JPH08241695A

JPH08241695A - 冷陰極低圧放電灯

Info

Publication number: JPH08241695A
Application number: JP4271095A
Authority: JP
Inventors: Eiju Yano; 英寿矢野
Original assignee: Harison Denki Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1995-03-02
Filing date: 1995-03-02
Publication date: 1996-09-17

Abstract

(57)【要約】【目的】バックライトユニットの小形軽量化，長寿命
化，高効率化などが可能な、始動電圧が低く、かつ長寿
命な冷陰極低圧放電灯の提供を目的とする。【構成】第１の冷陰極低圧放電灯は、放電性媒体ガス
を封入するガラス管２、および前記ガラス管２の両端部
にそれぞれ封装された一対の放電可能な冷陰極３′，
４′を具備して成る冷陰極低圧放電灯において、前記冷
陰極３′，４′は、互いに対向する面が開口し、かつ第
１の金属製筒状体から成る円筒状カップ3a′，4a′と、
この円筒状カップ3a′，4a′の封止端側に段付型に嵌合
装着された第２の金属製筒状体3b′，4b′と、前記円筒
状カップ3a′，4a′内に同心円的に装着され、他端側が
導入線５，６に接続する金属製円柱体3c′，4c′とを具
備した構成と成ってることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷陰極低圧放電灯に係
り、さらに詳しくは始動電圧を低下させたことによっ
て、始動用トランスの小型軽量化などを図った冷陰極低
圧放電灯に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷陰極蛍光ランプ，ネオン放電管やキセ
ノン放電管などの冷陰極低圧放電灯は、各種の照明光源
などとして広く実用に供されている。たとえば、図２
(a)に全体構成を断面的に、図２ (b)および (c)に一部
を拡大して断面的に示すような冷陰極蛍光ランプ（冷陰
極低圧放電灯）が、液晶ディスプレイやワープロなどの
バックライト用光源として一般的に使用されている。す
なわち、内壁面に紫外線による刺激で発光する蛍光体層
１が設けられ、かつ希ガス（放電性媒体ガス）を封入す
るガラス管２と、このガラス管２の両端部にそれぞれ封
装された一対の冷陰極（放電電極）３，４とで構成され
ている。なお、図２ (a)， (b)， (c)に図示する構成に
おいては、冷陰極３，４はたとえばNi製スリーブ3a，4
a、このNi製スリーブ3a，4a内に充填された水銀合金粉
末およびゲッタ剤の混合物3b，4bで構成されている。ま
た、ガラス管２の端部に封止・導出された導入線５，
５′に、前記Ni製スリーブ3a，4aを接続・保持させて放
電電極として機能する構成と成っている。

【０００３】そして、この種の冷陰極蛍光ランプは、導
入線５，５′を介して冷陰極３，４に通電すると、この
通電で発生した初期プラズマ中のイオンによって、前記
冷陰極３，４から二次電子を放出し、ガラス管２内で放
電を開始する。この放電による電子エネルギーは、水銀
原子の共鳴遷移によって紫外線を励起・放射し、この放
射された紫外線が、前記ガラス管２の内壁面に形成され
ている蛍光体層１を励起して可視光を発し、光源として
機能する。

【０００４】なお、この種の冷陰極蛍光ランプは、一般
的に、次のような手順で製造されている。先ず、ガラス
管２の洗浄から始まり、洗浄されたガラス管２の内壁に
蛍光体を塗布し、次いで、蛍光体１を塗布したガラス管
２を炉（ 550℃）の中に数分入れ、塗布した蛍光体１の
焼き付け・ガス抜きをする。その後、排気側ビーズマウ
ントが固定されるように、ガラス管２に窪みを付け、封
止工程に行く前に、予め製作しておいた封止側マウント
（電極になる材料）を、そのジュメット線部でガラス管
２に封着する。引き続いて、排気工程でガラス管２内を
10^-3〜10^-5Torr程度まで排気し、十分に排気した後に希
ガスを封入してから、排気マウントビーズ部とガラス管
２とを封着する。その後、冷電極３，４に取り付けられ
た水銀ディスペンサーを高周波で加熱し、水銀を管内に
放出してから、最後に、エージングを数時間行ってラン
プとして完成する。

【０００５】一方、ネオン放電管やキセノン放電管の場
合は、ガラス管内に封入された一対の冷電極間の放電
を、同じくガラス管内に封入した放電性ガス（ネオン，
キセノン，クリプトンなど）による放電助長作用などで
所要の光を放射させ、光源としての機能を得ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記液晶バ
ックライト用光源などでは市場の動向として、バックラ
イトユニットの軽量化や長寿命化、さらには高性能化が
望まれている。そして、このような動向に伴い、組み込
む光源（冷陰極低圧放電灯）についても、より一層の小
型軽量化，長寿命化，高効率化などが望まれる。

【０００７】そして、前記要望、たとえば小型軽量化の
一手段として、始動用トランスの小形化などが挙げられ
る。すなわち、冷陰極低圧放電灯、たとえば冷陰極蛍光
ランプの始動電圧を低電圧化し、この低電圧化によっ
て、低い始動電圧を維持するための始動用トランスを極
力小さく設定することを可能とすることに伴って、小形
化を図ることも試みられている。さらに言及すると、冷
陰極蛍光ランプの始動電圧の低電圧化や、冷陰極蛍光ラ
ンプの長寿命化を目的として、電極構造の改良，検討な
どが進められている（たとえば特開平4-109546号公報，
特開平3-285247号公報など）。

【０００８】しかし、前記いろいろの試みにおいても、
実用上十分な対応策は得られていない。すなわち、前記
試みられた電極構造の場合、使用初期の段階では、始動
電圧の低電圧化が確保・維持されているが長時間に亘っ
て使用すると、電極の消耗などが原因になって、低い始
動電圧を維持することが困難であり、また、冷陰極放電
灯の寿命が短いという問題があって、十分な対応策の開
発が望まれているのが実情である。

【０００９】本発明は上記事情に対処してなされたもの
で、バックライトユニットの小形軽量化，長寿命化，高
効率化などが可能な、始動電圧が低く、かつ長寿命な冷
陰極低圧放電灯の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の冷陰
極低圧放電灯は、放電性媒体ガスを封入するガラス管、
および前記ガラス管の両端部にそれぞれ封装された一対
の放電可能な冷陰極を具備して成る冷陰極低圧放電灯に
おいて、前記冷陰極は、第１の金属から成る円筒状カッ
プの封止端側対し、前記第１の金属より低い仕事係数を
有する第２の金属から成る筒状体を同心円的に装着させ
た構成を採っていることを特徴とする。

【００１１】本発明に係る第２の冷陰極低圧放電灯は、
内壁面に蛍光体層が設けられ、かつ放電性媒体ガスを封
入するガラス管、および前記ガラス管の両端部にそれぞ
れ封装された一対の放電可能な冷陰極を具備して成る冷
陰極低圧放電灯において、前記冷陰極は、第１の金属か
ら成る円筒状カップの封止端側対し、前記第１の金属よ
り低い仕事係数を有する第２の金属から成る筒状体を同
心円的に装着させ、さらに前記円筒状カップ内に水銀合
金およびゲッタ剤を充填したた構成を採っていることを
特徴とする。

【００１２】本発明に係る冷陰極低圧放電灯は、封装さ
れた放電可能な冷陰極の構成、もしくは構造の点で特徴
付けられる。つまり、冷陰極の構造部を少なくとも２種
の金属で形成し、それら各金属の仕事関数差によって、
異種の金属間にフェルミ準位が一致するように電子が移
動する性質を利用することを骨子としている。ここで、
たとえば第１の金属としてNiを、第２の金属としてAlを
それぞれ例示し得る。なお、第１の金属および第２の金
属は、前記したように仕事関数差を考慮して区分される
ので、いわゆる相対的な選択関係にあり、前者の仕事関
数は後者に比べて高くなっている。たとえば Ni-Cr合金
とAl，Ni-Al-Cr合金とAl， Ni-Cr合金とFe，Ni-Al-Cr合
金とFeなどが挙げられる。

【００１３】また、本発明に係る冷陰極低圧放電灯にお
いて、ガラス管内に封入される放電性媒体としては、た
とえばネオンガス，アルゴンガス，キセノンガス，クリ
プトンガスもしくはこれらの２種以上の混合ガスが挙げ
られ、その封入量は、通常30〜 100Torr程度である。

【００１４】さらに、本発明に係る冷陰極低圧放電灯
は、前記したように、異種の金属で構成された冷陰極の
まま封装した構成を採ってもよいが、第１の金属製筒状
体から成る有底円筒状カップ内に、水銀合金もしくは水
銀合金−ゲッター剤の混合系を充填した形態を採っても
よい。

【００１５】

【作用】上記のごとく、異種の金属を組み合わせ・接合
させて冷陰極を構成したことにより、冷陰極の陽光柱側
に負の電荷が帯電されるため、対向する冷陰極は通電開
始以前に放電に関与する電子が活性化された状態を採っ
ている。つまり、通電開始に先だって、冷陰極低圧放電
灯はすでに放電開始準備状態を採っているので、比較的
低い始動電圧で容易に放電が開始することになる。さら
に言及すると、始動用トランスの容量などを低減させて
始動電圧源を低く設定しても、所要の放電が容易に、か
つ確実に行われて、所定の照明用光源して機能する。そ
して、前記始動用トランスの低容量化は、始動用トラン
スの小型軽量化となり、バックライト用光源としての利
用した場合、液晶ディスプレイ部の小型軽量化に大きく
寄与することになる。

【００１６】

【実施例】次に図１ (a)および (b)を参照して本発明の
実施例を説明する。

【００１７】実施例１図１ (a)は、本発明に係る定格12 W型の冷陰極低圧放電
灯の主要部体構成を拡大して横断面的に、図１ (b)は同
じく主要部体構成を拡大して縦断面的にそれぞれ示した
ものである。すなわち、内壁面に紫外線による刺激で発
光する蛍光体層１が設けられ、かつ放電性媒体、たとえ
ばアルゴンガスを封入する外径 3.0mm，内径 2.0mmのガ
ラス管２と、このガラス管２の両端部にそれぞれ封装さ
れた一対の冷陰極（放電電極）３′，４′とで構成され
ている。ここで、図１ (a)， (b)に図示する構成におい
て、冷陰極３′，４′は、互いに対向する面が開口する
第１の金属製筒状体、たとえば開口部の内径 1.6mm（肉
厚 0.2mm）程度，長さ10mm，他端縮径型のNi製円筒状カ
ップ3a′，4a′と、前記Ni製円筒状カップ3a′，4a′の
封止端側に段付型に嵌合装着された第２の金属製筒状
体、たとえば一端縮径型のAl製円筒状体3b′，4b′と、
前記Ni製円筒状カップ3a′，4a′内に同心円的に装着さ
れ、Ni製円筒状カップ3a′，4a′の他端縮径部を封止す
る外径 0.9mm，長さ10mm程度のNi製円柱体3c′，4c′と
を具備した構成と成ってる。ここで、Al製円筒状体3
b′，4b′は、Ni製円筒状カップ3a′，4a′の封止端側
に密着的に嵌合・装着しており、このためにAl製円筒状
体3b′，4b′の内径は、Ni製円筒状カップ3a′，4a′の
外径とほぼ同じに設定されており、また、前記Ni製円筒
状カップ3a′，4a′内に同心円的に装着されたNi製円柱
体3c′，4c′は、ガラス管２の端部に封止・導出された
導入線５，６に電気的に接続されている。

【００１８】上記構成の冷陰極低圧放電灯10個をそれぞ
れ始動用トランスと組み合わせ所定の電圧を印加し、放
電開始の始動電圧をそれぞれ測定したところ、いずれも
20 V程度で、従来の同一規格の冷陰極低圧放電灯の場合
に比べて始動電圧が低下しており、この始動電圧の低下
に伴って始動用トランスの小型軽量が可能であった。ま
た、前記の試験・評価において、 500時間点灯を続行し
て輝度の推移などから発光効率および寿命なども評価し
たところ、従来の同一規格の冷陰極低圧放電灯の場合に
比べて、大幅に改善向上していることが確認された。

【００１９】なお、前記構成においては、ガラス管２の
内壁面に紫外線による刺激で発光する蛍光体層１が設け
た冷陰極低圧放電灯について説明したが、蛍光体層１の
形成を省略した構成とした場合も、従来の構造に比べて
同様にすぐれた機能を呈することを確認した。

【００２０】実施例２この実施例は、上記実施例１の場合に準じた構成を採っ
た規格 2 W型の冷陰極蛍光ランプの場合である。すなわ
ち、内壁面に紫外線による刺激で発光する蛍光体層１が
設けられ、かつ放電性媒体、たとえばアルゴンガスを封
入する外径 3.0mm，内径 2.0mmのガラス管２と、このガ
ラス管２の両端部にそれぞれ封装された一対の冷陰極
（放電電極）３′，４′とで構成されている。

【００２１】この構成においては、冷陰極３′，４′
は、互いに対向する面が開口する第１の金属製筒状体、
たとえば開口部の内径 0.8mm（肉厚 0.1mm）程度，長さ
5mm，他端縮径型のNi製円筒状カップ3a′，4a′と、前
記Ni製円筒状カップ3a′，4a′の封止端側に段付型に嵌
合装着された第２の金属製筒状体、たとえば一端縮径型
のAl製円筒状体3b′，4b′と、前記Ni製円筒状カップ3
a′，4a′内に同心円的に装着され、Ni製円筒状カップ3
a′，4a′の他端縮径部を封止する外径 0.7mm，長さ 5m
m程度のNi製円柱体3c′，4c′と、前記Ni製円筒状カッ
プ3a′，4a′内に充填された水銀合金粉末およびゲッタ
剤の混合物とを具備した構成と成ってる。ここで、Al製
円筒状体3b′，4b′は、Ni製円筒状カップ3a′，4a′の
封止端側に密着的に嵌合・装着しており、このためにAl
製円筒状体3b′，4b′の内径は、Ni製円筒状カップ3
a′，4a′の外径とほぼ同じに設定されており、また、
前記Ni製円筒状カップ3a′，4a′内に同心円的に装着さ
れたNi製円柱体3c′，4c′は、ガラス管２の端部に封止
・導出された導入線５，６に電気的に接続されている。
この冷陰極蛍光ランプは、導入線５，６を介して冷陰極
３′，４′に通電すると、この通電で発生する初期プラ
ズマ中のイオンによって、冷陰極３′，４′から二次電
子が放射され、ガラス管２内で放電が開始する。そし
て、前記放電の電子エネルギーにより励起された水銀原
子の共鳴遷移によって紫外線が放射され、この紫外線を
ガラス管２内壁面に形成された蛍光体層１が吸収して、
可視光を放射して冷陰極低圧蛍光ランプとしての機能を
なす。

【００２２】上記構成の冷陰極低圧蛍光ランプ10個をそ
れぞれ始動用トランスと組み合わせ所定の電圧を印加
し、放電開始の始動電圧をそれぞれ測定したところ、い
ずれも20 V程度で、従来の同一規格の冷陰極低圧蛍光ラ
ンプの場合に比べて始動電圧が低下しており、この始動
電圧の低下に伴って始動用トランスの小型軽量が可能で
あった。また、前記の試験・評価において、 500時間点
灯を続行して輝度の推移などから発光効率および寿命な
ども評価したところ、従来の同一規格の冷陰極低圧蛍光
ランプの場合に比べて、大幅に改善向上していることが
確認された。

【００２３】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変
形を採り得る。たとえば、発光管を成すガラス管の長さ
や直径などの寸法、放電電極の寸法，形状，材質など適
宜変更・設定することも可能である。

【００２４】

【発明の効果】上記説明から分かるように、本発明に係
る冷陰極低圧放電灯によれば、放電電極の構成に工夫を
凝らしている。すなわち、放電を行う冷陰極の構成にお
いて、互いに異なった仕事関数を有する複数種の金属を
組み合わせ、それら仕事関数の差を利用することを骨子
としている。つまり、種類の異なる金属を接合によっ
て、冷陰極の陽光柱側に負の電荷を帯電させて通電開始
以前に、すでに通電開始状態におかれるため、比較的低
い始動電圧で所要の放電・点灯が確保される。ここで、
始動電圧が比較的低くて済むことは、始動用トランスの
小型軽量化を招来するので、バックライト用光源のコン
パクト化などに寄与し、強いては液晶ディスプレイなど
の小型軽量化となる。しかも、上記始動電圧の低減化機
能、および放電発光機能は長期間に亘って安定的に保持
される。したがって、コンパクト化，長寿命化，高輝度
化，高効率化が望まれる液晶バックライト用などに適す
る冷陰極低圧放電灯の提供が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る冷陰極低圧放電灯の要部構成例を
拡大して示すもので、 (a)は縦断面図、 (b)は横断面
図。

【図２】従来の冷陰極低圧放電灯の構成例を示すもの
で、 (a)は全体の構成を示す縦断面図、 (b)は要部構成
を拡大して示す縦断面図、 (c)は要部構成を拡大して示
す横断面図。

【符号の説明】

１……蛍光体層２……ガラス管３，３′，４，４′……冷陰極（放電電極） 3a，4a，3a′，4a′……第１の金属製円筒体（円筒状カ
ップ） 3b，4b……水銀合金−ゲッタ系混合体 3b′，4b′……第２の金属製円筒体（円筒状体） 3c′，4c′……円柱体５，６……導入線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放電性媒体ガスを封入するガラス管、お
よび前記ガラス管の両端部にそれぞれ封装された一対の
放電可能な冷陰極を具備して成る冷陰極低圧放電灯にお
いて、前記冷陰極は、第１の金属から成る円筒状カップの封止
端側対し、前記第１の金属より低い仕事係数を有する第
２の金属から成る筒状体を同心円的に装着させた構成を
採っていることを特徴とする冷陰極低圧放電灯。
【請求項２】内壁面に蛍光体層が設けられ、かつ放電
性媒体ガスを封入するガラス管、および前記ガラス管の
両端部にそれぞれ封装された一対の放電可能な冷陰極を
具備して成る冷陰極低圧放電灯において、前記冷陰極は、第１の金属から成る円筒状カップの封止
端側対し、前記第１の金属より低い仕事係数を有する第
２の金属から成る筒状体を同心円的に装着させ、さらに
前記円筒状カップ内に水銀合金およびゲッタ剤を充填し
た構成を採っていることを特徴とする冷陰極低圧放電
灯。