JP2007053117A - 外部電極放電ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】発光量が大きくし、しかも長寿命化が図れる外電電極放電ランプを実現する。
【解決手段】内部に放電媒体を封入した管状のガラスランプ容器２０の軸方向両端の外周部に電極７０，８０を形成した外部電極放電ランプ１３であって、電極は、ガラスランプ容器の外周に粘着剤３４，４４によって貼着された可塑性を有する導電体層３５，４５と、当該導電体層の外周に取付けられた当接金属導体９０，１００から成る外部電極放電ランプ。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内部に放電媒体を封入した管状のガラスランプ容器の軸方向両端の外周部に電極を形成した外部電極放電ランプに関する。

液晶ディスプレイのバックライトとして、実開昭６１−１２６５５９号公報に記載されたような、管状ガラスランプ容器の両端それぞれの外周に電極を備える、誘電体バリア放電型低圧放電ランプ（本明細書では、「外部電極放電ランプ」と称する）を用いることができる。

この従来の外部電極放電ランプ１０は、図８に示す構成であり、両端が封止された管状ガラスランプ容器２０の内部に希ガス若しくは水銀と希ガスの混合ガスのようなイオン化が可能な充填剤５０を封入し、またガラスランプ容器２０の内周面に蛍光体層６０を形成し、さらにガラスランプ容器２０の両端外周に電極７０，８０として導線３０，４０をコイル状に巻着している。
実開昭６１−１２６５５９号公報

一般に、外部電極放電ランプは、図９に示す等価回路のようにコンデンサと見なすことができる。そしてコンデンサの場合、その容量Ｃは、数１式のように表わされる。

ただし、εはガラス容器の誘電率、Ｓは外部電極の実効面積、ｄはガラス容器の肉厚である。

これより、ガラスランプ容器２０の仕様が一定であれば、容量Ｃは外部電極の面積Ｓにおおむね比例する。

ところが、上述した従来の外部電極放電ランプでは、電極７０，８０の面積がコイルの線接触面積分しか取れないために、この電極面積Ｓを大きくすることができず、それだけ発光量を大きくできない問題点があった。

外部電極放電ランプの発光量を改善するためには、電極面積を大きくする必要があるが、そのためには図１０に示したような電極７０，８０を採用した誘電バリア放電型低圧放電ランプが考えられる。この図１０に示した外部電極放電ランプ１１の構成は、ガラスランプ容器２０の内部は図８のものと同様であるが、電極７０，８０としてアルミニウムテープを用い、ガラスランプ容器２０の両端の外周に巻着している。したがって、電極７０，８０は、箔状の金属導体３１，４１をアクリル系粘着剤３３，４３によって貼着した構造になっている。

この構成にすることにより、上述したように電極７０，８０の面積Ｓを大きく取ることができ、放電ランプとしての発光量を改善することができる。

しかしながら、この図１０に示した構成の外部電極放電ランプの場合にも次のような改善すべき課題がある。それは、電極７０，８０として用いている金属導体３１，４１をガラスランプ容器２０に貼着するためのアクリル系粘着剤３３，４３が発光に伴う高温条件では炭化して面抵抗値にムラが生じ、局部的に抵抗値が低くなった部分に電流が集中し、ガラスランプ容器２０の電流が集中して流れる部分に穴開きが発生したり、粘着剤の粘着強度が弱まって金属箔がガラス表面から剥がれやすくなるという技術的課題である。

この図１０に示した外部電極放電ランプをさらに改善するために、電極として金属箔を導電性粘着剤によりガラスランプ容器の外周に貼着する対策も考えられる。ところが、金属箔をガラス表面に貼着するための導電性粘着剤としてアクリル系粘着剤中に鉄粒子のような導電性粒子を分散させたものを用いた場合、図１０に示した外部電極放電ランプの場合と同様、ランプ電流が高いときや周囲温度が高いときに粘着剤が炭化し、金属箔とガラス表面との間の面抵抗値にムラが生じ、局部的に抵抗値の低くなったところに電流が集中して高温となり、ガラス容器に穴開きが発生したり、粘着剤の粘着強度が弱まって金属箔がガラス表面から剥がれやすくなるという技術的課題が残される。

本発明はこのような技術的課題に鑑みてなされたもので、発光量を大きくし、しかも長寿命化が図れる外部電極放電ランプを提供することを目的とする。

本発明は、内部に放電媒体を封入した管状のガラスランプ容器の軸方向両端の外周部に電極を形成した外部電極放電ランプであって、前記電極は、前記ガラスランプ容器の外周に粘着剤によって貼着された可塑性を有する導電体層と、当該導電体層の外周に取付けられた当接金属導体から成ることを特徴とするものである。

なお、本発明においては、前記粘着剤層は、シリコン樹脂系、フッ素樹脂系、ポリイミド樹脂系、エポキシ樹脂系の中から選ばれた１又は複数のものであり、その中に導電粒子が分散されているものとすることができる。

また、本発明においては、前記粘着剤中の導電粒子は、鉄、ニッケル、銀、カーボンの中から選ばれた１又は複数のものとすることができる。

さらに、本発明においては、前記電極の導電体層は、スズ箔又はアルミニウム箔又は銅箔の少なくとも１つとすることができる。

本発明によれば、当接金属導体とガラスランプ容器の外周面との電気的な密着性が良く、実質的な電極面積を当接金属導体単体をガラスランプ容器に嵌着した場合の電極面積よりも大幅に改善でき、この結果として効率の向上が図れる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１は本発明の第１の実施の形態の外部電極放電ランプ１２の断面構造を示している。本実施の形態の外部電極放電ランプ１２は、両端が封止された管状ガラスランプ容器２０の内部に希ガス若しくは水銀と希ガスの混合ガスのようなイオン化が可能な充填剤５０を封入し、またガラスランプ容器２０の内周面に必要に応じて蛍光体層６０を形成し、さらにガラスランプ容器２０の両端外周に、電極７０，８０として箔状の金属導体３１，４１を下記の組成の導電性粘着剤３２，４２により貼着した構造である。

電極７０，８０を構成する金属導体３１，４１には、例えば、可塑性を有するスズ箔又はアルミニウム箔又は銅箔を用いる。そして導電性粘着剤３２，４２には、例えば、耐熱温度の高いシリコン樹脂系、フッ素樹脂系又はポリイミド樹脂系の粘着剤に、鉄粒子、ニッケル粒子、銀粒子又はカーボン粒子のような導電粒子を分散させたものを用いる。さらに、粘着剤にはエポキシ樹脂系を用いることもできる。

粘着剤に混入させる導電粒子として、鉄粒子やニッケル粒子を選択すれば安価で高信頼性の導電性を得ることができ、銀粒子を選択すれば低抵抗値で高信頼性の導電性を得ることができ、カーボン粒子を選択すればより安価にして導電性を得ることができる。

なお、放電ランプ１２の製造に当たっては、上記の組成の導電性粘着剤が裏面に塗布されている金属テープをガラスランプ容器２０の両端外周部に巻着することによって製造することになる。

以上より、本実施の形態の外部電極放電ランプによれば、電極の形成が容易であると共に、ランプ電流が高い場合にも周囲温度が高い場合にもランプの動作中に発生する粘着剤の劣化による粘着剤層の抵抗値のムラの発生を抑制でき、ガラス容器の電極部に穴開きが発生するのを防止できると共に、電極の金属箔がガラス容器から剥がれることも防止でき、長期に渡って安定して高光量で発光させることができる。

次に、本発明の第２の実施の形態の外部電極放電ランプについて、図２及び図３を用いて説明する。第２の実施の形態は、固定具兼電極として当接金属導体９０，１００を用いる外部電極放電ランプ１３である。この実施の形態の外部電極放電ランプ１３では、当接金属導体９０，１００を電極７０，８０とするので、ガラスランプ容器２０との密着性が必要である。

ところが、当接金属導体９０，１００を直接にガラスランプ容器２０の端部外周に取付けても、剛体であるためにガラスランプ容器２０の外周面との密着性が悪く、したがって、数１式に示した電極面積Ｓを設計値通りに実現するのが難しい。

そこで、本実施の形態の外部電極放電ランプ１３では、当接金属導体９０，１００の内周とガラスランプ容器２０の外周面との間の密着性を上げるために、ガラスランプ容器２０の両端外周部に、裏面に粘着剤３４，４４の塗布された金属テープ３５，４５のような可塑性導電材料を巻き付け、この金属テープ３５，４５の外周に当接金属導体９０，１００を嵌めている。

これにより、当接金属導体９０，１００と、可塑性を有する内部の金属テープ３５，４５とが密着し、さらに金属テープ３５，４５がガラスランプ容器２０の外周面と密着し、結果的に、当接金属導体９０，１００とガラスランプ容器２０の外周面との電気的な密着性が良くなり、実質的な電極面積Ｓが当接金属導体単体をガラスランプ容器２０に嵌着した場合の電極面積よりも大幅に改善される。

なお、可塑性導電材料には、銀ペーストを採用することもできる。また、金属テープ３５，４５の裏面の粘着剤には、第１の実施の形態と同様の樹脂粘着剤を用い、かつ金属粒子を分散させた導電性粘着剤を用いることにより、ランプ性能のいっそうの向上が図れる。

次に、本発明の第３の実施の形態の外部電極放電ランプ１４について、図４を用いて説明する。本実施の形態は、金属メッシュ布３６，４６を粘着剤３７，４７により管状ガラスランプ容器２０の両端外周部に貼接することによって電極７０，８０を構成したことを特徴とする。その他の構成は、図１に示した第１の実施の形態と同様であり、同一の符号は同一の要素を示している。

この実施の形態の場合、金属メッシュ布３６，４６を管状ガラスランプ容器２０の表面に押し付けて当接すると、金属メッシュ布３６，４６の繊維がガラス表面にごく薄い粘着剤層を介して当接することになり、金属メッシュ布３６，４６とガラスランプ容器２０の表面との間の抵抗値分布のムラの発生を抑制でき、局所的に電流密度が増大してガラスランプ管に穴が開くことを防止できる。さらに、金属メッシュ布３６，４６には厚み方向に隙間が多数存在するため、金属メッシュ布３６，４６を管状ガラスランプ容器２０の表面に強く押し付けて貼り付けることで、粘着剤３７，４７の層と管状ガラスランプ容器２０の表面との間の気泡を無くすことができる。

本実施の形態において、金属メッシュ布３６，４６の材質として、ニッケル、鉄、銅、アルミニウム、スズの少なくとも１つから選ぶことができ、それにより、安価で信頼性の高い外部電極を形成することができる。

また、粘着剤３７，４７として耐熱性の高いエポキシ系，シリコン系、フッ素系又はポリイミド系を用いることで、金属メッシュ布３６，４６とガラスランプ容器２０の表面との間の抵抗値分布のムラの発生をさらに無くすことができる。

次に、本発明の第４の実施の形態の外部電極放電ランプ１５について、図５を用いて説明する。本実施の形態の特徴は、粘着剤層中に導電粒子を分散させた導電性粘着剤３８，４８を用いて金属メッシュ布３６，４６を管状ガラスランプ容器２０の両端外周部に貼接したことを特徴とする。その他の構成は、図１に示した第１の実施の形態と同様であり、同一の符号は同一の要素を示している。

本実施の形態においても、金属メッシュ布３６，４６の材質として、ニッケル、鉄、銅、アルミニウム、スズの少なくとも１つから選ぶことができ、それにより、安価で信頼性の高い外部電極を形成することができる。

また、導電性粘着剤３８，４８として耐熱性の高いエポキシ系，シリコン系、フッ素系又はポリイミド系の粘着剤中に、鉄、ニッケル、銀、カーボンの中から選ばれた１又は複数の導電粒子を分散混入したものを用いることができ、それによって、金属メッシュ布３６，４６とガラスランプ容器２０の表面との間の抵抗値分布のムラの発生をさらに無くすことができる。

次に、本発明の第５の実施の形態の外部電極放電ランプ１６について、図６を用いて説明する。本実施の形態は、エンボス加工されたエンボス金属箔３９，４９を粘着剤３７，４７により管状ガラスランプ容器２０の両端外周部に貼接することによって電極７０，８０を構成したことを特徴とする。その他の構成は、図１に示した第１の実施の形態と同様であり、同一の符号は同一の要素を示している。

エンボス金属箔３９，４９は、内側に凸になった部分で管状ガラスランプ容器２０の表面にごく薄い粘着剤層を介して接しており、外側に凸になった部分の裏側には粘着剤３７，４７の層が形成され、エンボス金属箔３９，４９をガラスランプ容器２０の表面に固定している。

粘着剤３７，４７として耐熱性の高いエポキシ系、シリコン系、フッ素系、ポリイミド系を用いることができる。

この実施の形態の場合、エンボス金属箔３９，４９とガラスランプ容器２０の表面との間の粘着剤層をごく薄くしたために、ランプ点灯中の粘着剤の劣化による金属箔とガラスとの間の抵抗値分布のムラの発生を抑制でき、局所的に電流密度が増大してガラスに穴が開くことを防止できる。

次に、本発明の第６の実施の形態の外部電極放電ランプ１７について、図７を用いて説明する。本実施の形態は、エンボス加工されたエンボス金属箔３９，４９を導電粒子を分散させた導電性粘着剤３８，４８により管状ガラスランプ容器２０の両端外周部に貼接することによって電極７０，８０を構成したことを特徴とする。その他の構成は、図１に示した第１の実施の形態と同様であり、同一の符号は同一の要素を示している。

本実施の形態の外部電極放電ランプ１７においても、第５の実施の形態の外部電極放電ランプ１６の場合と同様に、エンボス金属箔３９，４９の内側に凸となった部分はガラスランプ容器２０の表面にごく薄い粘着剤層を介して接触し、その外側に凸になった部分の裏側に導電性粘着剤３８，４８の層が形成され、エンボス金属箔３９，４９をガラス表面に固定している。

導電性粘着剤３８，４８には、耐熱性の高いエポキシ系，シリコン系、フッ素系又はポリイミド系の粘着剤中に、鉄、ニッケル、銀、カーボンの中から選ばれた１又は複数の導電粒子を分散混入したものを用いることができる。

本実施の形態の外部電極放電ランプ１７では、粘着剤層も導電性にしたことにより、エンボス金属箔３９，４９の内側に凸になった部分とガラス表面との間の部分における粘着剤の劣化による粘着剤層の抵抗値変化を更に低減でき、金属箔とガラスの間の抵抗値分布のムラの発生をより確実に無くすことができる。

本実施の形態に対応する実施例の外部電極放電ランプと、比較例の外部電極放電ランプについて説明する。

（実施例１）
＜管状ガラスランプ容器＞材質：硼珪酸ガラス、寸法：外径２．６ｍｍ、内径２．０ｍｍ、全長３５０ｍｍ。

＜電極の金属箔＞アルミニウム箔、寸法：厚み０．１ｍｍ、電極長２０ｍｍ。

＜電極の導電性粘着剤＞材料：シリコン樹脂系粘着剤に鉄粒子を分散。

＜蛍光体層＞材質：三波長蛍光体、層厚：２０μｍ。

＜充填剤＞（１）封入ガス：ネオンとアルゴンとの混合ガス（組成比：ネオン／アルゴン＝９０モル％／１０モル％）、封入圧：６０Ｔｏｒｒ。（２）水銀：封入量３ｍｇ。

（比較例１）
電極の粘着剤の組成以外は実施例１と共通である。電極の粘着剤は、アクリル系粘着剤を用いた。粘着剤に導電粒子は分散させていない。

以上の実施例１、比較例１の仕様の外部電極放電ランプに対して、ランプ電流６ｍＡで点灯試験を実施した。この点灯試験の結果は、比較例１のものでは約７０〜１０００時間でガラス容器に穴開きが発生したのに対して、実施例１のものでは５０００時間の連続点灯でもガラス容器に穴開きが発生しなかった。

（実施例２）
＜管状ガラスランプ容器＞材質：硼珪酸ガラス、寸法：外径２．６ｍｍ、内径２．０ｍｍ、全長３５０ｍｍ。

＜当接金属導体＞材質：ステンレス製メッシュ、寸法：厚み０．２ｍｍ、電極長：２０ｍｍ。

＜金属テープ＞アクリル系樹脂粘着剤を塗布したアルミニウム箔、寸法：厚み０．１ｍｍ、電極長２０ｍｍ。

＜蛍光体層＞材質：三波長蛍光体、層厚：２０μｍ。

＜充填剤＞（１）封入ガス：ネオンとアルゴンとの混合ガス（組成比：ネオン／アルゴン＝９０モル％／１０モル％）、封入圧：６０Ｔｏｒｒ。（２）水銀：封入量３ｍｇ。

（比較例２）
金属テープを用いずに、実施例２と共通のガラスランプ容器の両端に当接金属導体を取付けた。

以上の実施例２、比較例２の仕様の外部電極放電ランプに対して、電極間に３５００Ｖ、５０ｋＨｚの高周波電圧を供給したところ、比較例２のものでは約６ｍＡの電流が流れたのに対して、実施例２の場合、８ｍＡの電流を流すことができた。

これより、実施例２の外部電極放電ランプでは、ガラスランプ容器に直接に当接金属導体を取付ける場合よりもガラスランプ容器表面と当接金属導体との密着性が良好になり、印加電圧を同じくする場合には発光量を増加させることができ、また発光量を同じくする場合には消費電力を少なくできる。

（実施例３）
＜管状ガラスランプ容器＞材質：ホウ珪酸ガラス。寸法：外径２．６ｍｍ、内径２．０ｍｍ、全長３７９ｍｍ。

＜外部電極＞ニッケルメッシュ布＋導電性シリコーン粘着剤層。外部電極長さ：１７ｍｍ。

＜蛍光体層＞材質：三波長蛍光体。厚み：２０μｍ。

＜充填材＞封入ガス：ネオンとアルゴンの混合ガス（組成比：ネオン／アルゴン＝９０モル％／１０モル％）。封入圧：８ｋＰａ。水銀：封入量３ｍｇ。

（実施例４）
＜管状ガラスランプ容器＞材質：ホウ珪酸ガラス。寸法：外径２．６ｍｍ、内径２．０ｍｍ、全長３７９ｍｍ。

＜外部電極＞エンボスアルミ箔＋導電性シリコーン粘着剤層。外部電極長さ：１７ｍｍ。

＜蛍光体層＞材質：三波長蛍光体。厚み：２０μｍ。

＜充填材＞封入ガス：ネオンとアルゴンの混合ガス（組成比：ネオン／アルゴン＝９０モル％／１０モル％）。封入圧：８ｋＰａ。水銀：封入量３ｍｇ。

（比較例３）
＜管状ガラスランプ容器＞材質：ホウ珪酸ガラス。寸法：外径２．６ｍｍ、内径２．０ｍｍ、全長３７９ｍｍ。

＜外部電極＞アルミ箔＋アクリル粘着剤層。外部電極長さ：１７ｍｍ。

＜蛍光体層＞材質：三波長蛍光体。厚み：２０μｍ。

＜充填材＞封入ガス：ネオンとアルゴンの混合ガス（組成比：ネオン／アルゴン＝９０モル％／１０モル％）。封入圧：８ｋＰａ。水銀：封入量３ｍｇ。

実施例３、実施例４それぞれの放電ランプと比較例３の放電ランプとを、ランプ電流５ｍＡで５０００時間点灯したところ、比較例３では約７０〜１０００時間でガラスに穴が開いたのに対し、実施例３、実施例４それぞれの放電ランプでは５０００時間点灯させてもガラスに穴が開かなかった。

これは、実施例３、実施例４の放電ランプの場合、ランプ点灯中に発生する外部電極の金属メッシュ布あるいはエンボス金属箔と管状ガラスランプ容器との間の抵抗値の変化を抑制し、抵抗値分布のムラの発生を防止することで、ガラスに穴が開くことを防止できたものと考えられる。

本発明の第１の実施の形態の外部電極放電ランプの軸方向の断面図。 本発明の第２の実施の形態の外部電極放電ランプの軸方向の断面図。 上記第２の実施の形態の外部電極放電ランプの軸に垂直な方向の断面図。 本発明の第３の実施の形態の外部電極放電ランプの軸方向の断面図。 本発明の第４の実施の形態の外部電極放電ランプの軸方向の断面図。 本発明の第５の実施の形態の外部電極放電ランプの軸方向の断面図。 本発明の第６の実施の形態の外部電極放電ランプの軸方向の断面図。 従来例の外部電極放電ランプの軸方向の断面図。 外部電極放電ランプの等価回路。 比較例の外部電極放電ランプの軸方向の断面図。

符号の説明

１２〜１７ 放電ランプ
２０ ガラスランプ容器
３１ 金属導体
３２ 導電性粘着剤
３４ 粘着剤
３５ 金属テープ
３６ 金属メッシュ布
３７ 粘着剤
３８ 導電性粘着剤
３９ エンボス金属箔
４１ 金属導体
４２ 導電性粘着剤
４４ 粘着剤
４５ 金属テープ
４６ 金属メッシュ布
４７ 粘着剤
４８ 導電性粘着剤
４９ エンボス金属箔
５０ 充填剤
６０ 蛍光体層
７０，８０ 電極
９０ 当接金属導体
１００ 当接金属導体

Claims (1)

1. 内部に放電媒体を封入した管状のガラスランプ容器の軸方向両端の外周部に電極を形成した外部電極放電ランプであって、前記電極は、前記ガラスランプ容器の外周に粘着剤によって貼着された可塑性を有する導電体層と、当該導電体層の外周に取付けられた当接金属導体から成ることを特徴とする外部電極放電ランプ。

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