JP2008523568A - Cold cathode fluorescent lamp - Google Patents
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Abstract
本発明では、内側を蛍光物質で被覆され、紫外光を放出する封入ガス成分を収容する放電管と、Mo、W、Nb、Ta、及びそれらの合金からなるグループからの材料で製作された2つまたはそれ以上の中空陰極と、Mo、W、及びそれらの合金からなるグループからの材料で製作された2つまたはそれ以上のリードピンとを主として含む冷陰極蛍光ランプについて明らかにされる。リードピンは、Ni、Fe、Coまたはそれらの合金から製作されると望ましいリング、リングセグメント、中空円筒、または、中空円筒セグメントに結合され、リング、リングセグメント、中空円筒、または、中空円筒セグメントは中空陰極に結合される。 In the present invention, the inside is coated with a fluorescent material, and is made of a material from the group consisting of a discharge tube containing a sealed gas component that emits ultraviolet light, and Mo, W, Nb, Ta, and alloys thereof. A cold cathode fluorescent lamp is disclosed which mainly comprises one or more hollow cathodes and two or more lead pins made of a material from the group consisting of Mo, W and their alloys. The lead pin is preferably bonded to a ring, ring segment, hollow cylinder, or hollow cylinder segment, preferably manufactured from Ni, Fe, Co or alloys thereof, where the ring, ring segment, hollow cylinder, or hollow cylinder segment is hollow. Coupled to the cathode.
Description
本発明は、内側を蛍光物質で被覆され紫外光を放出する封入ガス成分を収容する放電管と、Mo、W、Nb、Ta、及びそれらの合金からなるグループからの材料で製作された2つまたはそれ以上の中空陰極と、Mo、W、及びそれらの合金からなるグループからの材料で製作された2つまたはそれ以上のリードピンとを主として含む冷陰極蛍光ランプに関する。 The present invention consists of a discharge tube that contains an enclosed gas component that is coated with a fluorescent material and emits ultraviolet light, and two materials made from a group consisting of Mo, W, Nb, Ta, and alloys thereof. Or it relates to a cold cathode fluorescent lamp mainly comprising more hollow cathodes and two or more lead pins made of a material from the group consisting of Mo, W and their alloys.
冷陰極蛍光ランプは液晶ディスプレイの背面照明に利用されている。この場合、低圧水銀放電によって紫外線が生じ、紫外線が、放電管の内面に塗布された蛍光層によって可視光に変換される。放電管は、通常、例えばホウケイ酸ガラスのような硬質ガラスから構成され、通常、管状である。蛍光ランプのタイプによって形状の異なる電極が管端部領域に配置されている。例えば、Ba、Sr、希土類金属、または、イットリウムを含み電極表面に塗布される発光促進物質の利用のために、電子の仕事関数が低下することがある。リードピンによる電極との接触が生じる。これらのリードピンは、ピンチシールまたは溶着(封着)プロセスによって、放電管に真空気密に接合される。この領域はガラス−金属ピンチシールと呼ばれる。一般に、第1のステップにおいて、リードピンには、ガラスリングを溶融させることによって生じるガラスビードが設けられる。このプロセスは、ガラス化と呼ばれる。さらなるステップとして、ガラスビードはピンチシールまたは溶着プロセスによって放電管に接合される。ガラスと整合する低い熱膨張係数を有するFe−Ni−Co(コバール)材料、モリブデン、タングステンがリードピンの材料として利用される。 Cold cathode fluorescent lamps are used for backlighting liquid crystal displays. In this case, ultraviolet rays are generated by the low-pressure mercury discharge, and the ultraviolet rays are converted into visible light by the fluorescent layer applied to the inner surface of the discharge tube. The discharge tube is usually made of hard glass such as borosilicate glass, and is usually tubular. Depending on the type of fluorescent lamp, electrodes having different shapes are arranged in the tube end region. For example, the work function of electrons may be reduced due to the use of a light emission promoting substance that contains Ba, Sr, rare earth metal, or yttrium and is applied to the electrode surface. Contact with the electrode by the lead pin occurs. These lead pins are vacuum-tightly joined to the discharge tube by a pinch seal or a welding (sealing) process. This region is called a glass-metal pinch seal. In general, in the first step, the lead pin is provided with a glass bead generated by melting a glass ring. This process is called vitrification. As a further step, the glass beads are joined to the discharge tube by a pinch seal or welding process. Fe-Ni-Co (Kovar) material, molybdenum, and tungsten, which have a low coefficient of thermal expansion that matches glass, are used as lead pin materials.
冷陰極蛍光ランプの小型化も、液晶ディスプレイの小型化に関連している。この結果、特開平1−151148号公報に記載のように、中空陰極が導入されるようになった。中空陰極の材料としては一般にニッケルが利用される。Niの中空陰極はコバールから構成されるリードピンに溶接される。しかし、ニッケルの耐スパッタリング性はさらなる小型化には不十分である。このため、中空陰極には、ニオブ、タンタル、タングステン、または、モリブデンのようなスパッタリングに対する耐性がより強い材料が提案されている。これらは、モリブデン、タングステン、または、コバールから構成されるリードピンに接合される。モリブデン及びタングステンは熱伝導度が高いので好都合である。タングステン及びモリブデンの高融点及び固有の脆性のため、直接溶接は極めて困難であり、かなりの手間をかけて初めて可能になる。さらに、中空陰極の再結晶化及びそれに関連した脆化を大部分回避しなければならない。従って、熱入力の量は、できる限り少なくしておかなければならない。さらに、接合プロセス中に、個々の構成部材の正確な位置決めが極めて重要である。というのは、このようにしてしか、構成部材の厳密な公差を実現することができないためである。 Miniaturization of cold cathode fluorescent lamps is also related to miniaturization of liquid crystal displays. As a result, as described in JP-A-1-151148, a hollow cathode has been introduced. Generally, nickel is used as a material for the hollow cathode. The Ni hollow cathode is welded to a lead pin made of Kovar. However, the sputtering resistance of nickel is insufficient for further miniaturization. For this reason, materials having higher resistance to sputtering, such as niobium, tantalum, tungsten, or molybdenum, have been proposed for the hollow cathode. These are joined to a lead pin made of molybdenum, tungsten, or Kovar. Molybdenum and tungsten are advantageous because of their high thermal conductivity. Due to the high melting points and inherent brittleness of tungsten and molybdenum, direct welding is extremely difficult and can only be accomplished with considerable effort. Furthermore, the recrystallization of the hollow cathode and the associated embrittlement must be largely avoided. Therefore, the amount of heat input must be kept as low as possible. Furthermore, the precise positioning of the individual components during the joining process is very important. This is because only in this way, strict tolerances of the components can be realized.
従って、具体的な本発明の課題は、中空陰極と、耐スパッタリング性の高いリードピンとを有し、中空陰極とリードピンとの接合をコスト的に手頃にかつ確実に実施することが可能である冷陰極蛍光ランプを提供することにある。 Therefore, a specific subject of the present invention is a cold cathode that has a hollow cathode and a lead pin having high sputtering resistance, and that allows the hollow cathode and the lead pin to be joined in an inexpensive and reliable manner. It is to provide a cathode fluorescent lamp.
この課題は請求項1の特徴事項によって実現される。本発明によれば、リードピンは、リング、リングセグメント、中空円筒、または、中空円筒セグメントに結合され、リング、リングセグメント、中空円筒、または、中空円筒セグメントは中空陰極に結合される。リング、リングセグメント、中空円筒、または、中空円筒セグメントは、中空陰極と比較して融点の著しく低い材料、例えば、Ni、Fe、Co、及びそれらの合金から製作されるのが望ましい。リング、リングセグメント、中空円筒、または、中空円筒セグメントの内径はリードピンの直径よりわずかに大きい。中空円筒または中空円筒セグメントの高さは、(0.5×中空円筒の直径)〜(4×中空円筒の直径)の範囲で変動するのが好都合である。リングセグメント(スリット付きリング)または中空円筒セグメント(スリット付き中空円筒)の利用は、製造コストが低いので好都合である。リングセグメントは一本のワイヤを曲げて製作され、中空円筒セグメントは一枚の帯状体にエンボス加工して製作される。このプロセスで生じるスリットは、リングの円周または中空円筒の円周の1/4より小さいと望ましい。 This object is achieved by the features of claim 1. According to the invention, the lead pin is coupled to a ring, ring segment, hollow cylinder, or hollow cylinder segment, and the ring, ring segment, hollow cylinder, or hollow cylinder segment is coupled to a hollow cathode. The ring, ring segment, hollow cylinder, or hollow cylinder segment is preferably fabricated from a material having a significantly lower melting point compared to the hollow cathode, such as Ni, Fe, Co, and alloys thereof. The inner diameter of the ring, ring segment, hollow cylinder, or hollow cylinder segment is slightly larger than the diameter of the lead pin. Conveniently, the height of the hollow cylinder or hollow cylinder segment varies in the range of (0.5 × diameter of the hollow cylinder) to (4 × diameter of the hollow cylinder). The use of ring segments (slit rings) or hollow cylindrical segments (slit hollow cylinders) is advantageous because of low manufacturing costs. The ring segment is manufactured by bending a single wire, and the hollow cylindrical segment is manufactured by embossing a single strip. The slit produced by this process is preferably less than 1/4 of the ring circumference or the hollow cylinder circumference.
リング、リングセグメント、中空円筒、または、中空円筒セグメントは、第1のプロセスステップにおいて、リードピンに結合されると好都合である。このため、リング、リングセグメント、中空円筒、または、中空円筒セグメントは、リードピンの一方の端部に装着されて、簡単に位置決めされる。リードピンへの接合は1つまたは複数の箇所で点状にまたは面状に行うことが可能である。熱の導入は例えばレーザ溶接または抵抗溶接によって行うことが可能である。接合プロセス中、リングまたは中空円筒の領域が熱入力を局部的に行われて溶融する。 Conveniently the ring, ring segment, hollow cylinder or hollow cylinder segment is coupled to the lead pin in the first process step. For this reason, the ring, the ring segment, the hollow cylinder, or the hollow cylinder segment is attached to one end of the lead pin and easily positioned. Bonding to the lead pin can be performed in a dot or plane at one or more locations. Heat can be introduced, for example, by laser welding or resistance welding. During the joining process, the area of the ring or hollow cylinder is melted with localized heat input.
第1の接合ステップによって生じた構成部材は、さらなる接合ステップによって中空陰極に結合される。熱入力はやはり抵抗溶接またはレーザ溶接によって行われるのが望ましい。抵抗溶接の場合、接触面は、中空陰極に向かって傾斜したリング面、または、中空円筒の断面が望ましい。レーザ溶接の場合、熱入力は半径方向から行われ、リングは複数の点で、複数の区域で、または、円周全体にわたって、中空陰極に結合されると望ましい。熱入力は、モリブデンまたはタングステン製の中空陰極の場合には極めて低いので、中空陰極の底部領域の溶融、望ましくは、完全な再結晶、従って脆化でさえ回避することができる。中空陰極からリードピンへの良好な熱伝達を保証するために、リードピンを中空陰極に結合すると有利である。これは溶接またはハンダ付けによって実施可能である。レーザ溶接が有利な溶接プロセスであり、ビーム案内は中空陰極の底部に対して軸方向に向けて行われる。これによって、中空陰極の底部の脆化は回避されないが、中空陰極とリードピンとの物質結合がリングまたは中空円筒を介して行われるので、耐用寿命は短縮されない。従って、本発明による構成部材を備えた冷陰極蛍光ランプは、振動が生じる場合にも、耐用寿命が短縮することはない。 The component produced by the first joining step is joined to the hollow cathode by a further joining step. It is also desirable that the heat input be done by resistance welding or laser welding. In the case of resistance welding, the contact surface is preferably a ring surface inclined toward the hollow cathode or a cross section of a hollow cylinder. In the case of laser welding, it is desirable that the heat input be from a radial direction and the ring be coupled to the hollow cathode at multiple points, in multiple areas, or over the entire circumference. The heat input is very low in the case of hollow cathodes made of molybdenum or tungsten, so that melting of the bottom region of the hollow cathode, preferably complete recrystallization and thus even embrittlement can be avoided. In order to ensure good heat transfer from the hollow cathode to the lead pin, it is advantageous to couple the lead pin to the hollow cathode. This can be done by welding or soldering. Laser welding is an advantageous welding process, in which beam guidance is directed axially relative to the bottom of the hollow cathode. Thereby, embrittlement of the bottom of the hollow cathode is not avoided, but since the material bonding between the hollow cathode and the lead pin is performed via the ring or the hollow cylinder, the service life is not shortened. Therefore, the cold cathode fluorescent lamp provided with the constituent member according to the present invention does not shorten the service life even when vibration occurs.
一般に、リードピン(電流導入ピン)は電流供給ピン(外部リードピン)に結合される。リードピンにおいては、ピンとガラスとの膨張係数の類似性が必要とされるので、材料の選択が著しく制限されるが、これは、蛍光ランプの外部にある電流供給ピンには当てはまらない。一般に、電流供給ピンには銅覆線(デュメット線)が利用される。この銅覆線は、いわゆる複合ピンを形成するために、リードピンに突き合せ溶接される。プロセス技術に関して、リードピンと中空陰極との結合前に、リードピンと電流供給ピンとの結合を実施する、すなわち、上述のプロセスに複合ピンを利用すると望ましい。中空陰極は1つまたは複数の部品からなるものとすることが可能である。深絞りによって製作される単一部品バージョンが、製造技術的な理由で(絞り比が大きすぎる)、または、コス上の理由で不可能である場合、複数部品、望ましくは、2部品の実施形態が一般に選択される。 Generally, a lead pin (current introduction pin) is coupled to a current supply pin (external lead pin). In the lead pin, the similarity in the expansion coefficient between the pin and glass is required, so the choice of material is severely limited, but this is not the case for current supply pins outside the fluorescent lamp. In general, a copper covered wire (dumet wire) is used for the current supply pin. This copper-clad wire is butt welded to the lead pin to form a so-called composite pin. With respect to process technology, it is desirable to carry out the bonding of the lead pin and the current supply pin prior to the bonding of the lead pin and the hollow cathode, i.e., use the composite pin in the above-described process. The hollow cathode can consist of one or more parts. If a single part version produced by deep drawing is not possible for manufacturing engineering reasons (drawing ratio too high) or for cost reasons, a multi-part, preferably two-part embodiment Is generally selected.
本発明については、図に関連してさらに詳細に後述する。 The invention will be described in more detail below with reference to the figures.
図1には、冷陰極蛍光ランプ1の基本的構成部品、すなわち、内面に蛍光物質2を被覆された放電管3、中空陰極4、リードピン5、及び、電流供給ピン10が示されている。
FIG. 1 shows basic components of a cold cathode fluorescent lamp 1, that is, a
図2〜図4に示す構成部材の製作(正確な寸法によるものではない)
直径0.5mmのNi線を曲げて、スリット幅約0.5mmのリングセグメント7が形成され、リードピンの一方の端部に装着されて、位置決めされる。リングセグメント7は、端面レーザ溶接によって、Moと0.3重量%のLa2O3との合金から製作された直径0.6mmのリードピン5に接合された。次に、リングセグメント7は、やはり、レーザによって、すなわち、ほぼ半径方向に向けられたレーザビームを利用して、外径1.7mmのMo製中空陰極4に溶接された。次に、レーザビームを中空陰極4の底部に対して軸方向に向けて、リードピン5が中空陰極4に溶接された。同様に、構成部材がリング6を用いて製造された。
Production of components shown in FIGS. 2-4 (not due to exact dimensions)
A Ni wire having a diameter of 0.5 mm is bent to form a
図5〜図7に示す構成部材の製作(正確な寸法によるものではない)
厚さ0.3mmのNi帯状体を曲げて、長さ2mmの中空円筒セグメント9が形成され、リードピンの一方の端部に装着されて、位置決めされる。この中空円筒セグメント9は、端面レーザ溶接によって、Moと0.3重量%のLa2O3との合金からなる直径0.8mmのリードピン5に接合された。次に、中空円筒セグメント9は、やはり、レーザによって、すなわち、ほぼ半径方向に向けられたレーザビームを利用して、外径1.7mmのMo製中空陰極4に溶接された。同様に、構成部材が中空円筒8を用いて製造された。
Fabrication of components shown in FIGS. 5-7 (not due to exact dimensions)
A Ni strip having a thickness of 0.3 mm is bent to form a hollow
1 冷陰極蛍光ランプ
2 蛍光物質
3 放電管
4 中空陰極
5 リードピン
6 リング
7 リングセグメント
8 中空円筒
9 中空円筒セグメント
10 電流供給ピン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cold
Claims (6)
リードピン(5)が、リング(6)、リングセグメント(7)、中空円筒(8)、または、中空円筒セグメント(9)に結合され、リング(6)、リングセグメント(7)、中空円筒(8)、または、中空円筒セグメント(9)が、中空陰極(4)に結合されていることを特徴とする冷陰極蛍光ランプ。 Made of a material from the group consisting of a discharge tube (3) containing an enclosed gas component that is coated with a fluorescent substance (2) and emits ultraviolet light, and Mo, W, Nb, Ta, and alloys thereof In a cold cathode fluorescent lamp mainly comprising two or more hollow cathodes (4) and two or more lead pins (5) made of a material from the group consisting of Mo, W and their alloys ,
The lead pin (5) is coupled to the ring (6), the ring segment (7), the hollow cylinder (8), or the hollow cylinder segment (9), and the ring (6), the ring segment (7), the hollow cylinder (8) Or a cold cathode fluorescent lamp, wherein the hollow cylindrical segment (9) is coupled to the hollow cathode (4).
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