電極（２５）を取り付けることにより、封着用複合体
（１５）を作製した。一方、硼珪酸ガラスよりなる直管
状のガラスバルブ形成材（１６）の内面に、蛍光体層
（２３）を形成し、このガラスバルブ形成材（１６）内
に封着用複合体（１５）を挿入し、当該封着用複合体
（１５）におけるガラスビーズ（１４）がガラスバルブ
形成材（１６）の一端部における封止部形成部（１７）
内に位置させた状態で保持した。そして、ガラスバルブ
形成材（１６）内に不活性ガスを流しながら、当該ガラ
スバルブ形成材（１６）の封止部形成部（１７）および
封着用複合体（１５）におけるガラスビーズ（１４）を
加熱することによって両者を軟化させ、この状態で、封
止部形成部（１７）を封着用複合体（１５）におけるガ
ラスビーズ（１４）に溶着させることにより、ガラスバ
ルブ形成材（１６）の一端に、給電用リード線（１２）
が気密に貫通した状態の封止部（１１）を形成した。

【００２３】このようにして作製した小型蛍光ランプを
４０ｋＨｚの高周波電力により点灯させたところ、定常
点灯時における初期特性は、定格ランプ電流が５ｍＡ、
定格ランプ電圧が２６０Ｖ、入力電力が１．３Ｗであっ
た。

【００２４】上記の小型蛍光ランプについて、下記の条
件により熱衝撃試験を行い、試験後の不点灯品（故障
品）の発生率を調べた。試験方法：小型蛍光ランプを低温で３秒間で保持した
後、数分間かけて温度を上昇させ、高温で３秒間保持
し、これを１サイクルとして合計で１０サイクル行な
う。試験温度：低温；０℃，高温；１００℃，１２５℃，１５０℃，１７５℃，２０
０℃，試験に供した小型蛍光ランプのサンプル数：各温度で２
０本ずつ

【００２５】また、ガラスバルブを鉛ガラスにより構成
したこと以外は実施例１と同様の条件で比較用の小型蛍
光ランプを作製し、この小型蛍光ランプについても、上
記と同様にして熱衝撃試験を行い、試験後の不点灯品
（故障品）の発生率を調べた。以上、結果を図５に示
す。

【００２６】図５に示す結果から明らかなように、本発
明の小型蛍光ランプによれば、いずれの試験温度におい
ても故障品が発生することがなく、全てのサンプルが安
定に点灯した。これに対し、比較用の小型蛍光ランプに
おいては、いずれの試験温度においても故障品が発生
し、試験温度が２００℃では、すべてのサンプルが点灯
しなかった。

【００２７】〈実施例２〉図１に示す構成に従い、下記
の条件により、本発明の小型蛍光ランプを作製した。〔ガラスバルブ（１０）〕寸法：全長９５ｍｍ，外径２．０ｍｍ，内径１．６ｍｍ
（肉厚０．２ｍｍ），材質：硼珪酸ガラス（熱膨張係数
５．１×１０^-6／℃），〔給電用リード線（１２）〕外径０．３ｍｍ，材質：コバール（熱膨張係数５．０×
１０^-6／℃），〔電極（２０）〕金属スリーブ（２１）：寸法；全長４ｍｍ，外径１．２
ｍｍ，内径１．０ｍｍ，材質；ステンレス，フィラメント（２２）：材質；タングステン（表面に
（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｏよりなるエミッターが担持され
たもの），素線径；２０μｍ，〔蛍光体層（２３）〕厚み：１５μｍ，材質：三波長蛍光体，〔封入物〕封入ガス：アルゴンおよびクリプトンの混合ガス（組成
比：アルゴン／クリプトン＝９０モル％／１０モル
％），封入圧：５０Ｔｏｒｒ，水銀：封入量２ｍｇ，〔封止部の形成方法〕実施例１に示す方法に準じて封止
部を形成した。

【００２８】このようにして作製した小型蛍光ランプを
４０ｋＨｚの高周波電力により点灯させたところ、定常
点灯時における初期特性は、定格ランプ電流が２０ｍ
Ａ、定格ランプ電圧が９０Ｖ、入力電力が１．８Ｗであ
った。この小型蛍光ランプについて、実施例１と同様に
して熱衝撃試験を行い、試験後の故障品の発生率を調べ
たところ、いずれの試験温度（１００℃，１２５℃，１
５０℃，１７５℃，２００℃）においても故障品が発生
することがなく、全てのサンプルが安定に点灯した。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、ガラスバルブが硬質ガ
ラスにより構成されているため、当該ガラスバルブの内
径が４ｍｍ以下であっても十分な機械的強度を有する小
型蛍光ランプが得られる。しかも、ガラスバルブを構成
する硬質ガラスは、給電用リード線を構成するコバール
の熱膨張係数に近似の熱膨張係数を有するため、ガラス
バルブと給電用リード線とを気密性の高い状態で確実に
封着することができる。従って、特殊な封止構造を採用
する必要がなく、ガラスバルブの内径が４ｍｍ以下であ
っても、有利に封止部を形成することができる。また、
封着用複合体におけるガラスビースを管状のガラスバル
ブ形成材の端部に溶着することによって、ガラスバルブ
の封止部を構成することにより、当該封止部における強
度が十分に高いものとなり、その結果、ガラスバルブの
温度が急激に変化しても故障が生じることのない小型蛍
光ランプが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の小型蛍光ランプの一例における構成を
示す説明用断面図である。

【図２】封着用複合体を作製する工程を示す説明用断面
図である。

【図３】封止部を形成する工程を示す説明用断面図であ
る。

【図４】本発明の小型蛍光ランプの他の例における構成
の概略を示す説明図である。

【図５】熱衝撃試験において、試験温度と不点灯品発生
率との関係を示す図である。

【符号の説明】

１０ガラスバルブ１１封止部１２給電用リード線１３細管１４ガラスビーズ１５封着用複合体１６ガラスバルブ形成材１７封止部形成部２０，２５電極２１金属スリーブ２２フィラメント２３蛍光体層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松本圭市兵庫県姫路市別所町佐土1194番地ウシオ電機株式会社内 (72)発明者藤井誠兵庫県姫路市別所町佐土1194番地ウシオ電機株式会社内 (72)発明者畠亜希子兵庫県姫路市別所町佐土1194番地ウシオ電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両端に封止部が形成された、外径が４ｍ
ｍ以下の管型のガラスバルブと、このガラスバルブの両端の各々において当該封止部を気
密に貫通して伸びる給電用リード線と、前記ガラスバルブ内における前記給電用リード線の各々
の先端に設けられた一対の電極とを具えてなる小型蛍光
ランプにおいて、前記給電用リード線はコバールよりなり、前記ガラスバルブは、コバールの熱膨張係数に近似の熱
膨張係数を有する硬質ガラスよりなることを特徴とする
小型蛍光ランプ。
【請求項２】コバールの熱膨張係数に近似の熱膨張係
数を有する硬質ガラスよりなるガラスビーズと、このガ
ラスビーズを気密に貫通するよう設けられた給電用リー
ド線とを有してなる封着用複合体における当該ガラスビ
ーズが、管状のガラスバルブ形成材の端部に溶着される
ことにより、ガラスバルブの封止部が構成されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の小型蛍光ランプ。