(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス管バルブと、このバルブの端部に設けられたＮｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓの内から選ばれた少なくとも一種の高融点金属、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒの内から選ばれた少なくとも一種の還元作用を有する金属およびＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａの内から選ばれた少なくとも一種のアルカリ土類金属の酸化物からなる電子放射性物質を含有する焼結電極と、上記バルブ内に封入された希ガスとを具備していることを特徴とする低圧放電ランプ。
【請求項２】
ガラス管バルブと、このバルブの端部に設けられたＮｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓの内から選ばれた少なくとも一種の高融点金属、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒの内から選ばれた少なくとも一種の還元作用を有する金属、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａの内から選ばれた少なくとも一種のアルカリ土類金属の酸化物からなる電子放射性物質およびセラミック形成材料を含有する焼結電極と、上記バルブ内に封入された希ガスとを具備していることを特徴とする低圧放電ランプ。
【請求項３】
器具本体と、この器具本体に設けられた請求項１または２に記載の低圧放電ランプと、この低圧放電ランプに接続された点灯回路装置とを具備していることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパソコンなどの情報機器やテレビなどの表示機器あるいは照明器具などにおいて使用される低圧放電ランプおよびこのランプを装着した上記情報機器や表示機器のバックライト装置ならびに照明器具などの照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
低圧放電ランプたとえば蛍光ランプの構成は、内面に蛍光体被膜が形成されたガラス管バルブの両端に放電電極が設けられるとともに、このバルブ内には放電を容易にし所定の発光をさせるための放電媒体としてアルゴンなどの希ガスと適量の水銀とが封入されている。
【０００３】
そして、この蛍光ランプは電極に電流を流してバルブ内に放電を生起させ、紫外線を発生してバルブ内面に塗布されている蛍光体を励起して、蛍光体の種類によって白色、昼光色、青色、赤色などの所望の色光をランプから放射するようになっている。
【０００４】
近年、蛍光ランプは通常の照明用のほか、液晶を組込んだパソコン、ワープロ、電子手帳などの情報機器やテレビなどの表示機器のバックライトとして用いられている。
【０００５】
これら機器はランプ交換が行われないのが原則で、ランプも機器の寿命に合わせたものが要求されている。
そして、これら機器用の蛍光ランプは、通常の一般照明用の蛍光ランプに比べ細径で入力が小さく低消費電力であって、高輝度化、細径や薄型などの小形化、省電力化、長寿命化などの高性能化がすすめられている。
このため、小形蛍光ランプは、低消費電力に適合するよう電流と電圧、封入する希ガスの種類や水銀の量などとともに寿命の観点からも最適な電極の設計がなされている。
【０００６】
このようにランプを小形化するには、電極部も小形化する必要があり、特性的にはタングステン線を巻回したコイル状フィラメント電極が好ましいが、細径のフィラメントは支持が困難であるとともに振動や衝撃に弱いという問題がある。
【０００７】
そこで、たとえばバルブを１０ｍｍ以下の細径化した放電ランプではフィラメント電極に代え冷陰極型の電極が多用されている。この冷陰極型の電極は、Ｎｉ板製の平板状、円筒状や、くの字状あるいはＮｉ製の円柱状をなしたものが用いられ、これら電極の表面には、熱電子の放出を高め長期寿命を得るためＢａなどのアルカリ土類金属の酸化物からなる電子放射性物質（エミッタ）が塗布形成されている。そして、電子放射性物質は点灯経過とともに徐々に消耗していき枯渇すると点灯が不可能となり寿命に至る。
【０００８】
しかし、上記電極は構成上その表面にのみしか電子放射性物質が保持できないのでその量が十分でなく、また、振動や衝撃などでその一部が電極から剥離し脱落してしまうなどのことがあった。また、最近は小形、高出力化されているので、板状や円筒状などの電極は表面積が小さく、放電が電極全体を包み陰極降下電圧が上昇してランプ電圧が高くなり、発光効率が低下するとともにスパッタリングが激しく電極構成部材の消耗がはやく短寿命となることがある。そして、これらの現象は、情報機器や表示機器のバックライト装置などの薄型化や小形化、省電力化、高輝度化、長寿命化などの高性能化をすすめるうえで障害となっていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題に鑑みなされたもので、ガラス管バルブ径を細径化しても、所望の発光特性や始動特性が得られる長寿命の低圧放電ランプおよびこのランプを装着したバックライト装置などの照明装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の低圧放電ランプは、ガラス管バルブと、このバルブの端部に設けられたＮｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓの内から選ばれた少なくとも一種の高融点金属、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒの内から選ばれた少なくとも一種の還元作用を有する金属およびＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａの内から選ばれた少なくとも一種のアルカリ土類金属の酸化物からなる電子放射性物質を含有する焼結電極と、上記バルブ内に封入された希ガスとを具備していることを特徴とする。
【００１１】
焼結電極中の高融点金属は、電極の基体材料で、電極の蒸発抑制とスパッタリングに対する耐性を持続するため用いられ、また、還元作用を有する金属は、電子放射作用を有するアルカリ土類金属が酸化物であるため、これを解離して電子放射性物質の活性化を促するため混合されている。なお、高融点金属、還元作用を有する金属およびアルカリ土類金属の酸化物はそれぞれの群から選ばれた一種ないし複数種を含むものであればよい。
上記電極は焼結体で形成され、電子放射性物質が電極の内部にまで多量保持できる。そして、電子放射性物質はランプの点灯経過とともに表面側から電極内部に向かい徐々に消耗していくので、放電を長期に亘り持続でき、すなわち長寿命化できる。また、電子放射性物質を多量に保持しているので陰極降下電圧が低くなり、ランプ電圧および消費電力の低下がはかれ発光効率および始動特性を向上できる。
【００１２】
本発明の請求項２に記載の低圧放電ランプは、ガラス管バルブと、このバルブの端部に設けられたＮｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓの内から選ばれた少なくとも一種の高融点金属、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒの内から選ばれた少なくとも一種の還元作用を有する金属、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａの内から選ばれた少なくとも一種のアルカリ土類金属の酸化物からなる電子放射性物質およびセラミック形成材料を含有する焼結電極と、上記バルブ内に封入された希ガスとを具備していることを特徴とする。
【００１３】
焼結電極は、上記請求項１に記載の材料に加えＡｌ、Ｓｉ、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｙ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔｈ、などの酸化物などから選ばれた少なくとも一種のセラミック形成材料を混合し焼結してセラミック化とすることによって、電極自身の熱伝導率を下げて、保温性を高める作用を奏する。
なお、高融点金属、還元作用を有する金属、アルカリ土類金属の酸化物およびセラミック形成材料はそれぞれの群から選ばれた一種ないし複数種を含むものであればよい。
また、上記請求項１およびこの２に記載の電極は、金属と電子放射性物質（アルカリ土類金属の酸化物）とが焼結して形成されているので多孔質状で、電子放射性物質を電極の内部にまで多量に保持させることができる。
本発明の請求項３に記載の照明装置は、器具本体と、この器具本体に設けられた請求項１または２に記載の低圧放電ランプと、この放電ランプに接続された点灯回路装置とを具備していることを特徴とする。
【００１４】
この照明装置は、上記請求項１または２に記載の作用を有する低圧放電ランプを備えているので、バックライトなど種々の機器のさらに長寿命化がはかれる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１ないし図３を参照して説明する。図１は低圧放電ランプの一部切欠正面図、図２は図１のランプの端部の拡大縦断面図、図３は図１の矢視Ａ−Ａ線に沿って断面した横断面図である。
【００１６】
この低圧放電ランプは、たとえば直管形のランプ電流が３０ｍＡ以下の蛍光ランプＬで、軟質ガラスや硬質ガラスからなる管状のバルブ１は外径が約４．８ｍｍ、肉厚が約０．５ｍｍ、全長が約４００ｍｍで、両端のそれぞれの封止部２、２にはマウント３を構成するリード線４が気密に封着されている。
【００１７】
このマウント３はバルブ１内においてリード線４の先端に金属および電子放射性物質（エミッタ）を混合焼結した円柱状の焼結電極５およびこの焼結電極５を収容保持したＮｉ（ニッケル）製のパイプ６を備えている。そして、このパイプ６の一端側は縮径されて上記リード線４の先端を挿入して溶接固定し、他端側は一部を内方に折曲げた係止片６ａ，６ａによって焼結電極５の脱落を防いでいる。
【００１８】
また、この焼結電極５は、Ｔａ（タンタル）からなる高融点金属と、Ｚｒ（ジルコニウム）からなる還元作用を有する金属と、電子放射性物質としてＢａ（バリウム）からなるアルカリ土類金属とを混合して焼結したものからなる。
【００１９】
なお、この焼結電極５の組成材料は、高融点金属群としてＮｂ（ニオブ）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｔａ（タンタル）、Ｗ（タングステン）、Ｒｅ（レニウム）、Ｏｓ（オスミウム）などが、また、還元作用を有する金属群としてＭｇ（マグネシウム），Ａｌ（アルミニウム），Ｓｉ（ケイ素）、Ｚｒ（ジルコニウム）などが、また、電子放射性物質（エミッタ）としてアルカリ土類金属群のＣａ（カルシウム）、Ｓｒ（ストロンチウム）、Ｂａ（バリウム）、Ｒａ（ラジウム）などがあり、これら各群の中から少なくとも１種を選び混合構成すればよい。
【００２０】
また、上記バルブ１の内壁面にはたとえば青色、緑色、赤色に発光領域を有する蛍光体を混合した３波長形の蛍光体被膜７が形成され、バルブ１の内部にはＸｅ（キセノン）約９０容積％−Ｈｅ（ヘリウム）約１０容積％の混合希ガスが約１００Ｔｏｒｒ封入してある。
【００２１】
このような構成の蛍光ランプＬを、通常の高周波点灯回路に接続し通電すると、焼結電極５の先端表面に混在している電子放射性物質が電子放射をして両電極５、５間に放電を起こす。そして、Ｘｅなどの希ガスが発光し紫外線を発し、この紫外線をバルブ１内壁面の蛍光体被膜７が受け励起して所定の可視光をバルブ１外に放射する。
【００２２】
この蛍光ランプＬは、上記組成の焼結電極５を備え、この電極５は金属および電子放射性物質の粉体を混合し加圧成形して熱処理されたもので多数の空隙を有する多孔質状で、その表面および電極５中にＢａの酸化物からなる電子放射性物質を多量に混在している。そして、電子放射性物質の消耗は電極表面に存在しているものに限らず、電極表面側に位置するものが無くなっても電極内部から供給される結果、放電を長期に亘り持続でき、すなわち長寿命化できる。
【００２３】
したがって、電子放射性物質を含有している焼結電極５は、電子放射性物質の消耗がランプＬの点灯経過とともに電極５の表面側から内部へと徐々に移行し、しかも電子放射性物質を多量に保持しているので陰極降下電圧が低くなり、ランプ電圧および消費電力の低下がはかれ発光効率および始動特性を向上できる。また、電極５の陰極降下電圧の低減が持続されることとなり大電流領域の使用においても高効率、長寿命化した蛍光ランプＬが得られた。また、電極５部材のスパッタリングが少なくなり長寿命化の一助となった。
【００２４】
また、この蛍光ランプＬは、バルブ１内にＸｅを含む希ガスを封入したことにより、ランプＬ点灯中の電極５の保温性が高められた結果、電極５での熱損失が少なく、かつ、電極５からの熱電子放出の効率を高めることができ、電極５部材のスパッタリングの抑制も可能になった。
【００２５】
また、上記においてＸｅ（キセノン）を含む希ガスを１５０Ｔｏｒｒ（２０ｋＰａ）以下の圧力封入しており、このＸｅは熱伝導度がＡｒ（アルゴン）などに比べ比較的小さいため電極の保温性がよく、電極の熱損失が少なく、熱電子放出の効率を高くできる。また、電極部材のスパッタリングも抑制できる。なお、封入希ガス中のＸｅ（キセノン）の割合は、６０〜１００容量％の範囲であればよかった。
なお、Ａｒ（アルゴン）を主体として封入したランプでは電極の保温性が悪く、低電流領域では電極の表面に輝点を維持することが困難で、スパッタリングにより電極部材の消耗が速く短寿命になることがある。
また、本発明は上記実施の形態に記載した組成材料からなる焼結電極５に限らず、下記のものであってもよい。
【００２６】
上記実施の形態に記載した焼結電極の組成材料に、すなわち、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓなどの内から選ばれた少なくとも１種の高融点金属と、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｒなどの内から選ばれた少なくとも１種の還元作用を有する金属と、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｒａなどの内から選ばれた少なくとも１種のアルカリ土類金属の酸化物（電子放射性物質）に、さらに、Ａｌ（アルミニウム）、Ｓｉ（ケイ素）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｂｅ（ベリリウム）、Ｙ（イットリウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）やＴｈ（トリウム）などの酸化物などの内から選ばれた少なくとも一種のセラミック形成材料とを加え、これらを混合焼結して形成したセラミック系のものであってもよい。このようにセラミック化した電極も、上記実施の形態に記載したと同様な作用効果を呈する。
【００２７】
そして、上記図１に示す蛍光ランプＬは、たとえば図４に示すようにバックライト装置８の光源として組み込まれ使用される。この図４において８１はランプＬ，Ｌ，…を装着した器具本体を兼ねる反射鏡、８２は反射鏡８１の開口部に載置された光拡散板で、パソコンやテレビなどの液晶表示装置のバックライト装置として、あるいは所定のディスプレイ装置が形成された表示板のバックライト装置として使用され、ランプＬが高効率となるところから、これら装置の高効率化がはかれるとともに小形化も可能である。
【００２８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されない。たとえば、放電ランプは蛍光ランプに限らず、希ガス発光によるランプなど他の細管形（放電路が小断面）の低圧放電ランプに適用できる。また、その用途もバックライト装置用に限らず、照明用はもとより殺菌などの紫外線放射用のランプなどにも適用できる。
【００２９】
また、本発明の照明装置としては、上記バックライト装置用に限らず通常の照明装置用などとしても使用できるものである。
また、焼結電極の支持構造も実施の形態に限らず、パイプなどを用いずに電極とリード線とを直接に接続するようにしてもよい。
【００３０】
また、バルブの材質は鉛ガラスやソーダライムガラスなどの軟質ガラスあるいはアルミノシリケートガラスなどの硬質ガラスであってもよく、その形状は直管形状のものに限らず、Ｕ字形状やＷ字形状などの屈曲したバルブあるいは直管状のものを複数本接続して放電路を直列的に形成したバルブなどであってもよい。  さらに、ランプに封入する希ガスはＸｅ（キセノン）−Ｈｅ（ヘリウム）に限らずＸｅ（キセノン）にＡｒ（アルゴン）、Ｎｅ（ネオン）やＫｒ（クリプトン）などを混合したガスであってもよく、これもランプ特性に合わせ、混合比や封入圧を適宜決めればよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の請求項１または２の記載によれば、発光効率の向上および長寿命化がはかれた低圧放電ランプを提供することができる。
【００３２】
本発明の請求項３の記載によれば、上記請求項１または２に記載と同様な効果を奏する低圧放電ランプを備えているので、バックライト装置など種々の機器の高効率化と長寿命化がはかれた照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の低圧放電ランプの実施の形態を示す一部切欠正面図である。
【図２】  図１のランプの端部の拡大縦断面図である。
【図３】  図１の矢視Ａ−Ａ線に沿って断面した横断面図である。
【図４】  本発明に係るバックライト装置の実施の形態を示す、分解斜視図である。
【符号の説明】
Ｌ：蛍光ランプ（低圧放電ランプ）
１：ガラス管バルブ
２：封止部
３：マウント
４：リード線
５：焼結電極
８：バックライト装置（照明装置）
８１：器具本体
【図１】
0003697031.tif 000002
【図２】
0003697031.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003697031.tif 000005