JP2004335370A - 冷陰極管 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡易にさらなる長寿命化を実現する冷陰極管を提供する。
【解決手段】インナーリード４及び電極部５と接続され、ガラス管１の管端部１ａを気密に内外貫通する封止線材３を二層化し、外層３１をコバール、内層３２を外層３１より熱伝導率の高い銅、ベリリウム、アルミニウム等の熱伝導線とすることにより、電極部５の熱を効率よく管外のアウターリード６及び電線８に伝導させる。
【選択図】 図２
【解決手段】インナーリード４及び電極部５と接続され、ガラス管１の管端部１ａを気密に内外貫通する封止線材３を二層化し、外層３１をコバール、内層３２を外層３１より熱伝導率の高い銅、ベリリウム、アルミニウム等の熱伝導線とすることにより、電極部５の熱を効率よく管外のアウターリード６及び電線８に伝導させる。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置等のバックライトとして使用される冷陰極管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置のバックライトとして一般に使用されている冷陰極管は、その電極近傍において、ガラス管の管端部を気密に内外貫通する封止線材と、その管内側端部に設けられたインナーリード及び電極部と、管外側端部に設けられたアウターリードとを備えている（例えば、特許文献１参照。）。このような冷陰極管は、既に、３０，０００〜５０，０００時間の長寿命を達成している（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２４１６９３号公報（第４〜５頁、図２）
【非特許文献１】
藤岡誠一郎、「長寿命高効率冷陰極蛍光ランプ」、月刊ディスプレイ、１９９９年８月号、第８２〜８４頁
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような冷陰極管に、さらなる長寿命化を実現するには、例えば、蛍光体の保護膜の追加、電極形状の変更、水銀量の管理、ガラス組成の変更等が考えられる。しかし、これらはいずれも相当な設備投資や開発投資を必要とするため、現実的に有効な方策とは言えない。
【０００５】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、簡易にさらなる長寿命化を実現する冷陰極管を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の冷陰極管は、内面に発光層を有するガラス管と、前記ガラス管の管端部を気密に内外貫通して設けられ、複層構造からなり、その内層に外層より熱伝導率の高い熱伝導線を含む封止線材と、前記ガラス管の内部にあって前記封止線材の一端部に連設されたインナーリード及び電極部と、前記ガラス管の外部にあって前記封止線材の他端部に連設され、外部の電線と接続されるアウターリードとを備えたものである。
上記のように構成された冷陰極管は、封止線材を複層化して熱伝導線を設けるだけの簡易な構造により、電極部に発生する熱がインナーリードから封止線材の熱伝導線を伝って効率よくアウターリードに伝導し、アウターリードから、これに接続される電線に伝導する。従って、電極部に対する吸熱量及び放熱量を十分に確保することができ、電極部の過熱を防止することができる。これにより、冷陰極管のさらなる長寿命化を実現することができる。
【０００７】
また、上記冷陰極管において、封止線材の外層は、ガラス管の封着部と同等な熱膨張率を有する金属材料からなることが好ましい。
この場合、熱膨張や収縮が生じても封着部との間に隙間ができない。従って、封止能力が損なわれて点灯不能となる事態を防止することができる。
【０００８】
また、上記冷陰極管において、封止線材は直径０．８ｍｍ以上であることが好ましい。
この場合、熱伝導線の直径を相応に確保することができる。また、封止線材全体としても、より熱伝導率の向上に寄与する。従って、より確実に電極部の過熱を防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態による冷陰極管の断面図である。この冷陰極管は、液晶表示装置の直下型バックライト又はサイドライト型バックライト、Ｘ線写真を見るためのシャウカステン、看板の背光装置、写真のネガを見るためのライティングボックス等の各種装置に使用される。
図１において、当該冷陰極管は、内面に発光層２を有するガラス管１と、ガラス管１の管端部１ａを内外貫通する封止線材３と、ガラス管１の内部にあって封止線材３の一端部に連設されたインナーリード４及び電極部５と、ガラス管１の外部にあって封止線材３の他端部に連設されたアウターリード６とを備えている。上記封止線材３は、外側がガラスビード７に覆われており、これによって、ガラス管１に対して気密に封着されている。
【００１０】
上記アウターリード６、封止線材３、及び、インナーリード４はいずれも円柱状であり、それぞれの外径は例えば、０．３５ｍｍ、０．８ｍｍ、１．０ｍｍである。また、インナーリード４及びアウターリード６はニッケル線からなり、封止線材３の左右の端部にバット溶接（端面溶接）されている。電極部５はニッケルスリーブであり、インナーリード４に外挿され、溶着されている。
【００１１】
図２は、図１の冷陰極管の左端側を拡大し、封止線材３を断面で示すとともに、アウターリード６を外部の電線８と接続した状態を示す図である。なお、電線８は、途中で省略しているが、アウターリード６に比べて十分に長い。
図において、上記封止線材３は二層構造となっており、円筒状の外層３１は、ガラスビード７と熱膨張率が同等なコバール（ニッケル、コバルト及び鉄の合金）からなる。このような外層３１の存在により、熱膨張や収縮が生じてもガラスビード７との間に隙間ができない。従って、封止能力が損なわれて点灯不能となる事態を防止することができる。一方、円柱状の内層３２は、銅、ベリリウム、アルミニウム等の、外層３１より熱伝導率の高い金属材料からなり、「熱伝導線」としての役割を有する。
【００１２】
電線８の心線８ａとアウターリード６とは、半田付けではなく、銅、ベリリウム、アルミニウム等の熱伝導率の高い単一金属又は合金をかしめてなる端子９により、互いに接続される。これにより、端子９による接続部において、半田付けよりも高い熱伝導率を確保することができる。また、当該接続部は、高温になったとき半田付けの場合よりも高い引っ張り強度を有する。従って、高温になっている接続部に何らかの原因で引っ張り力が作用したとしても、接続不良の発生を防止することができる。
【００１３】
上記のように構成された冷陰極管では、電極部５で発生した熱が、インナーリード４から封止線材３の内層３２に伝導する。ここで、熱伝導率の高い内層３２により、熱は迅速に左端まで達し、効率よくアウターリード６に伝導する。また、内層３２より熱伝導率は低いが、外層３１も熱伝導によりインナーリード４からアウターリード６への熱の搬出に寄与する。アウターリード６に伝導した熱は、さらに、心線（銅線）８ａに伝導する。このとき、熱伝導率の高い端子９により、アウターリード６から心線８ａへの熱伝導性が確保される。こうして、電極部５の熱はガラス管１の外に効率よく搬出され、アウターリード６、端子９、及び、心線８ａに吸収される。心線８ａに吸収された熱は、被覆を介して電線８全体から放熱される。電線８は、銅線である心線８ａの熱伝導率が良く、また、アウターリード６に比べて十分に長いため、その体積及び表面積も相応に大きい。従って十分な吸熱量及び放熱量を確保することができる。なお、アウターリード６、端子９、露出した心線８ａの表面からも、周囲の空気に放熱される。
【００１４】
上記のように、封止線材３を複層化して熱伝導線を設けるだけの簡易な構造により、管外への熱搬出を促進し、電線による吸熱及び放熱を活用することができ、その結果、電極部５の過熱を防止することができる。従って、過熱により管端黒化が促進されることを抑制できる。これにより、冷陰極管の寿命を従来品よりさらに延ばすことができる。
【００１５】
また、上記の封止線材３は直径を０．８ｍｍ（従来は０．６ｍｍ）としたが、これにより、熱伝導線としての内層３２の直径を相応に確保することができる。また、封止線材３全体としても、より熱伝導率の向上に寄与する。従って、熱伝導線としての内層３２の存在と相まって、電極部５の温度低下に寄与する。
【００１６】
図３は、直径０．６ｍｍのコバールからなる封止線材を用いた従来の冷陰極管と、本実施形態の冷陰極管とを、直下型バックライトの筐体に１２灯設置した状態での温度比較のグラフである。温度の測定位置は、高圧電極近傍、低圧電極近傍、ランプ中央、筐体内雰囲気の４箇所である。棒グラフの左側が従来の冷陰極管、右側が本実施形態の冷陰極管である。グラフより明らかなように、本実施形態の冷陰極管は、従来の冷陰極管と比べて、高圧側電極近傍及び低圧側電極近傍において、温度が低下している。
【００１７】
図４は、単管（１灯）で、従来の冷陰極管と、本実施形態の冷陰極管とについて、温度、単管中央輝度、消費電力あたりの輝度を比較したグラフである。棒グラフの左側は高圧側電極近傍、中央は低圧側電極近傍、右側はランプ中央を示す。グラフより明らかなように、従来の冷陰極管に比べて本実施形態の冷陰極管は、高圧側電極近傍及び低圧側電極近傍の温度が低下し、また、単管中央輝度が上昇している。一方、消費電力当たりの輝度はほとんど変わらない。
以上の２つのグラフから、従来の冷陰極管に比べて本実施形態の冷陰極管は、電極部の温度を下げることができ、しかも、明るいランプとなることがわかる。
【００１８】
なお、上記実施形態において封止線材３の直径は、大きいほど熱伝導性を確保しやすいので、０．８ｍｍ以上が好ましい。但し、０．８ｍｍ未満（例えば０．６ｍｍ）であっても、熱伝導線としての内層３２の存在により、電極部５の過熱を防止する一定の効果は得られる。
また、上記実施形態では封止線材３を２層構造としたが、３層以上の多層構造としてもよい。この場合、外層（最外層）はコバール、内層の少なくとも１層は熱伝導線とする。
また、外層３１の材料として上記実施形態ではコバールを採用したが、これに限らず、ガラス管１の封着部であるガラスビード７と同等の熱膨張率を有する金属材料であればよく、例えばタングステンガラス（ＢＦＷ）の場合、タングステン（Ｗ）が好ましい。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明の冷陰極管によれば、封止線材を複層化して熱伝導線を設けるだけの簡易な構造により、電極部に発生する熱がインナーリードから封止線材の熱伝導線を伝って効率よくアウターリードに伝導し、アウターリードから、これに接続される電線に伝導する。従って、電極部に対する吸熱量及び放熱量を十分に確保することができ、電極部の過熱を防止することができる。これにより、冷陰極管のさらなる長寿命化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による冷陰極管の断面図である。
【図２】図１の冷陰極管の左端側を拡大し、封止線材を断面で示すとともに、アウターリードを外部の電線と接続した状態を示す図である。
【図３】直径０．６ｍｍのコバールからなる封止線材を用いた従来の冷陰極管と、本実施形態の冷陰極管とを、直下型バックライトの筐体に１２灯設置した状態での温度比較のグラフである。
【図４】単管（１灯）で、従来の冷陰極管と、本実施形態の冷陰極管とについて、温度、単管中央輝度、消費電力あたりの輝度を比較したグラフである。
【符号の説明】
１ ガラス管
１ａ 管端部
２ 発光層
３ 封止線材
４ インナーリード
５ 電極部
６ アウターリード
７ ガラスビード（封着部）
８ 電線
３１ 外層
３２ 内層（熱伝導線）
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置等のバックライトとして使用される冷陰極管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置のバックライトとして一般に使用されている冷陰極管は、その電極近傍において、ガラス管の管端部を気密に内外貫通する封止線材と、その管内側端部に設けられたインナーリード及び電極部と、管外側端部に設けられたアウターリードとを備えている（例えば、特許文献１参照。）。このような冷陰極管は、既に、３０，０００〜５０，０００時間の長寿命を達成している（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−２４１６９３号公報（第４〜５頁、図２）
【非特許文献１】
藤岡誠一郎、「長寿命高効率冷陰極蛍光ランプ」、月刊ディスプレイ、１９９９年８月号、第８２〜８４頁
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような冷陰極管に、さらなる長寿命化を実現するには、例えば、蛍光体の保護膜の追加、電極形状の変更、水銀量の管理、ガラス組成の変更等が考えられる。しかし、これらはいずれも相当な設備投資や開発投資を必要とするため、現実的に有効な方策とは言えない。
【０００５】
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、簡易にさらなる長寿命化を実現する冷陰極管を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の冷陰極管は、内面に発光層を有するガラス管と、前記ガラス管の管端部を気密に内外貫通して設けられ、複層構造からなり、その内層に外層より熱伝導率の高い熱伝導線を含む封止線材と、前記ガラス管の内部にあって前記封止線材の一端部に連設されたインナーリード及び電極部と、前記ガラス管の外部にあって前記封止線材の他端部に連設され、外部の電線と接続されるアウターリードとを備えたものである。
上記のように構成された冷陰極管は、封止線材を複層化して熱伝導線を設けるだけの簡易な構造により、電極部に発生する熱がインナーリードから封止線材の熱伝導線を伝って効率よくアウターリードに伝導し、アウターリードから、これに接続される電線に伝導する。従って、電極部に対する吸熱量及び放熱量を十分に確保することができ、電極部の過熱を防止することができる。これにより、冷陰極管のさらなる長寿命化を実現することができる。
【０００７】
また、上記冷陰極管において、封止線材の外層は、ガラス管の封着部と同等な熱膨張率を有する金属材料からなることが好ましい。
この場合、熱膨張や収縮が生じても封着部との間に隙間ができない。従って、封止能力が損なわれて点灯不能となる事態を防止することができる。
【０００８】
また、上記冷陰極管において、封止線材は直径０．８ｍｍ以上であることが好ましい。
この場合、熱伝導線の直径を相応に確保することができる。また、封止線材全体としても、より熱伝導率の向上に寄与する。従って、より確実に電極部の過熱を防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施形態による冷陰極管の断面図である。この冷陰極管は、液晶表示装置の直下型バックライト又はサイドライト型バックライト、Ｘ線写真を見るためのシャウカステン、看板の背光装置、写真のネガを見るためのライティングボックス等の各種装置に使用される。
図１において、当該冷陰極管は、内面に発光層２を有するガラス管１と、ガラス管１の管端部１ａを内外貫通する封止線材３と、ガラス管１の内部にあって封止線材３の一端部に連設されたインナーリード４及び電極部５と、ガラス管１の外部にあって封止線材３の他端部に連設されたアウターリード６とを備えている。上記封止線材３は、外側がガラスビード７に覆われており、これによって、ガラス管１に対して気密に封着されている。
【００１０】
上記アウターリード６、封止線材３、及び、インナーリード４はいずれも円柱状であり、それぞれの外径は例えば、０．３５ｍｍ、０．８ｍｍ、１．０ｍｍである。また、インナーリード４及びアウターリード６はニッケル線からなり、封止線材３の左右の端部にバット溶接（端面溶接）されている。電極部５はニッケルスリーブであり、インナーリード４に外挿され、溶着されている。
【００１１】
図２は、図１の冷陰極管の左端側を拡大し、封止線材３を断面で示すとともに、アウターリード６を外部の電線８と接続した状態を示す図である。なお、電線８は、途中で省略しているが、アウターリード６に比べて十分に長い。
図において、上記封止線材３は二層構造となっており、円筒状の外層３１は、ガラスビード７と熱膨張率が同等なコバール（ニッケル、コバルト及び鉄の合金）からなる。このような外層３１の存在により、熱膨張や収縮が生じてもガラスビード７との間に隙間ができない。従って、封止能力が損なわれて点灯不能となる事態を防止することができる。一方、円柱状の内層３２は、銅、ベリリウム、アルミニウム等の、外層３１より熱伝導率の高い金属材料からなり、「熱伝導線」としての役割を有する。
【００１２】
電線８の心線８ａとアウターリード６とは、半田付けではなく、銅、ベリリウム、アルミニウム等の熱伝導率の高い単一金属又は合金をかしめてなる端子９により、互いに接続される。これにより、端子９による接続部において、半田付けよりも高い熱伝導率を確保することができる。また、当該接続部は、高温になったとき半田付けの場合よりも高い引っ張り強度を有する。従って、高温になっている接続部に何らかの原因で引っ張り力が作用したとしても、接続不良の発生を防止することができる。
【００１３】
上記のように構成された冷陰極管では、電極部５で発生した熱が、インナーリード４から封止線材３の内層３２に伝導する。ここで、熱伝導率の高い内層３２により、熱は迅速に左端まで達し、効率よくアウターリード６に伝導する。また、内層３２より熱伝導率は低いが、外層３１も熱伝導によりインナーリード４からアウターリード６への熱の搬出に寄与する。アウターリード６に伝導した熱は、さらに、心線（銅線）８ａに伝導する。このとき、熱伝導率の高い端子９により、アウターリード６から心線８ａへの熱伝導性が確保される。こうして、電極部５の熱はガラス管１の外に効率よく搬出され、アウターリード６、端子９、及び、心線８ａに吸収される。心線８ａに吸収された熱は、被覆を介して電線８全体から放熱される。電線８は、銅線である心線８ａの熱伝導率が良く、また、アウターリード６に比べて十分に長いため、その体積及び表面積も相応に大きい。従って十分な吸熱量及び放熱量を確保することができる。なお、アウターリード６、端子９、露出した心線８ａの表面からも、周囲の空気に放熱される。
【００１４】
上記のように、封止線材３を複層化して熱伝導線を設けるだけの簡易な構造により、管外への熱搬出を促進し、電線による吸熱及び放熱を活用することができ、その結果、電極部５の過熱を防止することができる。従って、過熱により管端黒化が促進されることを抑制できる。これにより、冷陰極管の寿命を従来品よりさらに延ばすことができる。
【００１５】
また、上記の封止線材３は直径を０．８ｍｍ（従来は０．６ｍｍ）としたが、これにより、熱伝導線としての内層３２の直径を相応に確保することができる。また、封止線材３全体としても、より熱伝導率の向上に寄与する。従って、熱伝導線としての内層３２の存在と相まって、電極部５の温度低下に寄与する。
【００１６】
図３は、直径０．６ｍｍのコバールからなる封止線材を用いた従来の冷陰極管と、本実施形態の冷陰極管とを、直下型バックライトの筐体に１２灯設置した状態での温度比較のグラフである。温度の測定位置は、高圧電極近傍、低圧電極近傍、ランプ中央、筐体内雰囲気の４箇所である。棒グラフの左側が従来の冷陰極管、右側が本実施形態の冷陰極管である。グラフより明らかなように、本実施形態の冷陰極管は、従来の冷陰極管と比べて、高圧側電極近傍及び低圧側電極近傍において、温度が低下している。
【００１７】
図４は、単管（１灯）で、従来の冷陰極管と、本実施形態の冷陰極管とについて、温度、単管中央輝度、消費電力あたりの輝度を比較したグラフである。棒グラフの左側は高圧側電極近傍、中央は低圧側電極近傍、右側はランプ中央を示す。グラフより明らかなように、従来の冷陰極管に比べて本実施形態の冷陰極管は、高圧側電極近傍及び低圧側電極近傍の温度が低下し、また、単管中央輝度が上昇している。一方、消費電力当たりの輝度はほとんど変わらない。
以上の２つのグラフから、従来の冷陰極管に比べて本実施形態の冷陰極管は、電極部の温度を下げることができ、しかも、明るいランプとなることがわかる。
【００１８】
なお、上記実施形態において封止線材３の直径は、大きいほど熱伝導性を確保しやすいので、０．８ｍｍ以上が好ましい。但し、０．８ｍｍ未満（例えば０．６ｍｍ）であっても、熱伝導線としての内層３２の存在により、電極部５の過熱を防止する一定の効果は得られる。
また、上記実施形態では封止線材３を２層構造としたが、３層以上の多層構造としてもよい。この場合、外層（最外層）はコバール、内層の少なくとも１層は熱伝導線とする。
また、外層３１の材料として上記実施形態ではコバールを採用したが、これに限らず、ガラス管１の封着部であるガラスビード７と同等の熱膨張率を有する金属材料であればよく、例えばタングステンガラス（ＢＦＷ）の場合、タングステン（Ｗ）が好ましい。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように構成された本発明の冷陰極管によれば、封止線材を複層化して熱伝導線を設けるだけの簡易な構造により、電極部に発生する熱がインナーリードから封止線材の熱伝導線を伝って効率よくアウターリードに伝導し、アウターリードから、これに接続される電線に伝導する。従って、電極部に対する吸熱量及び放熱量を十分に確保することができ、電極部の過熱を防止することができる。これにより、冷陰極管のさらなる長寿命化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による冷陰極管の断面図である。
【図２】図１の冷陰極管の左端側を拡大し、封止線材を断面で示すとともに、アウターリードを外部の電線と接続した状態を示す図である。
【図３】直径０．６ｍｍのコバールからなる封止線材を用いた従来の冷陰極管と、本実施形態の冷陰極管とを、直下型バックライトの筐体に１２灯設置した状態での温度比較のグラフである。
【図４】単管（１灯）で、従来の冷陰極管と、本実施形態の冷陰極管とについて、温度、単管中央輝度、消費電力あたりの輝度を比較したグラフである。
【符号の説明】
１ ガラス管
１ａ 管端部
２ 発光層
３ 封止線材
４ インナーリード
５ 電極部
６ アウターリード
７ ガラスビード（封着部）
８ 電線
３１ 外層
３２ 内層（熱伝導線）
Claims (3)
- 内面に発光層を有するガラス管と、
前記ガラス管の管端部を気密に内外貫通して設けられ、複層構造からなり、その内層に外層より熱伝導率の高い熱伝導線を含む封止線材と、
前記ガラス管の内部にあって前記封止線材の一端部に連設されたインナーリード及び電極部と、
前記ガラス管の外部にあって前記封止線材の他端部に連設され、外部の電線と接続されるアウターリードと
を備えたことを特徴とする冷陰極管。 - 前記封止線材の外層は、前記ガラス管の封着部と同等な熱膨張率を有する金属材料からなる請求項１記載の冷陰極管。
- 前記封止線材は直径０．８ｍｍ以上である請求項１記載の冷陰極管。
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