JPH07245086A

JPH07245086A - 低圧放電ランプおよび照明装置

Info

Publication number: JPH07245086A
Application number: JP3687594A
Authority: JP
Inventors: Hidehiko Noguchi; 英彦野口; Masahiro Oki; 雅博沖
Original assignee: Harison Denki Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1994-03-08
Filing date: 1994-03-08
Publication date: 1995-09-19

Abstract

(57)【要約】【目的】熱的応力に強いヒータ保護被膜を有する低温
環境下で使用されるのに好適な低圧放電ランプおよびこ
のランプを装着した照明装置を提供することを目的とす
る。【構成】バルブ１と、このバルブ１内に封装された放
電電極２、２および放電維持媒体と、このバルブ１の放
電路１ｂの外面に添設されたヒータ５およびこのヒータ
５を覆う樹脂からなる保護被膜７とを具備し、上記ヒー
タ５を覆う保護被膜７を形成する樹脂はその硬度が５０
〜９０度の範囲である低圧放電ランプおよびこのランプ
を装着した照明装置Ｄである。【効果】保護被膜にクラックや剥離が発生せず、バル
ブの外面からヒータが剥離や外れることがなく、ヒータ
のバルブへの密着性および接合強度を向上できた。した
がって、ランプが寿命に至る長期にわたり、ヒータに熱
暴走を生じることなく始動特性および発光特性を最高に
出力させることができた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラスバルブの外面に
バルブを加熱または保温するためのヒータを設けてなる
低圧放電ランプおよびこのランプを装着した照明装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】最近は、車両などに搭載される計器表示
盤やパソコン、ワープロなどのＯＡ機器やテレビなどの
液晶表示機器のバックライト装置あるいは商品の照明用
として蛍光ランプなどの低圧放電ランプが多用されてい
る。

【０００３】低圧放電ランプたとえば蛍光ランプは、白
熱電球に比べて発光効率が優れているとともに発熱が少
なく、長寿命であり、しかも長い放電路を有しているの
で発光面積が大きく、配光分布が均等になり易いなどの
利点がある。また、蛍光ランプの場合、放電路の形状を
屈曲した形状、たとえばＵ字形やＷ字形などに構成し易
く、発光面が平均的に広くなるので所定の広がりをもつ
表示面を均等に照射し易い利点もある。

【０００４】このような蛍光ランプあるいは照明装置
は、温度条件の厳しい環境下で使用されることがある。
たとえば、車両は熱帯から極地までのおよそプラス４０
℃位から氷点下３０℃位までの広い温度範囲の地帯で使
用されており、この車両に搭載される計器表示盤や液晶
テレビのバックライト装置などに装着されている蛍光ラ
ンプも当然このような温度環境に晒され、どのような状
況でも良好な始動性と高い発光特性が要求されている。

【０００５】この蛍光ランプの諸特性は、バルブ内に封
入されている水銀蒸気圧で定まるため、必ず周囲温度の
影響を受ける。最も著しい影響を受けるのは光束と始動
特性で、低温では２５４および１８５ｎｍの放射が少な
く光束が減少して暗く、かつ、封入した不活性ガスに対
する水銀蒸気の分圧が減少するために点灯し難くなっ
て、所定の明るさに達するまでに長時間を要する。ま
た、高温においても２５４および１８５ｎｍの放射が少
なくなって、光束が減少することが知られている。

【０００６】通常の蛍光ランプは、周囲温度が約４０℃
のときに発光効率が最大となるように設計され５〜４０
℃の範囲内で使用されるのが好ましく、低温の環境下で
使用されるランプではバルブ表面にヒータが配設され加
温するようになっていたり、高温の環境下で使用される
ランプでは、周囲温度に左右されるのを防ぐため、水銀
を他の金属とのアマルガムの形で封入するようにして、
光出力を最高に保つような配慮がなされている。

【０００７】たとえば、寒冷地などで使用される車両に
搭載される計器表示盤や液晶表示装置のバックライト装
置に装着される蛍光ランプは以下のような構成をなして
いる。内面に蛍光体被膜を形成した直管形あるいはＵ字
形やＷ字形などに屈曲したガラスバルブの両端部に冷陰
極からなる電極を封着し、その内部にアルゴンなどの希
ガスと水銀とを封入している。そして、たとえばＷ字形
に屈曲したガラスバルブの場合は、バルブの外面にこの
バルブ軸に沿ったＷ字形に成形した帯状のヒータが添設
してある。

【０００８】さらに、このヒータ部分の構成について詳
述すると、ヒータはステンレス板などの金属薄板をプレ
スなどにより所定の一定幅でＷ字形に打ち抜き成形し、
Ｗ字形の発熱部とその両端末部に穿孔して形成した給電
端子部を有する。そして、このヒータの一面側には給電
端子部を除いて接着剤が塗布されバルブの外面に接合し
てある。そして、バルブの外面はガラスからなる円滑な
曲面でこの接着剤のみではその接合力が不足であり、こ
のためヒータの他面側の表面およびこのヒータと隣接す
るバルブ表面部分には、ヒータとバルブとの密着性を高
めて熱伝導をよくするためと感電防止のために電気絶縁
性のたとえばシリコン樹脂などからなる保護被膜が形成
してある。

【０００９】このようなヒータ付の蛍光ランプを、液晶
表示装置のバックライト装置に装着して周囲温度がたと
えば２０℃以下の約３℃のとき点灯させるには、バルブ
の封着部から延在する外部リード線あるいは封着部に取
付けられた口金を介して電極に所定の電圧を印加し、電
極間に放電を起こさせランプの発光をなさしめるととも
に、上記ヒータの給電端子部に接続した給電線を介して
ヒータ発熱用の通電をしてバルブの加熱を行う。

【００１０】このヒータの発熱によってバルブの全体が
昇温して、バルブ内の水銀蒸気圧が高まり点灯に要する
時間を短くするとともに光束の立上がり、すなわち始動
性と発光特性を短時間のうちに最高にもっていくことが
できる。

【００１１】なお、この始動の後ヒータへの給電は、バ
ルブの温度をサーミスタなどの温度センサで検知して略
一定温度になるよう、供給する電力を断続的にオン・オ
フしたり電力量を変化させたりするなどして調整してい
る。

【００１２】しかし、このような構成の蛍光ランプにお
いて、使用経過とともにヒータの表面を覆うシリコン樹
脂などからなる保護被膜にクラックが生じ、このクラッ
クが成長して保護被膜がバルブ面やヒータ面から剥離し
てしてしまうとともにヒータもバルブから外れるという
ことがあった。その結果、ヒータはバルブとの密着性が
損なわれ、バルブを所望の温度に制御（加熱や保温）で
きないということがあった。

【００１３】このバルブからのヒータの外れは、バルブ
を加熱しないでランプの発光効率を低下させるばかり
か、温度センサがバルブの温度低下を検知してヒータへ
の供給電力を増加してヒータを過熱し熱暴走して、発煙
や発火などの重大事故を招来するという虞があり絶対に
防がねばならないことである。

【００１４】また、このヒータは全長に亘り同一の厚さ
と幅を有していてどの部分においても電気抵抗値が同じ
であるため、通電時には全長に亘り同様に発熱するの
で、末端の給電端子部の温度も上昇し、この給電端子部
の孔部に鳩目状金具などにより接続した給電線も昇温し
て、この接続部に酸化が起こる。また、ヒータと鳩目状
金具および給電線とは材質が違うために膨脹・収縮率が
異なるので、加温と冷却の繰り返しに伴い隙間が生じる
ことにより電気的接触の不具合が生じ、バルブを所定温
度に制御（加熱や保温）できないということもあった。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】そして、本発明者等の
考察によると、このヒータの保護被膜の剥離発生の要因
は、ヒータへの供給電力を断続通電（オン・オフ）した
ときとか、冷雰囲気にあるヒータへのスィッチイン時な
ど該ヒータに急激な温度変化が起きた場合に、ヒータの
表面を覆う保護被膜にも熱的衝撃による膨脹、収縮のス
トレスが加わり保護被膜に剥離が生起することがわかっ
た。そして、この剥離は保護被膜を形成する樹脂の硬度
に関係し、高い硬度の場合（ＪＩＳ−Ｋ６３０１のスプ
リング式硬さ試験（Ａ形）の測定法で硬度９５度以上）
にクラックが生じ易いことが分かった。

【００１６】本発明は上記の事情に鑑みなされたもの
で、熱的応力に強いヒータの保護被膜を有する低圧放電
ランプおよびこのランプを装着した照明装置を提供する
ことを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の低圧放電ランプ
は、バルブと、このバルブ内に封装された放電電極およ
び放電維持媒体と、このバルブの放電路の外面に添設さ
れたヒータおよびこのヒータを覆う樹脂からなる保護被
膜とを具備した低圧放電ランプにおいて、上記保護被膜
を形成する樹脂はその硬度（硬度はＪＩＳ−Ｋ６３０１
のスプリング式硬さ試験（Ａ形）の測定法による）が５
０〜９０度の範囲であることを特徴としている。

【００１８】また、低圧放電ランプは、内面に蛍光体被
膜が形成されたバルブと、このバルブ内に封装された放
電電極および希ガスならびに水銀と、このバルブの放電
路の外面に添設されたヒータおよびこのヒータを覆う樹
脂からなる保護被膜とを具備した低圧放電ランプにおい
て、上記保護被膜を形成する樹脂はその硬度（硬度はＪ
ＩＳ−Ｋ６３０１のスプリング式硬さ試験（Ａ形）の測
定法による）が５０〜９０度の範囲であることを特徴と
している。

【００１９】また、低圧放電ランプの保護被膜の材料
は、シリコン樹脂、エチレンプロピレン樹脂、ウレタン
樹脂、フッ素樹脂などの少なくとも一種からなることを
特徴としている。

【００２０】また、低圧放電ランプのヒータは、バルブ
の放電路の外面に添設された発熱部に対して端末の給電
端子部の電気抵抗値が小さいことを特徴としている。

【００２１】さらに、本発明の照明装置は、上記の低圧
放電ランプを光源として装着したことを特徴としてい
る。

【００２２】

【作用】ヒータを覆う樹脂からなる保護被膜が弾力性を
有するので、ヒータの点滅による被膜の膨脹・収縮など
の熱的応力に対し柔軟に対応し、保護被膜にクラックな
どを生じ剥離することがなく、バルブの外面からヒータ
が剥離したり外れるのを防ぐことができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は液晶表示装置のバックライト装置などに使
用されるバルブを略Ｗ字形に屈曲してなる冷陰極形の低
圧放電ランプたとえば蛍光ランプＬを示す正面図、図２
は図１のランプＬのバルブの一部を横断して示す断面図
である。

【００２４】この蛍光ランプＬは外径が約６．２ｍｍ、
内径が約４．６ｍｍ、全長が約５００ｍｍのガラス管バ
ルブ１を略Ｗ字形に屈曲して、その両端の封着部１ａに
はそれぞれ冷陰極形の放電電極２、２を支持したリード
線３、３が封着してある。

【００２５】このバルブ１の内壁面には青色、緑色、赤
色に発光領域を有する蛍光体を混合した３波長形蛍光体
被膜４が形成されているとともに、このバルブ１内には
放電維持媒体としてアルゴン（Ａｒ）やアルゴン（Ａ
ｒ）とネオン（Ｎｅ）との混合希ガスが約２５００〜８
０００パスカルと、水銀（Ｈｇ）が約４ｍｇ封入されて
いる。

【００２６】また、このバルブ１の外面には放電路１ｂ
に沿って、バルブ１と平面的に同形の略Ｗ字形に形成し
たヒータ５を配設してシリコン樹脂などの耐熱性の高い
接着剤６を介してバルブ１外面に接合添設させていると
ともに、このヒータ５端部の給電端子部５ｂを除く発熱
部５ａの表面部分およびバルブ１表面のヒータ５と隣接
する部分には、ヒータ５面とバルブ１面との密着性を高
めて熱伝導をよくするためと感電防止のために電気絶縁
性の保護被膜７が形成してある。

【００２７】このヒータ５はたとえば厚さ約０．０５ｍ
ｍのステンレス薄板を略Ｗ字形に、発熱部５ａが幅約
１．５ｍｍ、全長約４６０ｍｍ、給電端子部５ｂが幅約
２．５ｍｍ、一端長さ約５ｍｍとなるようにプレス成型
で打抜いたものである。そして、上記のように両端部の
給電端子部５ｂは発熱部５ａの幅より約１．５倍広くし
てあって、単位長さ当りの抵抗値が発熱部５ａより小さ
く、ヒータ５通電時に給電端子部５ｂが高い温度で発熱
しないようにしてある。なお、図中８はヒータ５端部の
給電端子部５ｂに鳩目状金具８ａを介して接続された給
電線である。

【００２８】また、このヒータ５を覆う電気絶縁性の保
護被膜７はたとえばシリコン樹脂やフッ素樹脂などから
なる高い耐熱性を有する材料からなるもので、成膜後の
膜厚は約０．３ｍｍ、硬度は約７０度である。

【００２９】この保護被膜７の硬度の測定はヒータ５を
覆った後では困難であるので、保護被膜を形成する樹脂
単体の状態で行い、この発明でいう硬度は、『日本工業
規格「加硫ゴム物理試験方法」ＪＩＳ−Ｋ６３０１中の
スプリング式硬さ試験（Ａ形）』による測定を適用し
た。以下、本明細書中の硬度は上記測定方法による測定
値である。

【００３０】この硬度の測定は、たとえばシリコン樹脂
からなる厚さ１２ｍｍ以上の平滑な測定面を有する試験
片を用意し、スプリング式硬さ試験機のＡ形を用いた。
この試験機は試験片の表面に試験機の加圧面を接触させ
たとき、加圧面の中心の穴からばね圧力により突き出て
いる押針が、試験片によって押し戻される距離を硬さと
して目盛（０〜１００度）に示す。そして測定方法は試
験機を垂直に保ち、押針が試験片測定面に垂直になるよ
うに加圧面を接触させて、直ちに目盛りを読み、その試
験片の硬さ（０〜１００度）を求める。（なお、目盛り
０のときの針先は、加圧面から２．５４＋０ｍｍ、−
０．０５ｍｍだけ突き出ていて、目盛り１００のときの
針先面は、加圧面と同一平面上にある。また、ばねによ
り針先に加わる荷重（ニュートン）目盛り２５度で２．
４９９（Ｎ）、５０度で４．４５９（Ｎ）、７５度で
６．４１９（Ｎ）、１００度で８．３７９（Ｎ）であ
る。

【００３１】このような構成のヒータ付の蛍光ランプＬ
を、たとえば周囲温度がたとえば２０℃以下の約３℃の
とき点灯させるには、バルブ１の封着部１ａ、１ａから
延在するリード線３、３あるいは封着部１ａ、１ａに取
付けられた口金（図示しない。）を介して放電電極２、
２に所定の電圧を印加し、電極２、２間に放電を起こさ
せランプＬを発光させるとともに、上記ヒータ５の給電
端子部５ｂ、５ｂに接続した給電線８、８を介してヒー
タ５発熱用の通電をしてバルブ１の加熱を行う。この
バルブ１の放電路１ｂ、１ｂ、…に沿って配設されたヒ
ータ５の発熱部５ａの発熱によってバルブ１全体が昇温
して、バルブ内の水銀蒸気圧が高まり点灯に要する時間
を短くするとともに光束の立上がり、すなわち始動性と
発光特性を短時間のうちに最高にもっていくことができ
る。

【００３２】また、ランプＬの点灯中はバルブ１の外面
に取着された温度センサ（図示しない。）によってバル
ブ１の温度が検出され、この検出信号によりヒータ５へ
の給電が断続的（オン・オフ）に行われ温度が所定範囲
内（たとえば４０℃±１０℃）にあるような制御がなさ
れバルブ１が保温される。

【００３３】そして、ヒータ５を覆う電気絶縁性の保護
被膜７を形成する樹脂の硬度を約７０度とした本発明の
ランプＬは、給電が断続的（オン・オフ）に行われ保護
被膜７に熱的衝撃による膨脹、収縮の応力が繰り返し加
わっても、弾力性を有しているため保護被膜７にクラッ
クの発生もなく剥離することがなく、したがって、バル
ブの外面からヒータが剥離や外れることがない。

【００３４】なお、上記保護被膜７を形成する樹脂は、
その硬度（硬度はＪＩＳ−Ｋ６３０１のスプリング式硬
さ試験（Ａ形）の測定法による測定値である。）が、５
０度を下回ると軟らか過ぎるために、ランプＬの加工お
よび装置等へ組付けする際に加わる外力によって容易に
保護被膜７が破壊されることになり、また、９０度を越
えると、ヒータ５に急激な温度変化が起きた場合に、保
護被膜７にも熱的衝撃による膨脹・収縮のストレスが加
わり保護被膜７に剥離が生起するというような支障を生
じるので、通常５０〜９０度、好ましくは５５〜８０度
あればよい。

【００３５】また、保護被膜７の硬度を５０〜９０度と
するには、被膜材料の選定段階で所望の硬度を有するも
のを選定し、使用すればよい。

【００３６】また、ヒータ５の給電端子部５ｂを発熱部
５ａより幅広として抵抗値を下げ発熱を少なくしたの
で、この給電端子部５ｂに接続する給電体との材質が異
なっても、膨脹、収縮率の差に起因する電気的接触不良
が生じることなく、ランプＬを確実に加温できバルブ温
度を所定温度に制御することができる。

【００３７】そして、本発明のランプＬは図３に示すよ
うに、照明装置Ｄたとえばバックライト装置の光源とし
て装着使用される。この図３においてＲはランプＬを装
着した反射ケース、Ｋは反射ケースＲの開口部に載置さ
れた光拡散板で、テレビやパソコンなどの液晶表示装置
のバックライト装置として、あるいは表示装置の所定の
ディスプレイが形成された表示板Ｐのバックライト装置
として使用され、ヒータ５の剥離や外れなどのことがな
く所定の温度制御がランプの寿命に至る長期に亘り行え
る。

【００３８】なお、本発明は上記実施例に限定されな
い。たとえば、ランプは蛍光ランプに限らず、蛍光体被
膜を形成していない紫外線放射ランプやグローランプな
ど他の低圧放電ランプにも適用できる。

【００３９】また、バルブの形状は実施例のＷ字形に限
らず、Ｕ字形や環形などの屈曲形あるいは直管形や板状
形であってもよい。また、放電電極も実施例形状の冷陰
極形に限らず、他の冷陰極形や熱陰極形のものであって
もよく、電極に水銀放出構体を備えたものであってもも
ちろんよい。

【００４０】また、ヒータはステンレスの薄板から成形
したものに限らず、他の金属板材料から形成したもので
あっても、メッシュ状あるいはバルブ面上に電気抵抗体
膜を塗布して形成したものであっても差支えなく、その
幅や厚さはランプの使用条件や特性などに応じて適宜選
べばよい。

【００４１】また、ヒータをバルブ外面上において密着
させるとともに保護する保護被膜の樹脂材料はシリコン
樹脂に限らず、エチレンプロピレン樹脂、ウレタン樹
脂、フッ素樹脂などであってもよく、これら材料の場合
もその硬度は５０〜９０度あれば実用上問題なかった。
また、ヒータをバルブ外面上に接合する接着剤もシリコ
ン樹脂接着剤に限らずアクリル樹脂などの接着剤であっ
てもよい。

【００４２】さらに、ヒータ末端部の給電端子部の電気
抵抗値を発熱部より小さくする手段としては、実施例の
ようにその幅を広くすることに限らず、端子部の肉厚を
厚くするなどして対応しても差支えない。

【００４３】さらに、本発明ランプのヒータへの給電手
段は実施例のようにランプ点灯のための通電と同時にヒ
ータへも通電するものに限らず、先にヒータへ通電して
おいてバルブが昇温してからランプへ通電するようにし
ても、あるいはランプ始動後はヒータへの通電を中止す
るような構成のものでもよい。さらに、バルブの保温に
当たりヒータへの給電は断続（オン・オフ）でもあるい
は供給電力を変化させるものであっても差支えない。

【００４４】さらにまた、上記実施例では照明装置とし
て、液晶表示装置のバックライト装置について説明した
が、本発明のランプおよび照明装置は寒冷地や冷凍庫、
冷蔵ショーケース内などの低温環境下の場所において照
明用として使用される場合においても適用できるもので
あり、反射ケースや光拡散板は必須のものではない。

【００４５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、寒
冷地や冷凍庫など低温環境下で点滅が断続的に行われる
など保護被膜に膨脹・収縮の熱的応力が繰り返し加わる
ランプにおいて、保護被膜にクラックや剥離が発生せ
ず、バルブの外面からヒータが剥離や外れることなく、
ヒータのバルブへの密着性および接合強度が向上でき
た。したがって、ランプが寿命に至る長期にわたり、ヒ
ータに熱暴走を生じることなく始動特性および発光特性
を最高に出力させることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の低圧放電ランプの実施例を示す一部切
欠正面図である。

【図２】図１の放電路をＸ−Ｘ線に沿って切断した部分
を拡大して示す横断面図である。

【図３】本発明に係るバックライト装置の実施例を示す
分解斜視図である。

【符号の説明】

Ｌ：低圧放電ランプ（蛍光ランプ）１：ガラスバルブ１ｂ：放電路２：放電電極３：リード線４：蛍光体被膜５：ヒータ５ａ：発熱部５ｂ：給電端子部６：接着剤７：保護被膜Ｄ：照明装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バルブと、このバルブ内に封装された放
電電極および放電維持媒体と、このバルブの放電路の外
面に添設されたヒータおよびこのヒータを覆う樹脂から
なる保護被膜とを具備した低圧放電ランプにおいて、上
記保護被膜を形成する樹脂はその硬度（硬度はＪＩＳ−
Ｋ６３０１のスプリング式硬さ試験（Ａ形）の測定法に
よる）が５０〜９０度の範囲であることを特徴とする低
圧放電ランプ。
【請求項２】内面に蛍光体被膜が形成されたバルブ
と、このバルブ内に封装された放電電極および希ガスな
らびに水銀と、このバルブの放電路の外面に添設された
ヒータおよびこのヒータを覆う樹脂からなる保護被膜と
を具備した低圧放電ランプにおいて、上記保護被膜を形
成する樹脂はその硬度（硬度はＪＩＳ−Ｋ６３０１のス
プリング式硬さ試験（Ａ形）の測定法による）が５０〜
９０度の範囲であることを特徴とする低圧放電ランプ。
【請求項３】保護被膜の材料はシリコン樹脂、エチレ
ンプロピレン樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹脂などの少
なくとも一種からなることを特徴とする請求項１または
請求項２に記載の低圧放電ランプ。
【請求項４】ヒータはバルブの放電路の外面に添設さ
れた発熱部に対して端末の給電端子部の電気抵抗値が小
さいことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれ
かに記載の低圧放電ランプ。
【請求項５】上記請求項１ないし請求項４のいずれか
に記載の低圧放電ランプを光源として装着したことを特
徴とする照明装置。