JPH07272674A

JPH07272674A - 熱陰極放電管並びに熱陰極蛍光ランプ及びそれらの点灯装置

Info

Publication number: JPH07272674A
Application number: JP6389594A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Yamamoto; 均山本
Original assignee: OPUTONIKUSU KK
Current assignee: OPUTONIKUSU KK
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1994-03-31
Publication date: 1995-10-20

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】予熱効率の良い小型のフィラメント電極を開
発して、消費電力の少ない、長寿命で小型の熱陰極放電
管並びに熱陰極蛍光ランプ及びそれらの点灯装置を提供
する。【構成】電子放射性物質を塗布させたコイル状のフィ
ラメント電極４に常時通電させた状態で、ランプ電流を
５０ｍＡ以下の小電流で放電させる小型の熱陰極放電管
及び蛍光ランプにおいて、フィラメント電極を２ＭＧ以
下のタングステン線を使用したダブルコイル巻きのもの
とし、その長さと直径との比を約３：１になるように構
成する。点灯装置はフィラメント電極に供給する電力
を、フィラメント電極のアーク放電状態において、電極
温度が最低となるように設定するか、ランプ電流が小さ
くなるほどフィラメント電極に供給する電力が小となる
ようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は小型の熱陰極放電管並
びに例えば液晶ディスプレー装置のバックライトとして
用いて好適な小型の熱陰極蛍光ランプ及びそれらの点灯
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、小型の蛍光ランプには、大別して
冷陰極型のものと熱陰極型のものとがあるが、主として
ランプ寿命の長さの点で一般的には冷陰極型のものがま
だ主流である。しかし、同一サイズのものでは熱陰極型
のものの方が輝度性に優れているため、小型で高い輝度
を必要とする、例えば液晶テレビ等の液晶ディスプレー
装置用のバックライトとして最近ではこの熱陰極型のも
のが注目を集めている。

【０００３】この熱陰極型のもので電子放射性物質を塗
布させたコイル状のフィラメント電極を有するものは、
このフィラメント電極に対する常時通電型と非通電型と
に大別され、常時通電用の回路のために点灯装置が複雑
とならずしかも電力を相対的に余り消費しないことか
ら、非通電型のものが広く採用されている。しかし、こ
の非通電型のものは、フィラメント電極に対し常に通電
する必要がないので予熱用の電力を必要としないという
長所があるものの、フィラメント電極上の一点にて放電
を行うため、電子放射性物質が飛散し易く、その結果ラ
ンプ寿命が短いという短所を有している。これは電極温
度が低いため、熱電子を放出し易い温度に電極温度を部
分的に上昇させるべく、フィラメント電極における放電
位置が一点に集中するためである。

【０００４】これに対して常時通電型のものは、予熱の
ための電力が必要であるという短所を有するものの、予
めフィラメント電極全体が予熱されているので、電極全
体から十分な熱電子が供給されて電極全体で放電を行う
こととなり、その結果前述の如き電子放射性物質の飛散
がほとんどなく、ランプ寿命が長いという長所を有して
いる。

【０００５】このような長寿命である常時通電型の熱陰
極蛍光ランプを例えば液晶テレビ等（特に携帯用のも
の）に使用するため、従来では、ランプ電流が５０ｍＡ
以下で放電させる小型の熱陰極放電管が開発されてい
る。具体的には、管径φ８ｍｍ、ランプ電流２０ｍＡ、
予熱電力１Ｗ（一本のランプでは２Ｗ）の仕様のものが
開発されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来公知の熱陰極型蛍光ランプは、フィラメント電極の消
費電力が多く、管径も太いために小型の省消費電力タイ
プのものとしては不適当であった。また、この従来公知
の熱陰極型蛍光ランプを含む熱陰極蛍光ランプは、常に
フィラメント電極を加熱していることから、電子放射性
物質の蒸発という問題を常に持つことになる。つまり、
フィラメント電極を加熱しすぎると電子放電性物質の蒸
発が促進されてランプ寿命が短くなってしまい、フィラ
メント電極の温度が低すぎると前述の如く電子放射性物
質の飛散によりランプ寿命が短くなってしまうものであ
る。

【０００７】このような電子放射性物質の蒸発及び飛散
は、電子放射性物質の量を増やすことによって対応する
ことも可能であるが、電子放射性物質の量の増加は予熱
電力の増加に通じており、消費電力を極力抑えるために
も適当ではない。

【０００８】また、フィラメント電極をタングステンコ
イルにて構成して電極を設計しようとした場合、ランプ
電流を小さく（具体的には５０ｍＡ以下）してコイルの
線径を細く（例えば２ＭＧ以下）し、放電管の小型化を
図ろうとすると、コイルの形状及び線径とランプ電流と
の関係が微妙に影響しあい、フィラメント電極を設計す
る上で非常に困難が生じた。

【０００９】この発明の目的は、予熱効率の良い小型の
フィラメント電極を開発して、消費電力の少ない、長寿
命で小型の熱陰極放電管並びに熱陰極蛍光ランプ及びそ
れらの点灯装置を提供せんとするにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ためにこの発明は、電子放射性物質を塗布させたコイル
状の電極に常時通電させた状態で、ランプ電流を５０ｍ
Ａ以下の小電流で放電させる小型の熱陰極放電管におい
て、前記電極を２ＭＧ以下のタングステン線を使用した
ダブルコイル巻きのものとし、その長さと直径との比が
約３：１になるように構成するものである。

【００１１】この発明はまた、上述したように構成した
電極を、内面に蛍光物質を塗布させ、内部に低圧水銀蒸
気を封入させたガラス管の両端部にそれぞれ設置させて
両口型の熱陰極蛍光ランプを構成するものである。

【００１２】この発明はさらに上述したように構成した
電極を、内面に蛍光物質を塗布させ、内部に低圧水銀蒸
気を封入させた片口型のガラス管の一端部に設置させて
片口型の熱陰極蛍光ランプを構成することができる。

【００１３】この発明はさらに、電子放射性物質を塗布
させたコイル状の電極に常時通電させた状態で、ランプ
電流を５０ｍＡ以下の小電流で放電させる小型の熱陰極
放電管又は熱陰極蛍光ランプの点灯装置において、前記
電極を２ＭＧ以下のタングステン線を使用したダブルコ
イル巻きのものとし、その長さと直径との比が約３：１
になるように構成すると共に、前記電極に供給する電力
を、前記電極のアーク放電状態において、電極温度が最
低又はその近傍となるように設定するものである。

【００１４】そして、この発明は、電子放射性物質を塗
布させたコイル状の電極に常時通電させた状態で、ラン
プ電流を５０ｍＡ以下の小電流で放電させる小型の熱陰
極放電管又は熱陰極蛍光ランプの点灯装置において、前
記ランプ電流を可変してランプ輝度を調節する際に、前
記電極に供給する電力をランプ電流に合わせて可変さ
せ、前記ランプ電流が小さくなるほど小となるように構
成するものである。

【００１５】

【作用】電極を構成するフィラメントの線径を２ＭＧ以
下にしてダブルコイル巻きにすると、芯線を用いなくと
も良いので芯線を用いるフィラメント電極に比べ予熱の
ための消費電力を極力抑えることができる。

【００１６】本発明では、フィラメント電極を２ＭＧ以
下のタングステン線を使用し、フィラメントの長さＬと
直径Ｄの比を約３：１にしているので、フィラメント電
極を少ない電力で効率よく加熱しながら、放電管の小型
化（細管化）を図ることができることとなる。

【００１７】蛍光ランプにあっては、電極からの放電に
よって水銀蒸気が励起されて紫外線を放出し、蛍光物質
がこの紫外線を吸収して可視光が生じ、ガラス管外部へ
放射される。

【００１８】請求項１乃至４のように構成した熱陰極型
の放電管並びに蛍光ランプにおいて、電極に供給する電
力を制御し、アーク放電状態において電極温度が最低又
はその近傍となるように点灯装置を構成すると、電子放
射性物質の蒸発が極力押えられる。

【００１９】また、請求項１乃至５のように構成した熱
陰極型の放電管並びに蛍光ランプにおいて、フィラメン
トに供給する電力をランプ電流に合わせて変化させ、ラ
ンプ電流を少なくした際にはフィラメントに供給する予
熱電流を小さくするように構成すると、ランプ電流の低
下と共にフィラメントの温度が上昇することを防止し、
電子放射性物質の蒸発を押えることができるものであ
る。

【００２０】

【実施例】液晶テレビにおける液晶ディスプレー装置の
消費電力は電池を使用する場合を考慮し、２〜３Ｗ程度
であり、この場合バックライトを構成する蛍光ランプの
ランプ電流は２０〜３０ｍＡ程度が許容範囲である。同
じ液晶ディスプレー装置を用いるパーソナルコンピュー
タやワードプロセッサ等は電池駆動を原則としないため
に消費電力抑制は液晶テレビほどではない。しかし、管
径が７ｍｍ以下の小型のガラス管を使用することを目的
としている本件発明に係る熱陰極型の放電管並びに蛍光
ランプは、ランプ電流が５０ｍＡ以下で、フィラメント
電極に常時通電するもの（常時通電型）をその対象とし
た。

【００２１】図面はこの発明の一実施例を示し、図１に
おいてガラス管１の両端部には各一対の電極支柱２、２
・３、３が封入されており、この各電極支柱２、２・
３、３には陰極を構成するフィラメント電極４、４が懸
架されている。図１に示したガラス管１は例えばソーダ
ガラス製であり、管長は２００ｍｍ、管径は６．２ｍｍ
を有し、内部には例えばハロリン酸カルシウムような蛍
光物質８を塗布させると共に、２０Ｔｏｒｒの低圧水銀
蒸気を封入させてある。尚、この水銀蒸気と一緒に或は
別にアルゴンガスやキセノンガスを用いる場合がある。
電極支柱２、２・３、３は鉄とニッケルを含んだ合金製
であり、ステム５、５内を貫通して各一対のリード線
６、６・７、７となってガラス管１外へと導出されてい
る。

【００２２】フィラメント電極４、４は１．６ＭＧ（２
ＭＧ以下）の太さを有するダブルコイル巻きのタングス
テン線製であり、表面に電子放射性物質（以下オキサイ
ドともいう）が塗布され、その長さＬと直径Ｄの比は図
２に示したように約３：１となるように構成されてい
る。

【００２３】電極を構成するフィラメントの形状は、長
寿命化を図るため、オキサイドを多く付着することがで
きるダブルコイル巻きのものとトリプルコイル巻き（又
は芯線を用いた異形状のコイル巻き）のものとが一般に
使用されている。

【００２４】トリプルコイル巻き（又は芯線を用いた異
形状のコイル巻き）のものは、放電管ランプの小型化を
図る上では有利ではあるが、芯線を用いているため予熱
電力を多く必要とする。このためこの発明では、芯線を
用いないダブルコイル巻きのものを採用したので、芯線
を用いているものに比べ予熱のための消費電力を極力抑
えることができるものである。

【００２５】そして、ダブルコイル巻きのタングステン
線を２ＭＧ以下にして、電極を設計する場合、ダブルコ
イルの直径を大きくしてその長さを短くする方が、十分
な量のオキサイドを塗布させた状態を維持したままで放
電管の小型化を図るには有利であるが、コイルの長さが
短すぎると、コイルを効率良く加熱することができない
という問題が生じる。

【００２６】詳述すると、図３に示すように、同じ線径
で同じ長さのダングステン線を巻いたダブルコイル（同
量のオキサイドを塗布したもの）を同じ電力で予熱した
場合におけるコイルの長さＬと直径Ｄとの比に対する電
極温度は、コイルの長さと直径との比が３：１より小さ
くなると、極端に低下する。

【００２７】従って、電極温度状態から言えば、コイル
の長さと直径との比が約３：１以上となるようにフィラ
メントを設計する必要があるが、放電管の小型化を図る
にはコイルの長さができるだけ短い方が良いので、コイ
ルの長さと直径との比が約３：１のところを選んだもの
である。

【００２８】図４は、ランプ電流とフィラメント電圧と
の関係を示すグラフである。このグラフに示すように、
ランプ電流が２０ｍＡで一定の状態、つまりアーク放電
状態において、フィラメント電圧（又は電流）を下げて
いくとフィラメントのピーク温度は低下していくが、あ
る電圧以下（図４では、５．５Ｖｆ以下）になるとフィ
ラメントのピーク温度は上昇していく。これは、フィラ
メント電圧が５．５Ｖｆ以上であれば、フィラメントの
温度をフィラメント電極全体で放電を行うに必要な温度
以上に保つことができ、フィラメント電圧が５．５Ｖｆ
を下回ると、フィラメントの温度が下がって、前述のよ
うな（非通電型のような）一点での放電を行うようにな
ることを示している。

【００２９】従って、フィラメント電極のアーク放電状
態において、フィラメント電極に供給する電力を、電極
温度が最低又はその近傍となるように設定すると、つま
りフィラメント電圧を５．５Ｖｆ又はその近傍に設定す
ると（本実施例では、製造上のばらつきを考慮して５．
５Ｖｆよりも少し高めに設定している）、フィラメント
を過剰に加熱することなく、オキサイドの蒸発を極力抑
えることができることとなる。このようにそれぞれに特
定構造を有する蛍光ランプにおいて、ランプ電流を一定
にさせた状態でフィラメント電圧を変化させ、フィラメ
ント電極のピーク温度の最低となる点を求め、点灯装置
をそのように動作するように構成するものである。

【００３０】図５はフィラメント電極を構成するダング
ステンの線径とランプ電流との関係を示すグラフであ
る。コイルの直径Ｄは、その製造上の理由により、タン
グステンの線径を細くすればするほど小さくすることは
できるが、線径を余り細くすると、図５の点線に示すよ
うに、ランプ電流による温度の影響を大きく受けるよう
になってしまう。つまり、タングステンの線径が太いほ
どランプ電流による温度の影響を受け難く、線径が細い
ほどランプ電流による温度の影響を受けやすい。

【００３１】従って、使用するランプ電流範囲とランプ
電流による温度の影響を考慮してタングステンの線径を
決定する。タングステンの線径が決定すれば、オキサイ
ドの量を考慮して、コイルの長さＬとコイルの直径Ｄと
を決定する。

【００３２】本実施例では、ランプ電流による温度の影
響を考慮して、１．６ＭＧの線径を採用している（図５
の実線）。この場合において、ランプ電流を広範囲に調
光しようとすると、図中の急激にフィラメント温度が上
昇する部分が問題となってくる。そこで、この部分で
は、ランプ電流が小さくなるほどフィラメント電極に供
給する電力が小となるように点灯装置を構成すれば、電
極温度が不要に上昇するのを防止することができること
になる。

【００３３】以上のように構成することにより、本願発
明はガラス管の管径でφ６．２ｍｍ、ランプ電流２０ｍ
Ａで２万ｃｄ／ｍ²、フィラメント電極の消費電力０．
４Ｗ（一本の両口型の蛍光ランプで０．８Ｗ）、寿命２
０，０００時間（輝度半減期）の小型の熱陰極蛍光ラン
プを達成できたものであり、調光しても寿命の低下は見
られなかった。

【００３４】尚、以上の実施例では熱陰極放電管につい
ては、図示も説明も省略してあるが、ガラス管の内側に
蛍光塗料を塗布しないものは紫外線を放射する放電管と
なるので図示と説明を省略した。また、片口型のものも
図示を省略した。このものは封じられたガラス管の一端
部に陰極を構成するフィラメント電極と陽電極とが所定
間隔を空けて対置することになるが、フィラメント電極
の構造は先の実施例のものと同じ構造にすることがで
き、同じように点灯装置によりフィラメント電極の電極
温度を制御することができるものである。

【００３５】

【発明の効果】この発明は以上のように構成したので、
ガラス管を小型にし、ランプ輝度を高めることが出来る
ものであり、フィラメント電極の熱効率が高まる結果、
消費電力が極力押えられ、さらに、フィラメント電極の
予熱温度を適正化して、オキサイドの飛散及び蒸発を極
力抑えることにより、ランプ寿命を延ばすことができる
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る予熱型蛍光ランプを説明するた
めの断面図である。

【図２】図１に示した予熱型蛍光ランプの拡大一部断面
図である。

【図３】フィラメント電極の長さＬ及び直径Ｄの比とフ
ィラメント温度の関係を示すグラフである。

【図４】ランプ電流とフィラメント電圧の関係を示すグ
ラフである。

【図５】タングステンの線径とランプ電流との関係を示
すグラフである。

【符号の説明】

１ガラス管４フィラメント電極８蛍光物質Ｌ長さＤ直径

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子放射性物質を塗布させたコイル状の
フィラメント電極(4)に常時通電させた状態で、ランプ
電流を５０ｍＡ以下の小電流で放電させる小型の熱陰極
放電管において、前記フィラメント電極(4)を２ＭＧ以下のタングステン
線を使用したダブルコイル巻きのものとし、その長さ
(Ｌ)と直径(Ｄ)との比を約３：１になるように構成した
ことを特徴とする、熱陰極放電管。
【請求項２】請求項１のフィラメント電極(4)を、内
面に蛍光物質(8)を塗布させると共に、内部に低圧水銀
蒸気を封入させたガラス管(1)の両端部にそれぞれ設置
させたことを特徴とする、熱陰極蛍光ランプ。
【請求項３】請求項１のフィラメント電極(4)を、内
面に蛍光物質を塗布させると共に、内部に低圧水銀蒸気
を封入させた片口型のガラス管の一端部に設置させたこ
とを特徴とする、熱陰極蛍光ランプ。
【請求項４】前記ガラス管(1)の直径が、７ｍｍ以下
であることを特徴とする、請求項２又は３記載の熱陰極
蛍光ランプ。
【請求項５】電子放射性物質を塗布させたコイル状の
フィラメント電極(4)に常時通電させた状態で、ランプ
電流を５０ｍＡ以下の小電流で放電させる請求項１乃至
４記載の小型の熱陰極放電管又は熱陰極蛍光ランプの点
灯装置において、前記フィラメント電極(4)を２ＭＧ以下のタングステン
線を使用したダブルコイル巻きのものとし、その長さ
(Ｌ)と直径(Ｄ)との比を約３：１になるように構成する
と共に、前記フィラメント電極(4)に供給する電力を、前記フィ
ラメント電極(4)のアーク放電状態において、電極温度
が最低又はその近傍となるように設定したことを特徴と
する、請求項１乃至４記載の熱陰極放電管又は熱陰極放
電ランプの点灯装置。
【請求項６】電子放射性物質を塗布させたコイル状の
フィラメント電極(4)に常時通電させた状態で、ランプ
電流を５０ｍＡ以下の小電流で放電させる請求項１乃至
５記載の小型の熱陰極放電管又は熱陰極蛍光ランプの点
灯装置において、前記ランプ電流を変化させてランプ輝度を調節する際
に、前記フィラメント電極(4)に供給する電力をランプ
電流に合わせて変化させ、前記ランプ電流が小さくなる
ほど前記フィラメント電極(4)に供給する電力が小とな
るように構成したことを特徴とする、請求項１乃至５記
載の熱陰極放電管又は熱陰極蛍光ランプの点灯装置。