(57)【要約】    【課題】  フィラメントの端部を所要の強度で、しかも簡単な構造でリード線に接続した管径が８ｍｍ以下の熱陰極形の蛍光ランプを提供する。    【解決手段】  蛍光ランプは、内面側に蛍光体層が形成された管径８ｍｍ以下の細長いバルブ1と、中央部が湾曲し、両端部がほぼ直線状をなしたフィラメント2a、フィラメントの両端部のコイル内に先端が挿通し、かつその挿通部分の一部でフィラメントと溶接してフィラメントを支持する一対のリード線2bおよびフィラメントの両端部を除いた部分に支持されたエミッタ2eを備え、バルブの内部に離間して配設された一対の熱陰極形電極マウント2と、バルブの内部に封入された放電媒体とを具備している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面側に蛍光体層が形成された管径８ｍｍ以下の細長いバルブと；
中央部が湾曲し、両端部がほぼ直線状をなしたフィラメント、フィラメントの両端部のコイル内にそれぞれ挿通し、かつその挿通部分の一部でフィラメントと溶接してフィラメントを支持する一対のリード線およびフィラメントに支持されたエミッタを備え、バルブの内部に離間して配設された一対の熱陰極形電極マウントと；
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蛍光ランプ。
【請求項２】
フィラメントは、リード線との溶接部において、コイル素線の断面形状が楕円状に変形してリード線にめり込んでいることを特徴とする請求項１記載の蛍光ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、小径で熱陰極形の蛍光ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、液晶ディスプレイ用バックライトとして管径３〜４ｍｍの冷陰極形の蛍光ランプが用いられている。一般に冷陰極形の蛍光ランプは、熱陰極形の蛍光ランプに比較して発光効率が低くて全光束が少ないことで知られている。これは、電極の性能に起因し、放電電流上限が１０ｍＡ程度だからである。
【０００３】
近時、液晶ディスプレイの高輝度化および低消費電力化が進展している。これに伴ってバックライト用光源としてランプ電流上限が大きくて、発光効率が高く、しかも冷陰極形の蛍光ランプと同等な管径を有する蛍光ランプの開発が望まれている。
【０００４】
一般照明用として従来から多用されている熱陰極形の蛍光ランプは、冷陰極形の蛍光ランプに比較してランプ電流上限が大きくて、発光効率が高いという利点があることは既知である。
【０００５】
細径のバルブに組み込む電極を熱陰極形に代替する場合、フィラメントを用いて、そこにエミッタを付着させる。細径のバルブに適合させるためにフィラメントを応分に小さくすると、エミッタの付着量が少なくなり蛍光ランプが短寿命になってしまう。そこで、所要量のエミッタを付着できるようにフィラメントを湾曲することで長くした場合には、当該フィラメントを一対のリード線間に所要の強度で接続するとともに、接続部が大きくならないようにしなければならない。
【０００６】
従来、Ｕ字状に湾曲した放電ランプ用のコイル（フィラメント）の両端部を、スリーブ状の当て板にて挟み付け、当て板を部分的に溶融凝固させて、リード線にその軸方向と一致させて固定することが知られている（特許文献１参照。）。
【０００７】
【特許文献１】特開平０７−０１４５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、特許文献１に記載されている放電ランプにおいては、当て板を用いてフィラメントをリード線に接続するので、構造が複雑で、接続作業が面倒であり、しかも接続部が大きくなってしまうため、管径８ｍｍ以下のバルブ内部に適合させると、フィラメント長をその分長くすることができない。
【０００９】
本発明は、フィラメントの端部を所要の強度で、しかも簡単な構造でリード線に接続した管径が８ｍｍ以下の熱陰極形の蛍光ランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の蛍光ランプは、内面側に蛍光体層が形成された管径８ｍｍ以下の細長いバルブと；中央部が湾曲し、両端部がほぼ直線状をなしたフィラメント、フィラメントの両端部のコイル内に先端が挿通し、かつその挿通部分の一部でフィラメントと溶接してフィラメントを支持する一対のリード線およびフィラメントの両端部を除いた部分に支持されたエミッタを備え、バルブの内部に離間して配設された一対の熱陰極形電極マウントと；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。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、熱陰極形電極マウントにおいて、エミッタを支持して湾曲したフィラメントの両端部のコイル内にリード線の先端が挿通し、かつその挿通部分の一部でフィラメントと溶接してリード線とフィラメントを接続していることにより、フィラメント端部のリード線による支持構造が簡単化され、しかも接続部が小形化されるので、管径８ｍｍ以下のバルブ内に組み込むフィラメントの長さを上記接続部が小形化された分大きくして長寿命な蛍光ランプを提供することができる。
【００１２】
また、上記に加えてフィラメントのリード線との溶接部におけるコイル素線の断面形状が楕円状に変形してリード線にめり込んでいることにより、リード線とフィラメントとの接触面積が増して良好な電気接続が得られるとともに、フィラメントを機械的に強固に支持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。
【００１４】
図１および図２は、本発明の蛍光ランプを実施するための一形態を示し、図１は蛍光ランプの要部断面、図２はフィラメントの端部をビード部材に接近させてリード線と接続した場合の接続部を示す拡大正面図および要部拡大断面図である。
【００１５】
本形態において、蛍光ランプは、バルブ１、熱陰極形電極マウント２および放電媒体を具備している。
【００１６】
バルブ１は、細長くて透光性好ましくは透明性を有している。管径は、バルブ１の発光部における外径であり、両端が封止の関係で多少太くなっていてもよいし、細くなっていてもよい。また、図１に示すバルブ１は、両端部が図と平行な面内において偏平で、その偏平部の幅が若干発光部より狭くなっている。
【００１７】
本発明において、管径は、管径が８ｍｍ以下であればよく、熱陰極形電極マウント２をバルブ１内に組み込むことができれば頗る細くてもよいので、下限が設定されない。しかし、管径３ｍｍ未満になると、熱陰極形電極マウント２をバルブ１内に組み込む際の困難性が増す傾向にある。また、管径が８ｍｍ超になると、太くなりすぎてバックライトの薄型化の要求に応えにくくなる。なお、好適には管径３〜８ｍｍである。
【００１８】
本発明において、管長は蛍光ランプの用途に応じて適宜選択することができるから、特段限定されない。しかし、主な用途の要求から数百〜千数百ｍｍが好適である。バルブ１の好ましい材料はガラスバルブであり、ガラスとしては特にホウ珪酸ガラスが適している。
【００１９】
また、バルブ１は、両端が開放されたガラス素管の両端を封止して内部を気密状態に形成することができる。この場合、既知の各種封止構造を適宜選択して採用することができる。図示の形態においては、ガラス素管の端部内の中心軸位置に排気管１ａを挿入した状態でガラス素管の端部を加熱溶融して、ピンチシールすることにより排気可能な封止部１ｂを形成している。所望により後述するビード部材２ｃをガラス素管の端部に封着して封止するビード封止構造を採用することもできる。
【００２０】
なお、ガラス素管の両端をともに上述のピンチシールと同一の封止構造とすることができる。これにより、排気管１ｃを封止時にバルブ１の両端に封着して両端から、また所望により一端のみから排気することができる。しかし、所望により他端側には排気管１ａを封着しないピンチシールまたはその他の封止構造を採用することができる。また、図１の符号１ａ１は排気管１ａを封じ切った後に形成された排気チップオフ部である。
【００２１】
さらに、バルブ１は、内面側に蛍光体層１ｃを形成している。蛍光体層１ｃは、適当な蛍光体を用いて常法により形成できるが、好ましくは３波長発光形の蛍光体を用いるのがよい。また、蛍光体層１ｃをバルブ１の内面に直接形成することもできるが、保護膜（図示しない。）を介してバルブ１の内面に形成するのが好ましい。なお、保護膜は、既知の材料、例えば酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＣｅＯ、ＺｎＯ、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２などの金属酸化物を用いて形成することができる。また、排気不良の発生を防止するために、蛍光体層１ｃをバルブ１−ビード部材２ｃの隙間ｃの部分よりも、ランプ中央側に形成してもよい。
【００２２】
熱陰極形電極マウント２は、その一対がバルブ１の両端側に対向して配設され、それぞれフィラメント２ａ、一対のリード線２ｂ、２ｂおよびエミッタ２ｅを備え、少なくともフィラメント２ａをバルブ１内部の好ましくは両端部に互いに離間して封装する。なお、所望により、熱陰極形電極マウント２にビード部材２ｃおよびアンカー２ｄを付加することができる。
【００２３】
フィラメント２ａは、中央が湾曲し、両端がほぼ直線状部分を備えている。湾曲の形状は特段限定されない。例えば、Ｕ字状、半円状などである。バルブ１が管径８mm以下の小径であるから、バルブ１内におけるフィラメント２ａの湾曲部の配置に対する自由度が大きくないが、例えば図１に示すように、ほぼ中央で折り返えした折り返し部２ａ１が形成され、一対の端部２ａ２、２ａ２がほぼ直線状をなして一対のリード線２ｂ、２ｂに支持することができる。フィラメント２ａの中央が湾曲していることにより、フィラメント２ａを長くすることができる。フィラメント２ａの長さに応じてエミッタ２ｅの付着量を増やせる。図１の場合、フィラメント２ａは、バルブ１の長さ方向の中央側に向かって凸形状を呈する。なお、上記配置において、折り返し部２ａ１の中心がほぼ管軸上に位置するのが好ましい。また、フィラメント２ａの幅ａは、後述するビード部材２ｃを具備する場合、ビード部材２ｃの見通し線内に収まるように設定するのが好ましい。
【００２４】
また、フィラメント２ａのコイルピッチは、エミッタ２ｅの付着部のコイルピッチが１５０〜３５０％で、両端のリード線２ｂとの接続部が１００〜２００％で、かつ前者よりコイルピッチが小さいのが好ましい。これにより、リード線２ｂとフィラメント２ａとの接触面積を大きくして溶接強度が増すとともに、エミッタ２ｅの付着部においてはエミッタ付着量を多くすることができる。
【００２５】
さらに、図２に示すように、フィラメント２ａの湾曲部においては、その外側のコイルピッチ間隔Ｄ１が内側のコイルピッチ間隔Ｄ２よりも大きくなる。その結果、フィラメント２ａのエミッタ保持力が向上する。
【００２６】
さらにまた、フィラメント２ａは、本発明において、シングルコイルおよび多重コイルのいずれでもよい。一般的には、小型化のためにはシングルコイル、長寿命化のためにはトリプルコイルなどの多重コイルを選択するのが良い。
【００２７】
一対のリード線２ｂ、２ｂは、図２に熱陰極形電極マウント２の要部を拡大して示すように、フィラメント２ａを、その両端に接続して支持する。支持の態様は次のとおりである。すなわち、フィラメント２ａの端部２ａ２とリード線２ｂの軸を一致させ、リード線２ｂの先端部がフィラメント２ａの直線部のコイル内に挿通され、その挿通部分の一部においてリード線２ｂとフィラメント２ａとを溶接することで支持している。なお、溶接部は、図２において点線を施した円形部である。
【００２８】
また、上記溶接の一態様として、図２の要部拡大断面図に示すように、リード線２ｂとフィラメント２ａとの溶接部において、フィラメント２ａのコイル素線が楕円状に変形している。また、図２の要部拡大断面図に示すように、コイル素線の接触部がリード線２ｂの表面から内部へめり込んでいるように構成することができる。このような構成になるようにするには、例えばフィラメント２ａより低融点のリード線２ｂを用いるとともに、フィラメント２ａを外側から挟み込むように抵抗溶接すればよい。なお、ビード部材２付近のリード線２ｂは、ビード部材２ｃの形成工程時に表面が酸化しており、その部分はフィラメント２ａとの電気的な導通を維持しにくい部分となっているため、フィラメント２ａとリード線２ｂの溶接は、ビード部材２ｃから１．０ｍｍ以上離れた地点で行うのが望ましい。
【００２９】
また、リード線２ｂには、バルブ１および／または後述するビード部材２ｃとの封着性が良好な金属、例えばコバールなどを用いることができる。この態様においては、封着性が良好なので、リード線２ｂを直接バルブ１の端部に封着して外部へ導出することができる。
【００３０】
さらに、リード線２ｂの先端部を尖らせる、丸くする、または先端部が小径のほぼ平坦部で、平坦部に接続するテーパ部を形成するなどの成形を先端部に施すことにより、リード線２ｂをフィラメント２ａの端部２ａ２に挿入しやすくすることができる。
【００３１】
さらにまた、リード線２ｂのフィラメント２ａの端部２ａ２内に挿通された部位の側面に平坦部を形成することにより、当該平坦部においてフィラメント２ａの端部２ａ２を溶接すれば、溶接におけるリード線２ｂとフィラメント２ａの端部２ａ２との接合面積を増やすことができ、確実な接続の形成に貢献する。上記平坦部を形成する際にリード線２ｂを圧潰することにより平坦部の側方に突出部を形成することができ、この突出部を溶接する前のフィラメント２ａの端部２ａ２の仮止めに利用することができ、接続部の形成工程の作業性が向上する。
【００３２】
ビード部材２ｃは、所望により熱陰極形電極マウント２に付設される。ビード部材２ｃは、ガラスを適当な形状を有する玉状、例えばほぼ球体形状、楕円球体形状などに成形してなり、内部に一対のリード線２ｂ、２ｂを離間させて封着することで所望の間隔で支持する。そのために、ビード部材２ｃは、リード線２ｂの中間部に封着される。
【００３３】
図２に示すように、リード線２ｂ、２ｂに挿通したフィラメント２ａの端部２ａ２、２ａ２をビード部材２ｃと接触させてもよい。これにより、フィラメント２ａの挿通長を一定の長さに管理することができるので、フィラメント２ａの長さｂのばらつきを抑制することができる。ただし、フィラメント２ａの端部２ａ２、２ａ２をビード部材２ｃと接触させると、フィラメント２ａの熱がビード部材２ｃに伝わって、ビード部材２ｃが割れるなどの問題が懸念される。そこで、フィラメント２ａの端部２ａ２、２ａ２とビード部材２ｃを接触させる場合には、リード線２ｂ、２ｂの突出長ｇを１．５ｍｍ以上とし、点灯中、約８００℃の高温になるフィラメント２ａとの距離を保ち、接触部分の温度を低くすることで、上記問題の発生を防止するのがよい。なお、突出長ｇの上限は無効発光長を短くすべく、５ｍｍ以下であるのが望ましい。
【００３４】
また、リード線２ｄがビード部材２ｄ内に封着される長さすなわち封着長は、０．５ｍｍ以上であるのが好ましい。封着長が大きくなるに伴いリード線２ｂが強固に支持されるので、リード線２ｂのビード部材２ｃから突出する部分の強度が増す。その結果、フィラメント２ａがバルブ１内面に接触するのを防止できる。また、フィラメント２ａの熱がバルブ１の封止部に伝熱して封止部温度が高くなるの抑制する。
【００３５】
また、ビード部材２ｂは、その直径がバルブ１の内面したがって内径より小さく形成されているので、バルブ１内面との間隙間ｃが形成される。隙間ｃ（ｍｍ）が０．１≦ｃ≦０．４を満足すれば、熱陰極形電極マウント２をバルブ１内に無理なく挿入できるとともに、上記隙間ｃを介してバルブ１内の排気が可能である。なお、ここでバルブ１の内面とは、蛍光体層１ｃなどの付着層を加味したものであり、バルブ１単体の内面より内径が若干ではあるが小さくなる。ただし、ビード部材２ｃの挿入位置に蛍光体層１ｃなどの付着層の全部または一部が存在しない場合には、その分内径が大きくなる。
【００３６】
さらに、リード線２ｂのビード部材２ｃからの突出長ｇは、フィラメント２ａの端部２ａ１に挿通している先端部をも含む寸法であるが、ビード部材２ｃとフィラメント２ａの両端部２ａ２、２ａ２との間の距離を決定する。このため、上記突出長ｇが短すぎると、フィラメント２ａの発生熱がリード線２ｂを伝導して熱容量の大きなビード部材２ｃに吸収されやすくなり、コイルフィラメント２ａの両端部の温度低下を来たしてフィラメント２ａの温度均一化が阻害されるので、好ましくない。
【００３７】
上記突出長ｇは１ｍｍ以上あるのが好ましい。ただし、上記突出長ｇが大きすぎると、コイルフィラメント２ａが不所望に振れやすくなるので、好ましくない。上記突出長ｇは、５ｍｍ以下であるのが好ましい。突出長ｇは、より好ましくは１〜２．５ｍｍである。
【００３８】
アンカー２ｄは、所望により熱陰極形電極マウント２に付加される。そして、その先端の支持部２ｄ１がフィラメント２ａの例えば折り返し部２ａ１を支持し、基端部がガラス溶着によりビード部材２ｃに植立している。これにより、フィラメント２ａは、その折り返し部２ａ１がアンカー２ｄにより、また両端部が一対のリード線２ｂ、２ｂにより支持されるので、その耐震性および耐衝撃性が向上する。
【００３９】
また、アンカー２ｄの直径が０．０５〜０．３ｍｍの範囲内にある極細の耐熱性金属線を用いるのがフィラメント２ａの支持部の温度低下を抑制するためには好ましい。なお、直径が０．０５ｍｍ未満であると、アンカー２ｄとしての機械的強度が不足するので、不可である。また、０．３ｍｍ超であると、熱容量が大きくなりすぎてフィラメント２ａ折り返し部２ａ１のアンカー２ｄによる支持部近傍の温度が不所望に低下してしまうので、不可である。
【００４０】
さらに、アンカー２ｄは、耐熱性金属を用いて形成される。耐熱性金属としては、例えばモリブデンＭｏ、タングステンＷ、レニウム−タングステン合金Ｒｅ−Ｗなどの耐熱性金属を用いることができる。
【００４１】
エミッタ２ｅは、熱電子放射性物質であり、図２に示すように、主としてフィラメント２ａの湾曲したほぼ半円状の部分に付着してフィラメント２ａに支持される。そして、エミッタ２ｅは、フィラメント２ａが温度上昇すると加熱されて熱電子放射を開始する。また、エミッタ２ｅは、その材質が限定されないが、既知のものを用いることができる。例えば、炭酸バリウム、炭酸カルシウムおよび炭酸ストロンチウムを質量比で４：４：２の割合で混合して調合した塗布液をフィラメント２ａに約３．０ｍｇ塗布し、乾燥後通電加熱して上記炭化物を金属酸化物に変化させてなるエミッタを生成させてフィラメント２ａに残留させている。なお、エミッタ２ｅは、その塗布液を被着後に行う加熱工程において水分などの不純物をエミッタ２ｅから効果的に除去して、ランプ特性に影響を与えることがないようにするために、リード線２ｂから約１ｍｍ離れた部分から、他方の同部分までの領域に形成するのが望ましい。
【００４２】
また、本発明の好ましい態様として、上記に加えてアンカー２ｄのフィラメント２ａの支持部２ｄ１およびその近傍にもエミッタ２ｅ１を付着させることができる。アンカー２ｄに前述のように極細の耐熱性金属線を用いている態様においては、その先端側のコイルフィラメント２ａの支持部２ｄ１における温度が点灯中コイルフィラメント２ａの温度近くまで上昇する。そのため、そこに付着したエミッタ２ｅ１からも熱電子放射をさせることができ、その分蛍光ランプの寿命が伸びる効果がある。なお、上記態様において、エミッタアンカー２ｄの支持部２ｄ１およびその近傍以外の部位に付着していても差し支えない。本態様によれば、アンカー２ｄにエミッタ２ｅ１が付着していない場合に比較して平均５％程度の寿命延伸が得られる。
【００４３】
放電媒体は、バルブ１内に封入されて一対のフィラメント２ａ、２ａ間に生じる放電により紫外線を放射する。放電媒体は、ネオン、アルゴン、キセノン、クリプトンなどの希ガスまたはそれらの混合ガスおよび水銀を用いるのが好ましい。
【実施例１】
【００４４】
実施例は、全体構造を図１に示し、フィラメント・リード線の接続およびエミッタ支持の態様は図２に示す構造である。
【００４５】
バルブ      ：日本電気硝子社製のBKU（ホウ珪酸ガラス）、管径4mm、内径3.0mm、                全長1200mm、排気管は外径2.0mm、内径1.4mm、
蛍光体層はY2O3:Eu３＋、LaPO4:Ce3+、Tb3+、BaMg2Al10O17:Eu2+からなる
３波長発光形蛍光体、膜厚20μｍ
フィラメント：W、線径50μm、内径200μm、シングルコイル、
リード線から突出している長さbが5mm、幅aが2mm
リード線    ：コバール、直径0.3mm、突出長g=2mm
アンカー    ：Mo、直径0.15mm
ビード部材  ：ホウ珪酸ガラス、直径2.7mmのほぼ球体形状
リード線接続形態：ビード部材からのリード線突出長2mm、
フィラメントへのリード線挿通長さ2mm、
溶接部はビード部材から1mm離間した位置で抵抗溶接した。
【００４６】
エミッタ支持：溶接位置から1mm離間した位置から、湾曲部の先端までで支持した。
【００４７】
放電媒体    ：Ar40%、Ne60%（封入圧1330Pa）、Hg約3mg
電流        ：ランプ電流10〜30mA、フィラメント加熱電流約500mA
次に、本発明の蛍光ランプを点灯させる際の好ましい態様について説明する。本発明の蛍光ランプは、これを点灯させるときに、ランプ電流とは別にフィラメント加熱電流を流して常時フィラメント２ａを加熱するのが好ましい。この加熱により、たとえ極細（直径０．０５〜０．３ｍｍ）のアンカーを用いてフィラメント２ａの中間部を支持する構成を採用していても、フィラメント２ａに付着したエミッタ２ｅが約８００℃になる。この状態ではフィラメント２ａに付着しているエミッタ２ｅの殆どの部分から熱電子放出が行われる。
【００４８】
その結果、フィラメント２ａおよびエミッタ２ｅで構成される電極表面での電流密度が小さくなり、電極寿命、したがって蛍光ランプの寿命が延伸する。なお、ランプ電流とは別にフィラメント加熱電流を流すための回路構成は、既知のものを適宜利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の蛍光ランプを実施するための一形態を示す要部断面
【図２】同じくフィラメントの端部をビード部材に接近させてリード線と接続した場合の接続部を示す拡大正面図および要部拡大断面図
【符号の説明】
【００５０】
１…バルブ、１ａ…排気管、１ｂ…ピンチシール部、１ｃ…蛍光体層、２…熱陰極形電極マウント、２ａ…フィラメント、２ａ１…折り返し部、２ａ２…端部、２ｂ…リード線、２ｃ…ビード部材、２ｄ…アンカー、２ｄ１…支持部、２ｅ、２ｅ１…エミッタ
【図１】
2010080338.tif 000003
【図２】
2010080338.tif 000004