JPH06251746A - 冷陰極低圧放電灯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バックライトユニットの薄型，軽量，高輝
度，長寿命化などが可能な、細管形の冷陰極低圧放電灯
の提供を目的とする。 【構成】 内壁面に蛍光体層が設けられ、かつ希ガスを
封有するガラス管４、および前記ガラス管４の両端部に
それぞれ封装された一対の冷陰極５を具備して成る冷陰
極低圧放電灯において、前記冷陰極本体部は対向面が開
口する有底円筒状カップ5aと、この有底円筒状カップ5a
内に嵌合・配置された水銀合金5bを充填したスリーブ5c
とから成り、かつ前記スリーブ5cの先端面が有底円筒状
カップ5a開口端部より内側に位置させ、さらに要すれば
前記有底円筒状カップ5a開口端部を縮径5dさせた構成を
成していることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は細管型の冷陰極低圧放電
灯に係り、特に長寿命化など改善した放電冷陰極を具備
して成る冷陰極低圧放電灯に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば液晶バックライト用光源とし
て、冷陰極蛍光ランプ（冷陰極低圧放電灯）が一般的に
使用されており、このような用途に対して、図５ (a)，
(b)および図６ (a)， (b)にそれぞれ異なる要部構成を
断面的に示すような冷陰極蛍光ランプが提供されてい
る。すなわち、内壁面に紫外線による刺激で発光する蛍
光体層が設けられ、かつ希ガスを封有するガラス管１
と、このガラス管１の両端部にそれぞれ封装された一対
の冷陰極２とで構成されている。ここで、図５ (a)，
(b)の構成の場合、冷陰極２はたとえばNi棒2a、このNi
棒2aを挟んで一体的に配置された水銀合金粉末層2b、こ
の水銀合金粉末層2bを挟着する形でNi棒2aに平行溶接さ
れたFe−Ni板2c、およびFe−Ni板2cの外側面に圧着・一
体化されたゲッター粉末層2dであり、前記ガラス管１の
端部に封止・導出された導入線３に、Ni棒2aを接続・保
持させて放電電極として機能する構成と成っている。一
方、図６ (a)， (b)の構成においては、冷陰極２′は
たとえばNi製スリーブ2a′、このNi製スリーブ2a′内に
充填された水銀合金粉末2b′、前記水銀合金粉末2b′収
納・充填したNi製スリーブ2a′を固定する凹型支持体2
c′で構成されており、ガラス管１の端部に封止・導出
された導入線３に、凹型支持体2c′を接続・保持させて
放電電極として機能する構成と成っている。

【０００３】なお、この種の冷陰極蛍光ランプは、一般
的に次のような手順で製造されている。先ず、ガラス管
１，１′の洗浄から始まり、洗浄されたガラス管１，
１′内壁に蛍光体を塗布し、次いで、蛍光体を塗布した
ガラス管１を炉（ 550℃）の中に数分入れ、塗布した螢
光体の焼き付け・ガス抜きをする。その後、排気側ビー
ズマウントが固定されるように、ガラス管１，１′に窪
みを付け（これをフォーミングという）、封止工程に行
く前に、予め製作しておいた封止側マウント（電極にな
る材料）を、そのジュメット線部でガラス管１，１′に
封着する。引き続いて、排気工程でガラス管１，１′内
を10^-2〜10^-5Torr程度まで排気し、十分に排気した後に
希ガスを封入してから、排気マウントビーズ部とガラス
管１とを封着する。その後、冷電極２，２′に取り付け
られた水銀ディスペンサーを高周波で加熱し、水銀を管
内に放出する。最後に、エージングを数時間行い、ラン
プとして完成する。

【０００４】ところで、前記液晶バックライト用光源と
しての冷陰極蛍光ランプに関しては、市場の動向とし
て、バックライトユニットの薄型，軽量，高輝度，長寿
命化が重要視され、このような動向に伴い、組み込む光
源（ランプ）についても、より一層の細管化，長寿命
化，高輝度化が望まれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】冷陰極蛍光ランプの寿
命を規制する要因の一つに、封入水銀量がランプ点灯過
程で、電極構成物質がイオンによりスパッタされ、この
スパッター層と水銀が化合するなどの作用により、放電
に寄与すべき水銀が徐々に減少し、ついには放電が停止
するに至ることが挙げられる。そして、バックライトユ
ニットなど、製品性能の要求が高まるに伴って、用いる
光源もより一層の細管蛍光ランプが望まれるようになる
が、ガラス管１の外径を小さくすると必然的にガラス管
１の内径が小さくなるので、放電電極（冷陰極）もより
も細くしないとスペース的に封装し得ないという問題が
生じてくる。つまり、図５ (a)， (b)に図示する構造の
場合、ガラス管１径を細くして冷陰極をスペース的に小
さく収めようとすると、封入される水銀量も低減するの
で、その低減に相当する時間だけ寿命は短くなるという
問題がある。

【０００６】一方、図６ (a)， (b)に図示する構造の場
合はこの点有効であるが、たとえば冷陰極蛍光ランプを
構成するガラス管１′の内径を 2mmの細管としたとき、
ガラス管１′内に収納・封入し得る一般的な冷電極に対
して、約 2倍の水銀量が封入されるので、前記水銀不足
に起因する寿命の問題が解消される。つまり、ランプ寿
命現象は点灯過程での水銀消耗に左右され、ランプの寿
命と封入水銀量とは、ほぼ比例関係にあるので、所望の
寿命時間に対応した水銀量の封入が不可欠となる。な
お、ランプ寿命に関しては、封入されている水銀消耗の
外に、電極構成物質がガラス管１内壁面にスパッタし、
電極近傍の内壁面が黒化しても光の透過を損なうという
現象がある。そして、この現象は、前記図５ (a)， (b)
および図６(a)， (b)にそれぞれ図示した構造において
も認められ、水銀合金2b′，ゲッタ材2dのスパッタが特
に顕著である。

【０００７】本発明は上記事情に対処してなされたもの
で、バックライトユニットの薄型，軽量，高輝度，長寿
命化などが可能な、細管形の冷陰極低圧放電灯の提供を
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る冷陰極型低
圧放電灯は、内壁面に蛍光体層が設けられ、かつ希ガス
を封有するガラス管、および前記ガラス管の両端部にそ
れぞれ封装（封入）された一対の冷陰極を具備して成る
冷陰極低圧放電灯において、前記冷陰極本体部は対向面
が開口する有底円筒状カップと、この有底円筒状カップ
内に嵌合・配置された水銀合金を充填したスリーブとか
ら成り、かつ前記スリーブの先端面が有底円筒状カップ
開口端部より内側に位置させ、さらに要すれば前記有底
円筒状カップ開口端部を縮径させた構成を成しているこ
とを特徴とする。

【０００９】すなわち、本発明に係る冷陰極低圧放電灯
は、両端部に封入された一対の冷陰極を、互いに対向す
る面が開口した有底円筒状カップ、および水銀合金を充
填したスリーブを具備し、前記をスリーブを有底円筒状
カップ内部に嵌合・配置した構成とし、さらに要すれば
スリーブの有底円筒状カップ内部からの離脱、もしくは
有底円筒状カップ内部でのスリーブの移動を回避・解消
するために、有底円筒状カップの開口部を部分的に内側
に、かしめもしくは舌片を設けて縮径したことを骨子と
する。

【００１０】

【作用】上記のごとく、封入された一対の冷陰極を構成
することにより、冷陰極低圧放電灯の長寿命化など容易
に図り得るとともに、ランプの細径化（細管化）も達成
し得る。すなわち、水銀合金を充填したスリーブは有底
円筒状カップ内に嵌合・配置され、有底円筒状カップで
側面が完全に覆われ先端部のみが一部露出されているに
過ぎないので、ランプ点灯過程において、ランプ内壁表
面への電極構成物質のイオンスパッタする現象も遮蔽な
いし低減される。したがって、水銀が電極構成物質のイ
オンスパッタ現象で浪費されることも低減することにな
り、ランプの長寿命化が図られる。一方、冷陰極自体、
水銀合金の充填量も確保し易く、かつスリーブおよび有
底円筒状カップの細径化も比較的容易であるので、ラン
プ（ガラス管）の細径化にも容易に対応し得る。

【００１１】

【実施例】次に図１〜図４を参照して本発明の実施例を
説明する。

【００１２】実施例１ 図１は本発明に係る冷陰極低圧放電灯の要部構成例を断
面的に示したもので、４は内壁面に紫外線による刺激で
発光する蛍光体層が設けられ、かつ希ガスを封有する外
径 3.0mm，内径 2.0mmのガラス管、５は前記ガラス管４
の両端部にそれぞれ封入された一対の冷陰極である。こ
こで、前記冷陰極５は、たとえばNi製の有底円筒状カッ
プ5a、前記有底円筒状カップ5a内に嵌合・配置された水
銀合金5bを充填したNi製のスリーブ5cとから構成されて
おり、また前記水銀合金5bを充填したNi製のスリーブ5c
は、外径 1mm，長さ 3mmで、充填水銀量約 2mgである。
また、この構成例では、前記水銀合金5bを充填したNi製
のスリーブ5cを内部に、嵌合・配置したスリーブ5cの先
端面が、有底円筒状カップ5aの開口端部より内側に位置
する構成とするとともに、前記有底円筒状カップ開口端
部を内側に一部折り曲げ（縮径させた形）5d、この折り
曲げ5dによって、前記有底円筒状カップ5a内に嵌合・配
置したスリーブ5cを固定した構成としている。

【００１３】なお、前記構成の冷陰極５は、前記ガラス
管４の両端部にそれぞれ封止・導出された導入線６に、
有底円筒状カップ5aの底部を接続・保持させて放電電極
として機能する構成となっている。

【００１４】実施例２ 図２は本発明に係る冷陰極低圧放電灯の他の要部構成例
を断面的に示したもので、４′は内壁面に紫外線による
刺激で発光する蛍光体層が設けられ、かつ希ガスを封有
する外径 3.0mm，内径 2.0mmのガラス管、５′は前記ガ
ラス管４′の両端部にそれぞれ封入された一対の冷陰極
である。ここで、前記冷陰極５′は、たとえばNi製の有
底円筒状カップ5a′、前記有底円筒状カップ5a′内に嵌
合・配置された水銀合金5b′を充填したNi製のスリーブ
5c′とから構成されており、また前記水銀合金5b′を充
填したNi製のスリーブ5c′は、外径 1mm，長さ 3mmで、
充填水銀量約 2mgである。また、この構成例では、前記
水銀合金5b′を充填したNi製のスリーブ5c′を内部に、
嵌合・配置したスリーブ5c′の先端面が、有底円筒状カ
ップ5a′の開口端部より内側に位置する構成とするとと
もに、前記有底円筒状カップ5a′の開口端部を内側にか
しめ加工（縮径させた形）し、かしめ加工部5d′を形成
し、このかしめ加工部5d′によって、前記有底円筒状カ
ップ5a′内に嵌合・配置したスリーブ5c′を固定した構
成としている。

【００１５】なお、前記構成の冷陰極５′は、前記ガラ
ス管４′の両端部にそれぞれ封止・導出された導入線
６′に、有底円筒状カップ5a′の底部を接続・保持させ
て放電電極として機能する構成となっている。

【００１６】比較例１，２ 実施例１および実施例２に例示した冷陰極低圧放電灯に
おいて、冷陰極の構造を図５に図示した構成（比較例
１）、または図６に図示した構成（比較例２）とした他
は、基本的に同様の構成を成す冷陰極低圧放電灯を、そ
れぞれ作製した。

【００１７】前記実施例１，実施例２，比較例１および
比較例２の各冷陰極低圧放電灯について、その構造の概
略を表１に示す。

【００１８】表１ 試料 管外径 管内径 封入水銀量 実施例１ 3.0mm 2.0mm 4.0mg 実施例２ 3.0mm 2.0mm 4.0mg 比較例１ 3.0mm 2.0mm 2.0mg 比較例２ 3.0mm 2.0mm 4.0mg また、これらの各冷陰極低圧放電灯について、常温状態
下，ランプ電流 5mAでそれぞれ点灯試験を行った結果を
図３および図４にそれぞれ示す。図３は点灯時間（横
軸）による電極近傍における管壁（バルブ）黒化の寸法
を示し、図４は点灯時間（横軸）による光束維持率（縦
軸）および不点灯に至る時間経過を示す。なお、図３お
よび図４において、曲線Ａは実施例１の場合を，曲線Ｂ
は実施例２の場合を，曲線ａは比較例１の場合を，曲線
ｂは比較例２の場合をそれぞれ示す。 ここで、黒化寸
法とは電極先端よりどれだけ黒化しているかの測定値で
あり、比較例に較べて、本発明の場合は、黒化寸法が
1.0〜 1.5mmも小さく、また、ランプの寿命も約 1.5倍
以上となっている。表２に、前記点灯試験の結果を示す 。 表２ 試料 寿命(hr) 黒化寸法 総合判定 (15000hr後，mm） 実施例１ 15000以上 3.5 ◎ 実施例２ 15000以上 3.5 ◎ 比較例１ 10200 5 × 比較例２ 15000以上 4.5 ○

【００１９】

【発明の効果】上記説明から分かるように、本発明に係
る冷陰極低圧放電灯によれば、水銀合金を充填したスリ
ーブを円筒状カップ内部に嵌合・配置し、円筒状カップ
で周面を覆った電極構造としたことにより、発光管内壁
面へのスパッタが効果的に遮蔽される。つまり、点灯動
作に伴って生じる黒化寸法を短く抑えることが可能とな
り、ランプ発光長から見ると有効発光部が長くなること
になる。また、この構成においては、発光管（ガラス
管）を比較的細径に選択することも可能であるので、前
記長寿命性および有効発光部の長尺化などと相俟って、
液晶バックライト用光源などのコンパクト化に大きく寄
与するものといえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る冷陰極低圧放電灯の要部構成例を
示すもので、 (a)は縦断面図、(b)は横断面図。

【図２】本発明に係る冷陰極低圧放電灯の他の要部構成
例を示すもので、 (a)は縦断面図、 (b)は横断面図。

【図３】本発明に係る冷陰極低圧放電灯および従来の冷
陰極低圧放電灯について、点灯時間と黒化寸法の関係を
比較して示す曲線図。

【図４】本発明に係る冷陰極低圧放電灯および従来の冷
陰極低圧放電灯について、点灯時間と輝度維持率の関係
を比較して示す曲線図。

【図５】従来の冷陰極低圧放電灯の要部構成を示すもの
で、 (a)は縦断面図、 (b)は横断面図。

【図６】従来の冷陰極低圧放電灯の他の要部構成を示す
もので、 (a)は縦断面図、 (b)は横断面図。

【符号の説明】

１，１′，４，４′…ガラス管 ２，２′，５，５′
…冷陰極 2a…Ni棒2a′，5c，5c′…Ni製スリーブ
2b，2b′，5b，5b′…水銀合金 2c…Fe−Ni板
2c′…凹型支持体 2d…ゲッター粉末 ３，３′，
６，６′…導入線 5a，5a′…有底円筒状カップ
5d…折り曲げ部 5d′…かしめ加工部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内壁面に蛍光体層が設けられ、かつ希ガ
   スを封有するガラス管、および前記ガラス管の両端部に
   それぞれ封装された一対の冷陰極を具備して成る冷陰極
   低圧放電灯において、 前記冷陰極本体部は対向面が開口する有底円筒状カップ
   と、この有底円筒状カップ内に嵌合・配置された水銀合
   金を充填したスリーブとから成り、かつ前記スリーブの
   先端面が有底円筒状カップ開口端部より内側に位置され
   た構成を成していることを特徴とする冷陰極低圧放電
   灯。
2. 【請求項２】 内壁面に紫外線の刺激で発光する蛍光体
   層が設けられ、かつ希ガスを封有するガラス管、および
   前記ガラス管の両端部にそれぞれ封装された一対の冷陰
   極を具備して成る冷陰極低圧放電灯において、 前記冷陰極本体部は対向面が開口する有底円筒状カップ
   と、この有底円筒状カップ内に嵌合・配置された水銀合
   金を充填したスリーブとから成り、かつ前記スリーブの
   先端面が有底円筒状カップ開口端部より内側に位置さ
   れ、有底円筒状カップ開口端部を縮径させた構成を成し
   ていることを特徴とする冷陰極低圧放電灯。