JP2008066164A - 照明装置、液晶表示装置、蛍光ランプの再生方法および加熱装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】蛍光ランプを加熱して輝度を回復させることにより、蛍光ランプを再生し、蛍光ランプの長寿命化を図ることを目的とする。
【解決手段】本発明に係る照明装置は、ガラスバルブ10内に水銀が封入されているとともに、ガラスバルブ10の内側の少なくとも一部に蛍光体層13が形成されている蛍光ランプ2と、蛍光ランプ2の周囲に配置された加熱機構4とを有することを特徴とし、照明装置、液晶表示装置、蛍光ランプの再生方法および加熱装置に広く適用することができる。
【選択図】図1
【解決手段】本発明に係る照明装置は、ガラスバルブ10内に水銀が封入されているとともに、ガラスバルブ10の内側の少なくとも一部に蛍光体層13が形成されている蛍光ランプ2と、蛍光ランプ2の周囲に配置された加熱機構4とを有することを特徴とし、照明装置、液晶表示装置、蛍光ランプの再生方法および加熱装置に広く適用することができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、照明装置、液晶表示装置、蛍光ランプの再生方法および加熱装置に関する。
近年、省資源化や環境汚染により、蛍光ランプの長寿命化や材料の再利用化についての様々な取組みがなされている。蛍光ランプの長寿命化については、例えば、蛍光体の表面やガラスバルブの内面に金属酸化物等の保護膜を形成する方法が試みられている(例えば特許文献1等参照)。
特開2005−011665号公報
ところが、蛍光体の表面やガラスバルブの内面に保護膜を形成する方法の場合、保護膜を形成しない場合よりもランプの寿命は延びるものの、使用時間とともにランプの輝度は徐々に低下してしまうという問題が生じる。この場合、一度低下した輝度が再び上昇することはない。
そこで、本発明は、蛍光ランプの輝度を回復させることにより、蛍光ランプを再生し、蛍光ランプの長寿命化を図ることを目的とする。
発明者らは、蛍光ランプの輝度を回復することについて検討した結果、ガラスバルブ内に水銀が封入されているとともに、前記ガラスバルブの内側に蛍光体層が形成されている蛍光ランプについては、その寿命末期において所定の温度に加熱することにより、低下した輝度を再び上昇させることができることを発見した。
前記蛍光ランプは、長時間の使用により、ガラスバルブ内の水銀が蛍光体層内の蛍光体粒子に吸着して膜を形成し、可視光および励起UV光を遮るため輝度が低下してしまう。しかし、この状態の蛍光ランプを所定の温度で加熱して、蛍光体粒子に吸着した水銀を蒸発させることにより、蛍光体粒子からの可視光および励起UV光を効率よく外部へ放射することができ、蛍光ランプの輝度を上昇させることができる。
そこで、本発明に係る照明装置は、ガラスバルブ内に水銀が封入されているとともに、前記ガラスバルブの内側の少なくとも一部に蛍光体層が形成されている蛍光ランプと、前記蛍光ランプの周囲に配置された加熱機構とを有することを特徴とする。
また、本発明に係る照明装置は、前記蛍光体層は、少なくともアルミナ含有蛍光体粒子を含むことが好ましい。ここで、「アルミナ含有蛍光体粒子」とは、蛍光体粒子を表す化学式にAlXOYが含まれているものをいう。
また、本発明に係る照明装置は、前記加熱機構は、前記ガラスバルブの外表面温度を200[℃]〜500[℃]に加熱するように調節されていることが好ましい。
本発明に係る液晶表示装置は、前記照明装置を備えたことを特徴とする。
本発明に係る蛍光ランプの再生方法は、ガラスバルブ内に水銀が封入されているとともに、前記ガラスバルブの内側の少なくとも一部に蛍光体層が形成されている蛍光ランプを照明装置から取出す取出工程と、取出した前記蛍光ランプの前記ガラスバルブの外表面温度を所定温度に加熱する加熱工程とを少なくとも含むことを特徴とする。
また、本発明に係る蛍光ランプの再生方法は、前記所定温度が200[℃]〜500[℃]であることが好ましい。
また、本発明に係る加熱装置は、蛍光ランプの端部を支持する支持部と前記蛍光ランプを加熱する加熱部とで構成されることを特徴とする。
本発明に係る照明装置、液晶表示装置、蛍光ランプの再生方法および加熱装置は、蛍光ランプを加熱して輝度を回復させることにより、蛍光ランプを再生する方法を提供することができる。
<第1の実施形態>
本発明の第1の実施形態に係る照明装置の分解斜視図を図1に示す。図2は、図1におけるA−A’線の断面を示す断面図であり、図3は図1における平面図(光学シート類を除く)である。
本発明の第1の実施形態に係る照明装置の分解斜視図を図1に示す。図2は、図1におけるA−A’線の断面を示す断面図であり、図3は図1における平面図(光学シート類を除く)である。
本発明の第1の実施形態に係る照明装置1は、直下方式のバックライトユニットであり、ランプ2と、光を取り出す液晶パネル側の面だけが開口しており、複数の蛍光ランプ2を収納する筐体3と、筐体3の開口を覆う光学シート類5とを備えている。液晶パネル(図示せず)の背面に配置され、液晶表示装置における光源装置として用いられる。
筐体3は、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂製であって、その内面に銀などの金属が蒸着されて反射面6が形成されている。なお、筐体3の材料としては、樹脂以外の材料、例えば、アルミニウム、冷間圧延鋼板(例えばSPCC)等の金属材料により構成しても良い。また、反射面は、金属蒸着以外にも、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂に炭酸カルシウム、二酸化チタン等を添加することにより反射率を高めた反射シートを前記筐体に貼り付けて形成してもよい。
筐体3の内部には、接続端子7、絶縁体8、蛍光ランプ2およびカバー9が配置されている。
図3に示すように、接続端子7は、筐体3の内面側にあって、筐体3の短手方向(縦方向)に所定間隔を空けて、蛍光ランプ2の両端部のそれぞれと対応する位置に配置されている。また、接続端子7は、導電性であり、例えば、ステンレス、りん青銅等の板材を折り曲げて形成したものである。そして、各接続端子7は、例えば、対向する2つの挟持板とそれら挟持板を下端縁で連結する連結片とからなる。対向する2つの挟持板には、蛍光ランプ2のリード線12の外形に合わせた凹部が設けられており、その凹部内に蛍光ランプのリード線12を挟むことにより、挟持板の板ばね作用によって、接続端子7と蛍光ランプ2のリード線12とが接触して電気的に接続される。この構成により、接続端子7に対し蛍光ランプ2が脱着可能となる。また、接続片と蛍光ランプ2のリード線12との接続は上記接触による電気的な接続に限らず、接続片と蛍光ランプ2のリード線12とを半田付けや溶接等により固着したものでもよい。
また、接続端子7は、絶縁体8で覆われている。絶縁体8は、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂で構成されている。また、蛍光ランプ2の長手方向の中央部側に蛍光ランプ2の外形の形状に沿うような形状の絶縁体8を設け、蛍光ランプ2を支持することにより蛍光ランプ2の安定性を高めることができる。
蛍光ランプ2は、冷陰極蛍光ランプであり、ガラスバルブ10、電極11およびリード線12で構成されている。
ガラスバルブ10は、例えばホウケイ酸ガラスからなり、管軸に対して垂直に切った断面が略円形状の直管状であり、外径は3.0[mm]、内径は2.0[mm]、全長は720[mm]である。なお、ガラスバルブ10の材料は、上記に限定されない。例えば、鉛ガラス、鉛フリーガラス、ソーダガラス等を用いてもよい。この場合に、暗黒始動性が改善できる。すなわち、上記したようなガラスは、酸化ナトリウム(Na2O)に代表されるアルカリ金属酸化物を多く含み、例えば、酸化ナトリウムの場合はナトリウム(Na)成分が時間の経過とともにガラスバルブ内面に溶出する。ナトリウムは電気陰性度が低いため、(保護膜の形成されていない)ガラスバルブ10の内側端部に溶出したナトリウムが、暗黒始動性の向上に寄与するものと思われるからである。
特に、外部電極をガラスバルブ端部外周面に覆うように形成した外部電極蛍光ランプでは、ガラスバルブ材料におけるアルカリ金属酸化物の含有率は、3[mol%]以上20[mol%]以下が好ましい。
例えば、アルカリ金属酸化物が酸化ナトリウムの場合、その含有率は、5[mol%]以上20[mol%]以下が好ましい。5[mol%]未満であると暗黒始動時間が1[秒]を超える確率が高くなり(換言すると、5[mol%]以上であれば暗黒始動時間が1[秒]以内になる確率が高くなる)、20[mol%]を超えると、長時間の使用によりガラスバルブ10が黒化(茶褐色化)して輝度の低下を招いたり、ガラスバルブ10の強度が低下したりするなどの問題が生じるからである。
また、自然環境保護を考慮した場合、鉛フリーガラスを用いるのが好ましい。ただ、鉛フリーガラスは、製造過程で不純物として鉛を含んでしまう場合がある。そこで、0.1[wt%]以下といった不純物レベルで鉛を含有するガラスも鉛フリーガラスと定義することとする。
また、ガラスの熱膨張係数を調節することにより、蛍光ランプ2のリード線12との封着強度を高めることができる。例えば、リード線12がタングステン(W)製の場合には、36×10-7[K-1]〜45×10-7[K-1]とすることが好ましい。この場合、ガラス中のアルカリ金属成分およびアルカリ土類金属成分の合計を4[mol%]〜10[mol%]とすることでガラスの熱膨張係数を上記の範囲とすることができる。
また、リード線12がコバール(Kovar)製、モリブデン(Mo)製の場合には45×10-7[K-1]〜56×10-7[K-1]とすることが好ましい。この場合、ガラス中のアルカリ金属成分およびアルカリ土類金属成分の合計を7[mol%]〜14[mol%]とすることでガラスの熱膨張係数を上記の範囲とすることができる。
また、リード線12がジュメット製の場合には94×10-7[K-1]近傍とすることが好ましい。この場合、ガラス中のアルカリ金属成分およびアルカリ土類金属成分の合計を20[mol%]〜30[mol%]とすることでガラスの熱膨張係数を上記の範囲とすることができる。
また、ガラスに遷移金属の酸化物をその種類によって所定量をドープすることにより254[nm]や313[nm]の紫外線を吸収することができる。具体的には、例えば酸化チタン(TiO2)の場合は、組成比率0.05[mol%]以上ドープすることにより254[nm]の紫外線を吸収し、組成比率2[mol%]以上ドープすることにより313[nm]の紫外線を吸収することができる。ただし、酸化チタンを組成比率5.0[mol%]より多くドープした場合には、ガラスが失透してしまうため、組成比率0.05[mol%]以上5.0[mol%]以下の範囲でドープすることが好ましい。
また、酸化セリウム(CeO2)の場合は、組成比率0.05[mol%]以上ドープすることにより254[nm]の紫外線を吸収することができる。ただし、酸化セリウムを組成比率0.5[mol%]より多くドープした場合には、ガラスが着色してしまうため、酸化セリウムを組成比率0.05[mol%]以上0.5[mol%]以下の範囲でドープすることが好ましい。なお、酸化セリウムに加えて酸化スズ(SnO)をドープすることにより、酸化セリウムによるガラスの着色を抑えることができるため、酸化セリウムを組成比率5.0[mol%]以下までドープすることができる。この場合、酸化セリウムを組成比率0.5[mol%]以上ドープすれば313[nm]の紫外線を吸収することができる。ただし、この場合においても酸化セリウムを組成比率が5.0[mol%]より多くドープした場合には、ガラスが失透してしまう。
また、酸化亜鉛(ZnO)の場合は、組成比率2.0[mol%]以上ドープすることにより254[nm]の紫外線を吸収することができる。ただし、酸化亜鉛を組成比率10[mol%]より多くドープした場合、ガラスの熱膨張係数が大きくなり、リード線12がタングステン(W)製である場合に、リード線12の熱膨張係数(約44×10-7[K-1])とガラスの熱膨張係数に差異が生じ、封着が困難となるため、酸化亜鉛を2.0[mol%]以上10[mol%]以下の範囲でドープすることが好ましい。ただし、リード線12がコバール(Koval)製やモリブデン(Mo)製の場合には、リード線12の熱膨張係数(約51×10-7[K-1])がタングステン製の場合よりも大きくなるため、酸化亜鉛を組成比率14[mol%]以下までドープすることができる。
また、酸化鉄(Fe2O3)の場合は、組成比率0.01[mol%]以上ドープすることにより254[nm]の紫外線を吸収することができる。ただし、酸化鉄を組成比率2.0[mol%]より多くドープした場合には、ガラスが着色してしまうため、酸化鉄を組成比率0.01[mol%]以上2.0[mol%]以下の範囲でドープすることが好ましい。
また、ガラス中の水分含有量を示す赤外線透過率係数は、0.3以上1.2以下の範囲、特に0.4以上0.8以下の範囲となるように調整することが好ましい。赤外線透過率係数が1.2以下であれば、外部電極蛍光ランプ(EEFL)や長尺の冷陰極蛍光ランプ等の高電圧印加ランプに適用可能な低い誘電正接を得やすくなり、0.8以下であれば誘電正接が十分に小さくなって、さらに高電圧印加ランプに適用可能となる。
なお、赤外線透過率係数(X)は下式で表すことができる。
[数式1]X=(log(a/b))/t
a:3840[cm-1]付近の極小点の透過率[%]
b:3560[cm-1]付近の極小点の透過率[%]
t:ガラスの厚み
また、ガラスバルブ10の管軸に対して垂直に切った断面の形状は、略円形状に限らず、楕円形状や扁平形状であってもよい。この場合、断面が扁平または楕円の部分は、横断面の短外径と同程度の管外径を有する断面が略円形状の蛍光ランプよりも外周表面積を増大させて最冷点温度の過度な上昇を抑えることができる。また、このような蛍光ランプにおける横断面の短内径は、長内径と同程度の管内径を有する横断面が略円形状の蛍光ランプよりも短いので、陽光柱プラズマ空間の中心から管内壁までの距離は実質的に短く保つことが可能となる。このため、ランプ電流を従来のものより大きくしても発光効率を低下しにくくすることができる。
a:3840[cm-1]付近の極小点の透過率[%]
b:3560[cm-1]付近の極小点の透過率[%]
t:ガラスの厚み
また、ガラスバルブ10の管軸に対して垂直に切った断面の形状は、略円形状に限らず、楕円形状や扁平形状であってもよい。この場合、断面が扁平または楕円の部分は、横断面の短外径と同程度の管外径を有する断面が略円形状の蛍光ランプよりも外周表面積を増大させて最冷点温度の過度な上昇を抑えることができる。また、このような蛍光ランプにおける横断面の短内径は、長内径と同程度の管内径を有する横断面が略円形状の蛍光ランプよりも短いので、陽光柱プラズマ空間の中心から管内壁までの距離は実質的に短く保つことが可能となる。このため、ランプ電流を従来のものより大きくしても発光効率を低下しにくくすることができる。
ガラスバルブ10内には、例えば、水銀及びガス圧60[Torr]の希ガス(Ar:5[%]、Ne:95[%])が所定量封入されている。ガラスバルブ10内面には、蛍光体層13が形成されている。
蛍光体層13は、赤色蛍光体粒子(Y2O3:Eu3+)(アルミナ非含有蛍光体粒子)、緑色蛍光体粒子(LaPO4:Tb3+、Ce3+)(アルミナ非含有蛍光体粒子)及び青色蛍光体粒子(BaMg2Al16O27:Eu2+)(アルミナ含有蛍光体粒子)を混合した希土類蛍光体粒子で構成されている。
なお、蛍光体層13の構成は上記の構成に限定されない。例えば、赤色蛍光体粒子(YVO4:Eu3+)、緑色蛍光体粒子(BaMg2Al16O27:Eu2+)、青色蛍光体粒子(BaMg2Al16O27:Eu2+,Mn2+)等のように313[nm]の紫外線を吸収する蛍光体粒子が含まれていてもよい。上記のように313[nm]の紫外線を吸収する蛍光体粒子を蛍光体粒子の総重量の50[wt%]以上含む場合には、313[nm]の紫外線がランプの外部に漏れ出るのをほとんど防止することができ、蛍光ランプ2をバックライトユニット(図示せず)に搭載した場合、光学シート類5に用いる樹脂等が紫外線により劣化することを防止することができる。特に、光学シート類5の拡散板14としてポリカーボネート(PC)樹脂を用いた場合には、アクリル樹脂を用いた場合よりも313[nm]の紫外線により劣化・変色する等の影響を受けやすい。よって、313[nm]の紫外線を吸収する蛍光体粒子を蛍光体層に含む場合には、PC樹脂の拡散板14を用いたバックライトユニットの場合でもバックライトユニットとしての特性を長時間維持することができる。
ここで、「313[nm]の紫外線を吸収する」とは、254[nm]付近の励起波長スペクトル(励起波長スペクトルとは、蛍光体を波長変化させながら励起発光させ、励起波長と発光強度をプロットしたものである。)の強度を100[%]としたときに、313[nm]の励起波長スペクトルの強度が80[%]以上のものと定義する。すなわち、313[nm]の紫外線を吸収する蛍光体粒子とは、313[nm]の紫外線を吸収して可視光に変換できる蛍光体粒子である。
なお、蛍光体層13は上記の構成に限定されず、いずれかの蛍光体粒子に化学式AlXOYで表されるアルミナを含有してもよい。例えば、緑色蛍光体粒子として、上記のLaPO4:Tb3+、Ce3+の代わりに、BaMg2Al16O27:Eu2+,Mn2+(アルミナ含有蛍光体粒子)を用いてもよい。アルミナ含有蛍光体粒子は、アルミナ非含有蛍光体粒子よりも水銀を吸着しやすいためである。
また、ガラスバルブ10と蛍光体層13との間に保護膜(図示せず)を有していてもよい。保護膜は、例えば酸化イットリウム(Y2O3)等の金属酸化物からなり、ガラスバルブ10内に封入されている水銀とガラスバルブ10とが反応するのを抑制する機能を有している。また、保護膜を、例えば酸化チタン(TiO2)、又は酸化セリウム(CeO)で形成することにより、水銀から放射される紫外線がガラスバルブ10から漏れないように、当該紫外線を遮断する機能を持たせることもできる。
電極11は、有底筒状をしたいわゆるホロー電極であり、ニオブ(Nb)又はニッケル(Ni)を加工したものである。
リード線12は、例えば、タングステン(W)からなる内部リード線12aとニッケル(Ni)からなる外部リード線12bの継線であり、ガラスバルブ10は両端部とも、内部リード線12aに対応する部分で気密封止されている。
内部リード線12aのガラスバルブ10内部の端部には、電極11がレーザ溶接等によって接合されている。
なお、電極11およびリード線12の構成は、上記の構成に限定されない。電極11は、例えば、スパッタリングの少ないタンタル(Ta)やモリブデン(Mo)を加工したものでもよい。また、リード線12は、内部リード線12aと外部リード線12bの繋線だけでなく、単一材料の一本線で構成してもよい。
なお、蛍光ランプ2は、上記の構成に限定されない。例えば、外部電極蛍光ランプ(いわゆるEEFL)や内外部電極蛍光ランプ(いわゆるEIFL)や熱陰極蛍光ランプ(いわゆるHCFL)であってもよい。ただし、そのガラスバルブの内側の少なくとも一部に蛍光体層が形成され、ガラスバルブの内部に水銀を封入していることが必要である。
加熱機構4は、図1〜図3に示すように、並設された蛍光ランプ2の側面を覆うように配置されており、蛍光ランプ2の長手方向に可動できるようになっている。
加熱機構4は、その内側に形成される発熱部4aと発熱部4aの外側に形成される断熱部4bとで構成されている。発熱部4aは、例えば、電熱線からなるヒータで構成されている。断熱部4bは、例えばセラミックからなる断熱材で構成されている。
なお、加熱機構4は、上記の構成に限定されない。例えば、加熱機構4の光学シート類5側を開口させることにより、蛍光ランプ2の接続端子7への嵌め込みを容易に行うことができるようになる。また、加熱機構4の上半分と下半分を分離できる構成でもよい。この場合、蛍光ランプ2を接続端子7に嵌め込んだ後に、加熱機構4の上半分を被せることができるため、蛍光ランプ2の接続端子7への嵌め込みを容易に行うことができる。加熱機構4は、その発熱部4aの温度を調節することにより、ガラスバルブ10の外表面温度を所定温度に調節できるようになっている。
加熱機構4は、蛍光ランプ2が寿命末期(例えば点灯時間約60000時間経過時)になったとき、手動または自動で蛍光ランプ2のガラスバルブ10の外表面温度を所定温度(500[℃])まで加熱し、蛍光ランプ2の長手方向に移動しつつ蛍光ランプ2全体を加熱する。
なお、蛍光ランプ2は、寿命末期において、点灯中に加熱してもよいが、不点灯中に加熱することがより好ましい。加熱機構4は、蛍光ランプ2の長手方向に移動し、蛍光ランプ2の光を遮るため、加熱機構4によって、光束の損失が生じるからである。
また、加熱機構4は、蛍光ランプ2を加熱により輝度を回復した後に、蛍光ランプ2の電極11周辺部のみを加熱することで、蛍光ランプ2の最冷点を蛍光ランプ2の長手方向における中央部付近にすることができる。これにより、電極11周辺部への水銀凝集を防止することができ、蛍光ランプ2をより長寿命化することができる。具体的には、加熱機構4は、蛍光ランプ2の一端部から加熱しながら他端部まで移動した後、その他端部にある電極11周辺部を加熱し、一度加熱を終えた後に再び一端部まで移動し、一端部にある電極11周辺部を加熱することにより、蛍光ランプ2の電極11周辺部のみを加熱することができる。
また、蛍光ランプ2の長手方向における電極11周辺部よりも中央部側を電極11周辺部よりも冷えやすくすることにより、上記と同様の効果を得ることができる。例えば、筐体3にスリットを設けたり、ファンを設けることにより、蛍光ランプ2の長手方向における電極11周辺部よりも中央部側に風があたるようにする等の方法で、その部分を電極11周辺部よりも冷えやすくすることができる。
また、図1〜図3には、加熱機構4を一つしか設けていないが、二つ以上設けてもよい。加熱機構4を二つ設けた場合、例えば、蛍光ランプ2の長手方向における両端部に加熱機構4を配置し、両加熱機構4を加熱しながら蛍光ランプ2の長手方向における中央部方向に移動させることにより、加熱機構4が一つの場合に比べて短時間で蛍光ランプ2の輝度を回復させることができる。さらに、蛍光ランプ2の輝度を回復させた後、両加熱機構4の加熱を終え、再び蛍光ランプ2の長手方向における両端部に加熱機構4を移動させ、電極11周辺部を両加熱機構4で同時に加熱することで、より容易に蛍光ランプ2の最冷点を蛍光ランプ2の長手方向における中央部付近にすることができる。これにより、電極11周辺部への水銀凝集をさらに防止することができ、蛍光ランプ2をより長寿命化することができる。
カバー9は、接続端子7と筐体3の内側の空間とを仕切るものであり、例えばポリカーボネート樹脂で構成し、接続端子7周辺を保温するとともに、少なくとも筐体3側の表面を高反射性とすることにより、蛍光ランプ2の端部の輝度低下を軽減する。
光学シート類5は、図1に示すように、拡散板14、拡散シート15およびレンズシート16により構成されている。拡散板14は、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)樹脂製の板状体であって、外囲器の開口部を塞ぐように配置されている。拡散シート15は例えばポリエステル樹脂製である。レンズシート16はアクリル系樹脂とポリエステル樹脂の貼り合せである。これらの光学シート類5は、それぞれ拡散板14に順次重ね合わせるようにして配置されている。
上記の構成により、本発明の第1の実施形態に係る照明装置1は、蛍光ランプ2の輝度を回復させることにより、蛍光ランプ2を再生することができる。以下、実験により、その効果を説明する。
本発明者らは、寿命末期の蛍光ランプ2を電気炉の中に設置し、電気炉の温度を上昇させることによって、点灯中の蛍光ランプ2を徐々に加熱する試験を実施した。実験には、蛍光ランプ2は、外径2.4[mm]、内径2.0[mm]、長さ340[mm]であってガラス材料がホウケイ酸ガラスの冷陰極蛍光ランプであって、6000[h]点灯後のものを用いた。
図4は、寿命末期の冷陰極蛍光ランプを加熱したときの輝度及び色度の変化を示すグラフである。グラフの縦軸が輝度[cd/m2]および色度であり、横軸が加熱温度[℃]である。
図4に示すグラフより、加熱温度が高くなるのにともなって、次第に輝度が回復していることがわかる。また、加熱温度が高くなると、色度が変化していることがわかる。はじめに、色度の変化について検討する。加熱温度が0[℃]のときには、冷陰極蛍光ランプの発する光は、色度図上において、色度x≒0.310、色度y≒0.309であり、つまり白色をしている。
加熱温度の上昇とともに、色度x及び色度yが減少していることがわかる。つまり、色度図上において、白色の領域から、左下の方に向かって色が変化しており、加熱温度の上昇とともに、青色の成分が増大して、加熱前よりも青みを帯びた白色に変化していることがわかる。
これらにより、加熱温度の上昇とともに輝度が回復したのは、特に青色蛍光体粒子が発する光の成分が増大したことによるものと考えられる。
次に、輝度の変化について検討する。加熱温度の上昇とともに、輝度が回復しているが、この輝度の上昇は、加熱温度が200[℃]近傍で始まっている。
これは、点灯にともなう放電による発熱と、電気炉による強制的な加熱とによって、蛍光体層の温度が水銀の沸点である356.58[℃]を超えて、蛍光体粒子に付着した水銀が蒸発したことによるものと推定される。
なお、図4に示されるように加熱によって輝度が回復したのは、特に青色蛍光体粒子に付着した水銀が蒸発して、青色蛍光体粒子が光を発しやすい状態に回復したことによるものと推定される。つまり、冷陰極蛍光ランプにおいて輝度が低下する主要因は、青色蛍光体粒子(アルミナ含有蛍光体粒子)に水銀が付着することによって、青色蛍光体粒子が紫外線によって励起されにくい状態になることにあると考えられ、水銀の吸着した青色蛍光体粒子が他の蛍光体粒子(アルミナ非含有蛍光体粒子)の光(緑、赤)を阻害するため、輝度が低下するものと考えられる。
また、加熱温度は、500[℃]以下であることが好ましい。加熱温度が500[℃]より高温になると、ガラスバルブ10の材料にもよるが、ガラスバルブ10の軟化点に近づきガラスバルブ10に変形を生じるおそれがあり、また、管内の不純ガスが大量に発生し、安定した放電が得られるようになるからである。
よって、ガラスバルブ10の内側に蛍光体層13が形成されている蛍光ランプ2は、その輝度の低下した状態においてガラスバルブ10の外表面温度を所定温度に加熱すると、輝度を回復することができる。
<第2の実施形態>
本発明の第2の実施形態に係る照明装置の斜視図を図5に示す。図5のB−B’断面図を図6に示す。また、図5のC−C’断面図を図7に示す。本発明の第2の実施形態に係る照明装置17は、エッジライト方式のバックライトユニットである。照明装置17は、反射板18、導光板19、拡散シート20、プリズムシート21、接続端子7、蛍光ランプ2および加熱機構22から構成されている。接続端子については、本発明の第1の実施形態と同じ構成を有しているため省略し、それ以外の点について以下に詳細に説明する。
本発明の第2の実施形態に係る照明装置の斜視図を図5に示す。図5のB−B’断面図を図6に示す。また、図5のC−C’断面図を図7に示す。本発明の第2の実施形態に係る照明装置17は、エッジライト方式のバックライトユニットである。照明装置17は、反射板18、導光板19、拡散シート20、プリズムシート21、接続端子7、蛍光ランプ2および加熱機構22から構成されている。接続端子については、本発明の第1の実施形態と同じ構成を有しているため省略し、それ以外の点について以下に詳細に説明する。
反射板18は、照明装置17の底面と照明装置17の蛍光ランプ2側を除く側面(図示せず)に設けられている平板状のものと導光板側を除く蛍光ランプ2の周囲を覆う曲面状のものとで構成されており、蛍光ランプ2から照射される光を液晶パネル(図示せず)側に出射するようになっている。反射板18は、例えばフィルム状のPETに銀を蒸着したものやアルミ等の金属箔と積層したもの等からなる。
導光板19は、照明装置17の底面に設けられた反射板18の上に積重しており、例えば透光性プラスチックからなる。この他にもポリカーボネート(PC)樹脂やシクロオレフィン系樹脂(COP)を適用することができる。
拡散シート20は、導光板19の上に積重しており、例えば ポリエチレンテレフタレート樹脂やポリエステル樹脂製の拡散透過機能を有するフィルムからなり、視野拡大のために用いられる。
プリズムシート21は、拡散シート20の上に積重おり、例えば、アクリル系樹脂とポリエステル樹脂の貼り合せであり、輝度を向上させるために用いられる。なお、プリズム板21の上にさらに拡散板20が積重していてもよい。
蛍光ランプ2は、第1の実施形態に係る照明装置の蛍光ランプ2と実質的に同じ構成を有する冷陰極蛍光ランプである。なお、本実施形態の場合には、蛍光ランプ2の周方向における一部分(照明装置17に挿入した場合における導光板19側)を除き、ガラスバルブ10の外面に反射シートを設けたアパーチャ型の蛍光ランプであってもよい。
加熱機構22は、その形状を除いては、第1の実施形態に係る照明装置の加熱機構4と実質的に同じ構成を有している。加熱機構22は、蛍光ランプ2の長手方向の少なくとも一部分を囲むような略円筒状の形状を有しており、図7に示すように、その内面に発熱部22aを有し、発熱部22aの外面に断熱部22bを有している。
加熱機構22は、蛍光ランプ2の長手方向に可動できるようになっており、蛍光ランプ2の一端部から他端部へと加熱できるようになっている。
なお、加熱機構22の内表面と蛍光ランプ2の外表面との距離は一定であることが好ましい。蛍光ランプ2をその周方向において均一に加熱するためである。
上記の構成により、本発明の第2の実施形態に係る照明装置17は、蛍光ランプ2の輝度を回復させることにより、蛍光ランプ2を再生することができる。
<第3の実施形態>
本発明の第3の実施形態に係る照明装置の斜視図を図8に示す。本発明の第3の実施形態に係る照明装置23は、一般照明用の直管型蛍光ランプを使用した照明器具である。図8のD−D’断面図を図9に示す。また、照明装置23の平面図を図10に示す。
本発明の第3の実施形態に係る照明装置の斜視図を図8に示す。本発明の第3の実施形態に係る照明装置23は、一般照明用の直管型蛍光ランプを使用した照明器具である。図8のD−D’断面図を図9に示す。また、照明装置23の平面図を図10に示す。
本発明の第3の実施形態に係る照明装置23は、本体部24、ランプソケット25、蛍光ランプ26および加熱機構27で構成されている。
本体部24は、その内部に点灯回路(図示せず)等を収納し、例えばその上部から電気接続部(図示せず)が導出しており、その下面の両端部には一対のランプソケット25が離間対向して配置されている。
ランプソケット25は、図8および図10に示すように一対になっており、その対向する面に蛍光ランプ26の口金31と電気的に接続する接続部を有している。
蛍光ランプ26は、直管状の熱陰極蛍光ランプである。図9に示すように、蛍光ランプ26は、直管状のガラスバルブ29と、当該ガラスバルブ29内の両端に配設された一対の電極30と、ガラスバルブ29の両端に設けられ、かつ電極30と電気的に接続している口金31とで構成されている。
ガラスバルブ29は、例えばソーダガラスからなり、管軸に対して垂直に切った断面の形状が略円形状の直管状であり、外径は25.5[mm]、外径は23.7[mm]、全長は1200[mm]である。なお、ガラスバルブ29の材料は、上記の構成に限定されない。例えば、第1の実施形態に係る照明装置1の蛍光ランプ2に使用されている材料も用いることができる。ガラスバルブ29内には、約5[mg]の水銀とアルゴン(Ar)、ネオン(Ne)、クリプトン(Kr)、などの緩衝用希ガスが封入されている。
なお、ガラスバルブ29内に封入する水銀は、水銀単体のほかに、例えば亜鉛水銀、スズ水銀、ビスマス、インジウム水銀などのアマルガムの形態で封入してもよい。
また、ガラスバルブ29の一端には、排気管(図示せず)が封着されている。この排気管は、ガラスバルブ29内を排気したり緩衝ガスを封入したりするときに使用され、上記排気・封入の後に封着されたものである。
ガラスバルブ29の内面には第1の実施形態に係る照明装置の蛍光ランプ2と実質的に同じ構成の蛍光体層13が形成されている。
電極30は、いわゆるガラスビーズマウントであり、フィラメントコイル32と、このフィラメントコイル32を架持する一対のリード線33と、このリード線33を保持するビーズガラス34とからなる。上記フィラメントコイル32は、例えばタングステン(W)製であり、電子放射物質が塗布されている。
加熱機構27は、その形状を除いては、第1の実施形態に係る照明装置1の加熱機構4と実質的に同じ構成を有している。加熱機構27は、蛍光ランプ26の長手方向に可動できるようになっている。
なお、加熱機構27の構成は、上記の構成に限定されない。例えば、図11に示すように、プレート状の加熱機構27cであってもよい。図11に示す加熱機構27cは、蛍光ランプ26側の発熱部27dとその外側の断熱部27eとで構成されている。加熱機構27cは、例えば、その両端部がランプソケット25aの蛍光ランプ26側に設けられた円形状の溝25bに嵌め込まれており、加熱機構27cは、その溝25bに沿って蛍光ランプ26の周囲を周回するように可動できるようになっている。
なお、加熱機構の材料は、第1の実施形態に係る照明装置1に用いる加熱機構4の材料と実質的に同じ材料である。また、例えば、発熱部27dの蛍光ランプ26側を光の反射しやすい材料や拡散しやすい材料で形成することで照明装置23aの効率を高めることができる。
なお、加熱機構27cは、蛍光ランプ26の点灯中は、蛍光ランプ26の光束ロスとならないよう、図11に示すように蛍光ランプの上部に位置していることが好ましい。加熱機構27cは、蛍光ランプ26の周囲を周回しながら、蛍光ランプ26を加熱するが、この構成の場合、蛍光ランプ26の長手方向において均一に加熱することができ、蛍光ランプ26の輝度が回復した際、蛍光ランプ26の長手方向における輝度むらを低減することができる。
上記の構成により、本発明の第3の実施形態に係る照明装置23は、蛍光ランプ26の輝度を回復させることにより、蛍光ランプ26を再生することができる。
<第4の実施形態>
本発明の第4の実施形態に係る照明装置の斜視図を図12に示す。本発明の第4の実施形態に係る照明装置35は、一般照明用の環状蛍光ランプを使用した照明器具である。図12のE−E’断面図を図13に示す。照明装置35の平面図を図14に示す。
本発明の第4の実施形態に係る照明装置の斜視図を図12に示す。本発明の第4の実施形態に係る照明装置35は、一般照明用の環状蛍光ランプを使用した照明器具である。図12のE−E’断面図を図13に示す。照明装置35の平面図を図14に示す。
本発明の第4の実施形態に係る照明装置35は、本体部36、盤状部37、ランプホルダ38、ソケット39、蛍光ランプ40および加熱機構41で構成されている。
本体部36は、その内部に点灯回路(図示せず)等を収納し、例えばその上部から電気接続部(図示せず)が導出しており、例えばその側面部から蛍光ランプ40の口金42と電気的に接続するためのソケット39が導出している。
盤状部37は、本体部36、ランプホルダ38および加熱機構41を支持する部材であり、例えば円盤状の形状を有している。
ランプホルダ38は、盤状部37の下面に取付けられており、その下端に設けられた例えばC字状の挟持片により蛍光ランプ40を保持し、蛍光ランプ40の落下を防止することができる。
蛍光ランプ40は、環状の熱陰極蛍光ランプであり、形状が環状であることと口金42が蛍光ランプ40の中間部に位置していることを除いては第3の実施形態に係る照明装置23の蛍光ランプ26と実質的に同じ構成を有している。
加熱機構41は、その形状および動作を除いては、第1の実施形態に係る照明装置1の加熱機構4と実質的に同じ構成を有している。加熱機構41は、ランプホルダ38に接触せず、かつ蛍光ランプ40を通すことができる程度の開口を有しており、その移動方向に対する横断面形状が例えばC字形状となっている。なお、蛍光ランプ40の形状が環状であるため、図14に示すように加熱機構41の形状も蛍光ランプ40の管軸に略並行な弧状になっていることが好ましい。
加熱機構41は、蛍光ランプ40の管軸に沿うように可動でき、蛍光ランプ40の周囲を周回しながら加熱できるようになっている。具体的には、加熱機構41は、蛍光ランプ40の口金42の一端部から加熱しながら蛍光ランプ40の環状の管軸に沿うように口金42の他端部まで移動(周回)する。なお、環状の熱陰極蛍光ランプの場合、口金42の部分は、樹脂等で形成されており、熱に弱いため、口金42を除いた部分を加熱することが好ましい。
上記の構成により、本発明の第4の実施形態に係る照明装置35は、蛍光ランプ40の輝度を回復させることにより、蛍光ランプを再生することができる。
<第5の実施形態>
本発明の第5の実施形態に係る液晶表示装置の概略斜視図を図15に示す。図15に示す液晶表示装置43は32吋液晶テレビであり、液晶画面ユニット44と第1の実施形態に記載の照明装置1と点灯装置45とを備える。液晶画面ユニット44は、カラーフィルタ基板(図示せず)、液晶(図示せず)、TFT基板(図示せず)、駆動モジュール等(図示せず)を備え、外部からの画像信号に基づいてカラー画像を形成する。
本発明の第5の実施形態に係る液晶表示装置の概略斜視図を図15に示す。図15に示す液晶表示装置43は32吋液晶テレビであり、液晶画面ユニット44と第1の実施形態に記載の照明装置1と点灯装置45とを備える。液晶画面ユニット44は、カラーフィルタ基板(図示せず)、液晶(図示せず)、TFT基板(図示せず)、駆動モジュール等(図示せず)を備え、外部からの画像信号に基づいてカラー画像を形成する。
点灯装置45は、照明装置1の内部の蛍光ランプ2を点灯させる点灯回路である。蛍光ランプ2は、点灯周波数40[kHz]〜100[kHz]、ランプ電流3.0[mA]〜8.0[mA]で動作される。
なお、照明装置1に替えてエッジライト方式のバックライトユニットである第2の実施形態に係る照明装置17も適用することができる。
上記の構成により、本発明の第5の実施形態に係る液晶表示装置43は、蛍光ランプ2の輝度を回復させることにより、蛍光ランプ2を再生することができる。さらに、蛍光ランプの交換を行わずに長時間の視聴が可能な液晶表示装置43を提供することができる。
<第6の実施形態>
本発明の第6の実施形態に係る蛍光ランプの再生方法は、蛍光ランプを照明装置から取り出す取出工程と、取り出した蛍光ランプを加熱装置に配置する配置工程と、蛍光ランプを加熱装置により加熱する加熱工程とで構成されている。以下、それぞれの工程について詳細に説明する。
本発明の第6の実施形態に係る蛍光ランプの再生方法は、蛍光ランプを照明装置から取り出す取出工程と、取り出した蛍光ランプを加熱装置に配置する配置工程と、蛍光ランプを加熱装置により加熱する加熱工程とで構成されている。以下、それぞれの工程について詳細に説明する。
(取出工程)
蛍光ランプは、照明器具やバックライトユニット等の照明装置に接続されて使用されているため、それらの蛍光ランプを照明装置より取出す工程である。
蛍光ランプは、照明器具やバックライトユニット等の照明装置に接続されて使用されているため、それらの蛍光ランプを照明装置より取出す工程である。
蛍光ランプは、例えば本発明の第1の実施形態に係る照明装置に用いられている蛍光ランプ2である。
なお、蛍光ランプ2は、上記の構成に限定されない。例えば、外部電極蛍光ランプ(いわゆるEEFL)や熱陰極蛍光ランプ(いわゆるHCFL)であってもよい。ただし、そのガラスバルブの内面に形成される蛍光体層が形成され、ガラスバルブの内部に水銀を封入していることが必要である。
(配置工程)
取出工程で取出した蛍光ランプ2を図16に示すような加熱装置46に配置する。加熱装置46は、加熱部47および支持部48から構成されており、蛍光ランプ2の端部を固定部48に固定した後に加熱部47により蛍光ランプ2を加熱するようになっている。加熱部47は、下部の加熱部47aと上部の加熱部47bから構成されており、加熱部47aおよび加熱部47bは、対向面に対して互いに対照的な形状を有している。具体的には、加熱部47aは、その上面に円弧状、かつ蛍光ランプ2の長手方向に沿うように設けられた複数の溝部47cを有しており、加熱部47bは、加熱部47aと同様の溝部47cをその下面に有している。
取出工程で取出した蛍光ランプ2を図16に示すような加熱装置46に配置する。加熱装置46は、加熱部47および支持部48から構成されており、蛍光ランプ2の端部を固定部48に固定した後に加熱部47により蛍光ランプ2を加熱するようになっている。加熱部47は、下部の加熱部47aと上部の加熱部47bから構成されており、加熱部47aおよび加熱部47bは、対向面に対して互いに対照的な形状を有している。具体的には、加熱部47aは、その上面に円弧状、かつ蛍光ランプ2の長手方向に沿うように設けられた複数の溝部47cを有しており、加熱部47bは、加熱部47aと同様の溝部47cをその下面に有している。
支持部48は、その上面に蛍光ランプ2の端部(例えば、蛍光ランプが冷陰極蛍光ランプの場合はリード線、外部電極蛍光ランプの場合は外部電極、熱陰極蛍光ランプの場合は口金またはリード線)を挿入できる溝部48aを有している。
配置工程では、各蛍光ランプ2の端部を支持部48の溝部48aに挿入し、各蛍光ランプ2を一本ずつ加熱部47aの溝部47cに配置し、その後溝部47cが一致するよう加熱部47bを加熱部47aの上面に被せる。
なお、蛍光ランプ2の加熱部47aおよび加熱部47bの溝部47c内における位置は自由であるが、加熱部47aおよび加熱部47bの溝部47cを合わせて形成される略円状の穴の中心に配置することが好ましい。加熱工程において、蛍光ランプ2の周方向の位置にかかわらず均等に蛍光ランプ2を加熱するためである。
また、加熱装置46は、上記の構成に限られない。例えば、図17に示すような矯正装置49を加熱炉(図示せず)に挿入したものであってもよい。図17に示す矯正装置49は、軸が水平方向に延伸するローラー50を、前記軸と直交する水平方向に複数(少なくとも2本)隣接させて配してなり、隣接する1組のローラー50上に矯正筒51が載置されている。
矯正筒51は、載置しているローラー50の外周面に接触しており、ローラー50の回転によりローラー50の回転と反対方向に回転するようになっている。
蛍光ランプ2は、上記矯正筒51内に配された状態で、矯正筒51と共に回転するようになっている。なお、実際には、蛍光ランプ2は、矯正筒51内に配され、図17の状態では表れていないが、説明の便宜上、図面に表している。
なお、矯正筒51は、真直度の高い筒であり、例えば、石英ガラスが利用されている。
上記のような加熱装置を用いることにより、加熱により蛍光ランプ2のガラスバルブが変形することを防止し、仮に変形した場合には、その変形を矯正することができる。
なお、蛍光ランプ2に樹脂等の熱に弱い部品が付属している場合には、その部品を取り外した後に加熱することが好ましい。蛍光ランプ2の加熱により樹脂が劣化してしまうおそれがあるからである。
また、加熱装置46には、加熱した蛍光ランプ2を冷やすための冷却ファン等が設けられていてもよい。特に蛍光ランプ2の長手方向における電極11周辺部よりも中央部側を電極11周辺部よりも冷えやすくすることにより、蛍光ランプ2の最低点を蛍光ランプ2の中央部付近にすることができる。これにより、電極11周辺部への水銀凝集を防止することができ、蛍光ランプ2をより長寿命化することができる。
(加熱工程)
ランプの配置が終わると、加熱装置46により、蛍光ランプ2の表面温度が約500[℃]になるように加熱する。本発明の第1の実施形態に係る照明装置に用いる蛍光ランプの場合の加熱時間はおよそ10[分]である。
ランプの配置が終わると、加熱装置46により、蛍光ランプ2の表面温度が約500[℃]になるように加熱する。本発明の第1の実施形態に係る照明装置に用いる蛍光ランプの場合の加熱時間はおよそ10[分]である。
(通電工程)
加熱工程が終わると、例えば、蛍光ランプ2が冷陰極蛍光ランプの場合は、一対の電極11に対して給電を行い、その一対の電極11間で放電させて点灯させた後、給電を停止して消灯する点灯動作を二回以上行う。これにより、点灯に伴ってガラスバルブ10内の温度が上昇して、ガラスバルブ10内に残存する不純ガスが蛍光体層13に吸着し、確実に消滅する。よって、蛍光ランプ2において始動不良やスネーキング現象の発生を防止することができる。
加熱工程が終わると、例えば、蛍光ランプ2が冷陰極蛍光ランプの場合は、一対の電極11に対して給電を行い、その一対の電極11間で放電させて点灯させた後、給電を停止して消灯する点灯動作を二回以上行う。これにより、点灯に伴ってガラスバルブ10内の温度が上昇して、ガラスバルブ10内に残存する不純ガスが蛍光体層13に吸着し、確実に消滅する。よって、蛍光ランプ2において始動不良やスネーキング現象の発生を防止することができる。
上記の構成により、本発明の第6の実施形態に係る蛍光ランプ2の再生方法によれば、蛍光ランプ2の輝度を回復させることにより、蛍光ランプ2を再生することができる。また、照明装置から蛍光ランプ2を取出してから再生することで、蛍光ランプ2の周辺にあるその他の部品が熱の影響で破損するのを防止することができる。
本発明は、照明装置、液晶表示装置、蛍光ランプの再生方法および加熱装置に広く適用することができる。
1、17、23、23a、35 照明装置
2、26、40 蛍光ランプ
4、22、27、27c、41 加熱機構
10、29 ガラスバルブ
13 蛍光体層
43 液晶表示装置
46 加熱装置
2、26、40 蛍光ランプ
4、22、27、27c、41 加熱機構
10、29 ガラスバルブ
13 蛍光体層
43 液晶表示装置
46 加熱装置
Claims (7)
- ガラスバルブ内に水銀が封入されているとともに、前記ガラスバルブの内側の少なくとも一部に蛍光体層が形成されている蛍光ランプと、前記蛍光ランプの周囲に配置された加熱機構とを有することを特徴とする照明装置。
- 前記蛍光体層は、少なくともアルミナ含有蛍光体粒子を含むことを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
- 前記加熱機構は、前記ガラスバルブの外表面温度を200[℃]〜500[℃]に加熱するように調節されていることを特徴とする請求項1または2に記載の照明装置。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の照明装置を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
- ガラスバルブ内に水銀が封入されているとともに、前記ガラスバルブの内側の少なくとも一部に蛍光体層が形成されている蛍光ランプを照明装置から取出す取出工程と、取出した前記蛍光ランプの前記ガラスバルブの外表面温度を所定温度に加熱する加熱工程とを少なくとも含むことを特徴とする蛍光ランプの再生方法。
- 前記所定温度が200[℃]〜500[℃]であることを特徴とする請求項5に記載の蛍光ランプの再生方法。
- 蛍光ランプの端部を支持する支持部と前記蛍光ランプを加熱する加熱部とで構成されることを特徴とする加熱装置。
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
JP2010061854A (ja) * | 2008-09-01 | 2010-03-18 | Kurita Water Ind Ltd | 放電灯再生方法 |
JP2013103183A (ja) * | 2011-11-15 | 2013-05-30 | Seiko Epson Corp | 照射装置 |
-
2006
- 2006-09-08 JP JP2006243707A patent/JP2008066164A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
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JP2010061854A (ja) * | 2008-09-01 | 2010-03-18 | Kurita Water Ind Ltd | 放電灯再生方法 |
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