JPH10112287A - 細管蛍光ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バルブ内径が５ｍｍ以下の細管蛍光ランプに
おいて、ガラスバルブの両端の封止部分の気密性が良好
でその封止部の端から大気中の水分の侵入がなく、また
封止部端の給電用リード線の曲げストレスに対する強度
を高めた細管蛍光ランプを提供する。 【解決手段】 ガラスバルブ両端の封止部外面の給電用
リード線の引出し部を、セラミックス製あるいは樹脂製
の耐熱性封止材で覆うか、さらにはその耐熱性封止材の
上から、セラミックス製あるいは樹脂製の機械的強度を
持つ部材で覆って給電用リード線を固定した細管蛍光ラ
ンプとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、細管蛍光ランプに
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、管径が５ｍｍ以下のガラスバルブを
有する細管蛍光ランプの封止部の補強に関する。

【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、その液晶表示装置のバ
ックライトとしては細管蛍光ランプが使用されている。
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、細管蛍光ランプが広く使用されてい
る。細管蛍光ランプは、ガラスバルブ内に一対の対向配
置された電極を有し、その電極と接続された給電用リー
ド線がガラスバルブの封止部を貫通してガラスバルブ外
部へ引き出された構造となっている。

【０００３】通常は、ガラスバルブの封止部分の端面で
給電用リード線と封止部のガラスの境界部分、すなわち
給電用リード線の引出し部が大気中に露出している。例
えばリード線としてジュメット線が使用された場合、ジ
ュメット線はその外表面層に酸化膜（Ｃｕ₂ Ｏ：亜酸化
銅）が形成されており、この酸化膜がガラスと結合して
ガラスバルブの気密保持をしているが、その酸化膜が周
辺の雰囲気から水分を吸湿して過酸化して亜酸化銅の膜
となり、剥離を起こすことがある。

【０００４】従来からあるガラスバルブ内径が５ｍｍ超
の比較的太い管径の細管蛍光ランプの場合は、封止部の
管軸方向の厚みが５ｍｍ以上の長さで確保できるので前
記酸化膜が剥離を起こしてもリーク不良までは到らなか
った。しかし、最近は前記蛍光ランプの利用機器の小型
化が進み、それにつれてガラスバルブの細管化が進展
し、ガラスバルブ内径が５ｍｍ以下の例えば内径２ｍｍ
の細管蛍光ランプでは、封止部の管軸方向の厚みは１．
６ｍｍと薄いために酸化膜の剥離が起こると、その剥離
箇所をきっかけにして細管蛍光ランプの不良となるガラ
スバルブのリークが発生してしまう。

【０００５】また前述のように、細管蛍光ランプは給電
用リード線がガラスバルブの封止部を貫通してガラスバ
ルブ外部へ引き出された構造となっている。そして配線
をする際に前記給電用リード線の折り曲げ加工する場合
があり、その際に加工によるストレスが前記封止部にか
かり、封止部のリークの虞れがある。

【０００６】

【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、
バルブ内径が５ｍｍ以下の細管蛍光ランプにおいて、ガ
ラスバルブの両端の封止部分の気密性が良好でその封止
部の端から大気中の水分の侵入がなく、また封止部端の
給電用リード線の曲げストレスに対する強度を高めた細
管蛍光ランプを提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】両端に封止部が形成され
た、内径が５ｍｍ以下の管型のガラスバルブと、このガ
ラスバルブの両端において、前記封止部を貫通して伸び
る給電用リード線と、前記ガラスバルブ内における前記
給電用リード線の先端に設けられた一対の電極とを有し
てなる細管蛍光ランプにおいて、前記封止部外面の前記
給電用リード線の引出し部を、セラミックス製あるいは
樹脂製の耐熱性封止材で覆っている細管蛍光ランプにす
ることにより、前記課題は解決される。

【０００８】さらには、前記細管蛍光ランプにおいて、
前記封止部外面の前記給電用リード線の引出し部を、セ
ラミックス製あるいは樹脂の耐熱性封止材で覆い、前記
耐熱性封止材の上から、セラミックス製あるいは樹脂製
の機械的強度を持つ部材を用いて前記給電用リード線を
固定した細管蛍光ランプにすることにより、前記課題は
解決される。

【０００９】ここで、請求項に記載の耐熱性封止材は、
細管蛍光ランプの実使用状態においては、最高で２００
°Ｃ近傍まで管壁の温度が昇温することがあり得るので
２００°Ｃまで軟化や溶融や破損の起こらない耐熱性が
必要な耐熱性封止材である。

【００１０】また、請求項に記載の機械的強度を有する
部材は、細管蛍光ランプのリード線を曲げ加工する際に
ガラスバルブ端部のリード線に加わりうる３００ｇ程度
の加重によっても当該部材が破損しない機械的強度が必
要である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の細管蛍光ランプに
ついて詳細に説明する。図１は、本発明の細管蛍光ラン
プの一例における構成を示す断面図である。この細管蛍
光ランプにおいては、両端の各々に封止部１１が形成さ
れた、内径が５ｍｍ以下である直管型のガラスバルブ１
０の両端の各々には、ガラスバルブ１０を気密に貫通し
てガラスバルブ１０の軸方向に伸びる給電用リード線１
２が設けられている。この給電用リード線１２の各々の
内端部には、ガラスバルブ１０の軸方向において互いに
対向するよう一対の電極２０が設けられている。また、
ガラスバルブ１０の内周面には、例えば厚みが１０〜３
０μｍの蛍光体層２３が形成されている。３０は外部封
止領域であって、本発明の気密封止部分を示す。

【００１２】この例における電極２０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２１と、例え
ば（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｏよりなるエミッタが表面に担
持された、タングステンワイヤーからなる二重コイル状
のフィラメント２２とにより構成された熱陰極型電極で
あり、金属スリーブ２１はガラスバルブ１０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２２は金属スリーブ２１の内部に収容
されるよう配置されている。

【００１３】具体的には、電極２０の各々における金属
スリーブ２１は、例えば偏平に圧潰された基端部によっ
て給電用リード線１２の各々の内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給電用リード
線１２に保持されている。また、フィラメント２２は、
その基端が、圧潰された金属スリーブ２１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２１
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２１の筒孔内に配置されている。

【００１４】給電用リード線１２を構成する材料として
は、ジュメット線が用いられる。そして、ガラスバルブ
１０を構成する材料としては、鉛ガラスが用いられる。

【００１５】上記のような熱陰極型の電極２０を有する
細管蛍光ランプにおいては、ガラスバルブ１０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
って、始動電圧が低くて、輝度の高い細管蛍光ランプが
得られる。

【００１６】上記の構成の細管蛍光ランプの封止部１１
は次のように形成される。図２に示すようにガラスビー
ズ１４を貫通保持する給電用リード線１２の一端に電極
２０を取り付けて、封着用複合体１５を作製する。

【００１７】そして、作製した封着用複合体１５を内面
に蛍光体層２３が形成された、鉛ガラスよりなる直管状
のガラスバルブ１０に挿入し、当該封着用複合体１５に
おけるガラスビーズ１４がガラスバルブ１０の一端部に
おける封止部１１内に位置させた状態で保持する。

【００１８】つぎに、ガラスバルブ１０内に不活性ガス
を流しながら、当該ガラスバルブ１０の封止部形成部を
加熱することによって図３に示すように封止部１１を溶
着する。

【００１９】従来の細管蛍光ランプは以上の工程で作製
を終えるが、本発明の細管蛍光ランプでは、封止部１１
が形成された後、封止部１１での気密性を高めるため、
セラミックス製または樹脂製の耐熱性封止材を前記封止
部１１外面の前記給電用リード線１２の引出し部１３を
覆うように固化させ、外部気密封止領域３１を形成す
る。そのことにより、細管蛍光ランプの前記封止部１１
の気密性が格段に改善される。

【００２０】さらには、前述の耐熱性封止材を乾燥固化
させたのち、前記耐熱性封止材の上から、セラミックス
製または樹脂製の機械的強度を持つ部材を用いて前記給
電用リード線１２を固定することにより、外部補強封止
領域３２を形成させ、封止部近傍の前記給電用リード線
１２の曲げ加工時に封止部１１にかかるストレスが緩和
され、前記封止部１１の機械的強度が強まる。

【００２１】なお、本発明においては、ガラスバルブの
形状は直管に限られず、Ｕ字管、Ｗ字管、その他の形状
であってもよい。また、ここではガラスバルブとして鉛
ガラス、給電用リード線としてジュメット線の例を説明
したが、特にこれらの材料に限定されるわけではなく、
例えばガラスバルブとしては硼珪酸ガラス、給電用リー
ド線としてはコバール線を使用することもできる。硼珪
酸ガラスとコバール線の組み合わせによるガラスバルブ
封止部構造においても封止部の酸化物層における剥離に
よる封止部リークの発生の虞れがあり、本発明が適用で
きる。

【００２２】また、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。このような冷
陰極型の電極を有する細管蛍光ランプによれば、フィラ
メントが設けられていないため、ガラスバルブの黒化現
象が少なく、その結果、長いランプ寿命が得られる。冷
陰極型の電極を有する場合の、本発明の細管蛍光ランプ
の構成例を図４に示す。この細管蛍光ランプにおいては
図１に示す熱陰極型の細管蛍光ランプと同様に、ガラス
バルブ内には、水銀と希ガスが封入されている。そし
て、給電用リード線１２の内端部に設けられた電極２５
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２５の各々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給電用リード線
１２に保持されている。

【００２３】このような冷陰極型の電極２５を有する細
管蛍光ランプにおいては、ガラスバルブ１０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４０〜９７モル％であることがが好ましい。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、輝度の高い細管蛍光ランプが得られ
る。

【００２４】

【実施例】

＜実施例１＞以下、本発明の細管蛍光ランプの具体的な
実施例として熱陰極型の細管蛍光ランプについて説明す
る。図１に示す構成に従い、下記の条件により、本発明
の細管蛍光ランプを作製した。ガラスバルブ１０の材質
は鉛ガラスであり、全長９７ｍｍ、外径４．１ｍｍ、内
径３．３４ｍｍである。給電用リード線１２は外径０．
３５ｍｍのジュメット線である。電極２０は全長４ｍ
ｍ、外径１．６ｍｍのステンレス製スリーブ２１と素線
径２０μｍのフィラメント２２で構成されている。また
蛍光体層２３は三波長蛍光体であり厚み１５μｍであ
る。そして、封入物としては封入ガスとしてアルゴンお
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５０Ｔｏｒ
ｒ、水銀封入量２ｍｇである。そして、封止部の気密性
を高めるため、耐熱性封止材としてシリコーン樹脂をガ
ラスバルブ１０の各々のガラスバルブ外面の給電用リー
ド線１２の引出し点１３を覆うように刷毛を用いて厚み
で略１ｍｍ塗布し、塗布後５０°Ｃで１２時間の乾燥固
化を行った。

【００２５】上記の熱陰極型細管蛍光ランプについて、
次の条件により点灯実験を行った。耐熱性封止材でガラ
スバルブの封止部の給電線引出し部を覆った本発明に係
るランプと耐熱性封止材で覆ってない従来型のランプを
それぞれ２００本準備し、周囲温度６０°Ｃの環境にて
ランプ電流２０ｍＡでガラスバルブ封止部のリークに起
因する不点灯の発生率を調査するため、断続点灯実験を
実施した。１時間の点灯と１２時間の消灯を断続点灯の
１サイクルとし、そのサイクルを繰り返し、各サイクル
毎の不点灯発生率の累積結果を記録した。その結果を図
５に示す。

【００２６】この実験結果からわかるように、本発明に
係る細管蛍光ランプにおいては不点灯発生率は０％であ
った。一方、従来の細管蛍光ランプは不点灯不良の発生
率は約４％に達した。上記実験においては、図１に示し
た熱陰極型の電極構造の細管蛍光ランプについて説明し
たが、図４に示した冷陰極型の電極構造の細管蛍光ラン
プについてもガラスバルブ外面の封止部端の前記リード
線引出し部を耐熱性封止材で覆った細管蛍光ランプにす
ることにより、点灯不良率がゼロになることを発明者等
は確認している。

【００２７】上記の実験では耐熱性封止材としてシリコ
ーン樹脂を使用したが、この他にもアクリル系樹脂や、
エポキシ系樹脂、さらには低融点ガラス等のセラミック
スでも封止部の気密性保持の性能を得ることが可能であ
る。

【００２８】＜実施例２＞次に、前記封止部外面の前記
給電用リード線の引出し部を耐熱性封止材で覆い、前記
耐熱性封止材の上から機械的強度を持つ部材を用いて前
記給電用リード線を固定したことによる効果の実験結果
について述べる。図４に示した構成に従い、冷陰極型の
細管蛍光ランプを作製した。ガラスバルブ１０の材質は
硼珪酸ガラスであり、全長９５ｍｍ、外径２．０ｍｍ、
内径１．６ｍｍである。給電用リード線１２は外径０．
３ｍｍのコバール線である。電極２０は全長４ｍｍ、外
径１．２ｍｍのステンレス製スリーブ２１と素線径２０
μｍのフィラメント２２で構成されている。また蛍光体
層２３は三波長蛍光体であり厚み１５μｍである。そし
て、封入物としては封入ガスとして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
である。

【００２９】封止部には耐熱性封止材としてシリコーン
系樹脂をガラスバルブ１０の各々のバルブ外面の給電用
リード線１２の引出し部１３を覆うように刷毛を用いて
厚みで約１ｍｍ塗布し、塗布後５０°Ｃで１２時間の乾
燥固化を行った。上記シリコーン系樹脂を封止部外面に
塗布したのみの細管蛍光ランプとシリコーン系樹脂を塗
布した上から機械的強度を持つ部材であるエポキシ系樹
脂を用いて前記給電用リード線を固定した細管蛍光ラン
プを作製した。

【００３０】そして、上記の冷陰極型細管蛍光ランプに
ついて、次の条件により給電用リード線の折り曲げ試験
を行った。前述のシリコーン系樹脂を塗布したのみの細
管蛍光ランプとシリコーン系樹脂を塗布した上からエポ
キシ系樹脂を用いて前記給電用リード線を固定した細管
蛍光ランプをそれぞれ１０本づつ計２０本準備し、給電
用リード線の封止部根元で、該リード線を真っ直ぐの状
態から垂直に折り曲げてから再び真っ直ぐの状態に戻す
という試験を３回繰り返して封止部のリーク不良の発生
を調べた。

【００３１】この試験の結果、シリコーン系樹脂を封止
部端に塗布したのみの細管蛍光ランプでは１０本中７本
でリークが発生し、シリコーン系樹脂を塗布した上から
エポキシ系樹脂を用いて前記給電用リード線を固定した
細管蛍光ランプにおいては１０本でリーク不良は全く発
生しなかった。すなわち、細管蛍光ランプにおいて、前
記封止部外面の前記給電用リード線の引出し部を耐熱性
封止材で覆い、さらに前記耐熱性封止材の上から機械的
強度を持つ樹脂を用いて前記給電用リード線を固定する
ことによって、封止部の強度は格段に高くなることが分
かった。

【００３２】なお、上記の給電用リード線の折り曲げ試
験については、熱陰極型細管蛍光ラプに関しても同じ結
果が得られることが考えられる。

【００３３】上記の説明において、外部補強封止領域３
２に使用する機械的強度を持つ部材はエポキシ系樹脂に
ついて説明したが、エポキシ系樹脂に限定されるもので
はなく、アクリル樹脂や低融点ガラスのようなセラミッ
クスとしてもよい。ここで機械的強度は、リード線を３
００ｇの加重で外部補強封止領域端で折り曲げても外部
補強封止領域３２が割れないことが要求される。

【００３４】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように両端に封止
部が形成された、内径が５ｍｍ以下の管型のガラスバル
ブと、このガラスバルブの両端において、前記封止部を
気密に貫通して伸びる給電用リード線と、前記ガラスバ
ルブ内における前記給電用リード線の各々の先端に設け
られた一対の電極とを有してなる細管蛍光ランプにおい
て、前記封止部外面の前記給電用リード線の引出し部を
耐熱性封止材で覆っていることを特徴とする細管蛍光ラ
ンプとすることにより、従来の細管蛍光ランプと比較し
て前記封止部の酸化物層の剥離に起因するリークが抑制
され、前記封止部の気密性が向上する。

【００３５】さらには、前記封止部外面の前記給電用リ
ード線の引出し部を耐熱性封止材で覆い、前記耐熱性封
止材の上から機械的強度を持つ部材を用いて前記給電用
リード線の根元を固定することによって、前記封止部の
気密性とともに前記リード線の曲げ加工時の封止部の機
械的強度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の熱陰極型細管蛍光ランプの断面図を示
す。

【図２】封着用複合体に電極を取り付けた状態の断面図
を示す。

【図３】封止部の拡大模式図を示す。

【図４】本発明の冷陰極型細管蛍光ランプの断面図を示
す。

【図５】点灯実験結果を示す。

【符合の説明】

１０ ガラスバルブ １１ 封止部 １２ 給電用リード線 １３ 給電用リード線の引出し部 １４ ガラスビーズ １５ 封着用複合体 ２０ 電極 ２１ 金属スリーブ ２２ フィラメント ２３ 蛍光体層 ２５ 電極 ３０ 外部封止領域 ３１ 外部気密封止領域 ３２ 外部補強封止領域

フロントページの続き (72)発明者 松本 茂義 茨城県つくば市東光台５丁目２番地の１ 筑波ウシオ電機株式会社内 (72)発明者 猪尾 強 茨城県つくば市東光台５丁目２番地の１ 筑波ウシオ電機株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端に封止部が形成された、内径が５ｍ
   ｍ以下の管型のガラスバルブと、このガラスバルブの両
   端において、前記封止部を貫通して伸びる給電用リード
   線と、前記ガラスバルブ内における前記給電用リード線
   の先端に設けられた一対の電極と、を有してなる細管蛍
   光ランプにおいて、 前記封止部外面の前記給電用リード線の引出し部を、セ
   ラミックス製あるいは樹脂製の耐熱性封止材で覆ってい
   ることを特徴とする細管蛍光ランプ。
2. 【請求項２】 前記細管蛍光ランプにおいて、前記封止
   部外面の前記給電用リード線の引出し部を、セラミック
   ス製あるいは樹脂の耐熱性封止材で覆い、前記耐熱性封
   止材の上から、セラミックス製あるいは樹脂製の機械的
   強度を持つ部材を用いて前記給電用リード線を固定した
   ことを特徴とする請求項１に記載の細管蛍光ランプ。