説明

放電ランプおよびバックライト

【課題】 半田屑が発生せず、かつ半田層とリード線とが剥離しにくい放電ランプおよびバックライトを提供する。
【解決手段】 本発明の放電ランプは、内部に放電空間11を有するガラスバルブ1と、ガラスバルブ1の端部に封着され、外端側がガラスバルブ1の外部に導出されたリード線32と、ガラスバルブ1の端部に覆設された金属導体4と、ガラスバルブ1外のリード線32と金属導体4とが導通するように形成された半田層5とを具備する放電ランプであって、金属導体4とリード線32の外端側を略一致させたのち、当該部分を半田ディップして、金属導体4の外端側のみに半田層5を形成する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液晶テレビやパーソナルコンピュータなどに用いられる放電ランプおよびバックライトに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、液晶テレビ等に用いられる光源として、特開2006−294593号公報(以下、特許文献1)や特開2006−351460号公報(以下、特許文献2)のような、電極にリード線が接続された電極マウントをガラスバルブの両端に封着してなる冷陰極蛍光ランプの端部に、リード線と接合された給電端子を有する放電ランプが開発されている。
【0003】
この給電端子としては、特許文献1の図6のような、筒体(以下、金属導体)と半田とを組み合わせたものが注目されている。その半田の形成には半田ディップが行われている。半田ディップを行えば、金属導体の内外表面に半田が形成されるため、金属導体とリード線の接続を比較的簡単に行うことができるためである。そして、このように構成された放電ランプは、その金属導体部分が特許文献1の図11のように、バックライトのソケットに機械的かつ電気的に保持される。
【0004】
【特許文献1】特開2006−294593号公報
【特許文献2】特開2006−351460号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、金属導体部分をソケットで保持していても、熱膨張や振動などにより、放電ランプが管軸方向に動くことがある。そのため、金属導体の外表面に半田が形成されていると、ソケットと擦れて半田が剥げ、その半田屑がガラスバルブに付着するなどの問題が発生した。
【0006】
本発明者はそのような半田屑が発生しない放電ランプの開発を行った。しかし、ソケットは、金属導体の管軸方向長の半分程度かそれ以上を保持する場合が多いため、残余の狭い範囲に半田を単に形成しただけでは、使用中や搬送中などの振動や衝撃によって半田層とリード線とが剥離するなどの新たな問題が発生した。
【0007】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、その目的は、半田屑が発生せず、かつ半田層とリード線とが剥離しにくい放電ランプおよびバックライトを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、本発明の放電ランプは、内部に放電空間を有するガラスバルブと、前記ガラスバルブの端部に封着され、外端側がガラスバルブ外に導出されたリード線と、前記ガラスバルブの端部に覆設された金属導体と、前記ガラスバルブ外のリード線と前記金属導体とが導通するように形成された半田層とを具備する放電ランプであって、前記金属導体と前記リード線の外端側を略一致させたのち、当該部分を半田ディップして、前記金属導体の外端側のみに前記半田層を形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、半田屑が発生せず、かつ半田層とリード線とが剥離しにくい放電ランプを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
(第1の実施の形態)
以下に、本発明の実施の形態の放電ランプについて図面を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施の形態の放電ランプについて説明するための全体図、図2は図1の一点鎖線X部分の拡大図である。
【0011】
本実施の形態の放電ランプの主要部は、例えば硼珪酸ガラスからなるガラスバルブ1により構成されており、その内部には放電空間11が形成されている。放電空間11にはネオンNeとアルゴンArの混合ガスからなる希ガスと水銀Hgが封入されている。ガラスバルブ1の内面には、例えばRGBの3波長の蛍光体を配合してなる蛍光体層2が形成されている。
【0012】
ガラスバルブ1の両端部には、電極マウント3が封着されている。電極マウント3は、電極31、リード線32およびビーズガラス33で構成されている。
【0013】
電極31は、有底開口(カップ)状であり、開口がランプの中央側、底部が端部側になるように放電空間11の両端に対向配置されている。電極31としては、例えば、ニッケルNiやモリブデンMoやニオブNbなど、耐スパッタ性に優れた材料を使用することができる。
【0014】
リード線32は、ランプ中央側(以下、内端側)は放電空間11の内部に導出されて電極31の底部と接続され、ランプ端部側(以下、外端側)はガラスバルブ1の外部に導出されている。このリード線32は、インナーリード線321とアウターリード線322とからなる。インナーリード線321は、主にガラスバルブ1に封着される線である。したがって、ガラスバルブ1およびビーズガラス33の熱膨張係数に近い材料を選択するのが望ましい。例えば、ガラスバルブ1およびビーズガラス33が硼珪酸ガラスの場合には、コバールKov(ニッケルNi、鉄Fe、コバルトCoの合金)、モリブデンMo、タングステンWなどが好適である。アウターリード線322は、主に後述する半田層5と接続される線である。したがって、インナーリード線321よりも半田との密着性に優れた材料を選択するのが望ましい。また、導電性に優れ、かつ切断しやすい金属であるとさらに望ましい。このような条件に合う材料としては、例えばジュメット線(銅Cuで被覆されたニッケルNi線)が挙げられる。なお、アウターリード線322の長さLは、半田との接続が行えるだけの長さがあるのが望ましいが、長すぎると逆に有効発光長が短くなるので、0.3mm≦L≦1.5mmであるのが望ましい。
【0015】
ここで、インナーリード線321とアウターリード線322の接続は、接合により行われている。つまり、その中間には接合部323が形成されている。この接合部323は、インナーリード線321とアウターリード線322の中間的な特性であるため、この接合部323は、半田との接続にはあまり適さず、また、ガラスとの封着にもあまり適さない。そのため、接合長を0.1mm〜0.5mm程度とし、かつガラスバルブ1と接触しない場所に位置させるのが望ましい。
【0016】
ビーズガラス33は、インナーリード線321の軸周りに形成されており、ガラスバルブ1の端部に気密封着されている。ビーズガラス33としては、ガラスバルブ1と熱膨張係数が近接する材料、例えば、ガラスバルブ1と同じガラス材料を用いるのが最適である。
【0017】
ガラスバルブ1の端部には、筒状に形成された金属導体4が外表面に覆設されている。この金属導体4としては、例えば、鉄Fe、ニッケルNi、銅Cu、コバルトCo、クロムCrの単体または合金からなる薄板を丸めたり、鋳型により筒状に射出形成するなどにより得たものを使用でき、要は、ガラスバルブ1の外周面の大部分ないし全体を覆うことができる形状であればよい。また、金属導体4の表面には、半田とのなじみを良好にするために、銅Cu、スズSn、亜鉛Zn、銀Ag、金Au、ニッケルNiから選択された金属メッキを施すのが望ましい。
【0018】
ここで、金属導体4の内端側は、電極31の先端部を超えない位置、例えば電極先端から外端方向に1.0mm以上の位置(上限はバックライトの受け側の大きさによるが、5.0mm以下であるのが望ましい)、一方、外端側は、リード線32の外端側と略一致するように位置させるのが望ましい。金属導体4が外面電極として作用するのを防止し、かつランプの全長が長くなりすぎず、さらにリード線32と半田層4の接続を確実にするためである。なお、「リード線の外端側と略一致」とは、それぞれの外端側の面が同一平面上に位置するのが最も望ましいが、管軸方向に±0.5mm、望ましくは±0.2mm程度ずれている状態も許容するという意味である。
【0019】
また、ガラスバルブ1の端部には、半田層5が形成されている。この半田層5は、第1の半田層51と第2の半田層52とからなる。第1の半田層51は、ガラスバルブ1の外表面と金属導体4の内表面との間に介在された半田層である。この半田層により、ガラスバルブ1がランプの径方向に相対的に動いてリード線3と半田層5の接続が外れるのを防止することができる。ちなみに、この第1の半田層51とガラスバルブ1、金属導体4とは、密着している必要はなく、単に接触している状態でもよい。第2の半田層52は、金属導体4の外端側の内外表面に形成された半田層である。具体的には、金属導体4の内側は、ガラスバルブ1の外部のリード線32、すなわちインナーリード線321の一部〜アウターリード線322と金属導体4とが導通するように形成され、外側は外端側のみにしか形成されていない。この第2の半田層52の外端部からの距離Dは、リード線32との接続を強固にするために、1.0mm以上、望ましくはアウターリード線322を覆う長さ以上であるのが望ましい。
【0020】
なお、半田層5としては、リード線32と金属導体4とを接続可能な金属材料を使用することができる。例えば、銅Cuなどの金属との密着性が良い一般的な半田のほか、スズSn、スズSnとインジウムInの合金、スズSnとビスマスBiの合金にアンチモンSb、亜鉛Zn、アルミニウムAlなどを添加してなるガラスとのなじみが良好な特殊半田を使用することができる。
【0021】
次に、金属導体4および半田層5の一形成方法を、図3を参照しながら説明する。
【0022】
まず、(a)のようにガラスバルブ1の端部を液状半田61が注がれた半田槽6に浸漬(ディップ)して、(b)のようにガラスバルブ1の端部に第1の半田層51を形成する。その際、超音波振動子62により超音波振動が加えられた液状半田61に半田ディップする、いわゆる、超音波半田ディップを行うのが望ましい。次に、(c)のように十分に乾燥した第1の半田層51が形成されたガラスバルブ1部分に金属導体4を途中まで覆設する。そして、(d)のように金属導体4の外端側を台7に当てた状態で、アウターリード線322の外端側が台7に当たるまで金属導体4の中にガラスバルブ1を押し入れ、(e)のようにアウターリード線322と金属導体4のそれぞれの外端側を一致させる。
【0023】
最後に、(f)のように金属導体4の外端側を所定の長さだけ、溶融半田61にディップして、(g)のように金属導体4の外端側のみに第2の半田層52を形成する。このようにアウターリード線322と金属導体4の位置合わせを行ったのち半田ディップすることで、リード線3と金属導体4の十分な接合強度を維持しつつ、外表面の半田形成範囲を可能な限り小さくすることができる。また、アウターリード線322と金属導体4の外端側を基準とするため、リード線3や金属導体41の長さ、第1の半田層5の形成範囲などのばらつきの影響を受けにくい。なお、「金属導体の外端側のみに半田層を形成」とは、半田ディップ工程直後の状態を示すものである。すなわち、半田ディップ工程直後にこの構成を満たしていれば、その工程以後に金属導体の一部に半田を付着させたとしても、「金属導体の外端側のみに半田層を形成」に該当するものとする。
【0024】
下記に本発明の放電ランプの実施例の一仕様を示す。
【0025】
ガラスバルブ1;硼珪酸ガラス、内径=2.4mm、外径=3.4mm、全長=約950mm、
放電媒体:ネオンNe+アルゴンAr、水銀Hg、
蛍光体層2;RGBの3波長蛍光体、
電極31;ニッケルNi、カップ状、
インナーリード線321;コバールKov、直径=0.8mm、
アウターリード線322;ジュメット、直径=0.6mm、長さL=0.5mm、外端側が金属導体4の外端側と一致、
接合部323;接合長=0.5mm、
ビーズガラス33;硼珪酸ガラス、
金属導体4;厚み0.1mmの銅板を重ね巻きした筒状、全長=7.0mm、表面に銀Agメッキ、
半田層5;スズSn−亜鉛Zn−アンチモンSb、金属導体4の外表面に形成された第2の半田層52の長さD=1.0mm。
【0026】
図3の製造方法を経て得た上記実施例の放電ランプについて、外表面に半田層が形成されていない金属導体部分をバックライトのソケットに保持させた状態で振動を加えたり、ランプ単体で搬送時に生じる程度の衝撃を加えた結果、リード線3と半田層5の接続が外れることはなく、接続状態が良好であり、また半田屑が発生することはないことが確認された。また、上記のような効果は、作成した30本中、全部について得ることができたことから、この製法によって得られたランプの特性ばらつきは小さいことが確認された。
【0027】
次に、図3の(f)の半田ディップ距離を変えることで、金属導体の外端からの半田層の距離Dを変化させた放電ランプについて引っ張り試験を行った。その結果を図4に示す。なお、図中の引っ張り強度とは、放電ランプの金属導体4部分に引っ張り応力を加え、リード線3と半田層5が剥離したときの強さのことである。
【0028】
この結果からわかるように、金属導体4の外端からの半田層の距離Dと引っ張り強度とは正比例の関係がある。また、距離Dが1.0mm未満では、引っ張り強度の低下の割合が大きくなる傾向が見られる。ここで、通常、金属導体部分に生じる引っ張り応力は、1〜2kgf程度である。したがって、距離Dが1.0mm以上であるのが好適である。なお、アウターリード線322にインナーリード線321よりも半田との密着性が良い材料を用い、かつその長さLが1.0mm以上である場合は、アウターリード線322を全て覆う範囲まで半田層を形成すると引っ張り強度を格段に向上させることができる。距離Dの上限は、金属導体4に対するバックライトのソケットの保持長さなどにより変化するが、ガラスバルブ1の端部に半田が形成されると当該部分でのクラック発生率が高くなるおそれがあるため、ガラスバルブ1に接触しない長さであるのが望ましい。
【0029】
したがって、第1の実施の形態では、ガラスバルブ1の端部を半田ディップして、その表面に第1の半田層51を形成したのち、第1の半田層51が形成されたガラスバルブ1の部分に金属導体4を覆設し、インナーリード線321よりも半田との密着性に優れたアウターリード線322と金属導体4の外端側を略一致させたのち、金属導体4の外端側から1.0mm以上、半田ディップして、金属導体4の外端側のみに第2の半田層52を形成したことにより、バックライト側のソケットに金属導体4を保持させても半田屑が発生せず、かつリード線3と半田層5との剥離を抑制することができる。
【0030】
(第2の実施の形態)
図5は、本発明の第2の実施の形態の放電ランプについて説明するための全体図である。これ以降の実施の形態の各部については、第1の実施の形態の放電ランプの各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。
【0031】
第2の実施の形態では、金属導体4の外端側の内外のみに半田層5を形成している。この実施の形態においても、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0032】
(第3の実施の形態)
図6は、本発明の第3の実施の形態の放電ランプについて説明するための全体図である。
【0033】
第3の実施の形態では、略直角に折り曲げたアウターリード線322を使用し、当該部分に半田層5を形成している。この実施の形態では、第2の実施の形態と比較して、約1.5倍の引っ張り強度になるため、リード線3と半田層5の剥離に対してさらに効果的な構成を実現することができる。
【0034】
(第4の実施の形態)
図7は、本発明の第4の実施の形態の放電ランプについて説明するための全体図である。
【0035】
第4の実施の形態では、外端側が縮径した金属導体4を使用し、当該部分に半田層5を形成している。このような金属導体4は、外端側を折り曲げた金属板を丸めることで得ることができる。この実施の形態においても、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0036】
(第5の実施の形態)
図8は、本発明の第5の実施の形態のバックライトについて説明するための全体図、図9は、図8の二点鎖線Y−Y’の断面を矢印方向から見た図である。
【0037】
バックライトの筐体8は、例えば白色プラスチックからなるフロントフレーム81とバックフレーム82とで構成されている。フロントフレーム81には、光を取り出すための開口面が形成されており、この開口面には輝度向上や輝度ムラ抑制を目的として拡散板、拡散シート、プリズムシートなどの光学部材83が配置されている。バックフレーム82は、有底開口形状であり、その内表面は反射シートを貼り付けるなどして高反射性を有している。
【0038】
バックフレーム82の底部には、ランプ保持部材として一対のソケット9が配置されている。このソケット9は導電性かつバネ性を有する金属、例えば銅合金で形成されたものである。そして、このソケット9には、放電ランプLAの金属導体4のうち、半田層5が形成されていない部分を保持している。したがって、放電ランプLAを機械的かつ電気的に接続保持できるとともに、ソケット9と半田層5とが擦れることによる半田屑の発生を防止することができる。
【0039】
なお、本発明の実施の形態は上記に限られるわけではなく、例えば次のように変更してもよい。
【0040】
リード線32は、実施の形態のように2以上の金属で構成する必要はなく、封着に適し、かつ切断が困難でなく、半田との密着性も良いニッケルNiなどの金属を用いることで一の金属で構成してもよい。
【0041】
図10のように、金属導体4の外端側に、第3の半田層53を突出形成してもよい。これにより、リード線3の外端面に半田を密着させることができるため、接合強度が上昇するとともに、落下などによってリード線3や金属導体4にかかる衝撃を和らげることができる。なお、第3の半田層53は、金属導体4を半田槽6からゆっくり引き上げて金属導体4の外端側からはみ出すように半田部分を残存させたのち、その半田部分を台などに押し付け成形することで得ることができる。また、第1の実施の形態のように第1の半田層51と第2の半田層52を具備するランプにおいて、図11のように、金属導体4、第1の半田層51、第2の半田層52との間に隙間が形成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】本発明の第1の実施の形態の放電ランプについて説明するための断面図。
【図2】図1の一点鎖線X部分の拡大図。
【図3】金属導体および半田層の一形成方法について説明するための図。
【図4】金属導体の外端からの半田層の距離Dと引っ張り強度の関係について説明するための図。
【図5】本発明の第2の実施の形態の放電ランプについて説明するための全体図。
【図6】本発明の第3の実施の形態の放電ランプについて説明するための全体図。
【図7】本発明の第4の実施の形態の放電ランプについて説明するための全体図。
【図8】本発明の第5の実施の形態のバックライトについて説明するための全体図。
【図9】図8の二点鎖線Y−Y’の断面を矢印方向から見た図。
【図10】本発明の第1の変形例について説明するための図。
【図11】本発明の第2の変形例について説明するための図。
【符号の説明】
【0043】
1 ガラスバルブ
11 放電空間
2 蛍光体層
3 電極マウント
31 電極
32 リード線
321 インナーリード線
322 アウターリード線
323 接合部
33 ガラスビーズ
4 金属導体
5 半田層

【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部に放電空間を有するガラスバルブと、前記ガラスバルブの端部に封着され、外端側がガラスバルブ外に導出されたリード線と、前記ガラスバルブの端部に覆設された金属導体と、前記ガラスバルブ外のリード線と前記金属導体とが導通するように形成された半田層とを具備する放電ランプであって、
前記金属導体と前記リード線の外端側を略一致させたのち、当該部分を半田ディップして、前記金属導体の外端側のみに前記半田層を形成することを特徴とする放電ランプ。
【請求項2】
内部に放電空間を有するガラスバルブと、前記ガラスバルブの端部に封着され、外端側がガラスバルブ外に導出されたリード線と、前記ガラスバルブの端部に覆設された金属導体と、前記ガラスバルブ外のリード線と前記金属導体とが導通するように形成された半田層とを具備する放電ランプであって、
前記ガラスバルブの端部を半田ディップして、その表面に第1の半田層を形成したのち、前記第1の半田層が形成された前記ガラスバルブ部分に前記金属導体を覆設し、
前記金属導体と前記リード線の外端側を略一致させたのち、当該部分を半田ディップして、前記金属導体の外端側のみに第2の半田層を形成することを特徴とする放電ランプ。
【請求項3】
前記金属導体の外端側から1.0mm以上、かつ前記ガラスバルブに接触しない位置まで半田ディップすることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の放電ランプ。
【請求項4】
前記リード線は、前記ガラスバルブに封着されるインナーリード線と前記ガラスバルブの外部に位置するように前記インナーリード線に接続されるアウターリード線とを有し、前記アウターリード線は前記インナーリード線よりも半田との密着性に優れた材料であることを特徴とする請求項1〜請求項3の何れかに記載の放電ランプ。
【請求項5】
筐体と、
前記筐体に配置されたランプ保持具と、
前記ランプ保持具に前記半田層が形成されていない前記金属導体部分が保持された請求項1〜請求項4の何れか一に記載の放電ランプと、
を具備することを特徴とするバックライト。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【公開番号】特開2009−266477(P2009−266477A)
【公開日】平成21年11月12日(2009.11.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−112735(P2008−112735)
【出願日】平成20年4月23日(2008.4.23)
【出願人】(000111672)ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Fターム(参考)】