JP2006164869A

JP2006164869A - Light source apparatus and liquid crystal display device using this

Info

Publication number: JP2006164869A
Application number: JP2004357838A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Shimizu; 伸浩清水; Masaki Hirohashi; 正樹広橋; Shinichiro Hataoka; 真一郎畑岡; Shiro Otake; 史郎大竹
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2006-06-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source device in which a malfunction caused by gaps inevitably formed between an external electrode and the outer peripheral face of a bulb is eliminated, and the dielectric breakdown of atmospheric gas can be prevented surely, and of which the luminous flux maintenance rate is high. <P>SOLUTION: As for the light source device, respective voids between a light-emitting tube and the external electrode composed of one face or more are set at a prescribed space or more in which the voids do not make the dielectric breakdown, and an average value of gap spacings on respective faces can improve a brightness maintenance rate, and is set at the value keeping initial brightness in a high prescribed range. By this, the light source device of which the brightness maintenance rate is high can be obtained while suppressing the dielectric breakdown. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内部電極と外部電極とを備えた光源装置に関し、特に長寿命の光源装置に関する。 The present invention relates to a light source device including an internal electrode and an external electrode, and particularly to a light source device having a long life.

近年、液晶表示装置等に用いられるバックライトにおいて、水銀を用いたバックライトの研究に加え、水銀を用いていないバックライトは、光源装置の時間的温度変化に伴う発光強度の変動が少ないことや、水銀を用いないバックライトは環境上好ましい等の理由から、水銀を用いないバックライトの研究が盛んに行われている。 In recent years, in backlights used for liquid crystal display devices and the like, in addition to research on backlights using mercury, backlights that do not use mercury have less variation in light emission intensity due to temporal temperature changes of the light source device. For the reason that a backlight that does not use mercury is environmentally preferable, research on backlights that do not use mercury has been actively conducted.

従来の希ガス放電灯装置を図４（ａ）に示す（特許文献１を参照）。希ガス放電灯装置は、希ガスが封入されたバルブ１と、バルブ１の内部に配置された内部電極４と、バルブの外部に密着して配置された外部電極５を有する。放電灯点灯装置は、高周波点灯回路１０から内部電極４と外部電極５とに電圧が印加されて点灯する。
特開平５−２９０８５号公報（例えば、図１参照） A conventional rare gas discharge lamp device is shown in FIG. 4 (a) (see Patent Document 1). The rare gas discharge lamp device has a bulb 1 in which a rare gas is sealed, an internal electrode 4 arranged inside the bulb 1, and an external electrode 5 arranged in close contact with the outside of the bulb. The discharge lamp lighting device is lit by applying a voltage from the high-frequency lighting circuit 10 to the internal electrode 4 and the external electrode 5.
JP-A-5-29085 (see, for example, FIG. 1)

外部電極５をバルブ１に密着させる方法として、熱収縮チューブを使用する方法がある。外部電極５となる金属線をバルブ１に密着させた後に、熱収縮チューブ内に金属線とバルブ１とを入れ、熱収縮チューブを収縮させる。熱収縮チューブが収縮することによって、金属線とバルブ１とが密着する。また、外部電極５をバルブ１に密着させる方法として、バルブ１に金属ペーストを塗布することで外部電極５を形成する方法もある。 As a method for bringing the external electrode 5 into close contact with the bulb 1, there is a method using a heat shrinkable tube. After the metal wire to be the external electrode 5 is brought into close contact with the bulb 1, the metal wire and the bulb 1 are put into the heat shrinkable tube to shrink the heat shrinkable tube. As the heat-shrinkable tube contracts, the metal wire and the valve 1 are brought into close contact with each other. As a method for bringing the external electrode 5 into close contact with the bulb 1, there is also a method of forming the external electrode 5 by applying a metal paste to the bulb 1.

しかしながら、熱収縮チューブで金属線を密着させて外部電極５を形成しても、金属ペーストを塗布することで外部電極５を形成しても、外部電極５をバルブ１の外周面に完全に密着させることはできない。すなわち、製造誤差や動作中の振動・環境の寒暖状態等の種々の原因により、図４（ｂ）に示すように、外部電極５とバルブ１との間にボイドないしは微少な隙間５が必ず生じる。なお、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ部の拡大概略図である。この隙間５が存在すると、バルブ１に対して正常に電力を投入できず発光強度が不安定になる。また、隙間５の部分で雰囲気気体の絶縁破壊が生じやすく、絶縁破壊によりイオン化した気体分子は周囲の部材を破壊する。例えば、雰囲気気体が空気である場合、絶縁破壊によりオゾンが発生し、このオゾンが周囲の部材を破壊する。 However, even if the external electrode 5 is formed by closely contacting a metal wire with a heat shrinkable tube, or the external electrode 5 is formed by applying a metal paste, the external electrode 5 is completely adhered to the outer peripheral surface of the bulb 1. I can't let you. That is, due to various causes such as manufacturing errors, vibration during operation, and the temperature of the environment, as shown in FIG. 4B, a void or a minute gap 5 is necessarily generated between the external electrode 5 and the valve 1. . FIG. 4B is an enlarged schematic view of a portion B in FIG. If this gap 5 exists, power cannot be normally applied to the bulb 1 and the emission intensity becomes unstable. In addition, dielectric breakdown of the atmospheric gas is likely to occur in the gap 5 portion, and gas molecules ionized by dielectric breakdown destroy surrounding members. For example, when the atmospheric gas is air, ozone is generated due to dielectric breakdown, and this ozone destroys surrounding members.

以上のように、収縮チューブのような物理的方法に限らず、金属ペーストのような化学的方法によって外部電極５を形成した場合でも、外部電極５とバルブ１の外周面との間には、かならず隙間が存在し、この隙間は発光の不安定化と、雰囲気気体の絶縁破壊を引き起こす。 As described above, even when the external electrode 5 is formed not only by a physical method such as a shrinkable tube but also by a chemical method such as a metal paste, between the external electrode 5 and the outer peripheral surface of the bulb 1, A gap always exists, and this gap causes instability of light emission and dielectric breakdown of the atmospheric gas.

本発明は、外部電極とバルブの外周面との間に不可避的に生じる隙間に起因する不具合を解消し、雰囲気気体の絶縁破壊を確実に防止することができ、かつ、光束維持率が高い光源装置を提供することを課題とする。 The present invention eliminates a problem caused by a gap inevitably generated between the external electrode and the outer peripheral surface of the bulb, can reliably prevent dielectric breakdown of atmospheric gas, and has a high luminous flux maintenance factor It is an object to provide an apparatus.

上記課題を解決するために、本願の光源装置は、発光管と１つ以上の面からなる外部電極との空隙のそれぞれを空隙が絶縁破壊しない所定間隔以上と設定され、かつ、各面の空隙間隔の平均値が輝度維持率を向上でき、初期輝度を高い所定範囲の収める値に設定される。 In order to solve the above-described problem, the light source device of the present application is configured such that each of the gaps between the arc tube and the external electrode composed of one or more surfaces is set to a predetermined interval or more so that the gaps do not break down dielectrically. The average value of the intervals can improve the luminance maintenance ratio, and the initial luminance is set to a value that falls within a high predetermined range.

上記構成により、絶縁破壊を抑制しつつ、輝度維持率が高い光源装置を実現できる。 With the above configuration, it is possible to realize a light source device having a high luminance maintenance rate while suppressing dielectric breakdown.

本発明は、（１）発光管と外部電極の距離を所定の距離以上して絶縁破壊を防止し、加えて、（２）光束維持率の高い長寿命の抗原装置を実現する構成を提示する。 The present invention provides (1) a structure that realizes a long-life antigen device with a high luminous flux maintenance rate by (1) preventing the dielectric breakdown by increasing the distance between the arc tube and the external electrode to a predetermined distance or more. .

本実施形態の説明の前に、絶縁破壊を防止する発光管と外部電極との距離について説明する。なお、本発明は、同出願人により、国際出願（ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１２２８３）されている。ここでは、国際出願の概要部分のみ説明し、国際出願を援用して詳細な説明は省略する。 Prior to the description of the present embodiment, the distance between the arc tube and the external electrode that prevents dielectric breakdown will be described. The present invention has been filed internationally (PCT / JP2004 / 012283) by the same applicant. Here, only the outline part of the international application will be described, and the detailed description will be omitted by using the international application.

図５（ａ）に、図４において外部電極１２が発光管１０（バルブとも呼ぶ）から離隔した拡大概略図を示す。図５（ｂ）に、図５（ａ）の構成を等価回路として表現した回路図を示す。図５に示すように、外部電極１２と放電空間との間には、空隙と発光管１０の壁とが存在する。また、空隙と発光管１０の壁とは、直列に接続されたコンデンサＣ１，Ｃ２と等価であるとみなすことができる。 FIG. 5A shows an enlarged schematic view in which the external electrode 12 is separated from the arc tube 10 (also referred to as a bulb) in FIG. FIG. 5B shows a circuit diagram expressing the configuration of FIG. 5A as an equivalent circuit. As shown in FIG. 5, a gap and the wall of the arc tube 10 exist between the external electrode 12 and the discharge space. Further, the gap and the wall of the arc tube 10 can be regarded as equivalent to the capacitors C1 and C2 connected in series.

空隙の間隔をＸ１、発光管１０の壁の厚さをＸ２、空隙の比誘電率をε１（＝、発光管１０の比誘電率をε２、空隙に係る電圧をＶ１、発光管１０に係る電圧をＶ２，空隙と発光管１０とに係る電圧をＶ（＝Ｖ１＋Ｖ２）、空隙の電界をＥ１とする。このとき、図５（ｂ）の等価回路から、空隙の電界Ｅは、以下のように求まる。 The gap distance is X1, the wall thickness of the arc tube 10 is X2, the relative permittivity of the gap is ε1 (=, the relative permittivity of the arc tube 10 is ε2, the voltage related to the gap is V1, the voltage related to the arc tube 10 Is V2, the voltage applied to the air gap and the arc tube 10 is V (= V1 + V2), and the electric field of the air gap is E1, where the electric field E of the air gap is as follows from the equivalent circuit of FIG. I want.

空隙の絶縁破壊電界をＥ０とすると、絶縁破壊が起こらないためには、Ｅ０＞Ｅの条件を満たす必要がある。この条件と式（Ａ）とからＸ１の条件を計算すると以下のようになる。 If the dielectric breakdown electric field of the air gap is E0, it is necessary to satisfy the condition of E0> E in order to prevent dielectric breakdown. When the condition of X1 is calculated from this condition and the formula (A), it is as follows.

したがって、空隙における絶縁破壊を生じさせないためには、空隙の距離Ｘ１を以下の式で定義される最短距離Ｘ１よりも大きく設定しなくてはならないことがわかる。 Therefore, it can be seen that the gap distance X1 must be set larger than the shortest distance X1 defined by the following equation in order not to cause dielectric breakdown in the gap.

以上のことから、空隙の距離Ｘ１を最短距離Ｘ１Ｌよりも大きく設定することにより、空隙に充填された雰囲気ガス（ここでは空気）の絶縁破壊を防止することができ、絶縁破壊によりイオン化したガス（ここではオゾン）が周辺の部材を破壊することを防止することができる。 From the above, by setting the gap distance X1 to be larger than the shortest distance X1L, it is possible to prevent the dielectric breakdown of the atmospheric gas (air in this case) filled in the gap, and the gas ionized by dielectric breakdown ( Here, ozone) can be prevented from destroying surrounding members.

以下、上記の絶縁破壊を防止する空隙の間隔を空けた上で、光束維持率を改善する構成について、図面を参照しながら説明する。 In the following, a configuration for improving the luminous flux maintenance factor with a gap between the gaps preventing the dielectric breakdown will be described with reference to the drawings.

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における光源装置を示すものである。 (Embodiment 1)
FIG. 1 shows a light source device according to a first embodiment of the present invention.

図１において、実施の形態１では、本発明の光源装置の最も基本的な例について説明する。実施形態１の光源装置１００の構成を図１（ａ）に示す。また、図１（ａ）における発光管１０の長手方向に対して垂直な線Ｉ−Ｉに於ける断面図を図１（ｂ）に示す。光源装置１００は、内部に放電媒体が封入された管状の発光管１０と、発光管１０の内部の一端に配置された内部電極１１と、発光管１０の外部に配置された外部電極１２とを備える。なお、内部電極１１は、一端だけでなく、両端にあっても良い。 In FIG. 1, Embodiment 1 describes the most basic example of the light source device of the present invention. The structure of the light source device 100 of Embodiment 1 is shown to Fig.1 (a). FIG. 1B shows a cross-sectional view taken along line I-I perpendicular to the longitudinal direction of the arc tube 10 in FIG. The light source device 100 includes a tubular arc tube 10 in which a discharge medium is enclosed, an internal electrode 11 disposed at one end inside the arc tube 10, and an external electrode 12 disposed outside the arc tube 10. Prepare. Note that the internal electrode 11 may be provided not only at one end but also at both ends.

内部電極１１にはリード線１４が接続されている。外部電極１２は接地されている。本実施の形態では外部電極１２は接地されているが、接地されてなくても良い。 A lead wire 14 is connected to the internal electrode 11. The external electrode 12 is grounded. Although the external electrode 12 is grounded in the present embodiment, it may not be grounded.

発光管１０は、発光管１０の長手方向の軸に垂直な断面の断面構造が概ね円形形状の、所謂、細長い管状のものを用いる。これは、管状のものが標準型として最も大量に、そして低コストで流通していることが理由である。 As the arc tube 10, a so-called elongate tube having a substantially circular cross-sectional structure perpendicular to the longitudinal axis of the arc tube 10 is used. This is because the tubular type is distributed in the largest quantity and at a low cost as a standard type.

また、上記発光管１０は、透光性の材料で形成され、例えばホウケイ酸ガラスで形成される。また、発光管１０は、石英ガラス、ソーダガラス、鉛ガラス等のガラスから形成しても良い。発光管１０に用いられるガラス管の外径は、液晶表示装置用の光源装置として１．０ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。ガラス管の外面と内面の距離、即ちガラス管の肉厚Ｘ２は、通常、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍである。なお、発光管１０は、直線状の形状に限らず、他の形状であってもよい。例えば、バックライトの形状に合わせてＬ字状、Ｕ字状または矩形状等であってもよい。 The arc tube 10 is made of a translucent material, for example, borosilicate glass. Moreover, you may form the arc tube 10 from glass, such as quartz glass, soda glass, and lead glass. The outer diameter of the glass tube used for the arc tube 10 is about 1.0 mm to 10 mm as a light source device for a liquid crystal display device. The distance between the outer surface and the inner surface of the glass tube, that is, the thickness X2 of the glass tube is usually 0.1 mm to 1.0 mm. Note that the arc tube 10 is not limited to a linear shape, and may have other shapes. For example, it may be L-shaped, U-shaped, rectangular or the like in accordance with the shape of the backlight.

発光管１０は封止されており、その内部には、放電媒体（図示せず）が封入されている。放電媒体は発光管１０の内表面に塗布された蛍光体１３を励起するには、キセノンを少なくとも含むことが好ましい。キセノンガスは紫外線を発生できるからである。また、周囲温度による光束変化を抑制するためには、放電媒体は、水銀を含まない無水銀の放電媒体であることが好ましい。ここで、水銀を含まないとは、実質的に発光に寄与する水銀を含まないことであり、微量の水銀が含まれていても構わない。発光管１０に封入されているガスの圧力は５ｋＰａ〜３０ｋＰａ程度である。 The arc tube 10 is sealed, and a discharge medium (not shown) is sealed therein. In order to excite the phosphor 13 applied to the inner surface of the arc tube 10, the discharge medium preferably contains at least xenon. This is because xenon gas can generate ultraviolet rays. Further, in order to suppress a change in luminous flux due to the ambient temperature, the discharge medium is preferably a mercury-free discharge medium that does not contain mercury. Here, not containing mercury means not containing mercury that substantially contributes to light emission, and may contain a trace amount of mercury. The pressure of the gas sealed in the arc tube 10 is about 5 kPa to 30 kPa.

図１（ａ）に示すように、発光管１０の内面には、蛍光体層１３が形成されている。蛍光体層１３は、放電媒体から発せられた光の波長を変換するために形成される。蛍光体層１３の材料を変化させることによって、さまざまな波長の光が得られる。たとえば、白色光や、赤、緑及び青等の光が得られる。蛍光体層１３は、所謂、一般照明用蛍光灯、プラズマディスプレイ等に用いられる材料で形成できる。 As shown in FIG. 1A, a phosphor layer 13 is formed on the inner surface of the arc tube 10. The phosphor layer 13 is formed to convert the wavelength of light emitted from the discharge medium. By changing the material of the phosphor layer 13, light of various wavelengths can be obtained. For example, white light or light such as red, green, and blue can be obtained. The phosphor layer 13 can be formed of a material used for so-called general illumination fluorescent lamps, plasma displays, and the like.

内部電極１１は、発光管１０の一端の内部に形成されている。内部電極１１は、例えばタングステンやニッケルなどの金属で形成できる。内部電極１１の表面は、酸化セシウム、酸化バリウム、酸化ストロンチウムといった金属酸化物層で表面の一部又は全体覆われていてもよい。このような金属酸化物層を用いることによって、点灯開始電圧を低減でき、イオン衝撃による電極の劣化を防止できる。 The internal electrode 11 is formed inside one end of the arc tube 10. The internal electrode 11 can be formed of a metal such as tungsten or nickel. The surface of the internal electrode 11 may be partially or entirely covered with a metal oxide layer such as cesium oxide, barium oxide, or strontium oxide. By using such a metal oxide layer, the lighting start voltage can be reduced and electrode deterioration due to ion bombardment can be prevented.

外部電極１２は複数の平面または曲面から構成される。また、外部電極１２は、発光管１０の外部であり、発光管１０とは密着することなく、空隙を介して、発光管１０から所定距離以上を隔てて配置されている。 The external electrode 12 is composed of a plurality of flat surfaces or curved surfaces. Further, the external electrode 12 is outside the arc tube 10 and is arranged at a predetermined distance or more from the arc tube 10 through a gap without being in close contact with the arc tube 10.

所定距離とは、第一条件として、外部電極１２と内部電極１１との間に印加された電圧によっても空隙が絶縁破壊されない程度の距離のことである。具体的には、Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ１３ともに式（Ｂ）を満たす。 The predetermined distance is a distance that does not cause dielectric breakdown of the air gap even by a voltage applied between the external electrode 12 and the internal electrode 11 as a first condition. Specifically, X11, X12, and X13 satisfy the formula (B).

また、所定距離の第二条件として、外部電極１２を構成している各面と発光管の最短距離Ｘ１１、Ｘ１２，Ｘ１３の平均値をＸｌａｖｇとした場合に、 Further, as a second condition of the predetermined distance, when the average value of the shortest distances X11, X12, and X13 between each surface constituting the external electrode 12 and the arc tube is Xlavg,

の式（１）が、以下の式（２）を満たす。 Equation (1) satisfies the following Equation (2).

ここで、Ｘ１１、Ｘ１３は、三平面からなる外部電極１２の側面と発光管１０との最短距離である。Ｘ1２は、三平面からなる外部電極１２の中央面と発光管１０との最短距離である。Ｘ２は、発光管１の肉厚である。ε２は、発光管１の比誘電率である。 Here, X11 and X13 are the shortest distances between the side surface of the external electrode 12 having three planes and the arc tube 10. X12 is the shortest distance between the central surface of the external electrode 12 composed of three planes and the arc tube 10. X2 is the thickness of the arc tube 1. ε2 is the relative dielectric constant of the arc tube 1.

また、好ましくは、式（１）が以下の式（３）を満たす。 Preferably, the formula (1) satisfies the following formula (3).

以下、式（１）について説明する。なお、式（２）、式（３）は、後述の実施例で説明する。発光管１０の壁と空隙と外部電極１２との構成は、図３（ｃ）の等価回路と仮定できる。このとき、はっこうかん１０の壁と空隙との静電容量Ｃｔは、発光管１０の壁の静電容量Ｃ２と、空隙の静電容量Ｃ１との合成である。ここで、Ｃ１，Ｃ２はそれぞれ、
Ｃ１ ∝ ε２／Ｘ２
Ｃ２ ∝ １／Ｘ１ａｖｇ
の式で表される。これによりＣｔは、
Ｃｔ＝Ｃ１×Ｃ２・（Ｃ１＋Ｃ２）
となる。この関係式に、Ｃ１，Ｃ２の関係式を適用すると、
Ｃｔ ∝ ε２／（Ｘ２＋ε２×Ｘ１ａｖｇ）
となり、式（１）となる。 Hereinafter, Formula (1) is demonstrated. Equations (2) and (3) will be described in examples described later. The configuration of the wall, the gap, and the external electrode 12 of the arc tube 10 can be assumed to be the equivalent circuit of FIG. At this time, the capacitance Ct between the wall and the gap of the envelope 10 is a combination of the capacitance C2 of the wall of the arc tube 10 and the capacitance C1 of the gap. Here, C1 and C2 are respectively
C1 ε ε2 / X2
C2 ∝ 1 / X1avg
It is expressed by the following formula. As a result, Ct becomes
Ct = C1 × C2 · (C1 + C2)
It becomes. If the relational expression of C1 and C2 is applied to this relational expression,
Ct ∝ ε2 / (X2 + ε2 × X1avg)
Thus, Equation (1) is obtained.

以上のように、式（１）は、発光管１０の壁と空隙との静電容量に比例する。このとき外部電極１２に溜まる放電電荷量をＱとした場合、発光管１０と外部電極１２から構成される光源部は、容量性負荷となるため、Ｑ∝Ｃｔが成立する。放電電荷量Ｑが大きい場合、放電媒体が励起される割合が増加し、発光管１０の輝度は高まる。しかし、同時に発光管１０内部に僅かに吸着している水分、炭酸ガス等が、大きいＱにより強い放電を受け続け、発光管１０内表面から脱離する。脱離した不純物は、放電媒体に混入することにより、蛍光体の輝度を劣化させる。したがって、Ｑが大きい場合、輝度維持率が時間ともに大きく低下して、短寿命の原因となる。 As described above, Expression (1) is proportional to the capacitance between the wall of the arc tube 10 and the gap. In this case, if the amount of discharge charge accumulated in the external electrode 12 is Q, the light source unit composed of the arc tube 10 and the external electrode 12 becomes a capacitive load, and thus Q∝Ct is established. When the discharge charge amount Q is large, the rate at which the discharge medium is excited increases and the luminance of the arc tube 10 increases. However, at the same time, moisture, carbon dioxide gas or the like slightly adsorbed inside the arc tube 10 continues to receive a strong discharge due to the large Q, and desorbs from the inner surface of the arc tube 10. The desorbed impurities are mixed in the discharge medium, thereby deteriorating the luminance of the phosphor. Therefore, when Q is large, the luminance maintenance ratio is greatly lowered with time, which causes a short life.

以上より、輝度、寿命の両方の特性を満足させるためには、放電電荷量Ｑの制御が必要となる。Ｑは光源部の静電容量Ｃｔに比例するので、このＣｔが比例する式（１）を変数として輝度維持率、輝度を測定することによって、式（１）の適切な範囲を導くことができる。このように導いた範囲の式が式（２）、式（３）である。 As described above, in order to satisfy both the luminance and life characteristics, it is necessary to control the discharge charge amount Q. Since Q is proportional to the capacitance Ct of the light source unit, an appropriate range of the equation (1) can be derived by measuring the luminance maintenance rate and luminance using the equation (1) in which the Ct is proportional as a variable. . Formulas in the range thus derived are formulas (2) and (3).

なお、外部電極１２は、銅、アルミニウム、ステンレス等の金属や、酸化スズ、酸化インジウム等を主成分とする透明導電体等で形成できる。さらに、外部電極１２は鏡面反射処理の施されているものを使用すれば外部電極１２の内面に高反射シートを設定しなくても、光源装置１０１から高い出射光量が望める。 The external electrode 12 can be formed of a metal such as copper, aluminum, or stainless steel, a transparent conductor mainly composed of tin oxide, indium oxide, or the like. Furthermore, if the external electrode 12 is subjected to a specular reflection process, a high amount of emitted light can be expected from the light source device 101 without setting a highly reflective sheet on the inner surface of the external electrode 12.

外部電極１２と発光管１０との距離を隔てての保持・固定に関する保持部材は、絶縁性部材（例えば、シリコーンゴム）を利用するなど様々な構成があり得る。何れの方法も容易に実現できるため、具体例を挙げての説明は省略する。また、保持部材は放電空間に直接関係しない内部電極１１よりも外側や放電空間が存在しない端部の発光管１０のガラス部に在ることが好ましい。 The holding member for holding and fixing the external electrode 12 and the arc tube 10 at a distance may have various configurations such as using an insulating member (for example, silicone rubber). Since any of the methods can be easily realized, description with a specific example is omitted. The holding member is preferably located outside the internal electrode 11 that is not directly related to the discharge space or on the glass portion of the arc tube 10 at the end where the discharge space does not exist.

光源装置１０１では、内部電極１１と外部電極１２との間の点灯回路１５により電圧を印加することにより放電が生じ、放電媒体が励起される。励起された放電媒体は、基底状態に移行する際に紫外線を発する。この紫外線は、蛍光体層１３で可視光に変換され、発光管１０から放射される。本実施形態における光源装置の点灯回路１５では、光束・発光効率を高めるため、矩形波の電圧を発生し、その入力電圧は、電圧のピークからピークまでの大きさが３．５〜４．０ｋＶ（以下、この電圧のことを「Ｖ_ｐ−ｐ」と記す）、矩形波の周波数は２０〜４０ｋＨｚ程度である。 In the light source device 101, discharge is generated by applying a voltage by the lighting circuit 15 between the internal electrode 11 and the external electrode 12, and the discharge medium is excited. The excited discharge medium emits ultraviolet rays when transitioning to the ground state. This ultraviolet light is converted into visible light by the phosphor layer 13 and emitted from the arc tube 10. In the lighting circuit 15 of the light source device in the present embodiment, a rectangular wave voltage is generated in order to increase the luminous flux / light emission efficiency, and the input voltage has a voltage peak-to-peak magnitude of 3.5 to 4.0 kV. (Hereinafter, this voltage is referred to as “V _p−p ”), and the frequency of the rectangular wave is about 20 to 40 kHz.

以下に、輝度維持率を向上させつつ、十分な輝度を実現できる式（１）の具体的な範囲を求めた実施例を示す。 Hereinafter, an example in which a specific range of Expression (1) that can realize sufficient luminance while improving the luminance maintenance rate is obtained will be described.

図２のグラフは、横軸に式（１）、縦軸に１００００時間の輝度維持率と相対輝度とを示したグラフである。実験は、発光管１０と外部電極１２の距離を変化させ、初期（０時間）の相対輝度と、点灯１００００時間の輝度維持率を評価した。 The graph of FIG. 2 is a graph in which the horizontal axis represents Formula (1) and the vertical axis represents the luminance maintenance rate and relative luminance for 10,000 hours. In the experiment, the distance between the arc tube 10 and the external electrode 12 was changed, and the initial relative luminance (0 hour) and the luminance maintenance rate after lighting for 10,000 hours were evaluated.

ここで、１００００時間の輝度維持率は、４００ｈまでの結果をＬｅｈｍａｎｎの式で最小二乗法によりフィッティングし、１００００時間の輝度値を予測し、その１００００時間の輝度値と０時間との輝度値との比率で求めた。ここで、Ｌｅｈｍａｎｎの式とは、
Ｙ＝Ｌ０×ｅｘｐ（−ｔ／Ｔａｕ）^ｎ，
である。ここで、Ｙは輝度維持率，Ｌ０は初期値，ｔは点灯時間，Ｔａｕは寿命定数，ｎは定数であり、照明業界で一般的に用いられている式である。 Here, the luminance maintenance rate for 10,000 hours is obtained by fitting the result up to 400 h by the least square method using the Lehmann equation, predicting the luminance value of 10,000 hours, and the luminance value of 10,000 hours and the luminance value of 0 hours. The ratio was obtained. Here, the Lehmann equation is
Y = L0 × exp (−t / Tau) ⁿ ,
It is. Here, Y is a luminance maintenance ratio, L0 is an initial value, t is a lighting time, Tau is a lifetime constant, and n is a constant, which is a formula commonly used in the lighting industry.

また、発光管１０は比誘電率ε２が５のホウケイ酸ガラスを用い、寸法は外径２．６ｍｍ、肉厚Ｘ２は０．３ｍｍ、長さ１６０ｍｍである。蛍光体層１３は、青に発光するＢＡＭ（ＢａＭｇ_２Ａｌ_１５Ｏ_２７：Ｅｕ^２＋）、緑に発光するＬＡＰ（ＬａＰＯ_４：Ｃｅ^３＋，Ｔｂ^３＋）、赤に発光するＹＢＯ（（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ_３：Ｅ^３＋）の３色を混合させ、発光管１０の内面に塗布した。内部電極１１は、図１のように外径１．６ｍｍ、全長５ｍｍのニッケルから形成されるカップ部に、全長１４ｍｍのタングステン線が接続されており、発光管１０の端部に１箇所設けた。外部電極１２は、図１のようにコの字の形状を用いた。外部電極１２は、アルミから形成されていて、厚さは０．３ｍｍ、三辺それぞれの内側の幅は、５．０−３．６−５．０ｍｍであり、長さは１６０ｍｍである。発光管１０には、キセノン６０％とアルゴン４０％との混合ガスを封入し、封入圧は２０ｋＰａである。内部電極部１１と外部電極１２とには、点灯回路１５によりＶ_ｐ−ｐが３．８ｋＶの点灯周波数３０ｋＨｚの矩形波を印加して点灯させた。 Further, the arc tube 10 is made of borosilicate glass having a relative dielectric constant ε2 of 5 and has dimensions of an outer diameter of 2.6 mm, a wall thickness X2 of 0.3 mm, and a length of 160 mm. The phosphor layer 13 includes BAM that emits blue light (BaMg ₂ Al ₁₅ O ₂₇ : Eu ²⁺ ), LAP that emits green light (LaPO ₄ : Ce ³⁺ , Tb ³⁺ ), and YBO that emits red light ((Y, Gd)). BO ₃ : E ³⁺ ) were mixed and applied to the inner surface of the arc tube 10. As shown in FIG. 1, the internal electrode 11 is connected to a cup portion formed of nickel having an outer diameter of 1.6 mm and a total length of 5 mm, and a tungsten wire having a total length of 14 mm is connected to the end portion of the arc tube 10. . The external electrode 12 has a U-shape as shown in FIG. The external electrode 12 is made of aluminum, has a thickness of 0.3 mm, the inner width of each of the three sides is 5.0-3.6-5.0 mm, and the length is 160 mm. The arc tube 10 is filled with a mixed gas of 60% xenon and 40% argon, and the filling pressure is 20 kPa. The internal electrode section 11 and the external electrode 12 were lit by applying a rectangular wave having a lighting frequency of 30 kHz with V _pp of 3.8 kV by the lighting circuit 15.

上記条件で、本実施形態の発光管１０と外部電極１２の距離Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ１３の平均値Ｘ１ａｖｇとＸ２を図２の表に示すように、７種類変化させた。距離Ｘ１１，Ｘ１２，Ｘ１３は、シリコーンゴムから形成された保持部材のサイズを変化させて実現した。保持部材は発光管１０両端の４ｍｍ内側に２箇所、発光管１０の中央に１箇所の計３箇所設けた。保持部材の厚さは１．５ｍｍとした。 Under the above conditions, the average values X1avg and X2 of the distances X11, X12, X13 between the arc tube 10 and the external electrode 12 of the present embodiment were changed as shown in the table of FIG. The distances X11, X12, and X13 were realized by changing the size of the holding member made of silicone rubber. The holding members were provided at a total of three locations, two at 4 mm inside both ends of the arc tube 10 and one at the center of the arc tube 10. The thickness of the holding member was 1.5 mm.

図２の結果から、ｆ（Ｘ１ａｖｇ）≦１．６９で点灯１００００時間の輝度維持率が急激に高くなり、ｆ（Ｘ１ａｖｇ）≦１．４４において、点灯１００００時間の輝度維持率は８０％程度で飽和する。 From the result of FIG. 2, the luminance maintenance rate for 10,000 hours of lighting increases rapidly when f (X1avg) ≦ 1.69, and the luminance maintenance rate for 10,000 hours of lighting is about 80% when f (X1avg) ≦ 1.44. Saturates.

一方、初期（０時間）の相対輝度は、ｆ（Ｘ１ａｖｇ）の減少とともに低下していく。ｆ（Ｘ１ａｖｇ）＜１．２３では、相対輝度は８０％を下回った。したがって、初期の輝度値を考慮した場合には、１．２３≦ｆ（Ｘ１ａｖｇ）が好ましい。 On the other hand, the initial (0 hour) relative luminance decreases as f (X1avg) decreases. At f (X1avg) <1.23, the relative luminance was below 80%. Therefore, when considering the initial luminance value, 1.23 ≦ f (X1avg) is preferable.

以上のことから、ｆ（Ｘ１ａｖｇ）は、以下の式（２）、式（３）が好ましい。 From the above, f (X1avg) is preferably the following expressions (2) and (3).

よって、式（２）、さらに好ましくは式（３）を満足させることにより、初期の相対輝度の低下を抑えつつ、輝度維持率が良好な光源装置１００を得ることができる。 Therefore, by satisfying the expression (2), more preferably the expression (3), it is possible to obtain the light source device 100 having a good luminance maintenance rate while suppressing a decrease in the initial relative luminance.

なお、本実施形態では、外部電極１２として三平面のものを用いた。しかし、二平面であっても一平面であっても構わない。また、曲面であっても構わない。なお、一平面の場合は、本実施形態のＸ１ａｖｇは平均値ではなく１つの値となる。 In the present embodiment, three external electrodes 12 are used. However, it may be two planes or one plane. Further, it may be a curved surface. In the case of one plane, X1avg in this embodiment is not an average value but a single value.

（実施の形態２）
実施形態２では、本発明の光源装置を用いた発光デバイスの例について説明する。 (Embodiment 2)
In Embodiment 2, an example of a light-emitting device using the light source device of the present invention will be described.

本実施の形態に於ける発光デバイス８００の構成を図３（ａ）に示す。図３（ａ）の線ＩＩ−ＩＩにおける断面図を、即ち管状の発光管の管断面方向の断面図を図３（ｂ）に示す。 FIG. 3A shows the configuration of the light emitting device 800 in this embodiment. FIG. 3B shows a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 3A, that is, a cross-sectional view of the tubular arc tube in the tube cross-sectional direction.

図３（ａ）の発光デバイス８００は平板状直方体型の導光板８２の上下２辺に光源装置８０が配置されている。図３（ｂ）に示すように光源装置８００から放出される光は導光板８２に導かれる構造になっている。光源装置８０の構造は実施の形態１の光源装置１０１と同様の構成である。また、６面を有する導光板８２の面のうち、光源装置８０が配置されていない２つの側面と、下面には光を反射させる反射シート８１が配置されている。また、図示しないが導光板８２の上面には、光を散乱させる拡散シートや放射される光の方位を限定するためのプリズムシート、さらには放出される光の偏光を制限する偏光シート等が形成されていてもかまわない。図３（ａ）は上面からだけ光が放出される面光源デバイスとして有用である。 In the light emitting device 800 shown in FIG. 3A, light source devices 80 are arranged on two upper and lower sides of a flat rectangular parallelepiped light guide plate 82. As shown in FIG. 3B, the light emitted from the light source device 800 is guided to the light guide plate 82. The structure of the light source device 80 is the same as that of the light source device 101 of the first embodiment. In addition, among the surfaces of the light guide plate 82 having six surfaces, a reflection sheet 81 that reflects light is disposed on two side surfaces where the light source device 80 is not disposed and a lower surface. Although not shown, a diffusion sheet for scattering light, a prism sheet for limiting the direction of emitted light, and a polarizing sheet for limiting the polarization of emitted light are formed on the upper surface of the light guide plate 82. It may be done. FIG. 3A is useful as a surface light source device in which light is emitted only from the upper surface.

また、図３（ａ）の上面に導光板等からの光が透過する液晶デバイスを配置して導光板８２からの光を導けば、液晶表示装置（液晶ディスプレイ等）用のバックライトとして利用することができる。 Further, if a liquid crystal device that transmits light from the light guide plate or the like is arranged on the upper surface of FIG. 3A and the light from the light guide plate 82 is guided, it is used as a backlight for a liquid crystal display device (liquid crystal display or the like). be able to.

本発明の光源装置は、液晶ディスプレイ等のバックライトに有効のみならず、一般照明用としても有効である。 The light source device of the present invention is effective not only for a backlight such as a liquid crystal display but also for general illumination.

（ａ）は本発明の実施形態１における光源装置１００の模式的な上面断面図、（ｂ）は図１（ａ）の線Ｉ−Ｉにおける模式的な断面図、（ｃ）は等価回路図(A) is a typical top sectional view of light source device 100 in Embodiment 1 of the present invention, (b) is a typical sectional view in line II of Drawing 1 (a), and (c) is an equivalent circuit diagram. 本発明の実施形態１におけるｆ（Ｘ１ａｖｇ）に対する輝度維持率と相対輝度との測定結果を示すグラフThe graph which shows the measurement result of the brightness | luminance maintenance factor with respect to f (X1avg) and relative brightness | luminance in Embodiment 1 of this invention. （ａ）は本発明の実施形態２における発光デバイス８００の模式的な平面図、（ｂ）は（ａ）の線ＩＩ−ＩＩにおける断面図(A) is a schematic plan view of the light-emitting device 800 according to Embodiment 2 of the present invention, and (b) is a cross-sectional view taken along line II-II in (a). （ａ）は従来の希ガス放電灯点灯装置の模式図、（ｂ）は（ａ）のＢ部の拡大図(A) is a schematic diagram of a conventional rare gas discharge lamp lighting device, (b) is an enlarged view of part B of (a). （ａ）は発光管１０と外部電極１２との間に空隙がある光源装置の模式図、（ｂ）は（ａ）の構成の等価回路図(A) is a schematic diagram of a light source device having a gap between the arc tube 10 and the external electrode 12, and (b) is an equivalent circuit diagram of the configuration of (a).

符号の説明Explanation of symbols

１００光源装置
１０発光管
１１内部電極
１２外部電極
１３蛍光体層
１４リード線
１５点灯回路
８００発光デバイス
８０光源装置
８１反射シート
８２導光板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Light source device 10 Arc tube 11 Internal electrode 12 External electrode 13 Phosphor layer 14 Lead wire 15 Lighting circuit 800 Light emitting device 80 Light source device 81 Reflective sheet 82 Light guide plate

Claims

放電媒体が封入された発光管と、
前記発光管の配置された内部電極と、
前記発光管から所定距離以上の空隙を介して配置された１面以上からなる外部電極と、
前記外部電極と前記発光管とを前記所定距離以上に配置する保持部材とを備え、
前記外部電極の前記面は、

よりも離れて配置され、
前記外部電極の前記面のそれぞれの前記所定距離の平均値をＸ１ａｖｇとし、前記発光管の肉厚をＸ２とし、前記発光管の比誘電率をε２としたときに定義される

が、

を満たす光源装置。 An arc tube enclosing a discharge medium;
An internal electrode in which the arc tube is disposed;
An external electrode composed of one or more surfaces disposed through a gap of a predetermined distance or more from the arc tube;
A holding member for disposing the external electrode and the arc tube at the predetermined distance or more,
The surface of the external electrode is

Is placed farther than
Defined when the average value of the predetermined distances of the surfaces of the external electrode is X1avg, the thickness of the arc tube is X2, and the relative dielectric constant of the arc tube is ε2.

But,

A light source device that satisfies the requirements.

式（１）が更に

を満たす、請求項１に記載の光源装置。 Formula (1) further

The light source device according to claim 1, wherein:

前記外部電極は、三面から構成されている、請求項１または２に記載の光源装置。 The light source device according to claim 1, wherein the external electrode includes three surfaces.

請求項１から３の何れか一つに記載の光源装置と、
前記光源装置から発せられる光が入射する導光板と、
前記導光板からの光が透過する液晶パネルとを備える液晶表示装置。 The light source device according to any one of claims 1 to 3,
A light guide plate on which light emitted from the light source device is incident;
A liquid crystal display device comprising: a liquid crystal panel through which light from the light guide plate is transmitted.