(57)【要約】【課題】電極から発生した熱の放出を効率的に行うための新規の放電ランプを提供する。【解決手段】本発明に係る放電ランプは、ガラスバルブ１の端部に覆設された導電性の給電端子を具備する。給電端子は、少なくとも２種以上の金属材料の層を積層してなる多層体からなる筒状の導電部材４と、導電部材４とガラスバルブ１の端部とで画定された空間に充填された半田部５からなる。導電部材４は、その最も内側に位置する第１の層４１が、その他の層を構成する材料よりも前記半田部５との密着性の高い材料で構成されていることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に放電空間を画定する放電容器、および
放電容器の両端部に配設された一対の給電端子を具備する放電ランプにおいて、
該給電端子は、
前記放電容器の端部に覆設され、少なくとも２種以上の金属材料の層を積層してなる多層体からなる導電性の導電部材と、
該導電部材と前記放電容器外面との間の空間に充填された半田部とを具備し、
導電部材の最も内側に位置する第１の層は、その他の層を構成する材料よりも前記半田部との密着性の高い材料で構成されている、
ことを特徴とする、放電ランプ。
【請求項２】
導電部材を構成する層であって、第１の層の外面を包囲する第２の層が、第１の層を構成する材料よりも熱伝導性の高い材料で構成されることを特徴とする、請求項１に記載の放電ランプ。
【請求項３】
導電部材を構成する第２の層が、金、銀、銅、アルミニウム、鉄および白金からなる群から選択される少なくとも1種の金属またはその合金もしくはその化合物から構成されることを特徴とする、請求項２に記載の放電ランプ。
【請求項４】
導電部材を構成する多層体の最も外側に位置する第３の層が、第２の層を構成する材料よりも熱伝導性の低い材料で構成されることを特徴とする、請求項２または３のいずれかに記載の放電ランプ。
【請求項５】
導電部材を構成する多層体がクラッド材を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の放電ランプ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の放電ランプを光源として具備する、バックライト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置などに使用されるバックライト装置およびその光源として用いられる放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
バックライト装置への組付けが容易で、かつ確実に給電を行うことができる放電ランプとして、特許文献１に記載されている冷陰極蛍光ランプがある。この放電ランプは、ガラスバルブ端部の外表面に半田製の薄膜状給電端子が形成され、この給電端子を介してリード線および電極本体に通電する構成となっている。また、同文献の図６には、かかる給電端子として、鉄ＦｅとニッケルＮｉの合金からなる薄肉の筒状体をガラスバルブに覆設し、リード線と薄膜部材との間を半田で充填した例が開示されている。このように給電端子を半田または半田と合金材料で形成すると、比較的安価な方法でランプに対する給電経路を確立することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２９４５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、バックライト装置に対してコスト低減を求める市場の要求はより一層強まっており、バックライト装置に搭載するランプ本数を減らすべくランプ１本当たりの光量を増大する種々の方法について研究がなされている。その中で、ガラスバルブ内に封入する希ガスの圧力を約１．３ｋＰａ〜５．３ｋＰａ程度まで低減し、管電流を約１０〜１５ｍＡ程度に増大させることにより放電を促進する方法が提案されている。しかし、かかる条件下では電極から発生する熱量が顕著に増大するため、その対策として、電極から如何に効率的に放熱を行うかが課題である。一方で、ランプから放出された熱によって、バックライト装置を構成する樹脂製のフレームなど他の構成要素が悪影響を受けないように最適化された放熱制御が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、これによれば所望の放熱設計に応じて放電ランプの最適な放熱制御を実現することができる。すなわち、本発明に係る放電ランプは、内部に放電空間を画定する放電容器と、放電空間内において互いに対向して配設された一対の電極と、一端は前記電極に接続され、他端は前記放電容器の外部に導出された封着線と、前記放電容器の端部近傍の外面に形成され、前記封着線と電気的に接続された半田部と、前記放電容器の端部に覆設された導電性の導電部材であって、少なくとも２種以上の金属材料の層を積層してなる多層体であり、その最も内側に位置する第１の層が、その他の層を構成する材料よりも前記半田部との密着性の高い材料で構成されている、導電部材と、を具備することを特徴とする。
【０００６】
また、本発明に従って、上記放電ランプを具備するバックライトが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る上記構成を採用すると、ランプ電極と電気的に接続された導電部材が金属材料の多層体として構成されているので、各層の材料を設計仕様にあわせて適宜選定することによって、最適な放熱制御が可能となる。例えば導電部材を構成する層の１つを伝熱性の高い材料で構成すると電極で発生した熱を効果的に奪うことができるので、放熱効果が高まる。一方、伝熱性の低い材料からなる層を設けると、電極からの熱を外部に放出しにくくなるので、ランプの周りに配された他の部品に過度の熱が伝わることを防ぐことができる。
【０００８】
このように本発明によれば、導電部材を異種の材料からなる積層体で構成することによって、特別に設計されたヒートシンクなど高価な放熱用構造を付与しなくても適切な放熱制御が可能で、かつ従来どおりの方法でランプを組み付けることができる、新規の放電ランプを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施形態に係る放電ランプについて図面を適宜参照して説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る放電ランプ１０を示す全体図である。図１において、放電ランプ１０の一部はその内部構造がわかるように断面図で表わされており、中央部分の構造は略一様なので部分的に省略し、二点鎖線でその境界を示している。図２は図１において二点鎖線で囲まれたＸ部分を拡大視した図である。
【００１１】
放電ランプ１０は、例えば硼珪酸ガラスなどの硬質ガラスからなるガラスバルブ１によって画定された放電空間１１を有する。放電空間１１には例えばネオン（Ｎｅ）とアルゴン（Ａｒ）の混合ガスからなる希ガスと水銀（Ｈｇ）が封入されている。放電空間１１に封入される希ガスは、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン、ネオン、キセノン（Ｘｅ）およびクリプトン（Ｋｒ）のうち少なくとも１種が含まれていればよい。ガラスバルブ１の内面には、例えばＲＧＢ３色の蛍光体を配合した蛍光体層２が形成されている。
【００１２】
放電ランプ１０の両端部には、電極部材３が封着されている。電極部材３は、電極３１、リード線３２で構成されている。さらにリード線３２は、インナーリード３２１と、アウターリード３２２と、これらの境界に位置する接合部３２３とから構成される。ガラスバルブ１に封着されるインナーリード３２１には、リード線３２の封着性を高めるためにビーズガラス６が配設されている。
【００１３】
電極３１は、カップ状の有底開口の形状を有し、開口部がランプ１０の中央側、底部が端部側に対向するように放電空間１１の端部近傍にそれぞれ配置されている。電極３１は、例えばニッケル（Ｎｉ）やモリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）などの材料からなる板状の部材をプレス絞り加工によりカップ状に成形したものや、円柱状の部材を鍛造してカップ状に成形したものを用いることができる。
【００１４】
また、例えば曲げ加工で筒状に形成したものや、射出成形により筒状に成形したものと、電極３１の底部となる板状部材とを溶接やかしめなどの公知の方法で接合したものを用いることができる。
【００１５】
リード線３２は、一端は電極３１の底部と接続され、他端はガラスバルブ１の外部に導出される。インナーリード３２１は、主にガラスバルブ１に封着されているため、ガラスバルブ１およびビーズガラス６の熱膨張係数に近い材料を選定すると放電空間１１の気密性が確保されるので望ましい。例えば、ガラスバルブ１およびビーズガラス６が硬質ガラスの場合には、コバール（Ｋｏｖ（ニッケル、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）の合金））、モリブデン、タングステン（Ｗ）などを用いるのが好ましい。
【００１６】
アウターリード３２２は、導電性および半田との濡れ性に優れたものが好ましく、加工の容易さという観点から切断しやすい金属が望ましく、例えばジュメット線（銅（Ｃｕ）で被覆されたニッケル線）などを使用するのが好ましい。なお、アウターリード３２２は、半田との接続を確保するために必要最低限の長さがあればよいが、これをより長くすることによってリード線３２の表面積が増大し、電極部材３からの放熱を促進する効果がある。しかし、アウターリード３２２を長くすると放電ランプ１０の全長に占める有効発光長の割合が小さくなるので、アウターリード３２２の長さＬは、約０．３ｍｍ〜２．０ｍｍ程度の範囲とするのが好ましい。
【００１７】
インナーリード３２１とアウターリード３２２は、接合部３２３を介して公知の手段により接合されている。
【００１８】
一方、ガラスバルブ１端部には、リード線３２と導通する給電端子が形成されている。この給電端子は、金属製の導電部材４と導電部材４が画定する空間に充填された半田部５とで構成されている。この給電端子を介して、放電ランプ１０の電極３１に放電に必要な電圧が印加される。
【００１９】
導電部材４は、筒状に成形された多層構造の金属体であり、ガラスバルブ１の端部に覆設される。図１に示したように、導電部材４は、アウターリード３２２の端部と略一致する位置から電極３１の先端よりも近位の所定位置まで延在している。
【００２０】
本実施形態において、導電部材４は、第１の層４１と第２の層４２とから構成される。第１の層４１を構成する材料としては、例えば鉄とニッケルをそれぞれ５０％ずつ配合した合金など半田部５との密着性に優れたものを用いることができる。このように、導電部材４の最も内側の層（第１の層４１）を構成する材料は、半田部５との濡れ性に基づいて選定されるため、半田部５の材料が異なればそれに応じて好適な材料も異なることに留意されたい。
【００２１】
導電部材４の第２の層４２は、導電性を有するとともに、熱伝導率が約５０〜５００Ｗ／ｍ・Ｋの範囲の比較的伝熱性が高いものが選定される。例えば金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅、アルミニウム（Ａｌ）、鉄、白金（Ｐｔ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケルおよびコバルト（Ｃｏ）などの金属材料から形成することができる。本質的に純金属で形成してもよいが、これらの金属の合金または化合物を用いてもよい。第２の層４２に求められる他の性質としては、半田との濡れ性が挙げられる。すなわち、導電部材４の外面に半田材料が付着すると放電ランプ１０をホルダなどに取り付ける際や位置ずれが生じた場合などに放電ランプ１０の外面の半田がはがれてしまうことがある。したがって、導電部材４の最も外側の層（本形態では第２の層４２）は、半田との濡れ性が比較的悪い材料がより好ましい。
【００２２】
導電部材４は、平板状の第１の層４１と第２の層４２とを接合させたものを曲げ成形して筒状に成形される。第１の層４１と第２の層４２の接合は、種々の公知の接合手段を採用することができるが、拡散接合により積層したクラッド材として導電部材を構成するのが好ましい。この場合、これらの層の境界では原子レベルで結合が起こり、実質的に合金の状態となっているので、後述するように熱伝導性が異なる異種の材料を組み合わせて利用するのに最適である。
【００２３】
しかし、本発明に係る放電ランプ１０における導電部材４は、特定の形態の積層体に限定されるべきではなく、例えば上述したような異種の金属製板材を接合したものにさらにメッキなどの表面加工を施したものも同様に導電部材として採用することができる。
【００２４】
半田部５は、図２に示したように、ガラスバルブ１外面と導電部材４の間に実質的に隙間がないように形成される。しかし、半田部５を設ける目的は通電および放熱の効果を確保するためであり、その目的を達することができる限り半田が注入される範囲はとくに制限されない。例えば半田がアウターリード３２２先端部に近い範囲に部分的に充填され、半田部５とガラスバルブ１端部外面との間に空隙が形成される形態であってもよい。
【００２５】
半田部５は、例えば液状半田を収容した半田槽に放電ランプ１０の端部を浸漬（ディッピング）することで筒状の導電部材４の内部に充填することができる。また、超音波振動子等を利用して振動させながら半田ディッピングを行ってもよい。
【００２６】
半田部５２を構成する材料は、リード線３２と導電部材４を接続可能な任意の金属材料でよい。一方で、放電ランプを構成するガラス材料とよくなじむものが好ましく、本実施形態の場合、スズ（Ｓｎ）、スズとインジウム（Ｉｎ）の合金、スズとビスマス（Ｂｉ）の合金にアンチモン（Ｓｂ）、亜鉛（Ｚｎ）、アルミニウムなど、鉛を実質的に使用しない各種半田材料を使用するのが望ましい。
【００２７】
また、半田部５は、導電部材４の端部外縁よりもやや突出して形成されるのが好ましい。こうすることで半田部５は、導電部材４の第１の層４１のみならず突出端部５１を介して第２の層４２とも直接導通することができるので、第２の層４２を熱伝導性が良好な材料で構成した場合には、第１の層４１を介さずとも突出端部５１および第２の層４２を介して直接放熱することが可能となる。
【００２８】
上述したとおり、導電部材４は、内側の第１の層４１と外側の第２の層４２とからなり、第１の層４１は半田部５を構成する半田材料となじみやすく密着性の高い金属で構成され、第２の層４２は、伝熱性が高い金属で構成されるのが好ましい。このような構成とすることで、放電ランプ１０を点灯させたときに電極３１から発生する熱を外部に放出しやすくなる。半田充填部と導電性キャップを組み合わせて給電する従来の放電ランプでは、放熱作用はランプバルブ外面に形成された半田部または半田部に密着した金属材料の伝熱性に依存するため、放熱効果には自ずと限界があった。しかし、本発明によれば、導電部材４を構成する材料として、伝熱性の高い金属を含めて実質的に任意に選定することができるのでかかる制限がなく、必要な設計使用に応じて適切な放熱作用をもった給電端子が形成できる。
【００２９】
本発明に従って第１の層４１を鉄とニッケルの合金で、第２の層４２を銅で形成した放電ランプを用いて得られた電極近傍の温度［℃］と、従来の形態の放電ランプの温度［℃］を計測して比較したところ、本発明に係る放電ランプでは、約５〜１０％の温度低減が確認された。
【００３０】
（変形例）
図３は、第１の実施形態に係る放電ランプ１０の変形例を示す図である。放電ランプ１０端部の給電端子の形態が異なるほかは、すでに説明した放電ランプ１０と同様であるため、図１に対応する全体図は省略し、端部の構造のみの拡大図を図３に示す。
【００３１】
当該変形例および下記他の実施形態に係る説明において、放電ランプ１０およびその各構成要素について、重複する説明は省略する。また、図１および図２で示した形態のものと同一または対応する構成には、同じ参照符号を付すものとする。
【００３２】
図３に示した変形例の放電ランプは、筒状の導電部材４の端部が徐々に小径となるテーパ状の形態を有する。かかる形態にすることで、軸方向に同じ長さの導電部材４であっても、半田部５との接触面積がより大きくなるので、導電部材４による放熱制御の効果をより高めることができる。
【００３３】
これは換言すると、同じ放熱効果を得るために必要となる導電部材４を軸方向について短くできることを意味し、例えば外部電極放電ランプに本形態の給電端子を採用すると、給電端子を含めた放電ランプの全長に対する有効発光長の割合を高めることもできる。
【００３４】
（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る放電ランプを示す図である。
【００３５】
本形態の導電部材４は、第１の層４１、第２の層４２および第３の層４３から構成される３層構造となっている。上記形態のものと同様に、導電部材４の各層４１，４２，４３を構成する材料は、設計仕様に応じて適宜選定することができる。
【００３６】
例えば、第１の実施形態に係る放電ランプと同様に、第１の層４１を半田部５との濡れ性に基づいて鉄とニッケルの合金で形成し、第２の層４２を伝熱性の高い銅やアルミニウムで形成した場合、第３の層４３は、第２の層４２よりも伝熱性の低い材料、例えば鉄やコバルトまたは各種金属酸化物もしくは各種合金などで形成することができる。このように、第３の層４３を第２の層４２よりも伝熱性が低い層にすることによって、電極３１からの発熱を逃がしながら、同時に過度の熱が放電ランプ周辺の樹脂材料（例えばリフレクタなどの光学部材やバックライト装置の筺体を形成するフレームなど）に伝達されないように放熱量を抑えることができる。
【００３７】
なお、第３の層４３を構成する材料の選定に際してその伝熱性に着目するとしても、それは結局第２の層４２の材料との相対的な性質に基づいて定まるため、導電部材４の各層の材料は、本発明の本旨に従う限り任意の組み合わせが可能であることはいうまでもない。
【００３８】
（本発明の第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態に係る放電ランプを示す図である。
【００３９】
本形態において、導電部材１４０を構成する第１の層１４１は、上記各形態と同様に、半田部５との濡れ性が良好な材料で形成される。第２の層１４２には、例えば不純物を多く含む合金や金属酸化物など、熱伝導性が比較的低い材料が用いられる、例えば第１の層１４１を構成する材料と同程度またはそれよりも熱伝導性の低い材料が望ましい。
【００４０】
本形態に係る放電ランプは、例えば樹脂製のフレームなど他の周辺部材との距離が近く、ランプからの放熱を制限する必要がある場合にとくに有用である。通常は、ランプから出た熱を外部に効率よく放出するのが望ましいが、極限近くまで薄型化した近年の液晶表示装置用のバックライトでは、樹脂材料がランプからの発熱によって溶け出すなど予期せぬ不具合を誘発することがあるからである。
【００４１】
（本発明の第４の実施形態）
図６は、本発明の第４の実施形態に係る放電ランプを示す図である。
【００４２】
本実施形態は、本発明をいわゆる外部電極放電ランプに適用したものである。つまり、本形態では、導電部材２４０と半田部５とで構成される給電端子が、管電流を供給する経路としてのみならず、電極としても作用する。外部電極放電ランプであっても電極が発熱源であることに変わりはなく、本発明に従って多層体として構成した導電部材２４０を設けることによって本発明の所期の効果を他の形態と同様に奏することができる。
【００４３】
導電部材２４０は、図２を参照して説明した形態の放電ランプ１０と同様に、第１の層２４１を半田部５との濡れ性がよい金属材料で形成し、第２の層２４２を比較的伝熱性が高い金属材料で形成することができ、これにより電極で発生した熱の外部への放熱効果が高まる。
【００４４】
一方、図５に係る形態のように、第２の層２４２を伝熱性が低い金属材料で形成してもよく、この場合には、外部に熱を放出しにくい構成となり、ランプ周辺の部材を過度の熱から保護することができる。
【００４５】
このように、本発明は、電極と電気的に接続されるキャップ状の金属製部材を備えた各種の放電ランプに適用することができる。
【００４６】
次に、本発明に係る放電ランプを備えたバックライト装置２０の構成例について図６を参照して説明する。
【００４７】
開口部を有する窓枠状のフロントフレーム１８と有底開口のバックフレーム１６とを組み合わせてバックライト装置２０の筺体が構成される。バックフレーム１６は、その内面に照射された光を拡散反射するための白色ないし乳白色の反射シートを備えている。放電ランプ１０は、バックフレーム１６の底面に所定の間隔で複数本配設されており、各々の放電ランプ１０の両端にはランプホルダ１３が組み付けてあり、これを介して放電ランプ１０と点灯制御回路（図示せず）等とが電気的に接続される。ランプホルダ１３は、弾性を有する断面Ｕ字状の形態であり、放電ランプ１０を弾性把持せしめることによって固定すると同時に給電経路を確保することができる。フロントフレーム１８と放電ランプ１０との間には、拡散シートやプリズムシートなどの単層体または多層体から構成される光学シート１４が設けられており、各々の放電ランプ１０から発せられた光を拡散混合する機能をもつ。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明によれば、種々の設計仕様に適合可能な放熱作用をもつ放電ランプを提供することができ、液晶表示装置用のバックライト光源、または看板用照明の光源など広範な用途に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る放電ランプを示す全体図である。
【図２】図１において二点鎖線で囲まれたＸ部分の拡大図である。
【図３】第１の実施形態の変形例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る放電ランプを示す部分拡大図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る放電ランプを示す部分拡大図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る放電ランプを示す部分拡大図である。
【図７】本発明に係る放電ランプを具備するバックライト装置を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  ガラスバルブ
１１  放電空間
２  蛍光体層
３  電極部材
３１  電極
３２  リード線
４  導電部材
４１  第１の層
４２  第２の層
４３  第３の層
１４０  導電部材
１４１  第１の層
１４２  第２の層
２４０  導電部材
２４１  第１の層
２４２  第２の層
５  半田部
６  ガラスビーズ
２０  バックライト装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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