(57)【要約】【課題】電極コイルのリード部の巻線構造の機械的強度を高める。【解決手段】１次コイル線が２回折り返し巻線されており、同じ巻線方向かつ所定のピッチで２つの密に巻かれた１次コイル線２１，２３が形成する一重密着巻線部分と、所定のピッチで密に巻かれた１次コイル線２１，２３と所定のピッチよりも粗に巻かれた１次コイル線２２とが形成する二重巻線部分と、を有するように電極コイルのリード部を形成する。【選択図】図３
2008235152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極コイル主部を形成する芯線と、前記芯線に巻き付けられた巻線と、からなる１次コイル線により構成され、
その１次コイル線が２回折り返し巻線されており、
同じ巻線方向かつ所定のピッチで２つの密に巻かれた１次コイル線が形成する一重密着巻線部分と、
前記所定のピッチで密に巻かれた１次コイル線と、前記所定のピッチよりも粗に巻かれた１次コイル線と、が形成する二重巻線部分と、
からなる複合巻線部分を有することを特徴とする熱陰極型放電灯用電極コイル。
【請求項２】
請求項１に記載の熱陰極型放電灯用電極コイルであって、
前記所定のピッチで密に巻かれた第１の１次コイル線と、これを折り返して、前記所定のピッチより粗に巻かれた第２の１次コイル線とで前記二重巻線部分が構成され、
前記第１の１次コイル線と同一の巻線方向かつ同一のピッチで前記二重巻線部分の外側から巻かれた第３の１次コイル線と、前記第１の１次コイル線と、で前記一重密着巻線部分が構成されていることを特徴とする熱陰極型放電灯用電極コイル。
【請求項３】
請求項２に記載の熱陰極型放電灯用電極コイルであって、
前記一重密着巻線部分では、前記第１の１次コイル線と、前記第３の１次コイル線とが互いに絡み合っていることを特徴とする熱陰極型放電灯用電極コイル。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の熱陰極型放電灯用電極コイルであって、
前記第２の１次コイル線の巻ピッチを前記所定のピッチの９倍以上とすることを特徴とする熱陰極型放電灯用電極コイル。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の熱陰極型放電灯用電極コイルであって、
前記所定のピッチは、前記１次コイル線の外径のおおよそ２倍とすることを特徴とする熱陰極型放電灯用電極コイル。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の熱陰極型放電灯用電極コイルであって、
前記二重巻線部分は、リード部に形成されていることを特徴とする熱陰極型放電灯用電極コイル。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の熱陰極型放電灯用電極コイルを電極として用いた液晶ディスプレイ用の熱陰極型放電灯。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の熱陰極型放電灯用電極コイルを電極として用いた液晶ディスプレイ用照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ用の照明装置等に使われる熱陰極型放電灯用電極コイル並びにそれを用いた熱陰極型放電灯及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源用として蛍光体を発光体に利用した放電灯は広い分野で用いられている。放電灯の中で熱陰極型の放電灯は発光効率が高く輝度も高いことから一般照明用として用いられる他、液晶ディスプレイのバックライトとしても用いられている。
【０００３】
図１は、従来照明用に使われている熱陰極型放電灯の断面図である。熱陰極放電灯はガラス管の両端に電極４を備え、ガラス管２の空間にはアルゴン等の希ガスと水銀が封入されるとともに、ガラス管２の内壁に蛍光体８が塗布されている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
電極４は、コイル部５を有するヒータ６を備える。ヒータ６には酸化バリウム等の電子放射物質７が塗布される。ヒータ６は、ガラス管２の端部に溶着されている２本の導入線３ａ，３ｂの間に張力をかけて張架されている。これらの構造から、電極４はヒータ６のコイル部５がガラス管の管軸に対して直交する横向きに配置されている。
【０００５】
このような熱陰極型放電灯１の発光原理は以下の通りである。両端の電極４に通電し、ヒータ６で電子放射物質７を加熱すると共に、電極４の間に高周波電圧を印加すると、電子放射物質７から電子が放射されて電極４間でグロー放電が発生する。電子放射物質７から放出され加速された電子は水銀原子に衝突し、水銀原子は紫外線を放出する。この紫外線が蛍光体８によって可視光に変換されて放電灯は発光する。
【０００６】
熱陰極型放電灯を液晶ディスプレイバックライト等に採用する場合、ヒータが管軸に対して直交する方向に配置されているので、外形４ｍｍφ以下の細径放電灯を構成することができないという問題があった。そこで、ヒータが管軸に対して平行になるように工夫された電極コイルが考案され、液晶ディスプレイ用に使われるガラス管外形４ｍｍφ以下の熱陰極型放電灯が提案されている（例えば特許文献２）。
【０００７】
図２は、ヒータが管軸に対して平行に配置されている構成を示す図である。電極コイル部の後端側から第１のリード１０ａと第２のリード１０ｂが伸びたヒータ９を有し、このコイルヒータ９に電子放射物質１２が塗布された電極を形成している。この電極コイルは、発光物質を含むガスが封入され、内面に蛍光体が塗布されたガラス管内に配置される。また、電極コイルは、コイル部がガラス管の管軸に沿った縦方向に配置されている。電極コイルには、ガラス管の両端にそれぞれ設けた第１リード３ａと第２リード３ｂが溶接されている。このように、電極コイルがガラス管の管軸に沿って配置されるのでコイル部の長さを短くすることなくガラス管を細くすることができる。
【０００８】
ガラス管の径を細くすることで、輝度を向上させることができ、更にコイル部は十分な量の電子放射物質を塗布できる長さを確保できることから、長寿命化もできる。更に電極コイルの周辺に飛散防止部材１１を配置することで、イオンスパッタリングをより抑えることが出来る。
【０００９】
【特許文献１】特開平５−２５１０４２号公報
【特許文献２】特開２００５−２３５７４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、図２に示される電極コイルとしてはトリプル巻ヘリカルコイルが適している。トリプル巻ヘリカルコイルは、ダブルヘリカルコイル巻のものより、電子放射物質をより強固に保持でき、電子放射物質の脱落も少なく、信頼性が高い。しかし、管軸に沿って縦方向に配置された電極コイルは機械的振動および加熱時の熱ひずみにより変形する欠点がある。電極コイルの支持点は、リード３ａ，３ｂと電極コイルの足１０ａ，１０ｂの溶接点になるので、電極コイルの保持は電極コイルの足の強度が重要になる。
【００１１】
縦方向配置の電極コイルでは、熱効率を高め、長寿命化するために、電子放射物質の塗布量をある量確保することが必要となる。そこで、コイル頂点からリード溶接部までの長さは少なくとも３ｍｍから６ｍｍ程度必要になる。
【００１２】
このような長さのトリプルヘリカルコイルは従来の巻き方ではリードの部分の機械的強度が弱く、熱陰極型放電灯用電極コイルとして機械的振動に強くなるように強化が望まれている。
【００１３】
実際に電極コイルのリード部を機械的に強化するにはその部分の１次コイル線を理想的な密着巻きにするのが一つの方法である。しかしながら、このような理想的な一次コイル線の密着巻線を実現することはコイル線の径のバラツキやスプリングバックのため難しく、機械的強度も十分得られない。
【００１４】
また、リード部を密着巻にすることによって、リード部の電気抵抗が下がり、本来発熱させたい主要コイル部の有効発熱量を上げることができる。これにより、ヒータ全体として省電力化が実現することが望まれている。
【００１５】
本発明は、上記従来の課題を鑑み、上記課題の少なくとも１つを解決できる液晶ディスプレイ用の照明装置等に使われる熱陰極型放電灯用電極コイル並びにそれを用いた熱陰極型放電灯及び照明装置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】
【００１６】
本発明の１つの態様は、電極コイル主部を形成する芯線と、前記芯線に巻き付けられた巻線と、からなる一次コイル線により構成され、その１次コイル線が２回折り返し巻線されており、同じ巻線方向かつ所定のピッチで２つの密に巻かれた１次コイル線が形成する一重密着巻線部分と、前記所定のピッチで密に巻かれた１次コイル線と、前記所定のピッチよりも粗に巻かれた１次コイル線と、が形成する二重巻線部分と、からなる複合巻線部分を有することを特徴とする熱陰極型放電灯用電極コイルである。前記二重巻線部分は、熱陰極型放電灯用電極コイルのリード部に形成される。
【００１７】
ここで、前記所定のピッチで密に巻かれた第１の１次コイル線と、これを折り返して、前記所定のピッチより粗に巻かれた第２の１次コイル線とで前記二重巻線部分が構成され、前記第１の１次コイル線と同一の巻線方向かつ同一のピッチで前記二重巻線部分の外側から巻かれた第３の１次コイル線と、前記第１の１次コイル線と、で前記一重密着巻線部分が構成されていることが好適である。
【００１８】
また、前記一重密着巻線部分では、前記第１の１次コイル線と、前記第３の１次コイル線とが互いに絡み合っていることが好ましい。
【００１９】
また、前記第２の１次コイル線の巻ピッチを前記所定のピッチの９倍以上とすることが好ましい。また、前記所定のピッチは、前記１次コイル線の外径のおおよそ２倍とすることが好ましい。
【００２０】
本発明の熱陰極型放電灯用電極コイルは、電極として液晶ディスプレイ用の熱陰極型放電灯に用いることができる。また、本発明の熱陰極型放電灯用電極コイルは、電極として液晶ディスプレイ用照明装置に用いることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、リード部の巻線構造が絡み合って緻密になるので、機械的強度が強化される。また、コイル線材が相互に密着しているので電気抵抗が低下し、加熱効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施の形態における電極コイルの巻き方について以下に説明する。本実施の形態では、タングステン線及びモリブデン線を用いてトリプル巻ヘリカルコイルを形成しているが、電極コイルのリード部において折り返し巻を行っている点に特徴がある。
【００２３】
第１のステップでは芯線を形成する。直径が１０〜５０μｍφの第１のタングステン線に直径がそのタングステン線と同程度の第１のモリブデン線を所定のピッチで巻き付けて撚線を形成して芯線とする。所定のピッチは、１００μｍ〜１０００μｍとすることが好ましく、３００μｍ〜５００μｍとすることがより好ましく、５００μｍ程度とすることがよりさらに好ましい。
【００２４】
モリブデン線は、後述のエッチング処理によって溶かされる。モリブデン線は、次のステップで形成される１次コイル線と、芯線となるタングステン線と、の間に隙間を設けるためのスペーサとして利用される。
【００２５】
第２のステップでは１次コイル線を形成する。第１のステップで形成された芯線に第１のタングステン線よりも小さな直径を有する第２のタングステン線を所定のピッチで巻き付けて１次コイル線を形成する。所定のピッチは、少なくとも第１のステップにおける所定のピッチよりも狭くする。具体的には、所定のピッチは、１０μｍ〜５０μｍとすることが好ましく、２０μｍとすることがより好ましい。
【００２６】
第３のステップでは２次コイル線を形成する。第２のステップで形成された１次コイル線を第２のモリブデン線に所定のピッチで巻き付けてさらに大きな構造のコイルである２次コイル線を形成する。第２のモリブデン線の直径は、１次コイル線の巻ピッチよりも大きくすることが好ましい。具体的には、第２のモリブデン線の直径は５０μｍ〜２００μｍとすることが好ましく、１００μｍとすることがより好ましい。また、所定のピッチは、１次コイル線の巻ピッチよりも大きくすることが好ましい。具体的には、所定のピッチは、第２のモリブデン線の直径は５０μｍ〜２００μｍとすることが好ましく、１００μｍ程度とすることがより好ましい。
【００２７】
また、第３のステップでは電極コイルのリード部を折り返し巻によって形成する。図３は、電極コイルのリード部の巻線手順を示す図である。図３では、説明を理解し易くするため、１次コイル線２１，２２，２３を１本の線のように図示しているが、実際には１次コイル線２１，２２，２３は第２のステップで説明したようにコイル状である。また、図３では、１次コイル線の端部において、１回目の密に巻かれる１次コイル線２１、折り返しの粗に巻かれる１次コイル線２２、２回目の密に巻かれる１次コイル線２３の巻線方向を矢印で示している。
【００２８】
まず、最初に第２のモリブデン線に対して１次コイル線２１を１次コイル線の外径の２倍程度のピッチでリードの始点から終点まで巻き付ける。次に、リードの終点において折り返し、折り返し前のピッチの９倍以上、すなわち１次コイル線の外径の１８倍以上の粗いピッチで１次コイル線２２をリードの終点から始点まで巻き付ける。さらに、リードの始点において折り返し、１次コイル線２３を１次コイル線の外径の２倍程度のピッチでリードの始点から終点まで巻き付ける。これにより電極コイルのリード部の構造が形成される。
【００２９】
その後、２次コイル線に対して熱処理を施す。熱処理は、水素雰囲気で１５００℃程度の温度で数十秒程度行う。
【００３０】
第４のステップでは電極コイルの全体的な構造が形成される。第３のステップで形成された２次コイル線の一部をヘリカル形状に治具棒に所定のピッチで巻き付けて電極コイルのコイル部の構造を形成する。治具棒の直径は、２次コイル線の巻ピッチよりも大きくすることが好ましい。巻き付けた後に治具棒からそのコイルを引き抜き最終形状のコイルとなる。具体的には、ヘリカル巻線機の治具棒の直径は、２００μｍ〜２５００μｍとすることが好ましい。
【００３１】
その後、熱処理を施す。熱処理は、水素雰囲気で１５００℃程度の温度で数十秒程度行う。
【００３２】
第５のステップではモリブデン線のエッチング処理を行う。酸により第１〜第２モリブデン線を溶かし、第１及び第２のタングステン線のみを残す。これにより電極コイルが完成する。
【００３３】
＜実施例＞
内径２ｍｍφの熱陰極型放電灯用トリプルヘリカル電極の実施例として、タングステン線２０μｍφ、ヘリカルコイル外径０．８５ｍｍφ、コイル部長さ１．３５ｍｍ、複合密着巻リード部４．８ｍｍ、全長７．０ｍｍの仕様の電極コイルの形成例を示す。
【００３４】
第１のステップでは、第１のタングステン線（径２０μｍφ）に第１のモリブデン線（径２０μｍ）をピッチ５００μｍで巻き付けて芯線を形成した。第２のステップでは、この芯線に第２のタングステン線（径１０μｍφ）をピッチ２０μｍφで巻きつけて１次コイル線を形成した。第３のステップでは、この１次コイル線を第２のモリブデン線（径１００μｍφ）にピッチ１１０μｍφで巻き付けて２次コイル線を形成した。さらに、第２のモリブデン線に対して１次コイル線をピッチ１２０μｍでリードの始点から終点まで巻き付け、リードの終点において折り返して、ピッチ１２００μｍで１次コイル線をリードの終点から始点まで巻き付け、さらにリードの始点において折り返し、１次コイル線をピッチ１２０μｍでリードの始点から終点まで巻き付けて電極コイルのリード部を形成した。この後、水素雰囲気で１５５０℃×６０秒の熱処理を行った。第４のステップでは、ヘリカル巻の治具棒（径４００μｍφ）に２次コイル線をヘリカルに巻き付け電極コイルのコイル部の構造を形成した。その後、水素雰囲気で１５５０℃×６０秒の熱処理を行った。第５のステップでは、酸により第１〜第２のモリブデン線を溶かし、最終的な電極コイルが完成した。
【００３５】
図４は本実施例における電極コイルの全体図を示し、図５は本実施例における電極コイルのリード部の構造を示している。なお、電極コイルの構造をより明確に示すためにコイルには電子放射物質を塗布していない。
【００３６】
電極コイルは、図４に示すように、全体としてコイル部３０及びリード部３２を有している。図４及び図５では、第１〜第２のモリブデン線は溶解され、芯線となる第１のタングステン線に対して隙間を有するように第２のタングステンがヘリカルに巻き付いた１次コイル線を構成していることが分かる。
【００３７】
このようにモリブデン線を芯線として入れ、そのモリブデン線を溶解することによって、電極コイルを多くの入り組んだ空間を有する構造とすることができる。このような空間は、電子放射物質を出来るだけ多くコイルの中に固着させるために有効である。
【００３８】
また、リード部３２では、図５に示すように、１次コイル線２１，２２，２３が折り返して巻き付けられており、１回目の密のピッチで巻かれた１次コイル線２１に２回目の密のピッチで巻かれた１次コイル線２３がくい込み、１次コイル線２１，２３を構成する第２のタングステン線が互いに絡み合った構造となっている。
【００３９】
本実施の形態によれば、電極コイルのリード部の巻線構造が絡み合い緻密になるので、機械的強度が強化される。また、リード部でコイル線材が相互に密着しているので電気抵抗が低下し、加熱効率が向上する。具体的には、本来発熱させたいヒータ主部の加熱に要する消費電力を５％から１０％低減できる効果があると考えられる。
【００４０】
トリプル巻の電極コイル主部に関して本発明では、ヘリカルコイルが適していると述べたが、より単純な形状としてはヘリカル形状に巻かず、Ｖ字の曲げ形状あるいはＭ字の曲げ形状なども容易に考えられる。
【００４１】
このような電極コイルは、液晶ディスプレイ用の照明装置等に使うことができる。
【００４２】
なお、比較例として、図６にリード部の強化をしていないコイルの例を示す。本実施の形態において説明した２次コイル線でリード部に複合巻線を形成しない例である。コイル端部の巻線が密着巻構造ではなく、リード線との溶接付近は強化されていないことが分かる。この様な巻線構造では、機械的振動または加熱時の熱ひずみにより変形するおそれがある。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】背景技術における熱陰極型放電灯の構成を示す図である。
【図２】背景技術における熱陰極型放電灯の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態における電極コイルの製造方法を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における電極コイルの構造を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態における電極コイルのリード部の構造を示す拡大図である。
【図６】背景技術における電極コイルの構造を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  熱陰極型放電灯、２  ガラス管、３ａ，３ｂ  導入線（リード）、４  電極、５  コイル部、６  ヒータ、７  電子放射物質、８  蛍光体、９  コイルヒータ、１０ａ，１０ｂ  リード（足）、１１  飛散防止部材、１２  電子放射物質、２１，２２，２３  １次コイル線、３０  コイル部、３２  リード部。
【図１】
2008235152.tif 000003
【図２】
2008235152.tif 000004
【図３】
2008235152.tif 000005
【図４】
2008235152.tif 000006
【図５】
2008235152.tif 000007
【図６】
2008235152.tif 000008