JPH06275237A - 冷陰極放電灯およびこれを用いた照明装置 - Google Patents
冷陰極放電灯およびこれを用いた照明装置Info
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- JPH06275237A JPH06275237A JP5059793A JP5979393A JPH06275237A JP H06275237 A JPH06275237 A JP H06275237A JP 5059793 A JP5059793 A JP 5059793A JP 5979393 A JP5979393 A JP 5979393A JP H06275237 A JPH06275237 A JP H06275237A
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Abstract
ンプにおいて、発光効率の有利な状態で点灯し、無駄な
エネルギー損失を防止し、電極のスパタリング等により
早期黒化を防止した冷陰極放電灯およびこれを用いたバ
ックライト装置を提供する。 【構成】内径を1.0mm以下としたバルブ11内に一対
の冷陰極13を封装し、このバルブの内部に水銀および
アルゴン、またアルゴンを主体とする混合ガスを封入し
た冷陰極放電灯において、この放電灯はランプ電流密度
を1.5A/cm2 以下で点灯するようにしたことを特徴
とする。 【作用】光出力はランプ電流密度が1.5A/cm2 以上
で飽和する傾向があり、ランプ電流密度を1.5A/cm
2 以下で点灯すれば、発光効率の有利な入力領域で点灯
することができ、無駄なエネルギー損失を防止すること
ができる。
Description
よびこれを用いた液晶表示装置などのバックライトに好
適する照明装置に関する。
来より発光効率に優れたけい光ランプが使用されてい
る。けい光ランプは、一般に投入電力の割りに高効率で
高輝度であり、かつ演色性にも優れており、所定の面積
を明るく照らす光源として有利である。しかしながら、
最近の液晶表示装置は、益々小形、薄形化が要請される
傾向にあり、これに伴い収容スペースの関係で、バック
ライトとしてのランプも小形化が余儀無くされている。
ランプを小形化する場合、バルブの径を細くする必要が
あるが、従来のフィラメントタイプの電極、つまり熱陰
極のけい光ランプでは管径を小さくした場合に電極を収
容できない等の問題があり、小形のランプの場合は冷陰
極けい光ランプが用いられるようになってきた。
した場合は、発光面積が小さくなるので全光束が減少す
る。これを補って器具効率を高めるためには、管壁の輝
度を高くする必要がある。管壁輝度を高めるには、入力
を増して光出力を増加させる必要がある。しかしなが
ら、バルブの内径が1.0mm以下のような極めて小さな
細管にした場合は、入力に対する光出力が飽和状態に達
し、ある程度の入力に達するとそれ以上入力を増しても
光出力は上昇せず、つまり全光束は上昇しないことが判
った。このような場合、入力をむやみに増加するとラン
プ電力の損失が大きくなり、むしろ発光効率(光出力/
電気入力)が低下するとともに、陰極降下電圧が上昇
し、点灯中のイオン衝撃による電極のスパタリングが増
加し、早期黒化を招く等の不具合がある。
径が1.0mm以下の細い冷陰極けい光ランプにおいて、
発光効率の有利な状況のもとで使用するようにし、無駄
なエネルギー損失を防止し、電極のスパタリング等によ
り早期黒化を防止することができる冷陰極放電灯および
これを用いた照明装置を提供しようとするものである。
mm以下としたバルブ内に一対の冷陰極を封装し、このバ
ルブの内に水銀および希ガスとしてアルゴン、またアル
ゴンを主体とする混合ガスを封入した冷陰極放電灯にお
いて、この放電灯はランプ電流密度を1.5A/cm2 以
下として点灯するようにしたことを特徴とする。
クライト用冷陰極けい光ランプの開発が要求されてお
り、これに応ずるべく本発明者らは内径0.94mm、外
径2.06mm、長さ200mmの細い冷陰極けい光ランプ
を試作し、ランプ電流Iと光束との関係を積分球を使っ
て測定した。その結果、光束はランプ電流密度が1.5
A/cm2 以上では飽和傾向を示し、一定値に収束するこ
とが判った。すなわち、内径が1.0mm以下とした冷陰
極放電灯は、ランプ電流密度を1.5A/cm2 以下で点
灯すれば、発光効率に有利な入力領域で点灯することが
でき、無駄なエネルギー損失を防止することができ、ま
た電極のスパタリング等により早期黒化を防止すること
ができる。
もとづき説明する。図1は冷陰極けい光ランプを示し、
また図2および図3は上記冷陰極けい光ランプをバック
ライトとして用いた液晶表示装置を示す。
から説明すると、図において1は液晶表示板である。こ
の液晶表示板1の背面には光拡散導光板2が重ねて配置
されている。光拡散導光板2は、乳白色のアクリル樹脂
などからなり、下面および一側面を除く3方向の側面が
ケーシング3により囲まれている。このケーシング3は
内面が反射面4をなしている。上記ケーシング3の一側
に形成された開放面には、光源としての冷陰極けい光ラ
ンプ10が配置されている。
明するが、ケーシング3の一側に形成された開放面に連
結された円筒形反射体7に収容されている。円筒形反射
体7の内面は反射面8をなしており、上記ランプ10は
ランプ軸が反射体7の中心線と一致するようにして反射
体7に収容されている。円筒形反射体7は、前記ケーシ
ング3の一側に形成された開放面に対向する側壁が開口
されており、上記けい光ランプ10から放出された光
は、全て光拡散導光板2の一側面に導入されるよになっ
ている。
点灯回路(図示しない)に接続して点灯されるようにな
っており、このランプ10から放出される光は反射体7
の内面反射面8で反射され、光拡散導光板2の一側面に
導入される。この光拡散導光板2に導入された光は、こ
の光拡散導光板2内で拡散し、かつケーシング3の内面
に形成した反射面4で反射され、光拡散導光板2の上面
に向かわされる。このため、光拡散導光板2の上面では
全体に亘り略均等な明るさとなり、この面に重ねて配置
された液晶表示板1をこの背面から均等に照射するよう
になる。
にもとづき説明する。11は冷陰極けい光ランプ10の
バルブであり、このバルブ11は内径0.94mm、外径
2.06mm、長さ200mmの鉛ガラスにより直管形に形
成されている。このバルブ11の内面には、色温度が7
800Kの3波長発光けい光体からなるけい光体被膜1
2が形成されており、かつこのバルブ11の長手方向両
端部には冷陰極13、13が封装されている。冷陰極1
3、13は、それぞれリード線を兼ねる電極軸14に棒
形の電極本体15、15を接合して構成してあり、これ
ら電極本体15、15は線径0.5mm、長さ10mmのニ
ッケルワイヤにて形成されている。上記電極軸14、1
4は、ガラスと熱膨脹率が近似する金属からな封着線1
6、16に接続されており、これら封着線16、16は
バルブ11の端部の封止部17、17に封着されておい
る。封着線16、16はそれぞれ外部リード線18、1
8に接続されている。
銀Hgと、所定圧Pの希ガスを封入してある。希ガス
は、アルゴンArとネオンNeを主体とする混合ガスで
あり、アルゴンAr50%、ネオンNe50%で封入圧
Pを60Torr以上にしてある。
を点灯し、その光束を積分球で調べると、図4に示すよ
うな特性が測定された。すなわち、封入圧を60Torrと
した上記ランプの場合、特性aで示す通り、ランプ電流
Iを10 mA以下の領域で変動させた場合は、ランプ電
流の増加に伴って光束が直線的に増加する。しかし、ラ
ンプ電流が10 mAを越えると、ランプ電流を増やして
も光束は飽和状態となり、それ以上顕著に上昇しなくな
る。
ネオンNe50%の混合ガスを30Torr封入した場合
(特性b)、および90Torr封入した場合(特性c)に
ついても同様な測定を行った。図4のbおよびcに示す
通り、これらガス圧を変えたランプであっても、ランプ
電流が10 mA以下の領域ではランプ電流の変化に応じ
て光束が変化するが、ランプ電流が10 mAを越えると
ランプ電流を増やしても光束は飽和状態となる傾向があ
ることが判る。しかも、ランプ電流が10 mAを越える
領域でランプ電流が増加すると光束の差が縮まることも
判る。
ンプ10は、ランプ電流を10 mA以下の領域で点灯使
用すれば、入力に応じた光出力が得られるようになり、
効率良く使用することができることが判った。しかも、
この傾向は封入ガス圧Pには関係なく生じることも確認
できた。
場合であるが、これをランプ電流を放電空間の横断面積
で割ったランプ電流密度Jに換算して示すと図5のよう
になる。図5において、特性aはアルゴンAr50%、
ネオンNe50%の混合ガスを60Torr封入した場合、
特性bは同30Torr封入した場合、および特性cは同9
0Torr封入した場合である。このことから、ランプ電流
密度Jで換算すると、ランプ電流密度を1.5A/cm2
以下で点灯すれば、入力に応じた光出力が得られるよう
になることが判る。
きさが(径)が変わった場合に、上記飽和傾向が生じる
か否かを確かめた。すなわち、図6はバルブ11の内径
を0.94mm(ほぼ1.0mm)とした上記実施例のラン
プのほかに、バルブ11の内径を2.0mm、3.0mmと
したランプを製造し、封入ガスの圧力を、アルゴンAr
50%、ネオンNe50%の混合ガスを60Torr封入し
て同一条件とした。各ランプについて、ランプ電流を変
えて点灯したところ、本発明にかかる内径が0.94mm
(ほぼ1.0mm)にしたランプの場合は、図6の特性d
に示すように、ランプ電流が10 mAを越える領域でラ
ンプ電流を増やしても光束は飽和状態になる傾向がある
が、内径を2.0mmとしたランプ(特性e)および内径
を3.0mmとしたランプ(特性f)はいづれも飽和状態
を示さず、ランプ電流が10 mAを越える領域でも、ラ
ンプ電流を増やすと光束が上昇する傾向が確認された。
つまり、光束が飽和するのはバルブ径が1.0mm以下の
場合に特有な傾向であることが判った。
以下のランプは、ランプ電流密度Jを1.5A/cm2 を
越えて点灯させたとしてもこの入力に見合う光出力は得
られなく、むしろランプ電力の損失が大きくなるだけで
あり、電極13、13に無理な負担をかけることにな
る。このため、陰極降下電圧VK が上昇し、電極本体1
5、15を構成している物質がスパッタし、管壁に付着
して早期黒化を招くことにもなる。
て、アルゴンAr50%、ネオンNe50%の混合ガス
を用いた場合を説明したが、封入ガスはアルゴンのみ、
またはアルゴンにクリプトンKrやヘリウムHeを混合
したガスであってもよい。要するに、アルゴンが主体と
なる混合ガスであってもよい。
光束との関係を図7に示す。この特性から、封入ガスの
種類が変更されても、図4と同様に、ランプ電流を10
mA以下の領域で点灯使用すれば入力に応じた光出力が
得られるようになり、効率良く使用することができるこ
とが確認され、しかも、この場合も封入ガス圧Pには関
係なく同様な傾向が生じることも確認できた。
値を増していったとき特に問題となるのは陰極降下電圧
の上昇に伴う電極のスパッタリングである。発明者らが
本発明において提案した内径1mm以下の細い冷陰極放電
灯では、形状の制約により電流面積を大きくできないた
め、内径が太いものに比べて陰極降下電圧が上昇する傾
向にある。一般的に換算電流密度(ランプ電流/電極面
積Jk と封入ガス圧Pの2乗の比)と陰極降下電圧VK
との間には、図8に示すような関係があり、換算電流密
度Jk /P2 が20以上になると陰極降下電圧VK は急
激に上昇し、電極のスパッタが増加する。これを発明者
らが提案した図1に示すランプに当てはめると、希ガス
の封入圧を30Torr、60Torrおよび90Torrとした場
合、それぞれ換算電流密度Jk /P2 は、40μA/cm
2 、10μA/cm2 および4μA/cm2 となり、これに
対応する陰極降下電圧VK は、113V、115Vおよ
び108Vとなる。換算電流密度は封入ガス圧の2乗に
反比例するため、封入圧力が30Torrと60Torrの場合
では陰極降下電圧に大きな差が生じ、30Torrの場合に
は電極に多大な負担をかけることになり、スパッタリン
グにより電極の早期損耗やバルブ黒化を招き、封入圧は
60Torr以上であることが要求される。このことを言い
換えると、点灯中のイオン衝撃による電極のスパタリン
グ(飛散)を防止するためには、バルブ内部の希ガスの
封入力を高めに保つことが必要であり、実用的には60
Torr以上で使用するようにしている。
ランプやU字形、W字形あるいは鞍形けい光ランプ等で
あってもよい。さらにまた、本発明は液晶表示装置のバ
ックライトに使用する冷陰極けい光ランプに限らない。
そしてまた、けい光ランプの外に、希ガスの発光を利用
した希ガス放電灯であってもよい。また、図示しない
が、本発明のランプは、ランプ電流Iが10 mA以下の
領域で使用する場合は、ランプ電流の増加に伴って光束
が直線的に増加するので、この直線的変化を利用してこ
の領域で調光することも可能である。
ルブの内径が1.0mm以下の冷陰極けい光ランプにおい
て、ランプ電流密度を1.5A/cm2 以下で点灯するよ
うにしたから、この点灯条件であれが発光効率が良好で
あり、無駄なエネルギー損失を防止することができ、か
つ電極のスパタリング等により電極の損耗や早期黒化を
防止することができる。
断面図。
装置の分解した斜視図。
流との関係を示す特性図。
係を示す特性図。
流との関係を示す特性図。
のガス圧を変えた場合の相対光量とランプ電流との関係
を示す特性図。
性図。
7…反射体 10…冷陰極けい光ランプ 11…バルブ 12…けい光体被膜 13…冷陰極。
Claims (4)
- 【請求項1】 内径を1.0mm以下としたバルブ内に一
対の冷陰極を封装し、このバルブの内部に水銀および希
ガスとしてアルゴン、またアルゴンを主体とする混合ガ
スを封入した冷陰極放電灯において、 上記放電灯はランプ電流密度を1.5A/cm2 以下にし
て点灯することを特徴とする冷陰極放電灯。 - 【請求項2】 バルブの内面にはけい光体を塗布したこ
とを特徴とする請求項1に記載の冷陰極放電灯。 - 【請求項3】 上記希ガスの封入圧を60Torr以上にし
たことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の冷
陰極放電灯。 - 【請求項4】 上記請求項1ないし請求項3のいづれか
に記載の冷陰極放電灯を光源として器具に組み込んだこ
とを特徴とする照明装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5059793A JPH06275237A (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | 冷陰極放電灯およびこれを用いた照明装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5059793A JPH06275237A (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | 冷陰極放電灯およびこれを用いた照明装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06275237A true JPH06275237A (ja) | 1994-09-30 |
Family
ID=13123522
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5059793A Pending JPH06275237A (ja) | 1993-03-19 | 1993-03-19 | 冷陰極放電灯およびこれを用いた照明装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06275237A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004017360A1 (ja) * | 2002-07-19 | 2004-02-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 低圧放電ランプ及びそれを用いたバックライト装置 |
JP2008084771A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 冷陰極蛍光ランプおよびバックライトユニット |
-
1993
- 1993-03-19 JP JP5059793A patent/JPH06275237A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004017360A1 (ja) * | 2002-07-19 | 2004-02-26 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 低圧放電ランプ及びそれを用いたバックライト装置 |
US7358675B2 (en) | 2002-07-19 | 2008-04-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Low-pressure discharge lamp and back light device using same |
US7683550B2 (en) | 2002-07-19 | 2010-03-23 | Panasonic Corporation | Low-pressure discharge lamp and back light device using the same |
JP2008084771A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 冷陰極蛍光ランプおよびバックライトユニット |
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