JPH09306432A - 小型蛍光管および小型蛍光管装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 輝度の立ち上がり時間が短い小型蛍光管およ
び小型蛍光管装置を提供すること。 【解決手段】 本発明の小型蛍光管は、内径（ａ）が５
ｍｍ以下の管型の封体（11）と、この封体（11）内に互
いに対向するよう配置された一対の電極（14）とを有し
てなる小型蛍光管であって、封体（11）の断面積Ｓ（ｍ
² ）と、封体（11）の単位長さ当たりの入力電力Ｐ（Ｗ
／ｍ）との比Ｓ／Ｐの値が下記の条件を満足することを
特徴とする。条件 ０．０５×１０^-6≦Ｓ／Ｐ≦０．４
５×１０^-6

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は小型蛍光管に関し、
詳しくは、液晶表示装置のバックライト、スキャナー装
置用光源、紫外線定着装置用光源、一般照明用光源等に
用いられる、内径が５ｍｍ以下の封体を有する小型蛍光
管に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶表示装置が種々の分野におい
て使用されるようになっており、携帯型のものも開発さ
れるに至っている。そして、液晶表示装置のバックライ
トとしては小型蛍光管が好適に使用されている。また、
最近においては、スキャナー装置、紫外線定着装置など
の光源として、小型蛍光管が広く使用されている。

【０００３】しかしながら、従来の小型蛍光管、特に内
径が５ｍｍ以下の封体を有する小型蛍光管においては、
小型蛍光管に電力の供給を開始してから、当該小型蛍光
管の輝度が高くなるまでの立ち上がり時間が長い、とい
う問題があり、この現象は、特に環境温度が低い場合に
顕著である。このような現象が生ずるのは、小型蛍光管
の封体の熱容量に対する入力電力の割合が小さいこと、
および小型蛍光管の封体を保持する保持部材などの周辺
部材によって小型蛍光管の熱が奪われることにより、小
型蛍光管の封体内の温度を短時間で上昇させることがで
きないからである。

【０００４】従来、小型蛍光管の輝度の立ち上がり時間
を短くする手段としては、点灯開始後特定の時間だけ、
定常点灯時の入力電力より大きい過剰電力を供給するこ
とにより、封体内の温度を上昇させる手段が知られてい
る。然るに、内径が５ｍｍ以下の封体を有する小型蛍光
管においては、当然のことながらサイズの小さい電極が
用いられており、過剰電力を供給しても一定以上の大き
さの電流を流すことができないため、封体内の温度が短
時間で上昇せず、結局、輝度の立ち上がり時間を短くす
ることができない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な事情に基づいてなされたものであって、その目的は、
輝度の立ち上がり時間が短い小型蛍光管およびこの小型
蛍光管を具えた小型蛍光管装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の小型蛍光管は、
内径が５ｍｍ以下の管型の封体と、この封体内に互いに
対向するよう配置された一対の電極とを有してなる小型
蛍光管であって、封体の断面積Ｓ（ｍ² ）と、封体の単
位長さ当たりの入力電力Ｐ（Ｗ／ｍ）との比Ｓ／Ｐの値
が下記の条件を満足することを特徴とする。 条件 ０．０５×１０^-6≦Ｓ／Ｐ≦０．４５×１０^-6

【０００７】上記の小型蛍光管においては、点灯開始後
１０〜６０秒間の範囲の設定された時間だけ、定常点灯
時の入力電力の１．１〜２．０倍の過剰電力が供給され
ることにより点灯されることが好ましい。

【０００８】本発明の小型蛍光管装置は、上記の小型蛍
光管と、この小型蛍光管の封体を保持するよう設けられ
た保持部材とよりなり、前記小型蛍光管の電極の各々
は、金属スリーブと、この金属スリーブの筒孔内に収容
されるよう配置されたフィラメントとよりなり、前記保
持部材は、前記小型蛍光管の封体における両端から内側
に向かって５ｍｍの位置またはこれより内側の領域に設
けられていることを特徴とする。

【０００９】また、本発明の小型蛍光管装置は、上記の
小型蛍光管と、この小型蛍光管の封体を保持するよう設
けられた保持部材とよりなり、前記小型蛍光管の電極の
各々は、金属スリーブまたは金属棒よりなり前記保持部
材は、前記小型蛍光管の封体における両端とこの両端か
ら内側に向かって５ｍｍの位置との間の領域に設けられ
ていることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て詳細に説明する。図１は、本発明の小型蛍光管の一例
における構成を示す説明用断面図である。この小型蛍光
管１０においては、内径ａが５ｍｍ以下であるガラス製
の直管型の封体１１の両端部に、それぞれ封止部１２が
形成されており、この封止部１２の各々を気密に貫通し
て封体１１の軸方向に伸びるリード線１３が設けられて
いる。このリード線１３の各々の内端部には、封体１１
の軸方向において互いに対向するよう電極１４が設けら
れている。また、封体１１の内周面には、例えば厚みが
１０〜３０μｍの蛍光体層１７が形成されている。そし
て、封体１１内には、水銀および希ガスが封入されてい
る。

【００１１】この例における電極１４は、例えばステン
レス、ニッケルなどよりなる金属スリーブ１５と、例え
ば（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｏよりなるエミッターが表面に
塗布された、タングステンよりなる二重コイル状のフィ
ラメント１６とにより構成された熱陰極型のものであ
り、金属スリーブ１５は封体１１の軸方向に沿って配置
されてその開口が互いに対向する状態とされ、フィラメ
ント１６は金属スリーブ１５の内部に収納されるよう配
置されている。

【００１２】具体的には、金属スリーブ１５は、例えば
扁平に圧潰された基端部によってリード線１３の先端部
が挟持されることにより、その開口が互いに対向する状
態でリード線１３に保持されている。また、フィラメン
ト１６は、その基端が、圧潰された金属スリーブ１５の
基端部によって挟持されて固定され、その先端は金属ス
リーブ１５の先端を越えずに内方に位置された状態で、
金属スリーブ１５の筒孔内に配置されている。

【００１３】このような金属スリーブ１５を有する電極
１４を用いることにより、フィラメント１６より発生す
る飛散物質を少なくすることができるので、封体１１の
黒化現象が抑制され、その結果、長い使用寿命が得られ
る。

【００１４】封体１１を構成する材料としては、鉛ガラ
ス、コバールガラス、硼珪酸ガラスを用いることが好ま
しく、これにより、封体１１の内径ａが５ｍｍ以下であ
っても、十分に高い強度を有するものとなる。

【００１５】また、リード線１３を構成する材料として
は、ニッケル合金よりなる芯線に銅が被覆されてなるジ
ュメット線、コバール、タングステンなどを用いること
ができる。封体１１を鉛ガラスにより構成する場合に
は、ジュメット線を用いることが好ましく、また、封体
１１をコバールガラスにより構成する場合には、コバー
ルを用いることが好ましい。ジュメット線の熱膨張係数
は、鉛ガラスの熱膨張係数に極めて近似しており、一
方、コバールの熱膨張係数は、コバールガラスの熱膨張
係数に極めて近似しているため、封体１１とリード線１
３とを気密性の高い状態で直接封着することができるの
で、特殊な封止構造を採用する必要がなく、封体１１の
内径ａが５ｍｍ以下であっても、有利に封止部１２を形
成することができる。

【００１６】上記のような熱陰極型の電極１４を有する
小型蛍光管においては、封体１１内に封入される希ガス
は、アルゴンとクリプトンとを主成分とするものである
ことが好ましく、特に、全希ガスにおけるクリプトンの
割合が１０〜５０モル％であることが好ましい。また、
希ガスの封入圧は２０〜８０Ｔｏｒｒであることが好ま
しい。このような条件を満足することにより、始動電圧
が低くて、輝度の高い小型蛍光管が得られる。

【００１７】本発明においては、封体１１の断面積Ｓ
（ｍ² ）〔図１において、Ｓ＝π（ｂ／２）² −π（ａ
／２）² 、ｂは封体の外径である。〕と、封体１１の単
位長さ当たりの入力電力Ｐ（Ｗ／ｍ）との比Ｓ／Ｐ（以
下、単に「比Ｓ／Ｐ」ともいう。）の値が０．０５×１
０^-6〜０．４５×１０^-6、好ましくは０．０５×１０^-6
〜０．３×１０^-6とされる。比Ｓ／Ｐの値が０．４５×
１０^-6を超える場合には、輝度の立ち上がり時間が短い
小型蛍光管を得ることができない。一方、比Ｓ／Ｐの値
が０．０５×１０^-6未満の場合には、封体の肉厚が過小
のものとなって十分な強度が得られない。

【００１８】上記の構成によれば、封体１１の断面積Ｓ
と封体１１の単位長さ当たりの入力電力Ｐとの比Ｓ／Ｐ
の値が特定の範囲にあるため、後述する実施例からも明
らかなように、輝度の立ち上がり時間が短い小型蛍光管
１０を得ることができる。

【００１９】本発明の小型蛍光管においては、内径が５
ｍｍ以下の封体を有し、比Ｓ／Ｐの値が上記の範囲のも
のであれば、その他の構成は特に限定されるものではな
く、例えば、電極は金属スリーブまたは金属棒よりなる
冷陰極型のものであってもよい。冷陰極型の電極を有す
る、本発明の小型蛍光管の構成例を図２に示す。この小
型蛍光管２０においては、図１に示す小型蛍光管１０と
同様にして、封体１１と、リード線１３と、蛍光体層１
７とが設けられており、封体１１内には、水銀および希
ガスが封入されている。そして、電極２１の各々は、例
えばニッケル、ステンレスなどよりなる金属スリーブに
より構成された冷陰極型のものである。具体的には、電
極２１の各々は、扁平に圧潰された基端部によってリー
ド線１３の先端部が挟持されることにより、その開口が
互いに対向する状態でリード線１３に保持されている。

【００２０】このような冷陰極型の電極２１を有する小
型蛍光管においては、封体１１内に封入される希ガス
は、アルゴンとネオンとを主成分とするものであること
が好ましく、特に、全希ガスにおけるネオンの割合が４
０〜９７モル％であることが好ましい。また、希ガスの
封入圧は４０〜１００Ｔｏｒｒであることが好ましい。
このような条件を満足することにより、始動電圧が低く
て、輝度の高い小型蛍光管が得られる。

【００２１】本発明の小型蛍光管においては、点灯開始
後１０〜６０秒間の範囲の設定された時間だけ、当該小
型蛍光管の定常点灯時の入力電力の１．１〜２．０倍の
過剰電力が供給されることにより点灯されることが好ま
しい。このように点灯開始後特定の時間だけ過剰電力が
供給されることにより、当該小型蛍光管の輝度の立ち上
がり時間が極めて短くなる。

【００２２】過剰電力の大きさが当該小型蛍光管の定常
点灯時の入力電力の１．１倍未満の場合には、過剰電力
の供給時間を長くしても、目的とする効果が十分に得ら
れない。一方、２．０倍を超える場合には、供給される
電力量に応じた電流を小型蛍光管２０に流すことができ
ないために電力が無駄に消費されるばかりでなく、小型
蛍光管の使用寿命が短縮されることがあるため、好まし
くない。

【００２３】また、過剰電力供給時間の長さが１０秒間
より短い場合には、過剰電力量を大きくしても、目的と
する効果が十分に得られない。一方、過剰電力供給時間
の長さが６０秒間を超える場合には、電力が無駄に消費
されるばかりでなく、小型蛍光管の使用寿命が短縮され
ることがあるため、好ましくない。

【００２４】図３は、本発明の小型蛍光管装置の一例に
おける構成を示す説明図であり、この小型蛍光管装置
は、図１に示す構成の小型蛍光管１０と、この小型蛍光
管１０の封体１１の両端部を保持するよう設けられた一
対の保持部材３０とにより構成されている。

【００２５】図４に示すように、保持部材３０の各々は
コ字状の形状を有しており、互いに対向する２つの内壁
面３１および内壁面３３の間の離間距離が、小型蛍光管
１０の封体１１の外径と同等若しくはこれより僅かに小
さいものとされている。そして、小型蛍光管１０の封体
１１は、その外表面と保持部材３０の３つの内壁面３
１，３２，３３の各々とが点接触した状態で、当該保持
部材３０により保持されている。

【００２６】保持部材３０を構成する材料としては、例
えばポリカーボネート、フェノール樹脂などの耐熱性を
有する樹脂材料を用いることができる。

【００２７】このように、金属スリーブ１５とフィラメ
ント１６とよりなる熱陰極型の電極１４を有する小型蛍
光管１０を用いる場合には、保持部材３０は、小型蛍光
管１０の封体１１における両端Ｔ１から内側に向かって
５ｍｍの位置Ｔ２またはこの位置Ｔ２より内側の領域に
設けられ、好ましくは、前記位置Ｔ２と、両端Ｔ１から
内側に向かって１５ｍｍの位置Ｔ３との間の領域に設け
られる。

【００２８】図５は、小型蛍光管１０の封体１１におけ
る端部からの距離と管壁温度との関係を示す曲線図であ
る。この図から明らかなように、熱陰極型の電極１４を
有する小型蛍光管１０においては、封体１１における端
部から内側に向かって５ｍｍまでの間の領域に、管壁温
度が最も低い最冷点が存在することが理解される。

【００２９】而して、上記の小型蛍光管装置によれば、
小型蛍光管１０の封体１１における管壁温度が最も低い
最冷点が存在する領域以外の領域、すなわち管壁温度が
高い領域に保持部材３０が設けられているので、保持部
材３０に熱が奪われても、封体１１内の温度の上昇に対
する影響が極めて小さく、その結果、輝度の立ち上がり
時間を短くすることができる。

【００３０】上記の小型蛍光管装置においては、小型蛍
光管１０の封体１１における両端から内側に向かって５
ｍｍの位置より外側の領域に、例えば口金などの付属部
材、その他の周辺部材が接触した状態で設けられていな
いことが好ましく、これにより、本発明の効果が確実に
達成される。

【００３１】図６は、本発明の小型蛍光管装置の他の例
における構成を示す説明図であり、この小型蛍光管装置
は、図２に示す構成の小型蛍光管２０と、この小型蛍光
管２０の封体１１を保持するよう設けられた、図４に示
す構成の一対の保持部材３０とにより構成されている。

【００３２】このように、金属スリーブよりなる冷陰極
型の電極２１を有する小型蛍光管２０を用いる場合に
は、保持部材３０は、小型蛍光管２０の封体１１におけ
る両端Ｔ１とこの両端Ｔ１から内側に向かって５ｍｍの
位置Ｔ２との間の領域に設けられる。

【００３３】図７は、小型蛍光管２０の封体１１におけ
る端部からの距離と管壁温度との関係を示す曲線図であ
る。この図から明らかなように、冷陰極型の電極２１を
有する小型蛍光管２０においては、封体１１における端
部から内側に向かって５ｍｍの位置より内側の領域に、
管壁温度が最も低い最冷点が存在することが理解され
る。

【００３４】そして、上記の小型蛍光管装置によれば、
小型蛍光管２０の封体１１における管壁温度が最も低い
最冷点が存在する領域以外の領域、すなわち管壁温度が
高い領域に保持部材３０が設けられているので、保持部
材３０に熱が奪われても、封体１１内の温度の上昇に対
する影響が極めて小さく、その結果、輝度の立ち上がり
時間を短くすることができる。

【００３５】

〔封体（１１）〕

材質：鉛ガラス， 寸法：全長１６０ｍｍ，外径３．１５ｍｍ，内径２．３
５ｍｍ（断面積Ｓ＝３．４５×１０^-6ｍ² ） 〔リード線（１３）〕 材質：ジュメット線，外径０．３５ｍｍ 〔電極（１４）〕 金属スリーブ（１５）：材質；ステンレス，寸法；全長
４ｍｍ，外径１．４ｍｍ，内径１．２ｍｍ フィラメント（１６）：材質；タングステン，素線径３
０μｍ，エミッターの材質；（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｏ 〔蛍光体層（１７）〕 材質：三波長蛍光体，厚み：１５μｍ 〔封入物〕 封入ガス：アルゴンおよびクリプトンの混合ガス（組成
比：アルゴン／クリプトン＝９０モル％／１０モル
％），封入圧：５０Ｔｏｒｒ，水銀：封入量２ｍｇ

【００３６】この小型蛍光管（１０）を４０ｋＨｚの高
周波電力により点灯させたところ、定常点灯時における
初期特性は、定格ランプ電流が２０ｍＡ、定格ランプ電
圧が１５０Ｖ、入力電力が３Ｗ（封体の単位長さ当たり
の入力電力Ｐ＝１７Ｗ／ｍ）であり、比Ｓ／Ｐの値は
０．２０×１０^-6であった。また、上記の小型蛍光管
（１０）においては、室温で色度ｘ＝０．２９、ｙ＝
０．２７での初期の飽和輝度が４５，０００ｃｄ／ｍ²
であった。

【００３７】上記の小型蛍光管（１０）の封体（１１）
における両端部から内側に向かって１０ｍｍの位置にそ
れぞれ保持部材（３０）を設けることにより、図３に示
す構成の小型蛍光管装置を作製した。

【００３８】〈実施例２〜３および比較例１〉下記表１
の条件に従って小型蛍光管を作製し、これらの小型蛍光
管を用いたこと以外は実施例１と同様にして小型蛍光管
装置を作製した。また、これらの小型蛍光管の４０ｋＨ
ｚの高周波電力による定常点灯時における初期特性を表
１に示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】〈実施例４〉図２の構成に従い、下記の条
件により小型蛍光管（２０）を作製した。 〔封体（１１）〕 材質：鉛ガラス， 寸法：全長１６０ｍｍ，外径２．６０ｍｍ，内径２．０
ｍｍ（断面積Ｓ＝２．１７×１０^-6ｍ² ） 〔リード線（１３）〕 材質：ジュメット線，外径０．３５ｍｍ 〔電極（２１）〕 材質；ステンレス，寸法；全長４ｍｍ，外径１．４ｍ
ｍ，内径１．２ｍｍ 〔蛍光体層（１７）〕 材質：三波長蛍光体，厚み：１５μｍ 〔封入物〕 封入ガス：ネオンおよびアルゴンの混合ガス（組成比：
ネオン／アルゴン＝９５モル％／５モル％），封入圧：
８０Ｔｏｒｒ， 水銀：封入量２ｍｇ

【００４１】この小型蛍光管（２０）を４０ｋＨｚの高
周波電力により点灯させたところ、定常点灯時における
初期特性は、定格ランプ電流が５ｍＡ、定格ランプ電圧
が３６０Ｖ、入力電力が１．８Ｗ（封体の単位長さ当た
りの入力電力Ｐ＝８．２５Ｗ／ｍ）であり、比Ｓ／Ｐの
値は０．２６×１０^-6であった。また、上記の小型蛍光
管（２０）においては、室温で色度ｘ＝０．２９、ｙ＝
０．２７での初期の飽和輝度が２６，０００ｃｄ／ｍ²
であった。

【００４２】上記の小型蛍光管（２０）の封体（１１）
における両端部から内側に向かって５ｍｍの位置にそれ
ぞれ保持部材（３０）を設けることにより、図４に示す
構成の小型蛍光管装置を作製した。

【００４３】〈実施例５〜６および比較例２〉下記表１
の条件に従って小型蛍光管を作製し、これらの小型蛍光
管を用いたこと以外は実施例１と同様にして小型蛍光管
装置を作製した。また、これらの小型蛍光管の４０ｋＨ
ｚの高周波電力による定常点灯時における初期特性を表
１に示す。

【００４４】

【表２】

【００４５】〈輝度の立ち上がり時間の測定〉上記の実
施例１〜６および比較例１〜２に係る小型蛍光管装置を
用い、温度２５℃の環境下において、下記の点灯条件
（１）および（２）により当該小型蛍光管を点灯させ、
点灯開始からの輝度を経時的に測定し、飽和輝度の９０
％の輝度に達するまでの時間を測定した。 点灯条件（１）：定常点灯時の入力電力と同等の電力を
供給する。 点灯条件（２）：定常点灯時の入力電力の１．５倍の電
力を２０秒間供給する。結果を表３に示す。

【００４６】

【表３】

【００４７】表３から明らかなように、実施例１〜３に
係る小型蛍光管は、比較例１に係る小型蛍光管に比較し
て、輝度の立ち上がり時間が短いものであり、また、実
施例４〜６に係る小型蛍光管は、比較例２に係る小型蛍
光管に比較して、輝度の立ち上がり時間が短いものであ
った。また、定常点灯時の入力電力の１．５倍の電力を
２０秒間供給することにより、輝度の立ち上がり時間が
さらに短くなることが確認された。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の小型蛍光
管によれば、封体の断面積Ｓと封体の単位長さ当たりの
入力電力Ｐとの比Ｓ／Ｐの値が特定の範囲にあるため、
輝度の立ち上がり時間を短くすることができる。

【００４９】また、本発明の小型蛍光管装置によれば、
封体における管壁温度が高い領域に保持部材が設けられ
ているので、保持部材に熱が奪われても、封体内の温度
の上昇に対する影響が極めて小さく、その結果、輝度の
立ち上がり時間を短くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の小型蛍光管の一例における構成を示す
説明用断面図である。

【図２】本発明の小型蛍光管の他の例における構成を示
す説明用断面図である。

【図３】本発明の小型蛍光管装置の一例における構成を
示す説明用断面図である。

【図４】保持部材の一例を示す説明図である。

【図５】図１に示す構成の小型蛍光管の封体における端
部からの距離と管壁温度との関係を示す曲線図である。

【図６】本発明の小型蛍光管装置の他の例における構成
を示す説明用断面図である。

【図７】図２に示す構成の小型蛍光管の封体における端
部からの距離と管壁温度との関係を示す曲線図である。

【符号の説明】

１０ 小型蛍光管 １１ 封体 １２ 封止部 １３ リード線 １４ 電極 １５ 金属スリーブ １６ フィラメント １７ 蛍光体層 ２０ 小型蛍光管 ２１ 電極 ３０ 保持部材 ３１，３２，３３ 内壁面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 圭市 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシオ 電機株式会社内 (72)発明者 藤井 誠 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシオ 電機株式会社内 (72)発明者 畠 亜希子 兵庫県姫路市別所町佐土1194番地 ウシオ 電機株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内径が５ｍｍ以下の管型の封体と、この
   封体内に互いに対向するよう配置された一対の電極とを
   有してなる小型蛍光管であって、 封体の断面積Ｓ（ｍ² ）と、封体の単位長さ当たりの入
   力電力Ｐ（Ｗ／ｍ）との比Ｓ／Ｐの値が下記の条件を満
   足することを特徴とする小型蛍光管。 条件 ０．０５×１０^-6≦Ｓ／Ｐ≦０．４５×１０^-6
2. 【請求項２】 点灯開始後１０〜６０秒間の範囲の設定
   された時間だけ、定常点灯時の入力電力の１．１〜２．
   ０倍の過剰電力が供給されることにより点灯されること
   を特徴とする請求項１に記載の小型蛍光管。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の小型蛍
   光管と、この小型蛍光管の封体を保持するよう設けられ
   た保持部材とよりなり、 前記小型蛍光管の電極の各々は、金属スリーブと、この
   金属スリーブの筒孔内に収容されるよう配置されたフィ
   ラメントとよりなり、 前記保持部材は、前記小型蛍光管の封体における両端か
   ら内側に向かって５ｍｍの位置またはこれより内側の領
   域に設けられていることを特徴とする小型蛍光管装置。
4. 【請求項４】 請求項１または請求項２に記載の小型蛍
   光管と、この小型蛍光管の封体を保持するよう設けられ
   た保持部材とよりなり、 前記小型蛍光管の電極の各々は、金属スリーブまたは金
   属棒よりなり前記保持部材は、前記小型蛍光管の封体に
   おける両端とこの両端から内側に向かって５ｍｍの位置
   との間の領域に設けられていることを特徴とする小型蛍
   光管装置。