(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上平面が共通の同一平面に接する強磁性体からなるコアが前後左右方向に複数配置され、交流電源に接続された巻線がこれらのコアの側面に巻回されて、前後左右方向に隣接するコアの巻線が互いに逆方向に電流が流れるように接続されると共に、これらのコアの上方に、２枚のガラス基板を上下方向に隙間を開けて配置し且つこれらのガラス基板の間に低圧の放電ガスを封入して周縁部を封止した放電パネルが１又は２以上配置されたことを特徴とする放電ランプ。
【請求項２】
前記コアの全部又は２以上の一部のコアの下端部が共通の強磁性体からなるコアブロックに磁気的に接続されたことを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電管の内部に電極を形成しない放電ランプに関するものである。    
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイのバックライトとして用いられる冷陰極管の蛍光管は、照明用の蛍光ランプの場合と同様に、管内に電極が配置されている。この蛍光管は、内壁面に蛍光体が塗布された細長い直管円筒状のガラス管の内部に低圧の例えばアルゴンガスと水銀蒸気からなる放電ガスを封入して両端を封口したものである。また、電極は、このガラス管の内部の両端部にそれぞれ配置され、これらの両端の封口の際にリード材だけが封止されて外部に引き出されるようになっている。
【０００３】
上記冷陰極管を液晶ディスプレイのバックライトとして用いる場合には、液晶パネルの背面に配置されたランプケース内に、この液晶パネルと平行になるように、多数本の蛍光管をできるだけ密に一定の間隔で並べて配置する。また、このままでは、蛍光管が配置された部分の前方と蛍光管の間の前方では、バックライトとしての輝度にムラが生じるので、ランプケースにおける蛍光管の背後側には光反射面が形成されると共に、蛍光管の前方の液晶パネルとの間には光拡散板が取り付けられて、輝度ムラを抑制するようにしている。また、この蛍光管と液晶パネルの間には、視野角を調整するためのプリズムシートが配置されることも多い。
【０００４】
ここで、上記冷陰極管の発光原理を図１に基づいて説明する。蛍光管１の内部の両端部に配置された電極１ａ，１ｂに高電圧を印加すると、電場Ｅが発生し管内に存在する電子ｅが加速されて、矢印（１）に示すように水銀原子Ｈｇに衝突する。すると、この水銀原子Ｈｇは、衝突した電子ｅの運動エネルギーを吸収して、矢印（２）に示すように最外殻電子ｅを放出するので、矢印（３）に示すようにイオン化して水銀イオンＨｇ+となる。しかも、電子ｅは、水銀原子Ｈｇとの衝突のたびに新たな電子ｅを発生させるので、電子なだれによって数が急激に増大する。また、このようにして励起状態となった水銀イオンＨｇ+は、矢印（４）に示すように一定の時定数に従って電子ｅと再結合することにより基底状態である水銀原子Ｈｇに戻ると共に、矢印（５）に示すように、このときのエネルギーを波長２４５ｎｍの紫外線として放出する。そして、この水銀原子Ｈｇが発した紫外線が蛍光管１の内壁面に形成された蛍光体層１ｃによって可視光に変換されて、矢印（６）に示すように外部に放射されることになる。
【０００５】
しかしながら、上記のように、蛍光管１の内部に電極１ａ，１ｂが存在すると、放電プラズマ中でイオン化した水銀イオンＨｇ+やアルゴンイオンが矢印（７）に示すように負極となる電極１ａ，１ｂに衝突するので（図１では電極１ｂに衝突した例を示す）、これらの電極１ａ，１ｂの金属材料がスパッタされて金属Ｍが放出される。そして、この金属Ｍが水銀原子Ｈｇと結合しアマルガムを生成するために、点灯時間の経過に伴ってこれら電極１ａ，１ｂの金属材料と水銀原子Ｈｇが徐々に消耗されることになる。特に冷陰極管では、点灯開始時に１０００Ｖ以上の高電圧を印加する必要があるので、電極１ａ，１ｂでのスパッタ効果が激しくなり、水銀原子Ｈｇ等の消耗も非常に顕著となる。従って、内部に電極１ａ，１ｂを設けた蛍光管１では、電極１ａ，１ｂでのスパッタ効果による水銀原子Ｈｇ等の消耗がランプ寿命を制限する主な要因となっていた。
【０００６】
そこで、従来から、蛍光管の内部に電極を形成しない蛍光ランプ（「無電極蛍光ランプ」や「無電極放電ランプ」と称されることがある）の提案が種々なされている。この蛍光ランプは、外部から蛍光管の内部に電場を発生させて、この管内の電子を加速させるようにしたものであり、この加速された電子が水銀原子に衝突することにより発光が行われる。そして、この蛍光管の内部に電場を発生させる方式としては、コイルが発生する磁束を利用した誘導結合型のものが、高い発光効率を得られるために有望視されている。
【０００７】
しかしながら、従来の誘導結合型の蛍光ランプは、蛍光管が４本の筒状のガラス管を繋ぎ合わせて管内を方形のループ状に形成したもの（例えば、特許文献１参照。）や、蛍光管が電球型のものしかなかった。このため、液晶ディスプレイのバックライトに用いようとすると、液晶パネルの背後の広く薄い空間に多数の蛍光管を密に配置することは困難となる。
【０００８】
従って、従来の管内に電極を形成しない蛍光ランプは、液晶ディスプレイのバックライトや壁面照明等のように、厚さが薄く、かつ、広い面からムラなく光を発する面光源として用いることができないという問題があった。
【特許文献１】特開平１１−１９１３９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、巻線を施した複数のコアの前方にパネル状等の放電体を配置することにより、液晶ディスプレイのバックライト等の面光源として用いることができる放電ランプを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１のランプは、上平面が共通の同一平面に接する強磁性体からなるコアが前後左右方向に複数配置され、交流電源に接続された巻線がこれらのコアの側面に巻回されて、前後左右方向に隣接するコアの巻線が互いに逆方向に電流が流れるように接続されると共に、これらのコアの上方に、２枚のガラス基板を上下方向に隙間を開けて配置し且つこれらのガラス基板の間に低圧の放電ガスを封入して周縁部を封止した放電パネルが１又は２以上配置されたことを特徴とする。    
【００１１】
（削除）
【００１２】
（削除）
【００１３】
（削除）
【００１４】
請求項２の放電ランプは、前記コアの全部又は２以上の一部のコアの下端部が共通の強磁性体からなるコアブロックに磁気的に接続されたことを特徴とする。    
【００１５】
なお、本願における上下及び前後左右の方向は、三次元において互いに直交する方向を示すための便宜上のものにすぎない。例えば放電ランプを天井に設置して照明用として用いる場合には、実際にはコアの下方に放電体が配置されることになり、上下方向が逆になる。また、例えば液晶パネルの表示面を垂直に配置した液晶ディスプレイのバックライトとして放電ランプを用いる場合には、実際にはコアの前後方向乃至左右方向の手前側に放電体が配置され、そのさらに手前側に液晶パネルが配置されることになる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、交流電源からの電流が巻線に流れることにより、複数のコアの上面から放電パネルの内部にそれぞれ交番磁束が発せられる。すると、放電パネルの内部に電場が誘導されるので、この電場によって加速された電子の衝突により放電ガス中の金属原子が励起されて発光することができる。しかも、放電パネルは、コアの真上だけでなく、その周囲の磁束が広がる部分も発光するので、これらのコアが前後左右方向に十分密に複数配置されていれば、全体が輝度ムラを生じることなくほぼ均一に面発光することになる。特に、この請求項１の発明のように、前後左右方向に隣接する各コアの巻線に流れる電流が互いに逆方向に流れるようになっていると、磁束は、これら隣接するコア間の上方の放電体内を通ることになるので、隣接するコア間の間隔が多少離れていても、コアの真上とその周辺での発光輝度のムラを減少させることができる。さらに、放電パネルの内部には電極が存在しないため、この放電パネルの寿命を延長することができ、しかも、この放電パネルは２枚のガラス基板を利用して容易に作製することができる。
【００１７】
（削除）
【００１８】
（削除）
【００１９】
（削除）
【００２０】
請求項２の発明によれば、複数のコアの下端部が共通の強磁性体に磁気的に接続されるので、発光に寄与する放電体の内部以外では、磁束は磁気抵抗の小さい強磁性体の内部を通ることになり、漏れ磁束による発光効率の低下を防止することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の最良の実施形態について図２を参照して説明する。
【００２２】
本実施形態は、液晶ディスプレイのバックライトとして用いられる蛍光ランプについて説明する。この蛍光ランプは、図２に示すように、蛍光放電パネル３と、この蛍光放電パネル３の下方に配置された多数のフェライトコア４…とからなる。また、図示は省略しているが、蛍光放電パネル３の上方には、液晶ディスプレイの液晶パネルが配置され、この蛍光放電パネル３の発する光が液晶パネルを背後からバックライトとして照射されるようになっている。なお、これら蛍光放電パネル３と液晶パネルとの間には、従来からのバックライトと同様に、必要に応じて視野角を調整するためのプリズムシートやその他の光学的効果を得るためのシートを配置することもできる。
【００２３】
上記蛍光放電パネル３は、液晶パネルの表示面とほぼ同じ大きさの方形の２枚のガラス基板３ａ，３ｂを上下方向に隙間を開けて配置して、これらのガラス基板３ａ，３ｂの間に低圧のアルゴンガスと水銀蒸気からなる放電ガスを封入したものである。従って、この蛍光放電パネル３の内部には電極は設けられていない。２枚のガラス基板３ａ，３ｂは、図示は省略しているが、これらの間の隙間を囲むように周縁部に溶着されたガラスリブやガラスビーズ等によって内部が封止されている。また、上側のガラス基板３ａの下面となる内壁面には、蛍光体層３ｃが形成されている。
【００２４】
なお、本発明の放電ランプに用いる放電ガスとしては、希ガスと金属蒸気との混合ガスであればよく、本実施形態のようなアルゴンガスと水銀蒸気に限らず、他の組み合わせを用いることもできる。また、本実施形態のようにバックライトとして用いる蛍光放電パネル３の蛍光体層３ｃは、紫外線を可視光領域内の広範囲な波長領域の光に変換するものを用いることが好ましいが、他の用途に用いる場合には、可視光領域内に限らない特定の波長領域の光に変換するものであってもよい。
【００２５】
また、蛍光放電パネル３の２枚のガラス基板３ａ，３ｂは、周縁部をガラスリブ等で封止する代わりに、ガラスとは異なる例えばエポキシ樹脂等で接着封止することもできる。さらに、加工が可能であれば、ガラスを一体的に加工して、継ぎ目のない方形容器状の蛍光放電パネル３を作製してもよい。さらに、この蛍光放電パネル３は、ガラスに限らず、石英ガラス等を用いて作製することもできる。
【００２６】
上記各フェライトコア４は、強磁性体であるフェライトを円柱状に形成したものである。また、巻線５は、このフェライトコア４の周側面に同一方向に複数回巻回されている。そして、これらのフェライトコア４…は、円柱状の軸方向が上下方向を向き、上端面が同一平面に接するような高さ位置で、前後左右方向に等間隔にマトリクス状に多数配置されている。しかも、これら多数のフェライトコア４…は、同じフェライト製の方形厚板状のコアブロック６の上に載置され、例えば磁気ペースト等を介して接着したり、十分に密着させた状態で固定することにより磁気的に接続されている。
【００２７】
また、これら多数のフェライトコア４…の巻線５は、前後及び左右に隣接するフェライトコア４と電流の流れる方向が逆になるように接続されている。即ち、図２では、同じ巻き方をした各フェライトコア４の巻線５の一方の端子が左側に隣接するフェライトコア４の巻線５の一方の端子に接続されると共に、他方の端子が右側に隣接するフェライトコア４の巻線５の他方の端子に接続されることにより直列に接続され、これによって隣接するフェライトコア４の巻線５に流れる電流が逆方向になるようにしている。なお、これら多数のフェライトコア４…の巻線５は、全てを直列に接続したり並列に接続することができ、直並列を組み合わせて接続してもよい。そして、これらのフェライトコア４…の巻線５には、図示しない交流電源が接続される。なお、交流電源は、単一のものに全てのフェライトコア４…の巻線５を接続してもよいし、複数の各交流電源を１以上の一部のフェライトコア４の巻線５にそれぞれ接続するようにしてもよい。上記蛍光放電パネル３は、これら多数のフェライトコア４…の同一平面に接する上端面上にできるだけ間隔を開けることなく配置される。
【００２８】
上記構成の蛍光ランプは、多数のフェライトコア４…の巻線５に交流電源からの例えば数十ｋＨｚ〜２００ｋＨｚ程度の交流の電流Ｉを流すと、各フェライトコア４内には、上下方向の交番磁束Φ発生する。しかも、前後左右に隣接するフェライトコア４内には、常に上下逆方向の磁束Φが生じるので、あるフェライトコア４内で発生した磁束Φがこのフェライトコア４の上端面からさらに上方に漏れ出すと、この磁束Φが蛍光放電パネル３の内部を通って、前後左右に隣接する他のフェライトコア４の上端面に入り込むことになる。すると、蛍光放電パネル３の内部では、この磁束Φに誘導された電場Ｅが磁束Φに直交する方向に発生するので、この電場Ｅによって電子が加速され、この電子が放電ガスの水銀原子やアルゴン原子に衝突することにより電子なだれが起こり放電が開始される。しかも、この蛍光放電パネル３の内部の電子は、フェライトコア４…の磁束Φに誘導された電場Ｅによって加速され続けるので、この電子が放電ガス中の水銀原子に衝突し励起することにより、蛍光放電パネル３の内部全体が発光を維持することができるようになる。なお、交流電源は、少なくとも放電の開始時には、各フェライトコア４の巻線５に正負のピーク・ツー・ピークで２０００Ｖ程度の高電圧を印加することが好ましい。
【００２９】
しかも、上記蛍光放電パネル３の内部には電極が存在しないために、この電極に水銀イオンやアルゴンイオンが衝突してスパッタされるようなことがなくなり、水銀等の消耗もなくなるので、蛍光ランプの大幅な長寿命化を図ることができるようになる。そして、蛍光ランプが長寿命化されると、蛍光放電パネル３の交換作業回数も減少するので、メンテナンス性の向上を図ることもできる。
【００３０】
また、蛍光放電パネル３は、２枚のガラス基板３ａ，３ｂの間の周縁部を封止したものなので、方形平型の蛍光放電パネル３の製造が容易となる。さらに、各フェライトコア４内で発生した磁束Φは、上方には蛍光放電パネル３の内部に漏れ出すことになるが、下方には、コアブロック６内を通ることになるので、蛍光放電パネル３の内部で発光に寄与する以外の磁束Φが磁気抵抗の大きい外部に漏れ出して発光効率が低下するのを防止することもできる。
【００３１】
さらに、上記蛍光ランプは、蛍光放電パネル３と巻線５を含むフェライトコア４…やコアブロック６とを分解して仕分けることが容易となり、分離された蛍光放電パネル３には金属部品が使われていないので、リサイクルの処理効率も向上させることができるようになる。特に、法令によって規制されることの多い水銀が放電ガスとして封入された蛍光放電パネル３をフェライトコア４…等と分離して処理できるので、廃棄処理の安全性と処理効率の向上を図ることもできる。
【００３２】
なお、上記実施形態では、各フェライトコア４が円柱状である場合を示したが、上端面が平坦であり側面に巻線５を巻回できるものであれば、形状は限定されず、例えば多角柱形状等であってもよい。また、これらのフェライトコア４…は、前後左右方向に好ましくは等間隔に配置されていればよいので、必ずしもマトリクス状に配置する必要はない。さらに、フェライトコア４やコアブロック６は、フェライト以外の強磁性体を用いることもできる。さらに、磁束Φの下方への漏れによる発光効率の低下が問題にならない程度であれば、コアブロック６を用いないようにしたり、このコアブロック６に代えて比較的透磁率の高い金属板等を用いることもできる。
【００３３】
また、上記実施形態では、隣接するフェライトコア４内の磁束Φが逆方向となるように巻線５を接続しているが、この磁束Φの方向は、例えば近傍に配置された複数のフェライトコア４…の組と、これに隣接する別の組のフェライトコア４…との間で逆方向となるようにしてもよい。ただし、上記実施形態のように隣接するフェライトコア４内の磁束Φが逆方向となっている場合には、磁束Φの漏れを最小とすることができ、発光効率を最も高めることができる。
【００３４】
また、上記実施形態では、多数のフェライトコア４…の上に１枚の蛍光放電パネル３を配置する場合を示したが、複数枚の蛍光放電パネル３を前後左右に並べて配置することもできる。例えば発光面のサイズの異なる蛍光ランプを作製する場合、コアブロック６の大きさとフェライトコア４…の配置個数を変更することは比較的容易であるが、サイズの異なる蛍光放電パネル３を複数種類作製することは必ずしも容易ではないので、サイズの小さい蛍光放電パネル３を複数個並べて配置するようにすれば、発光面のサイズの異なる蛍光ランプを作製する際にも、蛍光放電パネル３の配置個数を変更するだけで容易に対応できるようになる。    
【００３５】
（削除）
【００３６】
（削除）
【００３７】
（削除）
【００３８】
尚、２本以上の巻線５を一束として扱い、図２に示したフェライトコア４に巻回するようにしてもよい。
【００３９】
（削除）
【００４０】
図２に示したような蛍光放電パネル３は、面発光が可能であるため、輝度ムラをほとんどなくすことができるが、このような蛍光放電パネル３を用いる場合であっても、必要に応じて、液晶パネルとの間に光拡散板を配置することは可能である。
【００４１】
（削除）
【００４２】
また、上記実施形態では、液晶ディスプレイのバックライトとして用いられる蛍光ランプについて示したが、照明用等の他の用途の蛍光ランプにも同様に実施可能である。さらに、上記実施形態では、内面に蛍光体層３ｃを形成した蛍光放電パネル３を用いた蛍光ランプについて説明したが、例えば紫外線ランプ等の用途に用いる放電ランプの場合には、このような蛍光体層３ｃを形成しない放電パネルを用いる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】従来例を示すものであって、冷陰極管の発光原理を説明するための縦断面正面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示すものであって、蛍光ランプの部分拡大縦断面正面図である。
【符号の説明】
【００４４】
３    蛍光放電パネル
３ａ  ガラス基板
３ｃ  蛍光体層
４    フェライトコア
５    巻線
６    コアブロック
【図１】
0004629530.tif 000002
【図２】
0004629530.tif 000003