JPH05251046A - 冷陰極けい光ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】封入ガスの混合比、および封入ガス圧を適正化
して高輝度で、始動性に優れた冷陰極けい光ランプを提
供する。 【構成】外径が３〜４．５mmに形成されたバルブ１と、
このバルブの端部にそれぞれ封装された冷陰極５とを備
え、バルブ内に、水銀および、アルゴンとネオンの混合
ガスを主体とした希ガスを封入した冷陰極けい光ランプ
において、アルゴンとネオンの混合比を４０〜７０％と
し、これら混合ガスの封入圧Ｐ（Torr）と電極間距離ｄ
（mm）との関係式Ｐ×ｄ^2/3 を２５０〜４５０としたこ
とを特徴とする。 【作用】アルゴンとネオンの混合比、およびこれら混合
ガスの封入圧が適性化され、従来よりも輝度が高くな
り、にも拘らず始動性に優れた陰極けい光ランプを提供
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示素子のバック
ライトに好適する細管形の冷陰極けい光ランプに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】最近、液晶を用いた表示技術が急速に進
歩しており、これに伴い液晶表示装置の小形化が進んで
いる。液晶表示板は背面からバックライトにより照射さ
れるようになっており、上記液晶表示装置の小形化によ
り、バックライトも小形化が要求されている。この種の
液晶表示装置のバックライトとしては、発熱が少なく、
高効率であり、発光長が長い等の理由から冷陰極けい光
ランプが使用されている。そして、小形液晶表示装置に
対応させるため、例えばバルブの外径を３〜４．５mm程
度の細径に形成した冷陰極けい光ランプも開発されてい
る。

【０００３】ところで、このような小形冷陰極けい光ラ
ンプは、細径であるが故に一層の高輝度化および長寿命
化が要求されている。一般にけい光ランプの場合は、高
輝度化および長寿命化を図るには同一ランプ電流に対し
て封入ガス圧を高くすれば良いことが知られている。し
かし、封入ガス圧を高くすると、始動電圧が上昇して始
動が困難になり、かつ消費電力も増大する。このため封
入ガス圧を調整するだけでは、このような相反する条件
を満足することができない。

【０００４】このため、従来から、高輝度化および長寿
命化を図るには、封入ガス圧を高くし、しかも始動電圧
および消費電力を引下げるために、封入ガスの種類を選
択してペニング効果を奏するガス、例えばアルゴンＡｒ
とネオンＮｅを混合して用いるような対策が講じられて
いる。

【０００５】例えば、バルブ外径が３〜４．５mm程度の
細径に形成した従来の陰極けい光ランプの場合、ペニン
グガスとしてアルゴン１〜３％、ネオン９７〜９９％の
混合ガスを用い、この混合ガスの封入圧力を２０〜４０
Torrに設定している。このようなランプでは、電極間距
離が１５０mmの場合、輝度が１３０００cd／ｍ² 、効率
が６１９０cd／ｍ² ／Ｗであった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、さらに
高輝度を図ろうとすると、封入ガス圧を高くする必要が
あるが、従来の場合は混合ガス中に占めるネオンの混合
が極めて高く、ネオンの割合が高い場合はランプ電圧が
上昇し、これにより放電維持電圧が高くなる傾向があ
る。よって、上記従来の細径形陰極けい光ランプの場合
は、ネオンの混合割合がかなり高いことから、それ以上
封入ガス圧を高くすることができず、このことから輝度
を高くすることができない不具合があった。

【０００７】本発明はこのような事情にもとづきなされ
たもので、その目的とするところは、輝度の向上をめざ
し、そのために封入ガスの混合比、および封入ガス圧の
適正化を図った細管形冷陰極けい光ランプを提供しよう
とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、外径が３〜
４．５mmに形成されたバルブと、このバルブの端部にそ
れぞれ封装された冷陰極とを備え、バルブ内に、水銀お
よび、アルゴンとネオンの混合ガスを主体とした希ガス
を封入した冷陰極けい光ランプにおいて、アルゴンとネ
オンの混合比（アルゴン／ネオン）を４０〜７０％と
し、これら混合ガスの封入圧Ｐ（Torr）と電極間距離ｄ
（mm）との関係式Ｐ×ｄ^2/3 を２５０〜４５０としたこ
とを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明によると、アルゴンとネオンの混合比、
およびこれら混合ガスの封入圧が適性化され、従来より
も輝度を高くした冷陰極けい光ランプを得ることができ
る。

【００１０】

【実施例】以下本発明について、図面に示す一実施例に
もとづき説明する。

【００１１】図１において１はバルブであり、外径ｄが
３〜４．５mm程度の細径をなしており、全長が５０〜３
００mmの直管形ガラスチューブにより形成されている。
バルブ１の内面にはけい光体被膜２が形成されていると
ともに、両端部には電極マウント３、３が封装されてい
る。

【００１２】電極マウント３、３は、バルブ１の開口端
部に封着されてこの端部を閉塞する導電性金属板４、４
と、これに溶接された冷陰極５、５とで構成されてお
り、これらの構造を図２に示す製造方法にもとづき説明
する。

【００１３】電極マウント３は、図２の（ａ）図に示す
ように、バルブ１の内径より小さな径を有する導電性金
属板４と、この導電性金属板４の一端面に接合された冷
陰極５および導電性金属板４の他端面に接合されたマウ
ント支持用サポートワイヤ７を備えている。導電性金属
板４は、後述する受電端子になるから例えばニッケルＮ
ｉ４７％、鉄Ｆｅ５３％の合金からなり、バルブ１の開
口端に挿入可能なようにバルブ１の内径より小さな径を
有している。例えばバルブ１の内径（外径より約１mm小
さい）が２．０〜２．５mmの場合、導電性金属板４の外
径は１．５mmで、板厚は１．５mm程度、またバルブ１の
内径が２．６〜３．５mmの場合、導電性金属板４の外径
は２．０mmで、板厚は１．５〜２．０mm程度がよい。こ
のような導電性金属板４に接合された冷陰極５は、線径
０．４〜０．５mm程度のニッケルＮｉからなるリード線
６に、山形のニッケル板を溶接して構成されている。な
お、マウント支持用サポートワイヤ７は、耐熱性を有す
るワイヤであればよい。このような４パーツ（４、５、
６および７）からなる電極マウント３は、図２の（ｂ）
図に示すように、マウント支持用サポートワイヤ７を支
持してバルブ１の開口端部に挿入する。この挿入状態
で、バルブ１の開口端部をガスバーナ１０またはヒータ
により加熱して軟化させる。すると、バルブ１の端部は
縮径して導電性金属板４に溶着する。すなわち、導電性
金属板４はガラスの接合によりバルブ１の開口端部に封
着される。

【００１４】この状態で、バルブ１の端部を図２の
（ｃ）図に示すカッター１１やグラインダー等で切断す
る。この切断は、バルブ１の端部のガラスと、導電性金
属板４とを所定の範囲ｔに亘って切り落とし、この際、
マウント支持用サポートワイヤ７も同時に取り除かれ
る。

【００１５】このような封着構造によると、導電性金属
板４はバルブ１の開口端部を気密に閉塞し、冷陰極５と
電気的に接続されてこの冷陰極５を保持しており、しか
も外面はバルブ１の端面と同一面となっている。このた
め、導電性金属板４はバルブ１の開口端部を閉塞する閉
塞部材、冷陰極５を保持するサポート、および受電端子
の機能を兼用している。

【００１６】このような構成の冷陰極けい光ランプの場
合、図１に示すように、取着された導電性板ばねからな
る一対の給電端子１５、１５によりバルブ１の端部が弾
圧され、これら給電端子１５、１５が導電性金属板４、
４、すなわち受電端子に接触する。これにより給電端子
１５、１５でランプが支持されるとともに、電気的な接
続がなされる。この場合、受電端子がバルブ１の端面と
面一となっているから、給電端子１５、１５に対して脱
着するときに障害となる部材がなく、脱着が容易になっ
てワンタッチ操作が可能となり、しかも給電端子１５、
１５と受電端子４、４との接触性がよい。

【００１７】さらに、上記の封着構造は、受電端子４、
４は封着部材を兼用しているから部品点数が少なくてす
み、しかもバルブ１を加熱溶融して縮径作用で導電性金
属板４、４を封着するからバルブ端部の径を細くするこ
とができ、細径化に有効である。

【００１８】このような構成の冷陰極けい光ランプにお
いては、電極マウント３、３の封着に先立ち、バルブ１
内に所定量に水銀が投入され、かつ希ガス雰囲気中で封
着がなされる。これにより、バルブ１内には水銀と希ガ
スが封入されている。

【００１９】希ガスはアルゴンＡｒとネオンＮｅとの混
合ガスであり、この場合アルゴンとネオンの混合比をア
ルゴン４０％およびネオン６０％とし、かつこれら混合
ガスの封入圧Ｐ（Torr）は電極間距離ｄ（mm）との関係
において、Ｐ×ｄ^2/3 の式で２５０〜４５０としてあ
る。

【００２０】このような希ガスの封入条件は本発明者ら
の研究、実験にもとづくものであり、以下これについて
説明する。ランプの輝度と封入ガス圧との関係は図３に
示されており、これにより、封入ガス圧を高くすると輝
度が向上することが判る。しかしながら、封入ガス圧が
高くなるとランプ電圧も高くなり、かつ始動電圧が高く
なり、始動性が悪化することはよく知られたことであ
る。始動性を改善するには、希ガスとしてペニングガス
を使用すればよいことが知られており、例えばアルゴン
単体よりもアルゴンとネオンとの混合ガスを用いると始
動電圧を引き下げるのに有効であり、このため従来から
アルゴンとネオンのペニングガスが採用されている。そ
こで、従来と同様なアルゴンとネオンのペニングガスを
用いて、これらの混合比と、各輝度、ランプ電圧および
始動電圧の変化具合を調べた。

【００２１】図４および図５から判るように、ランプ電
流が通常の適用領域である３〜８ mＡ程度の場合、輝度
はアルゴンとネオンの混合比には対してあまり影響を受
けなく、むしろ図３から判るように封入ガス圧により大
きく影響を受けることが理解できる。

【００２２】しかし、ランプ電圧は、図５から判る通
り、ネオンの比率が増す程高くなり、また一方、周囲温
度が０℃の場合の始動電圧は、ネオンの混合比を増せば
引き下げることができる。

【００２３】ところが、このような相反する作用では、
相互に影響を受けない領域、つまり相互の歩み寄りによ
る折衷策が必要であり、このためランプ電圧および始動
電圧はそれぞれ１０％以内の変化率にとどめることを条
件にし、これによりアルゴンとネオンの混合比を求め
た。図５より、ランプ電圧および始動電圧ともそれぞれ
の変化率が１０％以内となる範囲は、アルゴン：ネオン
の比を、４０〜７０％の範囲に規制すればよいことが判
る。すなわち、ランプ電圧および始動電圧を１０％を越
えて悪化させないようなアルゴンとネオンの混合比（ア
ルゴン／ネオン）は、４０〜７０％の範囲に規制すれば
よいことが判る。

【００２４】このような条件のもとで、輝度を高めるた
め混合ガスの封入圧Ｐを高くした。異なる仕様のランプ
補うため、封入ガス圧Ｐは電極間距離ｄとの関係式、Ｐ
×ｄ^2/3 をファクタとし、アルゴン／ネオンを４０／６
０として下記「表１」のような実験を行った。

【００２５】

【表１】 関係式Ｐ×ｄ^2/3 と輝度の関係を図６に示す。図６か
ら、Ｐ×ｄ^2/3 の値を高くすれば、つまり封入ガス圧を
高くすれば輝度が高くなることが判る。

【００２６】ただし、封入ガス圧を高くすると周囲温度
が０℃の場合の始動電圧も高くなる。そして、図６の結
果から、Ｐ×ｄ^2/3 を２５０未満とした場合は輝度が１
０％以上下がり、かつＰ×ｄ^2/3 が４５０を越えると始
動電圧が１０％以上上昇する。このため、Ｐ×ｄ^2/3 は
２５０〜４５０の範囲に規制すれば、高輝度で始動性が
良好な冷陰極けい光ランプを得ることができることにな
る。なお、寿命については、封入ガス圧を高くすること
により電極のスパッタリングを抑制するきことができる
ので、長寿命化が可能である。上記本発明の係わる冷陰
極けい光ランプと従来のランプとを、比較して示すと
「表２」のようになる。

【００２７】

【表２】 なお、本発明は図１に示す構造の冷陰極けい光ランプに
制約されるものではなく、バルブの形状、電極の形状、
封止構造等は種々の変形が可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、封
入ガスの混合比、および封入ガス圧が適正化されて高輝
度で、始動性に優れ、高効率および長寿命の冷陰極けい
光ランプを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す冷陰極けい光ランプの
断面図。

【図２】（ａ）図ないし（ｄ）図は、図１におけるラン
プの封止方法を順を追って示す図。

【図３】封入ガス圧と輝度の関係を示す特性図。

【図４】ランプ電流と輝度の関係を示す特性図。

【図５】ガス混合比と変化率の関係を示す特性図。

【図６】Ｐ×ｄ^2/3 と変化率の関係を示す特性図。

【符号の説明】

１…バルブ、３…電極マウント、４…導電体、５…冷陰
極、６…リード線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外径が３〜４．５mmに形成されたバルブ
   と、このバルブの端部にそれぞれ封装された冷陰極とを
   備え、バルブ内に、水銀および、アルゴンとネオンの混
   合ガスを主体とした希ガスを封入した冷陰極けい光ラン
   プにおいて、 上記アルゴンとネオンの混合比（アルゴン／ネオン）を
   ４０〜７０％とし、これら混合ガスの封入圧Ｐ（Torr）
   と電極間距離ｄ（mm）との関係式Ｐ×ｄ^2/3 を２５０〜
   ４５０としたことを特徴とする冷陰極けい光ランプ。