(57)【要約】【課題】  大画面液晶ディスプレイのバックライトとして、均一な輝度で照明できるようにした。【解決手段】  曲管蛍光ランプ１０の電極側１０Ａと曲り部側を交互に配置し、また各蛍光ランプの電極給電側の反射ケース１８の直裏側に各インバータ１７を配置することで、ランプ管軸方向及び盤面方向での管壁温度差を低減させ、かつ盤面上の輝度差を低減し、結果として大画面液晶ディスプレイのバックライトとして、均一な輝度で照明する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスランプ管の内壁に蛍光体膜を形成し、ガラスランプ管の内部に１種類以上の希ガス、又は水銀及び１種類以上の希ガスを封入し、ガラスランプ管の両端に導入線を気密に封着し、ガラスランプ管の内部において前記導入線の端部に電極を接続し、前記導入線の外端部に給電用リード線を接続し、かつ前記ガラスランプ管をＣ管又はＵ管の曲管に形成した蛍光ランプを複数灯具備し、
前記複数灯の曲管の蛍光ランプをそれらの電極端側と曲り端側とが交互に並ぶように熱伝導性が良好な反射ケースの表側に配置し、
前記複数灯の蛍光ランプそれぞれに高電圧を給電するインバータそれぞれを、前記反射ケースの裏側において各蛍光ランプの電極部の直裏となる位置に配置したことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
ガラスランプ管の内壁に蛍光体膜を形成し、ガラスランプ管の内部に１種類以上の希ガス、又は水銀及び１種類以上の希ガスを封入し、前記ガラスランプ管の両端を閉塞し、当該ガラスランプ管の両端部の外面に外部電極を配置し、かつ前記ガラスランプ管をＣ管又はＵ管の曲管に形成した蛍光ランプを複数灯具備し、
前記複数灯の曲管の蛍光ランプをそれらの電極端側と曲り端側とが交互に並ぶように反射ケースの表側に配置し、
前記複数灯の蛍光ランプそれぞれに高電圧を給電するインバータそれぞれを、前記反射ケースの裏側において各蛍光ランプの電極部の直裏となる位置に配置したことを特徴とする照明装置。
【請求項３】
照明面のサイズが１７インチ以上、ランプ有効発光長が３５０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
各蛍光ランプの最冷部管壁温度を使用温度範囲の下限時でも５０℃以上を維持することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の照明装置。
【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、液晶ＴＶ、計器用表示パネル等に用いられる蛍光ランプを多灯具備する照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特開２００２−１３２１９３号公報に記載されているような直管蛍光ランプを多灯使用した直下型バックライトが知られている。しかし近年、液晶ディスプレイ、液晶ＴＶの表示部の大画面化に伴ってバックライトも大型化が要求され、これに対応するために光源としての直管蛍光ランプの使用本数が増加し、結果的に大消費電力及びコストアップの問題が浮上してきている。
【０００３】
そこで長尺ランプを作製し、中央部若しくは任意の位置にて曲げることによってＣ管又はＵ管のような曲管蛍光ランプ１０を作製することで、図１３、図１４に示すような構成のバックライトが開発されている。この従来の曲管蛍光ランプ１０を光源とするバックライトは、フレーム１１の一側１２Ａに電極側ゴムホルダー１３を配設し、これに給電側電極１４を設け、曲管蛍光ランプ１０各々の電極を接続し、他側１２Ｂには各曲管蛍光ランプ１０の曲り部１５を保持するための保持ホルダー１６を配置し、これにて蛍光ランプ１０の曲り部１５を保持する構成である。
【０００４】
このようなバックライトにおける電源としてのインバータ１７は、給電用電線の配線を考慮してランプ電極側１２Ａの反射ケース１８の裏面側に配置するというシンプルな構造としている。反射ケース１８は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレスのような熱伝導性の良好な金属板で構成されている。符号１９は、インバータ１７のトランスである。
【０００５】
ところが、近年、液晶ディスプレイ、液晶ＴＶの製品開発において、大画面化（大型化）のみならず省エネルギ化及び低価格化できる製品設計が開発技術者に要求されるようになってきている。これに答える設計としては、短ピッチ曲管を多灯使用したバックライトが主流となってきているが、大型化に関しては下記の技術的課題があった。
【０００６】
図１３、図１４のような構造のバックライトの場合において、１７インチ未満では、比較的均一な温度分布となり、管軸方向（図１３、図１４において左右方向）の温度差及び輝度差が幾分発生するものの顕著ではなく、それが問題視されることは少ない。しかしながら図１５〜図１８に示すように、１７インチ以上の大型化が進むと、主発熱源であるランプ電極部での高温化はもとより、ランプ長が長くなったことによるランプ印加電圧増加に伴うランプ―ユニット間での浮遊容量による高圧部付近のリーク電流が増加し、またランプ電力増加に伴うインバータ電力増加のため、給電用電線の問題によってランプ電極側の反射ケース１８の裏側に配置されたインバータ１７での発熱量が増加し、これらの結果として、ユニット及びランプ有効域での管軸方向での温度差が増加し、この温度差とリーク電流に起因する管軸方向での輝度差が大きくなることが問題視されるようになってきている。また、温度差の発生は右下がり温度で低下するために、通常点灯しているランプがランプの調光あるいは周囲温度の変化の影響によりその管壁温度が低下し、この管壁温度の低下がランプに封入されている水銀の移動及び偏りの原因となり、蛍光ランプを短寿命にする恐れもあった。
【特許文献１】特開２００２−１３２１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記のような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、Ｃ管又はＵ管のような曲管の蛍光ランプを複数灯使用した照明装置にあって、光源となる蛍光ランプの電極を交互に配置し、反射ケースにおいて各蛍光ランプの電極給電部の直裏側に対応する位置にインバータを配置することで、ランプ管軸方向及び盤面方向での管壁温度差を低減させ、かつ盤面上の輝度差を低減することができる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】
【０００８】
請求項１の発明の照明装置は、ガラスランプ管の内壁に蛍光体膜を形成し、ガラスランプ管の内部に１種類以上の希ガス、又は水銀及び１種類以上の希ガスを封入し、ガラスランプ管の両端に導入線を気密に封着し、ガラスランプ管の内部において前記導入線の端部に電極を接続し、前記導入線の外端部に給電用リード線を接続し、かつ前記ガラスランプ管をＣ管又はＵ管の曲管に形成した蛍光ランプを複数灯具備し、前記複数灯の曲管の蛍光ランプをそれらの電極端側と曲り端側とが交互に並ぶように熱伝導性の良好な反射ケースの表側に配置し、前記複数灯の蛍光ランプそれぞれに高電圧を給電するインバータそれぞれを、前記反射ケースの裏側において各蛍光ランプの電極部の直裏となる位置に配置したものである。
【０００９】
請求項２の発明の照明装置は、ガラスランプ管の内壁に蛍光体膜を形成し、ガラスランプ管の内部に１種類以上の希ガス、又は水銀及び１種類以上の希ガスを封入し、前記ガラスランプ管の両端を閉塞し、当該ガラスランプ管の両端部の外面に外部電極を配置し、かつ前記ガラスランプ管をＣ管又はＵ管の曲管に形成した蛍光ランプを複数灯具備し、前記複数灯の曲管の蛍光ランプをそれらの電極端側と曲り端側とが交互に並ぶように反射ケースの表側に配置し、前記複数灯の蛍光ランプそれぞれに高電圧を給電するインバータそれぞれを、前記反射ケースの裏側において各蛍光ランプの電極部の直裏となる位置に配置したものである。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は２の照明装置において、照明面のサイズが１７インチ以上、ランプ有効発光長が３５０ｍｍ以上であることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項１〜３の照明装置において、各蛍光ランプの最冷部管壁温度を使用温度範囲の下限時でも５０℃以上を維持することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複数灯の曲管の蛍光ランプをそれらの電極端側と曲り端側とが交互になるように配置し、熱伝導性の良好な反射ケースにおいて各蛍光ランプの電極給電部の直裏側に対応する位置にインバータを配置することで、ランプ管軸方向及び盤面方向での管壁温度差を低減させ、かつ盤面上の輝度差を低減することができ、大画面ディスプレイのバックライトとして均一な輝度の照明が可能であり、ランプ寿命の長命化も図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１、図２は本発明の１つの実施の形態のバックライトを示している。本実施の形態のバックライトは、Ｃ管又はＵ管の曲管の蛍光ランプ１０を複数灯使用するバックライトであって、装置側の複数灯の蛍光ランプ１０をそれらの電極側端部１０Ａと曲り部側端部１０Ｂとが交互になるようにして互いに並列に配置し、それに伴い電極給電側の反射ケース１８の裏側のインバータ１７それぞれも各電極位置の直裏位置に配置することで、反射ケースには熱伝導性の良好なアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレスのような金属板で形成されているため、反射ケース１８の板面全体的にランプ軸方向及びバックライト水平方向の管壁温度差が低減され均熱化され、この結果としてバックライト盤面上の輝度差を低減できるものである。本実施の形態のバックライトはまた、温度差が存在する状態での使用でも、バックライト内の管壁温度が５０℃以上に均熱化できるため、水銀の拡散係数によりピンク放電による不具合を改善できるものである。なお、図１、図２において、図１３、図１４に示した従来例と共通する構成要素については共通する符号を付して示してある。また符号２０は各蛍光ランプ１０の端部を保持するためのゴムホルダーである。
【００１４】
本実施の形態で使用する曲管蛍光ランプ１０は、図３に示すように、ガラスランプ管１０１の内壁に蛍光体膜１０２を形成し、ガラスランプ管１０２の内部に１種類以上の希ガス、又は水銀及び１種類以上の希ガス１０３を封入し、ガラスランプ管１０１の両端を閉塞し、当該ガラスランプ管１０１の両端部の外面に外部電極１０４を配置し、かつガラスランプ管１０１をＣ管又はＵ管の曲管に形成した蛍光ランプである。
【００１５】
この蛍光ランプ１０としては、図４に示すように、ガラスランプ管１１１の内壁に蛍光体膜１１２を形成し、ガラスランプ管１１１の内部に１種類以上の希ガス、又は水銀及び１種類以上の希ガス１１３を封入し、ガラスランプ管１１１の両端に導入線１１４を気密に封着し、ガラスランプ管１１１の内部において導入線１１４の端部に電極１１５を接続し、ガラスランプ管１１１の外部において導入線１１４の端部に給電用リード線１１６を接続し、かつガラスランプ管１１１をＣ管又はＵ管の曲管に形成した蛍光ランプを用いることもできる。
【００１６】
図１３、図１４に関連して述べたように、従来例の複数灯の曲管（Ｃ管、Ｕ管）蛍光ランプ１０を配置したバックライトは、図１５、図１６のグラフに示したようにバックライトサイズが大型化するにつれて盤面管軸方向上の温度差、輝度差が増加する傾向にある。
【００１７】
この温度差の原因として、(i)ランプ電極部の発熱、(ii)インバータの発熱と配置による影響、(iii)ランプとバックライトユニットとの浮遊容量によるリーク電流により、管軸方向にて局部的に消費する電力が異なること、(iv)ホルダー等のランプ保持による放熱効果をあげることができる。
【００１８】
上記(i)の要因は、ランプの電極部での発熱量に対して単位長さ当りの陽光柱部での発熱量が非常に少ないことによる。(ii)の要因は、インバータの力率により電力ロス分が熱量となることによる。これは、ランプ長尺化に伴いランプ電力が増加したことにより、インバータの発熱量が増加しているため、反射ケースの裏側に配置したインバータの発熱により、管軸方向での温度差の増加を助長するためである。(iii)の要因は、ランプに対して交流にて高周波・高圧を印加して点灯させるため、ランプとユニット管での浮遊容量により電流リークが発生し、管軸方向高圧部から低圧部にかけて電流リーク分を加味した電力が消費されることによる。(iv)の要因は、曲管ランプではその曲げ側をホルダー等により保持するのが一般的であるが、(i)の要因により温度が低い上にさらにホルダー等による放熱が生じ、これによって、図１３、図１４の従来のバックライト構造では管軸方向にて温度差が発生することに起因する。この要因については、バックライトサイズが大きくなるほどに使用するランプも長尺化し、これを点灯維持させるためには高電圧を印加する必要があるために電流リークがいっそう発生しやすくなり、温度差が大きくなる傾向にある。
【００１９】
管軸方向輝度差の原因としては、(v)図１１のグラフに示したような水銀の温度と紫外線発光効率との関係と、(vi)ランプとユニットとの間の浮遊容量による電流リークの発生により、管軸方向高圧部で電流がリークするまでは（定格電流＋リーク電流）の電流値にてランプが点灯していることとによる。
【００２０】
上記のような問題要因が存在するため、バックライトによる管壁温度差を低減することを主眼におき、改善したものが図１、図２に示す本発明の１つの実施の形態のバックライトである。図１、図２に示した本実施の形態のバックライトと図１３、図１４に示した従来例のバックライトとでは、ランプ配置はＣ管６灯としているが、実際には各パネルの大きさ（インチ数）や用途（高輝度・高精細用等）によりランプ灯数は変わるものである。
【００２１】
図１、図２に示した本実施の形態のバックライトの構造では、熱発生源である電極側端部１０Ａ及びインバータ１７の発熱による影響が、構造的に管軸方向で均一の配置となっているため、バックライト両側でほぼ同一の温度であり、図５、図６のグラフに示したように全体的に管軸方向温度差が低減されるのみならず、管軸方向輝度差も低減することができる。すなわち、前述したように反射ケース１８が熱伝導性の良好な材料（アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等）で形成されているために、この反射ケース１８の板面の最冷部の温度を引き上げるように作用させている。また図７、図８に示した本実施の形態Ａと従来例Ｂとの管壁温度差、輝度差のグラフから、本実施の形態Ａではバックライトサイズによる温度差及び輝度差も改善することが可能である。さらに図９、図１０に示した本実施の形態Ａと従来例Ｂとのサイズ別管壁温度差、サイズ別盤面輝度差のグラフから、本実施の形態Ａではバックライトサイズに対するランプ有効発光長へ置き換えての温度差及び輝度差を改善することができる。特にこのような温度差、輝度差の改善効果は１７インチ以上の中大画面の液晶ディスプレイ、液晶ＴＶ、蛍光ランプの有効発光長にして３５０ｍｍ以上のバックライトにとって顕著に現われる。
【００２２】
一般に蛍光ランプでは、ガラスランプ管内の水銀は点灯時のランプ波形の非対称性や管壁温度差により容易に移動する。例えば、局部的に温度が低い箇所があればその部分に水銀は密集する。逆に温度が高い部分には水銀密度の低い部分が発生してしまい、この部分では点灯初期にピンク放電になったり、輝度の立ち上がりが遅い現象が発生したりして、最終的には輝度ムラを発生させてしまう。特にバックライトにおいては、ランプを保持している箇所は必ず放熱効果があるので、電極に比べて温度が低い陽光柱部の保持部に水銀が偏る傾向がある。
【００２３】
このように水銀には温度に依存し拡散する傾向（拡散係数）があるが、バックライトにて点灯させた状態で保持部等の放熱部があったとしても、その保持部の最冷部分が５０℃以上であれば、図１２のグラフに示すように水銀が偏っていても拡散係数によって輝度立ち上がりが速くなり、ピンク放電が発生することはない。これによって、ランプ管壁温度が最冷部となり得る箇所にて５０℃以上でなるように熱学的設計をするのが好ましい。
【００２４】
以上のように、本実施の形態のバックライトでは、ランプ及び装置の最冷部の温度を引き上げることで管軸方向温度差を低減することができ、またランプ及び装置の管軸方向輝度差を低減することができる。またランプのピンク放電の発生を抑制することができると共に、調光使用時あるいは周囲温度の変化に対しても強いランプの使い方を達成したバックライト装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の１つの実施の形態のバックライトの正面図。
【図２】上記実施の形態のバックライトの背面図。
【図３】上記実施の形態で使用する曲管蛍光ランプの一部破断せる正面図。
【図４】上記実施の形態で使用できる他の曲管蛍光ランプの一部破断せる正面図。
【図５】上記実施の形態における管軸方向の管壁温度分布を示すグラフ。
【図６】上記実施の形態における管軸方向の輝度分布を示すグラフ。
【図７】従来例と上記実施の形態とにおけるサイズ別の管壁温度を比較したグラフ。
【図８】従来例と上記実施の形態とにおけるサイズ別の盤面輝度を比較したグラフ。
【図９】従来例と上記実施の形態とにおけるランプ長別の管壁温度を比較したグラフ。
【図１０】従来例と上記実施の形態とにおけるランプ長別の盤面輝度を比較したグラフ。
【図１１】蛍光ランプの水銀の温度と紫外線発光効率との関係を示すグラフ。
【図１２】蛍光ランプの管壁温度とピンク放電距離との関係を示すグラフ。
【図１３】従来例のバックライトの正面図。
【図１４】従来例のバックライトの背面図。
【図１５】従来例のバックライトにおけるサイズ別の管壁温度を示すグラフ。
【図１６】従来例のバックライトにおけるサイズ別の盤面輝度を示すグラフ。
【図１７】従来例のバックライトにおける管軸方向の管壁温度分布を示すグラフ。
【図１８】従来例のバックライトにおける管軸方向の輝度分布を示すグラフ。
【符号の説明】
【００２６】
１０  曲管蛍光ランプ
１０Ａ  電極側端部
１０Ｂ  曲り部側端部
１１  フレーム
１７  インバータ
１８  反射ケース
１９  トランス
２０Ａ，２０Ｂ  ゴムホルダー
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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