(57)【要約】【課題】  スパッタリング結合物が電極外部に漏れ難く且つ電極の内径と端子部材の外径に制約を受けないカップ状の電極を有する冷陰極放電管を提供する。【解決手段】  一方の開口(12e)及び他方の開口(12f)を有する筒体(12)と、筒体(12)の一方の開口(12e)に固定され且つ筒体(12)と端子部材(9)とを接続するブラケット(13)とを備えたカップ状の電極(11)を冷陰極放電管(1)に設け、スパッタリング率の小さい高硬度の金属材料で筒体(12)を形成し、筒体(12)及び端子部材(9)に対して溶接加工性の良好な金属材料でブラケット(13)を形成する。筒体(12)の一方の開口(12e)がブラケット(13)で閉塞されるため、スパッタリング結合物の電極外部への漏洩を防止できる。また、溶接加工性の良好な金属材料から成るブラケット(13)で筒体(12)と端子部材(9)とを接続するため、端子部材(9)の外径等に制約を受けることなく、両者を十分な機械的強度で且つ容易に接続できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電用ガスを収容する閉鎖空間を形成するガラス管と、カップ状に形成され且つ前記閉鎖空間内に配置された金属製の一対の電極と、該電極に接続され且つ前記ガラス管の両端に固定されて前記ガラス管の外部に導出される金属製の端子とを備え、一対の前記電極間に電圧を印加して前記放電用ガスを通じて前記電極間で放電を生じて発光させる冷陰極放電管において、
前記電極は、一方の端部と他方の端部とに形成された開口を有する筒体と、該筒体の一方の開口に固定され且つ前記筒体と前記端子とを接続するブラケットとを備え、
スパッタリング率の小さい高硬度の金属材料で前記筒体を形成し、
前記筒体及び前記端子に対して溶接加工性の良好な金属材料で前記ブラケットを形成したことを特徴とする冷陰極放電管。
【請求項２】
前記筒体に固定された前記ブラケットにより前記筒体の一方の開口を閉塞する請求項１に記載の冷陰極放電管。
【請求項３】
前記ブラケットは、前記筒体の一方の端部の開口径よりも大きい径を有する基板部と、該基板部から突出し且つ前記筒体の一方の端部の開口径と略同一又はそれよりも小さい径を有する突起部とを備え、前記筒体の一方の開口内に該突起部を配置した請求項１又は２に記載の冷陰極放電管。
【請求項４】
前記筒体の一端に向かって縮径する縮径部を前記筒体の一方の端部に形成し、
前記筒体の一方の端部の開口径よりも大きく且つ前記他方の端部の開口径よりも小さい径を有する拡径部を前記突起部に形成し、前記拡径部と前記基板部の主面との間に前記筒体の縮径部を挟持した請求項３に記載の冷陰極放電管。
【請求項５】
前記筒体の一端及び他端に向かって縮径する縮径部をそれぞれ前記筒体の一方の端部及び他方の端部に形成し、
前記筒体の一方の端部の開口径よりも大きい径を有する拡径部を前記突起部に形成し、前記拡径部と前記基板部の主面との間に前記筒体の縮径部を挟持した請求項３に記載の冷陰極放電管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スパッタリング結合物が電極外部に漏れ難いカップ状の電極とガラス管への密着性が良好な端子とを十分な機械的強度で容易に接続した冷陰極放電管に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス管の両端に一対の電極を対向して固定し、ガラス管の内部に形成される閉鎖空間（密閉空間）内に希ガス及び水銀蒸気を密封状態に充填し、ガラス管の内壁に蛍光膜を被覆した冷陰極蛍光放電管は公知である。従来の冷陰極蛍光放電管は、端子部材及び端子部材の先端部分に融着された電極を備えた電極組立体と、電極組立体が両端に気密に固定され且つ内部に希ガス及び水銀蒸気から成る放電用ガスが充填されたガラス管と、ガラス管の内壁面に形成されて一対の電極間の放電によって発生する紫外線の照射を受けて可視光を放出する蛍光膜とを備える。
【０００３】
筒状体の一端を閉塞したカップ形状に電極を形成すると、所謂ホロー効果により電極内の電子密度を高めることができ、電圧降下を抑えることができる。また、電極をカップ形状にすることにより、スパッタリングにより生じたイオンを電極内に閉じ込めることもできる。このため、カップ形状の電極を備えた冷陰極蛍光放電管では、低消費電力化と長寿命化を比較的良好に達成することができる。カップ形状の電極を有する冷陰極蛍光放電管は、例えば下記の特許文献１又は特許文献２に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１００３１９公報（第３頁、図１）
【特許文献２】特開２００２−１１００８５公報（第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
打抜加工や絞り加工等が容易である加工性に優れた金属材料（例えばニッケル等）でカップ形状の電極を形成するとき、加工性に優れた金属材料は一般に電極から放出される電子又はイオン等の衝突によるスパッタリングが生じ易い。スパッタリングによって冷陰極蛍光放電管内に放出される電極を構成する金属の原子又は分子は、冷陰極蛍光放電管内に充填された放電用ガスに含まれる水銀と結合して水銀アマルガムを形成するため、冷陰極蛍光放電管内の水銀が消耗し、冷陰極蛍光放電管の寿命、即ちランプ寿命が低下する。
【０００６】
上記の問題点を解決するには、スパッタリング率の小さくスパッタリングされ難い金属材料によりカップ形状の電極を形成することが考えられる。スパッタリング率とは、高速粒子がＮ1個衝突したターゲット物質からＮ2個のターゲットを構成する原子が飛び出したとき、Ｎ２／Ｎ１で定義される量である。しかしながら、スパッタリング率の小さい金属材料、例えばタングステンやモリブデン等は硬度が極めて高いため、打抜加工等によりカップ形状の電極を安価に加工することは困難である。また、耐スパッタリング性の金属材料はニッケル等に比較すると一般的に高価であり、打抜加工等が可能でも、残る材料が無駄となり、製作コストが高騰する問題点があった。
【０００７】
このため、円筒状のスリーブ電極と、このスリーブ電極の開口端から挿入して溶接される棒状の端子部材とから構成される電極組立体を有する冷陰極蛍光放電管が下記の特許文献３に開示されている。このようなスリーブ電極は、スパッタリング率の小さい金属材料から成る金属板を円柱状に丸めて形成できるため、硬度の高い金属であっても比較的安価に加工でき、無駄になる材料も少ないと考えられたが、以下の問題点が生じた。
［１］スリーブ電極と端子部材との溶接部は、スリーブ電極の内周に沿って点在的又は間欠的に形成されるため、スリーブ電極と端子構成部材との間には隙間が形成される。このため、この隙間からスパッタリング結合物（電極金属の原子又は分子と水銀又は放電ガスとの結合物）が冷陰極蛍光放電管内に放出される。これにより、冷陰極蛍光放電管内の水銀が消耗し、ランプ寿命が低下する。
［２］スリーブ電極と端子部材とを良好に溶接するためには、スリーブ電極の内径と端子部材の外径が近似することが要求される。このため、端子部材の線径に制約を受ける。一般的に、端子部材の線径が大きいと、ガラス管によるシール性が損なわれる。一方、端子部材の線径が小さいと、内径の大きなカップ電極が形成できず、ホロー効果が十分に得られないことがある。
【０００８】
【特許文献３】特開２００３−１３２８４３公報（第４頁、図１）
【０００９】
また、下記の特許文献４には、スリーブ（筒）状の電極本体の一方の開放端面に端板を填め込んでカップ状の電極を形成した冷陰極蛍光放電管が開示されている。しかしながら、スリーブ状の電極本体の内径と端板の外径とを同一の寸法に形成しなければならず、高精度の加工技術を必要とするため、カップ状の電極の形成が困難である等の問題点があった。
【００１０】
【特許文献４】特開平７−２８２７７６号公報（第４頁、図１）
【００１１】
そこで、本発明の目的は、スパッタリング結合物が漏れ難く且つ電極の内径や端子部材の外径に制約を受けないカップ状の電極を有すると共に、ランプ寿命が長く信頼性の高い冷陰極放電管を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による冷陰極放電管は、放電用ガスを収容する閉鎖空間(3)を形成するガラス管(2)と、カップ状に形成され且つ閉鎖空間(3)内に配置された金属製の一対の電極(11)と、電極(11)に接続され且つガラス管(2)の両端に固定されてガラス管(2)の外部に導出される金属製の端子(9)とを備え、一対の電極(11)間に電圧を印加して放電用ガスを通じて電極(11)間で放電を生じて発光させる。この冷陰極放電管は、一方の端部(12a)と他方の端部(12b)とに形成された開口(12e,12f)を有する筒体(12)と、筒体(12)の一方の開口(12e)に固定され且つ筒体(12)と端子(9)とを接続するブラケット(13)とを備えた電極(11)を有し、スパッタリング率の小さい高硬度の金属材料で筒体(12)を形成し、筒体(12)及び端子(9)に対して溶接加工性の良好な金属材料でブラケット(13)を形成する。スパッタリング率の小さい高硬度の金属材料で筒体(12)を形成することにより、電極(11)の寿命を延長すると共に、水銀の消耗を抑制できる。また、筒体(12)の一方の開口(12e)をブラケット(13)で閉塞することにより、スパッタリング結合物の漏れ出しが防止されるため、水銀や放電ガスの消耗が抑制され、ランプの長寿命化が達成される。更に、溶接加工性の良好な金属材料で形成したブラケット(13)により筒体(12)と端子(9)とを十分な機械的強度で且つ容易に接続することができるので、信頼性が高く且つ安価なカップ状電極を有する冷陰極放電管が得られる。
【発明の効果】
【００１３】
カップ状の電極からのスパッタリング結合物の漏れ出しを防止できるので、ランプの長寿命化が達成される。更に、カップ状電極を形成する筒体と端子とを十分な機械的強度で且つ容易に接続することができるので、安価に信頼性の高い冷陰極放電管が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、テレビ・モニター用に使用される冷陰極蛍光放電管に適用した本発明による冷陰極放電管の実施の形態を図１〜図３について説明する。
本実施の形態の冷陰極蛍光放電管(1)は、図１に示すように、内部に略円柱状の閉鎖空間(3)を形成する細長いガラス管（ガラスバルブ）(2)と、ガラス管(2)の両端に気密に融着された一対の電極組立体(4)と、ガラス管(2)の内壁面に形成された蛍光膜(5)とを備えている。
【００１５】
ガラス管(2)の閉鎖空間(3)内には、アルゴンガス等の希ガスと水銀蒸気を含む放電用ガスが充填される。電極組立体(4)は、例えばニッケルにより形成される導出部(6)と、例えばタングステンにより形成される埋設部(7)と、カップ形状の電極(11)とを備えている。導出部(6)は抵抗溶接等によって埋設部(7)の一端に融着され、その融着部分には膨出部(8)が形成される。なお、両者の線径を適宜選択することにより、膨出部(8)の形成を抑制することができる。導出部(6)及び埋設部(7)は端子部材(9)を構成する。導出部(6)はガラス管(2)の両端から外部に導出され、半田を介して外部端子(10)に接続される。したがって、導出部(6)はニッケル等の半田付け性の良好な金属によって形成することが望ましい。埋設部(7)にはガラス管(2)が融着され、その一方の端部側がガラス管(2)の内部に導入される。したがって、埋設部(7)はガラス管(2)を構成するガラス材と良好に密着する金属によって形成することが望ましい。タングステンやコバールは、紫外線遮断効果を有するガラス材と良好に密着するので、埋設部(7)を形成する材料としては望ましい。電極(11)は、抵抗溶接等によって埋設部(7)の他端に融着される。蛍光膜(5)は、一対の電極(11)間の放電により発生する紫外線の照射を受けて可視光線を放出する。
【００１６】
電極(11)は、側壁部を構成する図２に示す円筒状の筒体(12)と、筒体(12)の一方の開口(12e)に固定され且つ端壁部を構成する図３に示すブラケット(13)とによりカップ状に形成され、ブラケット(13)に端子部材(9)の埋設部(7)が抵抗溶接等により融着される。これにより、カップ形状の電極(11)と端子部材(9)とが接続され、電極組立体(4)が形成される。
【００１７】
筒体(12)は、円環状の断面形状を有し、図２に示すように一方の端部(12a)と他方の端部(12b)にそれぞれ開放端面(12c,12d)が形成される。したがって、一方の開放端面(12c)と他方の開放端面(12d)の内側にはそれぞれ一方の開口(12e)と他方の開口(12f)が形成される。また、一方の端部(12a)には筒体(12)の中心軸方向に向かって縮径する縮径部(12g)が形成される。このため、筒体(12)は一方の端部(12a)が一方の開放端面(12c)側に向かって縮径する形状を有する。一方、筒体(12)の他方の端部(12b)には縮径部(12g)が形成されないため、縮径部(12g)と他方の開放端面(12d)との間は実質的に内径が均一となる。したがって、一方の開口(12e)の開口径Ｌ1は他方の開口(12f)の開口径Ｌ2よりも小さい。縮径部(12g)は、図２に示すようにある程度の曲率をもって縮径するが、直線的に傾斜しつつ縮径するテーパ形状とすることも可能である。
【００１８】
縮径部(12g)は、周知の折り曲げ加工やプレス加工等によって容易に形成することができる。即ち、金属板の一方の縁部を折り曲げ加工やプレス加工等により変形させて縮径部(12g)を形成した後、縮径部(12g)が形成された金属板を一方の開放端面(12c)が内側を向くように巻き回すことにより、筒体(12)を形成することができる。図示しないが、筒体(12)を構成する金属板の一端と他端は互いに重なり部分を有する。
【００１９】
ブラケット(13)は、図３に示すように、円板状の基板部(13a)と、基板部(13a)の主面から突出する突起部(13b)とを有する。基板部(13a)は、円盤状の金属板から成り、その外径は筒体(12)の一方の開口(12e)の開口径（直径）Ｌ1よりも大きい。このため、基板部(13a)は一方の開口(12e)よりも外側に突出する。また、基板部(13a)の外径は、筒体(12)の内径、即ち他方の開口(12f)の開口径（直径）Ｌ2よりも若干小さい。したがって、筒体(12)よりも中心軸寄りに基板部(13a)の外周面が位置するので、基板部(13a)は筒体(12)の外側に突出しない。突起部(13b)は、基板部(13a)よりも外径の小さい円板又は円筒の形状を有し、基板部(13a)と同心に形成される。突起部(13b)の外径Ｌ3は基板部(13a)の外径よりも小さいので、突起部(13b)の外周側に基板部(13a)の主面が円環状に露出する。この基板部(13a)の円環状の露出部分(13d)は、後述するが筒体(12)を溶接する際の接着領域として機能し、その幅は全周に亘り実質的に等しい。図１に示すように、突起部(13b)は筒体(12)の一方の開口(12e)内に収容される。このため、突起部(13b)の外径（直径）Ｌ3は筒体(12)の一方の開口(12e)の開口径Ｌ1に等しいか又はそれよりも若干小さめに設定される。また、図３に示す基板部(13a)の露出部分(13d)からの突起部(13b)の高さＨは、図２に示す筒体(12)の厚みＷよりも大きいので、突起部(13b)の露出面(13e)は筒体(12)の内側に位置する。なお、基板部(13a)及び突起部(13b)は例えば周知のプレス加工等により一体的に形成することができる。
【００２０】
突起部(13b)の露出面(13e)側の縁部には拡径部(13c)が設けられ、突起部(13b)の露出面(13e)側の外周面から外側に突出するように形成される。このため、拡径部(13c)の外径（直径）Ｌ4は筒体(12)の一方の開口(12e)の開口径Ｌ1よりも大きい。したがって、筒体(12)の縮径部(12g)は基板部(13a)の露出部分(13d)と拡径部(13c)との間に挟持される。特に図示はしないが、本実施の形態では突起部(13b)の露出面(13e)側の外周縁の全周に亘り拡径部(13c)を形成したが、拡径部(13c)は突起部(13b)の外周縁に沿って間欠的に形成してもよい。拡径部(13c)は、例えば突起部(13b)を筒体(12)の一方の開口(12e)内に収容した後、突起部(13b)の露出面(13e)側を加熱して溶融することにより形成することができる。また、拡径部(13c)は、突起部(13b)の露出面(13e)から円環状に延び出す延出部を設け、突起部(13b)を筒体(12)の一方の開口(12e)内に収容した後、延出部を叩いて拡げることにより形成することもできる。
【００２１】
図３に示す基板部(13a)の円環状の露出部分(13d)と図２に示す筒体(12)の縮径部(12g)とを抵抗溶接等により溶接することにより、筒体(12)とブラケット(13)とが固着され、カップ状の電極(11)が形成される。また、筒体(12)の縮径部(12g)はブラケット(13)の基板部(13a)と拡径部(13c)との間に挟持されるので、筒体(12)の縮径部(12g)の一方の開放端面(12c)とブラケット(13)の突起部(13b)の外周面との間、及び筒体(12)の縮径部(12g)とブラケット(13)の拡径部(13c)との間も更に溶接してもよい。
【００２２】
図２に示す筒体(12)及び図３に示すブラケット(13)は、それぞれ異なる種類の金属材料により形成される。即ち、筒体(12)は、一対の電極(11)間に所定の交流電圧を印加したときに電子を効率よく放出できるように仕事関数の小さい金属材料により形成することが望ましい。また、筒体(12)は、スパッタリングによる電子やイオン等の衝突が発生してランプ寿命が低下しないようにスパッタリング率の小さい金属材料により形成することが望ましい。本実施の形態では、仕事関数が小さく且つスパッタリング率も小さいタングステンにより筒体(12)を形成した。例えば、５００[eV]のアルゴンイオンのイオンエネルギに対するスパッタリング率は、ニッケルが１.４５又は１.３３程度であるのに対してタングステンは０.５７程度である。一方、ブラケット(13)は、端子部材(9)の埋設部(7)と筒体(12)とを容易且つ良好に溶接できるように筒体(12)よりも溶接性指数が大きい金属材料により形成することが望ましい。ここで、金属材料の比抵抗をρ[μΩ・cm]、熱伝導率をλ[cal/cm・sec・℃]、融点をＴF[℃]とすると、溶接性指数ＷはＷ＝ρ／ＴF・λの式で表される。本実施の形態では、タングステンに対して溶接性指数が大きく溶接加工性が良好なニッケルによりブラケット(13)を形成した。因みに、タングステンの溶接性指数が０.３４であるのに対して、ニッケルの溶接性指数は２.１５である。したがって、本実施の形態では、タングステンから成る筒体(12)と端子部材(9)の埋設部(7)とをニッケルから成るブラケット(13)を介して容易に且つ良好に溶接することができる。
【００２３】
本実施の形態の冷陰極蛍光放電管(1)によれば、下記の効果が得られる。
［１］スパッタリング率が小さく且つ高硬度の金属材料であるタングステンで形成した筒体(12)の消耗を抑制して筒体(12)の寿命を延長すると共に、溶接加工性の良好な金属材料であるニッケルで形成したブラケット(13)により、筒体(12)と端子部材(9)とを十分な機械的強度で且つ容易に接続することができる。
［２］筒体(12)を仕事関数の小さいタングステンで形成したので、一対の電極(11)間に所定の交流電圧を印加したとき、筒体(12)からガラス管(2)の閉鎖空間(3)内に電子が効率よく放出され、一対の電極(11)間の電圧、即ち管電圧が低くなる。このため、冷陰極蛍光放電管(1)の消費電力を低減することができる。
［３］冷陰極蛍光放電管(1)の放電時における筒体(12)のスパッタリングが少ないので、ガラス管(2)内の放電用ガスに含まれる水銀の枯渇等が抑制され、冷陰極蛍光放電管(1)のランプ寿命が長くなる。
［４］ブラケット(13)により筒体(12)の一方の開口(12e)が完全に閉塞されるので、筒体(12)からスパッタリング結合物が漏れ出すことが防止され、水銀の消耗を抑制することができ、結果としてランプの寿命が長くなる。
［５］筒体(12)の一方の開口(12e)内にブラケット(13)の突起部(13b)が固着されるので、筒体(12)とブラケット(13)とを確実に一体化でき、信頼性が高く且つ組み立ても比較的容易なカップ形状の電極(11)を得ることができる。
［６］ブラケット(13)の突起部(13b)の露出面(13e)側の縁部に拡径部(13c)を形成したので、筒体(12)の縮径部(12g)が拡径部(13c)と基板部(13a)の主面、即ち円環状の露出部分(13d)との間に挟持され、筒体(12)及びブラケット(13)を強固に結合することができる。このため、衝撃や振動に対して堅牢なカップ状の電極(11)が得られる。
［７］端子部材(9)を抵抗溶接等によりブラケット(13)に固着するので、端子部材(9)の線径や筒体(12)の内径に制約を受けない。このため、ガラス管(2)のシール性及び電極(11)のホロー効果が良好に得られ、結果として管電圧が低く信頼性の高い冷陰極放電管が容易に得られる。
【００２４】
本発明の実施態様は前記の実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、上記の実施の形態では筒体(12)の一方の端部(12a)に縮径部(12g)を形成すると共にブラケット(13)を構成する突起部(13b)の露出面(13e)の外周縁に拡径部(13c)を形成したが、図４に示すように筒体(12)の外径Ｌ0を一方の開放端面(12c)から他方の開放端面(12d)まで均一として縮径部(12g)を省略すると共に、ブラケット(13)の拡径部(13c)を省略してもよい。また、特に図示はしないが拡径部(13c)のみを省略することも可能である。また、上記の実施の形態では筒体(12)の一方の開口(12e)の開口径Ｌ1よりも大きい径を有する基板部(13a)と、基板部(13a)の主面から突出し且つ筒体(12)の一方の開口(12e)の開口径Ｌ1に等しいか又はそれよりも若干小さめの外径Ｌ3を有する突起部(13b)とによりブラケット(13)を構成したが、図５に示すようにブラケット(13)の外径Ｌ5を筒体(12)の外径Ｌ0よりも大きくすると共に、筒体(12)の厚みＷに合致する幅の円環状の溝部(13f)をブラケット(13)の一方の主面上に形成してもよい。また、上記の実施の形態では筒体(12)の一方の端部(12a)にのみ縮径部(12g)を形成したが、他方の端部(12b)にも同様の縮径部(12g)を形成してもよい。この場合は、筒体(12)の一方の端部(12a)又は他方の端部(12b)の何れにもブラケット(13)を取り付けることができるので、筒体(12)の方向に注意する必要がなく、ブラケット(13)の取り付け作業の自動化が容易となる利点がある。更に、本発明はガラス管(2)の内壁面に蛍光膜(5)を形成しない冷陰極型殺菌灯などにも適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、カップ形状を有する放電用電極を備えた冷陰極放電管に効果が顕著である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による冷陰極放電管を冷陰極蛍光放電管に適用した一実施の形態を示す断面図
【図２】図１の電極を構成する筒体を示す拡大断面図
【図３】図１の電極を構成するブラケットを示す拡大断面図
【図４】図１の電極組立体の変更実施の形態を示す一部拡大断面図
【図５】図１の電極組立体の他の変更実施の形態を示す一部拡大断面図
【符号の説明】
【００２７】
(1)・・冷陰極蛍光放電管、  (2)・・ガラス管、  (3)・・閉鎖空間、  (4)・・電極組立体、  (5)・・蛍光膜、  (6)・・導出部、  (7)・・埋設部、  (8)・・膨出部、  (9)・・端子部材（端子）、  (10)・・外部端子、  (11)・・電極、  (12)・・筒体、  (12a)・・一方の端部、  (12b)・・他方の端部、  (12c)・・一方の開放端面、  (12d)・・他方の開放端面、  (12e)・・一方の開口、  (12f)・・他方の開口、  (12g)・・縮径部、  (13)・・ブラケット、  (13a)・・基板部、  (13b)・・突起部、  (13c)・・拡径部、  (13d)・・露出部分、  (13e)・・露出面、  (13f)・・溝部
【図１】
2005108452.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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