説明

封着用リード線および冷陰極蛍光ランプ

【課題】簡単な構成でランプ装着時のはんだ付けが容易になるとともに、ランプ製造時における外部リード線の酸化膜除去工程を省くことができ、タングステンまたはモリブデンからなる封着材であっても溶接によって外部リード線との強度を十分確保することができる封着用リード線およびこのリード線を有する冷陰極蛍光ランプを提供することを目的とする。
【解決手段】封着用リード線2は、タングステンまたはモリブデンからなる封着材3の端面に、芯線の表面に金からなる被覆層5cが被覆された外部リード線5が接続し、その接続界面において外部リード線5の少なくとも一部が相互に拡散していることを特徴とする。このため封着用リード線2は、封着材と外部リード線との接続強度が向上するとともに、はんだの濡れ性、耐酸化性、耐食性が優れている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、冷陰極蛍光ランプなどの管球製品に使用される封着用リード線およびこの封着用リード線を用いた冷陰極蛍光ランプに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、液晶表示装置(以下LCDと略称する。)を用いた小型のパソコンやテレビなどは薄形化や高輝度のカラー化がすすめられている。このLCDを照明するためのバックライト装置に使用される小形の蛍光ランプには、小形化が容易であって寿命特性にも優れた冷陰極蛍光ランプが多用されている。
【0003】
冷陰極蛍光ランプは電極が冷陰極であるためバルブ径を小さくすることが可能であり、バルブ内径が12mm以下、例えば5mm以下の極めて細径のランプも開発されている。そして、冷陰極ランプの小形、高出力形化に伴い、バルブを構成するガラスも軟質ガラスよりもホウ珪酸ガラスのような硬質ガラスを使用する傾向にある。このような硬質ガラスをバルブに使用した冷陰極蛍光ランプの封着用リード線としては、封着材に硬質ガラスと熱膨張率が近似したコバール(Fe−Ni−Co)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)またはモリブデン(Mo)を封着材に用いたものが提案されている。(例えば特許文献1参照)。
【0004】
また、封着材にコバール(Fe−Ni−Co)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)またはモリブデン(Mo)を用い、この封着材に鉄−ニッケル合金線の表面に銅層およびニッケル層を被覆した外部リード線を溶接して構成される封着用リード線が知られている(例えば特許文献2参照)。しかし、この封着用リード線は耐食性、加工性に優れているものの、はんだの濡れ性が悪いため、外部リード線と照明器具の点灯回路とのはんだによる接続が困難である。さらに、封着材に用いられるコバール(Fe−Ni−Co)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)またはモリブデン(Mo)は比較的融点が高い金属であるため、封着材と外部リード線とを抵抗溶接で溶接することが難しく、溶接部の強度について改善の余地があった。そこで、溶接強度を確保することができ、かつはんだによって照明器具の点灯回路と接続することができる外部リード線について種々検討し、溶接部分の溶接強度について実験を行った。その結果、封着材にタングステン(W)またはモリブデン(Mo)などの高融点金属を用いても溶接強度を確保することができ、はんだ処理も行うことができる外部リード線を発明し、これを先願として出願している(特許文献3参照)。この発明によると、封着材に用いられるタングステン(W)またはモリブデン(Mo)と、鉄−ニッケル合金線の表面に銅層を被覆した外部リード線との抵抗溶接において、これらの接続部分に形成される膨出部において、タングステン(W)またはモリブデン(Mo)と外部リード線とが部分的に相互拡散することで接続強度が向上する。
【特許文献1】特開2003−151496号公報
【特許文献2】特開2005−25976号公報
【特許文献3】特願2004−299334号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
一般に銅(Cu)は、はんだの濡れ性が良好である物質として知られているが、ランプ製造時の各工程において発生する熱によってこの外部リード線は表面が酸化して酸化膜が形成されることがあり、この酸化膜ははんだの濡れ性が悪く外部リード線を照明器具の回路にはんだ付けする場合、酸化膜除去工程が必要であった。
【0006】
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、高融点金属からなる封着材であっても溶接によって外部リード線との強度を十分確保することができるとともに、ランプ製造工程における外部リード線の酸化膜除去工程を省くことができ、ランプの外部リード線の点灯回路の出力部へのはんだ付けを容易にすることができる封着用リード線およびこの封着用リード線を有する冷陰極蛍光ランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の封着用リード線は、高融点金属からなる封着材の端面に、銅層を有する芯線の一部が溶融して封着材よりも径大な膨出部を形成し、この膨出部が前記封着材の外側端部よりも中間側の外周面上に延在するように被着され、前記芯線表面に金層が被覆された外部リード線を具備していることを特徴とする。
【0008】
本発明の冷陰極ランプは、内面に蛍光体層が形成された硬質ガラス製のバルブの内部に放電媒体が封入され、バルブ両端には内側端部に冷陰極が接続された請求項1記載の封着用リード線が、それぞれ気密に封着されていることを特徴とする。
【0009】
硬質ガラスとは、熱膨張率が32〜60×10−7/℃のガラスの事であり、ホウ酸(B2O3)と珪酸(SiO2)を主成分とするホウ珪酸ガラス(熱膨張率51×10−7/℃)などがある。
【0010】
高融点金属とは、タングステン(W)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)またはモリブデン(Mo)の他、コバール(Fe−Ni−Co)のように2種類以上の金属からなる合金でもよく、融点が1400℃以上、熱膨張率が32〜60×10−7/℃である金属または合金をいう。
【発明の効果】
【0011】
本発明の封着用リード線によれば、外部リード線の芯線の外表面に金層が被覆されているのではんだの濡れ性、耐酸化性、耐食性が優れている。このため、ランプ製造工程で生ずる熱による酸化が起こり難く、外部リード線を照明器具の回路にはんだ付けするために必要となる酸化膜除去工程を省略できるとともに、はんだの濡れ性が良好であるのではんだ付けが容易になる。また、封着材と外部リード線との溶接部において、外部リード線の芯線端部の少なくとも一部が溶融して封着材よりも径大な膨出部を形成しても金(Au)が膨出部と封着材との接続界面における相互拡散に影響を及ぼすことがないので接続強度が確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【0013】
図1は、本発明の実施形態の冷陰極ランプの構成を示す断面図、図2は封着用リード線を示す断面図である。
【0014】
冷陰極蛍光ランプLは、たとえば直管形で、消費電力が5W以下、例えば2.5Wである。このランプLは、外径が約2.6mm、内径が約1.6mm、長さが約200mmの硬質ガラス製(熱膨張率51×10−7/℃)のバルブ1を有している。このバルブ1は、内壁面に蛍光体層Pが形成され、両端が封着用リード線2の封着材3に溶着されたガラスビード4によって封止されるとともに、内部に水銀(Hg)とアルゴン(Ar)およびネオン(Ne)の混合ガスからなる放電媒体が封入されている。
【0015】
封着用リード線2は封着材3と外部リード線5とからなり、封着材3はガラスビード4を介してバルブ1を封止するために、バルブ1と熱膨張率が近似した直径1.0mmのモリブデン(Mo)(熱膨張率51×10−7/℃)製のワイヤが用いられる。外部リード線5は、芯線の外表面に主成分が金(Au)からなる被覆層5cを0.3〜10μmの厚さで被着して形成されている。ここで芯線は直径0.8mmのNi−Fe合金線5aの表面に銅(Cu)からなる中間層5bが、芯線全体に対して20〜25質量%被着して形成されている。
【0016】
冷陰極蛍光ランプの発光効率を上げるために、仕事関数が低いモリブデン製の有底円筒状のカップ電極6が使用されており、この電極6がバルブ1の両端内部にそれぞれ封装されている。電極6は、バルブ1の両端にガラスビード4を介して封着される封着材3に溶接によって接続されている。
【0017】
図3は、封着用リード線2の封着材3と外部リード線5との接続状態を示す拡大断面図である。封着用リード線2は、封着材3の外側端面3aと外部リード線5の先端面とが抵抗溶接によって接続して構成されている。抵抗溶接の電力は約300Wである。この溶接によって、溶接時に外部リード線5先端の一部が溶融して封着材3よりも径大な一部が略球形状の形状を有する膨出部5dを形成している。この膨出部5dは、封着材3の外側端部の面3aよりも中間側の外周表面上に延在するように被着されている。また、膨出部5dの表面には金(Au)からなる被覆層5cはほとんど残っておらず、溶融して膨出部5dに拡散しているが、金(Au)が膨出部と封着材との接続界面における相互拡散に影響を及ぼすことがない。
【0018】
次に本実施形態の作用について説明する。
【0019】
封着用リード線2は、封着材3に硬質ガラスと熱膨張率が近いモリブデン(Mo)またはタングステン(W)が用いられる。しかし、これらの金属は、封着性は良好であるが、加工性が悪くコストも高いためその外端部に、外部リード線5が抵抗溶接によって溶接される。
【0020】
鉄−ニッケル合金線の表面に銅(Cu)からなる中間層5bおよび金(Au)からなる被覆層5cが形成され、中間層5bが芯線全体に対して20〜25質量%の銅(Cu)である外部リード線5と封着材3との溶接部には、略球形状の膨出部5dが形成されている。この膨出部5dにおいて封着材3と芯線とが相互拡散して強固に接続されているので溶接強度が向上する。また、鉄−ニッケル合金線に銅(Cu)からなる中間層5bを被覆して形成される芯線は、従来軟質ガラスの封着用リード線として使用されてきた安価なジュメット線を使用することができるので、コストを抑えることができる。
【0021】
外部リード線5は、ランプを照明装置の点灯回路に接続する際にはんだ付け処理が行われることが多い。従来の外部リード線は、鉄−ニッケル合金線の表面を銅(Cu)からなる中間層5bによって被覆しているので、モリブデン(Mo)またはタングステン(W)からなる封着材と芯線の一部との相互拡散によって溶接強度は強固になるものの、銅(Cu)の表面はガラスビード4を封着部に溶着する工程、封着部をランプ端部に封止する工程などのランプ製造時の各工程において発生する熱によって表面が酸化して酸化膜が形成されることがある。この酸化膜は、はんだの濡れ性が悪いので、外部リード線を照明装置の点灯回路にはんだ付けする場合、酸化膜除去工程が必要であった。また、外部リード線の表面にあらかじめニッケル層を形成しておくと、耐酸化性は良好であるがはんだの濡れ性が悪くなるので、通常ニッケル層を被覆した外部リード線にはんだ付け処理は行われない。ここで、銅(Cu)からなる中間層5bが形成された外部リード線5のはんだ処理が行われる先端側表面に予め金(Au)からなる被覆層5cを被覆しておくと、金(Au)は銅(Cu)に比べ耐酸化性が良好であるとともにはんだの濡れ性も優れているために、ランプの製造工程において酸化膜除去工程を必要とせずにはんだの濡れ性に優れた外部リード線5を形成することが可能となる。また、金(Au)は他の金属に比べ接触抵抗が小さいため、外部リード線5をプラグに差し込むなどの方法でランプを回路と接続する場合には、外部リード線5の表面に形成された金(Au)からなる被覆層5cが優れた接点材として機能する。さらに、外部リード線5全体を金(Au)からなる被覆層5cで被覆しておくと、外観が良好になるとともに、外部リード線の耐食性が向上する。
【0022】
このように本実施形態による外部リード線5は、鉄−ニッケル合金線の表面に銅からなる中間層5bが被覆され、この中間層5bの表面に金(Au)からなる被覆層5cが形成されているので、モリブデン(Mo)またはタングステン(W)からなる封着材3との溶接を強固にし、かつ酸化膜除去工程を必要とせずにはんだ付け処理を可能にしたので加工性に優れている。
【0023】
この被覆層5cの厚さは、大きくなりすぎるとコスト増加につながり、小さすぎると外部リード線をランプに溶接するときや照明装置の点灯回路にはんだ付けするときに被覆層5cが剥離するなどの不具合が起こる可能性があるので、所定の厚さ(0.3μm〜10μm)にすることが望ましく、好ましくは1〜2μmが望ましい。また、この範囲であれば、外部リード線5の径方向の熱膨張率が変動して、溶接時における溶接部の微細な亀裂が発生するなどの不具合を考慮する必要がなく、被覆層5cが膨出部5dへ拡散することによって溶接部の強度が低下するという影響もほとんどない。
【0024】
蛍光ランプは、バックライト装置の光源として組み込まれて使用される。バックライト装置は、パソコンやテレビのLCDとして使用され高効率な照明効果が得られる。
【0025】
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。たとえば、封止部としてのガラスビード4は必ず必要ではなく、封着材3がバルブ1の端部にそのまま封着される形態であってもよい。また、ランプは冷陰極形の蛍光ランプに限らず、放電維持媒体としては水銀以外の発光物質を封入していてもよく、例えばキセノンガスなどを封入した希ガス発光によるランプなど多種の細管形の放電ランプに適用できる。また、バルブの形状は直管形に限らずU字形、W字形、環形などに屈曲してあってもよい。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】本発明の実施形態の冷陰極蛍光ランプを示す一部切り欠き図である。
【図2】図1のランプに使用される外部リード線を示す正面断面図である。
【図3】図1の封着用リード線の溶接状態を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【0027】
L ランプ
1 ガラスバルブ
2 封着用リード線
3 封着材
4 封止部としてのガラスビード
5 外部リード線
6 電極

【特許請求の範囲】
【請求項1】
高融点金属からなる線状の封着材と;
この封着材の外側端部に溶接によって接続された銅層を有する芯線の一部が溶融して封着材よりも径大な膨出部を形成し、この膨出部が前記封着材の外側端部よりも中間側の外周面上に延在するように被着され、前記芯線表面に金層が被覆された外部リード線と;
を具備していることを特徴とする封着用リード線。
【請求項2】
内面に蛍光体層が形成された硬質ガラス製のバルブと;
このバルブの内部に封入された放電媒体と;
前記バルブ両端にそれぞれ気密に封着された請求項1記載の封着用リード線と;
前記リード線のバルブ内側端部それぞれに接続された冷陰極と;
を具備していることを特徴とする冷陰極蛍光ランプ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2007−149474(P2007−149474A)
【公開日】平成19年6月14日(2007.6.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−341528(P2005−341528)
【出願日】平成17年11月28日(2005.11.28)
【出願人】(000003757)東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Fターム(参考)】