(57)【要約】【課題】  ガラスバルブが破損しにくい放電ランプおよび放電ランプの製造方法を提供する。【解決手段】  本発明の放電ランプは、ガラスバルブ１と、ガラスバルブ１に覆設された金属体３１と、金属体３１とガラスバルブ１の間に介在された半田層３２とを具備する放電ランプにおいて、ガラスバルブ１と半田層３２は固着しておらず、ガラスバルブ１の円周方向には金属体３１により圧縮歪みαが形成されている。その際、圧縮歪みαの応力値は６ｋｇｆ／ｃｍ２以上、４０ｋｇｆ／ｃｍ２以下であるのが望ましい。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラスバルブと、前記ガラスバルブに覆設された金属体と、前記金属体と前記ガラスバルブの間に介在された半田層とを具備する放電ランプにおいて、
前記ガラスバルブと前記半田層は固着しておらず、前記ガラスバルブの円周方向には前記金属体により圧縮歪みが形成されていることを特徴とする放電ランプ。
【請求項２】
前記圧縮歪みの応力値は６ｋｇｆ／ｃｍ２以上、４０ｋｇｆ／ｃｍ２以下であることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ。
【請求項３】
前記半田層には、ガラスとの固着性が低い金属材料が使用されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の放電ランプ。
【請求項４】
前記金属体には、前記ガラスバルブよりも熱膨張係数が大きい金属材料が使用されていることを特徴とする請求項１〜請求項３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、液晶テレビやパーソナルコンピュータのバックライト光源などに用いられる放電ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶テレビ等に用いられる光源としては、特開２００４−１４６３５１号公報（以下、特許文献１）のような外部電極蛍光ランプが用いられるようになっている。これらのランプは、バックライト側の固定手段に、外部電極をはめ込むだけで、機械的接続と電気的接続ができるからである。従来、外部電極には、半田ディッピングなどの方法によって形成した半田層が用いられていた。
【０００３】
ただし、半田のみの電極は、放熱効果が低い、剥がれやすいなどの問題がある。そこで、特開２００６−４０８５７号公報（以下、特許文献２）や特開２００５−５２６５号公報（以下、特許文献３）のように、ガラスバルブの端部に筒状の金属体を覆設し、ガラスバルブと金属体とを半田層によって接続した放電ランプの発明が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１４６３５１号公報
【特許文献２】特開２００６−４０８５７号公報
【特許文献３】特開２００５−５２６５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の図５のような放電ランプにおいて、金属体が覆設されたガラスバルブ部分でクラックが生じ、ガラスバルブが破損してしまうという不具合が発生した。一方、特許文献２の図１のような放電ランプでは、ガラスバルブの破損は発生しにくくなるが、金属体がガラスバルブから剥離してしまうという不具合が発生した。
【０００６】
本発明の目的は、ガラスバルブの破損、金属体や半田層の剥離の発生を抑制可能な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、ガラスバルブと、前記ガラスバルブに覆設された金属体と、前記金属体と前記ガラスバルブの間に介在された半田層とを具備する放電ランプにおいて、前記ガラスバルブと前記半田層は固着しておらず、前記ガラスバルブの円周方向には前記金属体により圧縮歪みが形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ガラスバルブの破損、金属体や半田層の剥離の発生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）
以下に、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図である。
【００１０】
本実施の形態の放電ランプの主要部は、例えば硼珪酸ガラスなどの硬質ガラスからなるガラスバルブ１により構成されている。そのガラスバルブ１の内部には放電空間１１が形成されており、放電空間１１にはネオンＮｅとアルゴンＡｒの混合ガスからなる希ガスと水銀Ｈｇが封入されている。また、ガラスバルブ１の内面には、例えばＲＧＢの３波長蛍光体からなる蛍光体層２が形成されている。
【００１１】
ガラスバルブ１の両端部には、ランプに電力を供給する給電端子として金属端子３が形成されている。この金属端子３は、金属体３１と半田層３２とで構成されている。
【００１２】
金属体３１は、薄い金属板をその一部が重なるように重ね巻きした両開口の筒状金属であり、ガラスバルブ１の端部に覆設されている。この金属体３１の材料としては、鉄、ニッケル、銅、コバルト、クロムなどの金属単体または合金を使用することができる。また、金属体３１の表面には、銅、スズ、亜鉛、銀、金、ニッケルなどの金属メッキを施してもよい。
【００１３】
半田層３２は、金属体３１を覆うように、つまり、金属体３１のほぼ全面わたって形成されている。この半田層３２には、スズと銅の合金、スズと銀と銅の合金などを使用することができる。
【００１４】
ここで、金属端子３の構造について図２を参照してさらに詳しく説明する。図２は、図１の一点鎖線Ｘ−Ｘ’部分の断面について説明するための拡大図である。
【００１５】
図からわかるように、半田層３２は、金属体３１とガラスバルブ１の間に介在しているが、ガラスバルブ１とは固着しておらず、その間に非固着層４が形成されている。ここで、「固着」とは、部材同士が強く結びついている状態をいう。すなわち、部材間に隙間がある状態、単に接触している状態、容易に剥がれる程度の状態は固着ではなく、非固着である。また、ガラスバルブ１の円周方向には、金属体３１により６〜４０ｋｇｆ／ｃｍ２程度の強さの圧縮歪みαが形成されている。これにより、ガラスバルブ１と半田層３２とは固着していないにもかかわらず、半田層３２をガラスバルブ１に固定することが可能となる。なお、歪みの種類およびその応力値は、金属体３１と半田層３２が形成されているガラスバルブ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みの状態を、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・測定が可能である。
【００１６】
次に、金属端子３の一形成方法を、図３を参照しながら説明する。
【００１７】
まず、（ａ）のように、ガラスバルブ１の端部に、金属体３１の一部を挿入する。そして、半田槽５を用意し、（ｂ）のように、深さが金属体３１の長さとほぼ同じになるように調整された溶融半田５１に金属体３１部分を浸漬する。その後、（ｃ）のように金属体３１を半田槽５の底に当てた状態で、残りのガラスバルブ１の端部を金属体３１内に挿入する。このとき、（ｂ）と（ｃ）の工程は、超音波振動子５２によって超音波振動が加えられた溶融半田５１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望ましい。最後に、ガラスバルブ１を半田槽５から引き抜き、その際に金属体３１の後端側に伸びる尻尾状の半田を台に押し当てるなどして成形することで、（ｄ）のような外観の金属端子３を形成することができる。
【００１８】
また、上記の工程を経ることで、ガラスバルブ１に半田層３２が固着しておらず、ガラスバルブ１の円周方向に金属体３１による圧縮歪みαが形成された状態を実現できる。このような状態を実現するには、ガラスバルブ１、金属体３１および半田層３２の材料が特に重要である。
【００１９】
すなわち、半田層３２が金属体３１には固着し、ガラスバルブ１には固着しないようにするためには、ガラスバルブ１との固着性が低い半田を用いるのが望ましい。この「ガラスとの固着性が低い金属材料」とは、ガラスバルブの表面に半田を形成しても、ガラス界面と半田界面を容易に分離することができる程度にガラスに固着しにくい性質をもつ金属材料であることを意味する。一般的にはセラソルザ（黒田テクノ株式会社製の半田）のようなガラスやセラミックスなどの難半田付着性の材料に固着させるための特殊半田以外の半田がこれに該当する。
【００２０】
また、ガラスバルブ１の円周方向に金属体３１による圧縮歪みαを形成するには、ガラスバルブ１のガラス材料よりも熱膨張係数が大きい材料からなる金属体を用いるのが望ましい。半田形成後、半田が冷えるまでの過程で、金属体３１をガラスバルブ１に熱収縮させて、径方向に引っ張り歪みを残留させ、その結果、円周方向に圧縮歪みαを残留させるためである。例えば、ガラスバルブ１として、ＥＲ−ＮやＢＫＵ（共に日本電気硝子株式会社製のガラス）を用いた場合は、金属体３１として５０アロイ（ニッケル＝５０％、鉄＝５０％の合金）などを使用すればよい。また、圧縮歪みαの応力値は、４７アロイ（ニッケル＝４７％、鉄＝５３％の合金）、４２６アロイ（ニッケル＝４２％、クロム＝６％、鉄＝５２％の合金）など、熱膨張係数の異なる金属材料を選択することで制御することができる。
【００２１】
ここで、ガラスバルブ１への半田の固着防止、ガラスバルブ１の円周方向への圧縮歪みαの形成は、材料条件のみが影響するわけではなく、半田ディップ条件などの製造条件も影響するので、これらも合わせて適宜調整するのが望ましい。
【００２２】
下記に本発明の放電ランプの実施例の一仕様を示す。
【００２３】
ガラスバルブ１；ＥＲ−Ｎ（熱膨張係数＝７６×１０−７／℃）、内径＝２．４ｍｍ、外径＝３．４ｍｍ、全長＝９６０ｍｍ、
放電媒体：ネオンＮｅ＋アルゴンＡｒ、水銀Ｈｇ、
蛍光体層２；ＲＧＢの３波長蛍光体、
金属端子３；形成長さ＝２５ｍｍ、
金属体３１；厚さ０．１ｍｍの５０アロイ（熱膨張係数＝９０×１０−７／℃）を重ね巻きして形成、表面に銀Ａｇメッキ、
半田層３２；スズＳｎ−銀Ａｇ−銅Ｃｕ、
ガラスバルブ１と半田層３２の間に非固着層４、ガラスバルブ１の円周方向に３５ｋｇｆ／ｃｍ２の圧縮歪みαが残留。
【００２４】
この実施例のランプと、ガラスとの固着性が高いセラソルザを用い、ガラスバルブに半田層を強固に固着させたランプ（以下、従来例１）、半田層を形成せず、金属体を覆設したのみのランプ（以下、従来例２）、について寿命試験と剥離試験を行った。なお、剥離試験とは、ランプの金属端子を５ｋｇｆの荷重で引っ張るという方法で行ったものである。
【００２５】
寿命試験の結果、実施例と従来例２のランプは３０００時間経過しても問題が発生しなかったが、従来例１のランプは金属体を覆設したガラスバルブ部分にクラックが発生した。この従来例１の不良の原因は、ガラスバルブに半田層を強固に固着したことにあると考えられる。一方、剥離試験の結果、実施例と従来例１のランプは金属体や半田層が剥離することはなかったが、従来例２のランプは簡単に金属体が剥離した。従来例２の金属体の剥離の原因は、言うまでもなく固定強度不足である。
【００２６】
これらの試験から、実施例のランプでは、ガラスバルブ１の破損、金属体３１や半田層３２の剥離の発生を抑制することができることが確認された。
【００２７】
次に、ガラスバルブの円周方向に形成される圧縮歪みの応力値の設計が異なる３種類のランプ（ランプＡ＝６〜４０ｋｇｆ／ｃｍ２、ランプＢ＝−１０〜０ｋｇｆ／ｃｍ２、ランプＣ＝７０〜１２０ｋｇｆ／ｃｍ２）について製造試験を行った。その結果を、図４に示す。
【００２８】
結果からわかるように、ランプＡとランプＢでは製造時の不良率は０％であるが、ランプＣでは若干、製造不良が発生している。このランプＣの製造不良は、金属体を覆設したガラスバルブ部分のクラックであり、半田ディップ後、ガラスバルブよりも熱伸縮する金属体によって、ガラスバルブに過度の応力が加わってしまったために発生したと考えられる。このことから、圧縮応力が強すぎるのは望ましい。
【００２９】
さらに、ランプＡ〜ランプＣについて、剥離試験を行った。その結果を図５に示す。
【００３０】
結果からわかるように、ランプＡとランプＣでは剥離が発生していないが、ランプＢでは高確率で剥離が発生している。このことから、圧縮応力を緩和しすぎると、ガラスバルブへの金属体、半田層の保持力が低下するため、応力が弱すぎるのも望ましくない。
【００３１】
以上から、ガラスバルブの円周方向に形成される圧縮歪みαの応力値は、応力値は６ｋｇｆ／ｃｍ２以上、４０ｋｇｆ／ｃｍ２以下であるのが好適であるといえる。
【００３２】
したがって、第１の実施の形態では、金属体３１には、ガラスバルブ１よりも熱膨張係数が大きい金属材料を使用し、半田層３２には、ガラスバルブ１との固着性が低い金属材料を使用することで、半田層３２をガラスバルブ１に固着せず、ガラスバルブ１の円周方向に金属体３１による圧縮歪みαを形成したことにより、バルブクラックが発生しない程度のガラスバルブ１と半田層３２の接触状態と、金属体３１や半田層３２がガラスバルブ１から剥離しない程度の保持力を維持することができるため、ガラスバルブ１の破損や、金属体３１や半田層３２の剥離の発生を抑制することができる。
【００３３】
その際、圧縮歪みαの応力値を６ｋｇｆ／ｃｍ２以上、４０ｋｇｆ／ｃｍ２以下とすることにより、製造不良を抑制しつつ、剥離の発生を抑制できるため、さらに望ましい。
【００３４】
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。
【００３５】
ガラスバルブ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。
【００３６】
金属体３１は、金属板を重ね巻きしたものに限らず、例えば、鋳型により射出するなどの方法により形成した筒状の金属を使用してもよい。
【００３７】
非固着層４は、図２のように周回り全体に隙間が形成されている状態に限定されず、一部が接触している部分が存在していてもよい。また、管軸方向の全域に形成されている必要もなく、特に破損が発生しやすい金属体３１のガラスバルブ中央側や、金属体３１の中央付近に形成されているのが望ましい。
【００３８】
第１の実施の形態のランプは、図３の製法に限らず、図６のような方法であってもよい。
【００３９】
すなわち、半田槽５を用意し、（ａ）のように、深さが金属体３１の長さとほぼ同じになるように調整された溶融半田５１に金属体３１のみを浸漬したのち、（ｂ）のように、金属体３１の開口にガラスバルブ１の端部を挿入する。最後に、ガラスバルブ１を半田槽５から引き抜き、その際に金属体３１の後端側に伸びる尻尾状の半田を台に押し当てるなどして成形することで、（ｃ）のような外観の金属端子３を形成することができる。その際、（ａ）と（ｂ）の工程は、図３と同様に超音波半田ディッピングを行うのが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【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図。
【図２】図１の一点鎖線Ｘ−Ｘ’部分の断面について説明するための拡大図。
【図３】金属端子の一形成方法について説明するための図。
【図４】圧縮歪みの応力値が異なる３種類のランプについて製造試験を行ったときの製造不良率について説明するための図。
【図５】圧縮歪みの応力値が異なる３種類のランプについて剥離試験を行ったときの剥離率について説明するための図。
【図６】本発明の他の製造方法について説明するための図。
【符号の説明】
【００４１】
１  ガラスバルブ
１１  放電空間
２  蛍光体層
３  金属端子
３１  金属体
３２  半田層
４  非固着層
【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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