(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電容器の端部に覆設金属及び半田層が形成された放電ランプにおいて、
熱膨張係数が前記放電容器の熱膨張係数よりも大きい前記覆設金属を前記放電容器の端部に装着したのち、前記覆設金属を覆うように半田ディッピングによって前記半田層を形成し、前記放電容器の円周方向及び管軸方向に圧縮歪みを残留させたことを特徴とする放電ランプ。
【請求項２】
前記半田層は、超音波半田ディッピングによって形成し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、液晶テレビやノートパソコン等のバックライトの光源として用いられる放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイのバックライトに用いられる光源の一例として、外面電極放電ランプがある。外面電極放電ランプは、内部に放電媒体が封入され、管内壁面に蛍光体層が形成された放電容器の両端部に外面電極が形成されており、この外面電極間に電力を供給することで可視光を得ることができるランプである。従来、この外部電極には、特開２００４−１４６３５１号公報（特許文献１）に記載のような、安価で製造も容易な半田電極が使用されていた。
【０００３】
しかし、半田電極は、半田剥がれによる接触不良、放熱性の低さなどの問題がある。そこで、最近では、特開２００７−１３４２８９号公報（特許文献２）、特開２００４−１７９０５９号公報（特許文献３）、特開２００６−１１４２７１号公報（特許文献４）に記載されているようなスリーブ状やキャップ状の覆設金属を放電容器の端部に配設した外面電極放電ランプが提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１４６３５１号公報
【特許文献２】特開２００７−１３４２８９号公報
【特許文献３】特開２００４−１７９０５９号公報
【特許文献４】特開２００６−１１４２７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２〜４のような覆設金属を用いた放電ランプにおいて、点灯不良が発生している。この点灯不良について調査したところ、覆設金属が形成された放電容器部分において生じた割れが原因であることがわかった。
【０００６】
本発明の目的は、ランプの割れによる点灯不良が抑制された放電ランプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の放電ランプは、放電容器の端部に覆設金属及び半田層が形成された放電ランプにおいて、熱膨張係数が前記放電容器の熱膨張係数よりも大きい前記覆設金属を前記放電容器の端部に装着したのち、前記覆設金属を覆うように半田ディッピングによって前記半田層を形成し、前記放電容器の円周方向及び管軸方向に圧縮歪みを残留させたことを特徴とする
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ランプの割れによる点灯不良を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の実施の形態の放電ランプについて図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態の放電ランプについて説明するための全体図である。
【００１０】
放電ランプの容器は、例えば、軟質ガラスからなる放電容器１で構成されている。放電容器１は両端部が封着により密閉された細長い筒型形状であり、その内部には放電空間１１が形成されている。放電空間１１には、水銀Ｈｇおよび希ガスからなる放電媒体が封入されている。ここで、希ガスとしてはネオンＮｅとアルゴンＡｒの混合ガスが適している。また、放電容器１の内面には、少なくともランプの光放出領域を覆う範囲に蛍光体層２が形成されている。蛍光体層２としてはＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）で発光する単波長蛍光体のほか、ＲＧＢを混合した３波長蛍光体などを目的用途に合わせて使用することができる。
【００１１】
放電容器１の両端部には、覆設金属として筒状金属３と半田層４が形成されている。詳しくは、半田層４は筒状金属３を覆うように形成されている。つまり、筒状金属３は、その内外表面とも半田層４で覆われた状態になっているが、必ずしも半田層４によって完全に覆われている必要はなく、その一部が外観的に露出していてもよい。ちなみに、筒状金属３は、図２（ａ）に示したような、もとは板状部３１と舌片部３２とからなる厚みが０．０５〜０．２０ｍｍの板状の薄金属板であり、これを（ｂ）のように、板状部３１をその両端部の一部同士が重なるように丸めて筒状にし、かつ舌片部３２を板状部３１の面に対してほぼ垂直に屈曲させることで形成されている。その際、板状部３１を丸めたときに上に重なる管軸方向中央側の角部分には、Ｒ部３１１が形成されている。このＲ部３１１は、筒状金属３を放電容器１に装着したときに、電界集中により最もコロナ放電の起点となりやすい角部が生じにくくするため、オゾン発生の抑制作用がある。また、筒状金属３の表面には、あらかじめ銅、スズ、亜鉛、銀、金、ニッケルから選択された金属メッキが施されている。これにより放電容器１と筒状金属３との間への半田層４の入り込みが良好になり、半田の充填率を向上させることができる。
【００１２】
なお、「覆設金属」とは、少なくとも放電容器１の円周の大部分、例えば、７０％以上を覆うような形状の金属であることを意味する。すなわち、薄金属板を巻いて筒状金属３を形成する場合、本実施の形態のように必ずしも一部が重なっている必要はなく、端部が離れたＣ型の筒状であっても良い。この筒状金属３の材料としては、鉄、ニッケル、銅、コバルト、クロムから選択された金属または合金などが挙げられる。また、半田層４の材料としては、ガラスとのなじみが良好なスズ、スズとインジウムの合金、スズとビスマスの合金に、アンチモン、亜鉛、アルミニウムなどを添加した金属材料などが挙げられる。
【００１３】
ここで、放電容器１、筒状金属３及び半田層４について、図３を参照して詳しく説明する。図３は放電ランプの端部を説明するための図であり、（ａ）は図１に示されたＸ−Ｘ’断面図、（ｂ）は範囲Ｙの拡大図である。なお、図中の矢印は、歪みの方向を示している。
【００１４】
図３からわかるように、放電容器１の径方向には引っ張り歪みα、円周方向には圧縮歪みβ、管軸方向には圧縮歪みγが残留している。この放電容器１の円周方向及び管軸方向に残留した圧縮歪みβ、γにより、ランプの割れが抑制される。
【００１５】
ここで、放電容器１への筒状金属３及び半田層４の形成方法について説明する。
【００１６】
まず、内部に放電媒体を封入、かつ内壁面に蛍光体層２を塗布した放電容器１を作成し、他方、図２（ｂ）のような筒状金属３を作成する。次に、筒状金属３の開口側を上に向けて配置し、放電容器１の端部をその開口に挿入する。その際、筒状金属３の少なくとも一部の内径を、放電容器１の外径よりも多少小さく形成しておけば、挿入とともにそれらの一部分が接触することになり固定状態を維持することができる。
【００１７】
そして、溶融半田が満たされた半田槽に筒状金属３が形成された放電容器１の端部を上から浸漬する半田ディッピングにより、筒状金属３を覆うように半田層４を形成する。このとき、特開２００４−１４６３５１号公報に記載のような、超音波振動子によって超音波振動させた状態の溶融半田に浸漬する、いわゆる超音波半田ディッピングを行うのがさらに望ましい。超音波半田ディッピングを行うことにより、放電容器１と筒状金属３の間の微小な隙間にも半田層４を充填させることができるので、放電容器１と半田層４の有効接触面積が拡大し、ランプ電圧の低減に繋がるためである。なお、超音波半田ディッピングを行うと、筒状金属３が上側、すなわち筒状金属３が放電容器１の管軸方向中央側にズレやすくなるが、その際、本実施の形態では筒状金属３の舌片部３２が放電容器１の端部と接触するため、相対的なズレが防止され、放電容器１に対する筒状金属３の装着位置精度を高めることができる。また、半田ディッピング工程後にエアー乾燥工程を行うことにより、半田層４の表面が滑らかになり、電圧が集中する凹凸の形成が抑制されるので、コロナ放電によるオゾン発生を抑制することができる。
【００１８】
次に、放電容器１に残留させる歪みの形成方法の一例を説明する。
【００１９】
放電容器１の円周方向及び管軸方向に圧縮歪みβ、γを残留させるには、放電容器１の径方向に引っ張り歪みαを残留させる必要がある。そのために、本実施の形態では放電容器１の熱膨張係数よりも熱膨張係数が大きい筒状金属３を用いている。筒状金属３の熱膨張係数が放電容器１の熱膨張係数よりも大きい場合、温度変化による熱収縮量は筒状金属３の方が大きくなるためである。つまり、半田形成後、半田が冷えるまでの過程において、筒状金属３は放電容器１の内側方向に熱収縮するため、放電容器１の径方向には引っ張り歪みが残留し、その結果、円周方向及び管軸方向には、径方向とは反対の圧縮歪みが残留する。その際、径方向の引っ張り歪みが強いほど、円周方向及び管軸方向の圧縮歪みも強くなるので、放電容器１と筒状金属３の熱膨張係数差を調整することで、歪みの強さを調整することができる。なお、残留歪みの種類及びその応力値は、筒状金属３及び半田層４が形成されている放電容器１部分を管軸方向に対して垂直に切断し、その断面を鋭敏色板法（ガラスに生じている歪の状態を、光の光路差により識別する方法）で観察することにより、判断及び測定が可能である。
【００２０】
下記に本実施の形態の放電ランプの一実施例を示す。なお、以下で説明する試験は特に言及しない限り寸法、材料等はこの仕様に基づいて行っている。
【００２１】
（実施例１）
放電容器１；ＥＲ−Ｎ（日本電気硝子株式会社製の軟質ガラス）、熱膨張係数＝７６×１０−７／℃、全長＝９６０ｍｍ、外径＝３．４ｍｍ、内径＝２．４ｍｍ、径方向に引っ張り歪み（応力値＝４０．２ｋｇｆ／ｃｍ２）、円周方向及び管軸方向に圧縮歪み、
放電媒体；水銀Ｈｇ、ネオンＮｅとアルゴンＡｒの混合ガス＝６０ｔｏｒｒ、
蛍光体層２；ＲＧＢの３波長蛍光体、
筒状金属３；５０アロイ（ニッケル＝５０％、鉄＝５０％）、熱膨張係数＝９０×１０−７／℃、厚み＝０．１ｍｍ、表面に銀メッキ、
半田層４；スズ−亜鉛−アンチモン（それぞれ９４〜９６％、３〜５％、１〜３％）、全長＝２５ｍｍ。
【００２２】
この実施例１のランプ、３０本について点灯試験を行ったところ、３０００時間経過しても全てのランプに割れが発生せず、点灯不良に至ることはなかった。ここで、ランプの割れは、覆設金属と放電容器１の間に生じた応力により発生すると推測される。そのため、放電容器１と筒状金属３の熱膨張係数を同じにするなど、応力が生じないような設計がなされるのが一般的である。しかし、実施例のランプは応力が残留する設計であったにもかかわらず、ランプの割れが発生しなかった。これは、放電容器１の円周方向及び管軸方向に残留する圧縮歪みβ、γが割れを抑制する作用をしたためと考えられる。また、その際の歪による応力値はある程度高い方が良く、具体的には径方向の引っ張り歪みが１０ｋｇｆ／ｃｍ２以上であるのが望ましい。
【００２３】
次に、放電容器１、筒状金属３の材料を変えたときの歪みの種類を確認した。その結果を図４に示す。ここで、ＰＳ−９４とは、日本電気硝子株式会社製の軟質ガラス、ＢＫＵとは、日本電気硝子株式会社製の軟質ガラス、４２アロイとは、ニッケル＝４２％、鉄＝５８％の合金を示す。
【００２４】
結果からわかるように、実施例１、２では放電容器１の径方向に引っ張り歪み、円周方向及び管軸方向に圧縮歪みが残留し、比較例３、４では逆の歪み、比較例５、６では歪みはほとんど残留していない。これらから、歪みの制御では放電容器１と筒状金属３の熱膨張係数に大きく影響することがわかる。したがって、筒状金属３の熱膨張係数が、放電容器１の熱膨張係数よりも大きい金属材料を用いて、放電容器１の径方向に引っ張り歪み、円周方向及び管軸方向に圧縮歪みを残留させるのが望ましい。ただし、筒状金属３の肉厚や半田層４を構成する半田合金の熱膨張係数などにも多少影響される場合もあるので、それらを考慮して適宜調節するのがさらに望ましい。なお、実施例及び比較例のランプについて、点灯試験を行ったところ、実施例１、２が割れに対して最も有効であることがわかった。
【００２５】
ただし、放電容器１の円周方向及び管軸方向の圧縮歪みが強すぎる、すなわち径方向の引っ張り歪みが強すぎるとクラックの原因になるおそれがある。発明者の試験によれば応力値が８０ｋｇｆ／ｃｍ２よりも高くなるとクラックが発生しやすくなる傾向が確認された。したがって、放電容器１の径方向に引っ張り歪みの応力値は、８０ｋｇｆ／ｃｍ２以下、さらに望ましくは６０ｋｇｆ／ｃｍ２以下になるように設計するのが最適である。そのためには、４２アロイ、５０アロイ、５２アロイ（ニッケル＝５２％、鉄＝４８％の合金）、４２６アロイ（ニッケル＝４２％、クロム６％、鉄＝５２％の合金）、４７６アロイ（ニッケル＝４７％、クロム６％、鉄＝４７％の合金）などの金属をガラスにうまく組み合わせればよい。
【００２６】
したがって、第１の実施の形態では、筒状金属３を覆うように半田層４が形成されている放電容器１の円周方向に圧縮歪みβ、管軸方向に圧縮歪みγを残留させたことにより、その圧縮歪みβ及びγが割れを抑制するように作用するため、ランプの割れによる点灯不良を抑制することができる。なお、圧縮歪みβ及びγは、筒状金属３として熱膨張係数が、放電容器１の熱膨張係数よりも大きい材料を使用すれば形成されやすい。
【００２７】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態の放電ランプについて説明するための図である。これ以降の実施の形態の各部については、第１の実施の形態の放電ランプの各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。
【００２８】
本実施の形態では、放電容器１の両端部にカップ電極５１、インナーリード５２、アウターリード５３及びビーズガラス５４からなる電極マウント５が封着されており、放電容器１から外部に突出したアウターリード５３と両端部外表面に形成された筒状金属３とが半田層４を介して電気的に接続されている。つまり、第１の実施の形態は外部電極型の放電ランプだが、本実施の形態は、カップ電極５１が電極、筒状金属３及び半田層４が給電部として作用する内部電極型の放電ランプである。この実施形態のランプでは、例えば、放電容器１としてＢＫＵ、筒状金属３として５０アロイを使用することにより、円周方向及び管軸方向に圧縮歪みβ及びγを残留させている。
【００２９】
したがって、第２の実施の形態でも、第１の実施の形態と同様にランプの割れによる点灯不良を抑制することができる。
【００３０】
なお、本発明の実施の形態は上記に限られるわけではなく、例えば次のように変更してもよい。
【００３１】
放電容器１の断面形状は、真円に限らず、楕円、一部に直線部分を有する扁平などであってもよい。
【００３２】
覆設金属として、図６のような有底開口状のキャップ金属３を用いても良い。
【００３３】
また、図７のように、覆設金属として形成した筒状金属３のエッジに研磨等により斜面部３１２を形成することで、半田層４の管軸方向中央側の端部を放電容器１にスロープ状に形成するのが望ましい。これにより、コロナ放電によるオゾン発生を抑制できる。
【００３４】
また、放電容器１への筒状金属３及び半田層４の形成工程において、筒状金属３を放電容器１と一部接触、その他は接触させないで装着して、放電容器１との間に隙間６を形成したのち、半田層４を形成するのが望ましい。これにより、図８のように放電容器１と筒状金属３との間に半田が入り込みやすくなるので、半田の充填率を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施の形態の放電ランプについて説明するための全体図。
【図２】筒状金属について説明するための図。
【図３】放電ランプの端部を説明するための図。
【図４】放電容器及び筒状金属の材料を変えたときの歪みについて説明するための図。
【図５】本発明の第２の実施の形態の放電ランプについて説明するための図。
【図６】本発明の変形例１について説明するための図。
【図７】本発明の変形例２について説明するための図。
【図８】本発明の変形例３について説明するための図。
【符号の説明】
【００３６】
１  放電容器
１１  放電空間
２  蛍光体層
３  筒状金属
３１  板状部
３２  舌片部
４  半田層
α  引っ張り歪み
β、γ  圧縮歪み
【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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