專利名稱：消除了外部電極漏光的外部電極型放電燈的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種外部電極型放電燈及其制造方法，尤其是適于用作較大畫面的液晶顯示裝置的背光光源的外部電極型放電燈。
背景技術：
放電燈的用途之一是用作液晶顯示裝置的背光光源。背光是指從背面照亮液晶顯示面板。該背光的構成，從作為光源的放電燈的配置而言，有邊緣光(ェッジラィト)方式和稱為直下型的方式。在邊緣光方式的背光中，作為光源的放電燈被配置在液晶顯示面板邊緣的外側，放電燈發(fā)出的光由導光板導向液晶顯示屏的背面。而直下型的背光則是將作為光源的放電燈配置在液晶顯示屏的背面，放電燈發(fā)出的光可直接照射液晶顯示屏的背面。
這里的液晶顯示面板從畫面尺寸的觀點而言，有兩種用途，一種是用于移動電話機及筆記本電腦的顯示器之類，畫面尺寸較小即可適用；另一種則是用于液晶電視機之類，畫面越大越好。而且，以往，可用較小畫面尺寸應對的情況下，大多采用邊緣光方式、將冷陰極放電燈作為光源的背光。與之相對應，用于液晶電視機等要求有大畫面的液晶顯示面板則大多采用直下型，使用以外部電極型的水銀熒光燈作為光源的背光。
大畫面的液晶顯示裝置之所以要使用直下型的背光是出于下述原因。即，需要大畫面的液晶電視機等要求畫面的輝度高。因此，需要提高背光的輝度，為此不得不增加構成光源的燈的數(shù)量。在此情況下，若采用邊緣光方式的背光，會出現(xiàn)許多燈重迭配置的情況，使顯示面板的厚度增大。與之相反，若采用直下型的背光，由于作為光源的燈平面排列，因而即使增加燈的數(shù)量也不會改變顯示面板的厚度。因此，通過采用直下型的背光，很容易將大畫面的液晶顯示裝置制作成薄型的理想結構。
此外，大畫面的液晶顯示裝置的背光之所以使用外部電極型的放電燈，是出于以下原因。一般，放電燈顯示出負的電流-電壓特性，通過設置被稱為鎮(zhèn)流電容器的電容，將其負特性補償為正特性。因此，當使用冷陰極放電燈，需要增加燈的數(shù)量時，就得按照燈的數(shù)量增加鎮(zhèn)流電容器的數(shù)量。從而用于點燈的電源體積增大，同時高成本化。另一方面，采用外部電極型放電燈的情況下，玻璃管等外圍器本身即形成具有鎮(zhèn)流電容器功能的電容，可謂放電燈自身就帶有電容器。極端一些，沒有必要為每一個燈配置專用的電容器，因此，即使燈的數(shù)量增加電源體積也不會出現(xiàn)大型化。
圖1A、1B示出現(xiàn)有的外部電極型放電燈的基本結構。該現(xiàn)有技術例的外部電極型放電燈是水銀熒光燈，具有圓筒形的玻璃管1。玻璃管1由例如硼硅酸玻璃等構成。在玻璃管1兩端部的外表面分別設有外部電極2A、2B，上述電極彼此處于絕緣狀態(tài)。玻璃管1為中空，在其內部形成密閉的空間(放電室)。在放電室內密封了構成放電介質的氣體，如氙與水銀蒸氣的混合氣體、或該混合氣體與氬及氖等其它稀有氣體的混合氣體。密封壓力為1.3×103～40×103Pa(10～300 Torr)左右。
有關放電的基本構成是上述的玻璃管1、放電介質的氣體、外部電極2A、2B三部分。但除此之外，在玻璃管1的面對放電室一側的內表面設有熒光體層4。熒光體層4具有將因放電在玻璃管1內生成的紫外線變換為例如可視光之類其它波長的光的功能。此外，在玻璃管1內表面的位于外部電極2A、2B下方的部分形成保護層3。該保護層3具有保護玻璃管1的內表面的功能，由例如氧化釔等金屬氧化物構成。
在具有上述構成的外部電極型水銀熒光燈中，從外部的電源裝置15向兩個外部電極2A、2B間施加例如頻率為10～100kHz、電壓為1～10kV左右的交流電。這樣一來，即在放電室內產生將玻璃管1的壁作為介質的介質阻擋放電。而且，通過該介質阻擋放電產生的紫外線激勵熒光體層4。熒光體層4因激勵而發(fā)光，即，通過這樣將紫外線轉換為其它波長的光。轉換后的光通過玻璃管1照射到外部。
作為此處的外部電極2A、2B的結構，以往，使用粘合劑將鋁箔、銅箔之類的金屬箔貼到玻璃管上的結構已被公知(例如，可參照特開平11-040109號公報的(0023)段，以及特開2003-229092號公報的(0027)、(0032)～(0035)、(0037)、(0043)段，及圖3)。
特開平11-040109號公報中還公開了作為外部電極采用金屬薄膜的技術。金屬薄膜的形成采用了濺射法或真空蒸鍍法等物理沉積法。除此之外，該公報還公開了將導電膠涂布到玻璃管的外表面上，使之干燥后形成外部電極的方法。導電膠的涂布采用了印刷及浸漬等方法。
上述的特開平11-040109號公報記載的外部電極都是以導電性薄膜作為外部電極的。公知的是，采用這種導電性薄膜的外部電極，除此之外，還有用電鍍法形成的金屬層、通過將金屬箔卷繞到玻璃管上而形成等等。此外，還有將預先在金屬箔的一面上涂布粘接劑及粘合劑制作而成的金屬帶卷繞到玻璃管上的方法。
然而，當把外部電極型放電燈用作大畫面液晶顯示面板的背光光源的情況下，正如前面所述，要求背光、即構成其光源的放電燈具有高的輝度。很顯然，隨著燈的放電電流增大，其發(fā)熱量也會不可避免地增大。在此情況下，由于通過上述導電薄膜獲得的散熱效果很小，因而產生玻璃管溫度上升→玻璃的絕緣性下降→電流增大→發(fā)熱量增大→玻璃管的溫度進一步上升的惡性循環(huán)。其結果是很容易在玻璃管的外部電極下方產生孔穴。
此外，當使用導電性薄膜作為外部電極時，總體而言其制造工序復雜，容易制造成本升高。例如，當使用濺射法及真空蒸鍍法沉積出的金屬薄膜形成為外部電極時，需要形成與外部電極的形狀相對應的掩模，或者在形成金屬薄膜后進行蝕刻。當使用導電膠的情況下，需進行導電膠的涂布與干燥等操作。當利用粘接劑或粘合劑粘貼金屬箔時，需進行僅在需要粘接劑或粘合劑的部位涂布的工序。即使在將金屬箔卷繞到玻璃管上，或卷繞在金屬箔上涂布了粘接劑或粘合劑后形成的金屬帶的情況下，仍需要進行卷繞金屬箔或金屬帶的操作。
于是，考慮將金屬板之類有一定厚度的材料制成的環(huán)形件從一端沿軸線方向套到玻璃管1上，將該金屬板作為外部電極使用。這樣一來可望簡化形成外部電極的操作。此外，由于外部電極有一定的厚度，因而其散熱性能也有望改善。特開2003-017005號公報的(0003)段、(0030)～(0032)段、圖9及圖11，特開平8-273625號公報的(0013)～(0015)段、圖1，特開2004-079267號公報的(0016)～(0018)段、圖1、圖2即公開了此種將環(huán)形金屬板作為外部電極使用的放電燈的一例。
特開2003-017005號公報記載的放電燈將具有彈性、剖面呈C字形的金屬導體沿管軸方向從一端套到玻璃管1上，將該金屬導體作為外部電極。特開平8-273625號公報公示了將磷青銅之類富有彈性的金屬板加工成剖面為C字形，沿軸線方向從一端將其套到玻璃管1上作為外部電極。如上所述，通過將較厚的金屬板作為外部電極來增加其散熱性。此外，由于僅僅通過使用彎曲成C字形的具有彈性的金屬板，將該金屬板從一端套到玻璃管上既可形成外部電板，因此提高了制造時的操作性。
但是，若僅僅如上所述將C字形的環(huán)形金屬板套到玻璃管上，在玻璃管與金屬板之間很容易出現(xiàn)接觸不均勻的地方。其結果是無法在玻璃管與外部電極的整個接觸面上形成玻璃管與外部電極的有效接觸，即有效接觸面積減少，從而使提供給燈的功率相應減少。此外，放電電流容易集中到接觸電阻小的部位。其結果是，在放電電流集中的部位，產生發(fā)熱→玻璃的絕緣性下降→電流進一步集中→發(fā)熱加劇的惡性循環(huán)，同樣容易在玻璃管上產生孔穴。
而在上述特開2003-017005號公報及特開平8-273625號公報中公示出當采用C字形的金屬板構成的上述外部電極時，改善玻璃管與外部電極間接觸狀態(tài)的不均勻的對策。即，公示出在玻璃管外表面的外部電極下方部位預先卷繞具有可塑性的導電材料。在此種構成中，通過在該可塑性導電材料上套上由C字形的金屬板構成的外部電極，改善接觸狀態(tài)的不均勻。形成外部電極的襯底的可塑性導電材料可采用在金屬箔的背面涂布了粘合材料的金屬帶及使用銀漿料。若采用此種構成，因制造工序復雜，無法避免增加制造成本，但確實可改善玻璃管與外部電極間的接觸狀態(tài)的不均勻。
特開2004-079267號公報中公示出用導電性粘合劑將金屬制的C字形的外部電極粘合到玻璃管上的技術。該技術雖然不是將改善外部電極與玻璃管的接觸狀態(tài)的不均勻作為直接目的，但可推測出確能改善接觸狀態(tài)的不均勻。
在上述現(xiàn)有技術的外部電極型放電燈中，若考慮到高輝度化、即放電電流的高電流化，與用金屬箔、濺射法及真空蒸鍍法成膜的金屬層、涂布導電膠的或金屬電鍍的薄膜狀外部電極相比，最好使用有一定厚度的金屬板。尤其是，若采用將金屬板加工成C字形環(huán)狀，并使之具有彈性的構成，將玻璃管插入C字形環(huán)的內側、在玻璃管上被覆外部電極的方法，在制造更為容易這一點上也很有利。
然而，C字形狀的外部電極存在C字形的缺口處漏光的問題。在將燈作為液晶顯示裝置的背光光源使用時，該漏光形成致命的問題。這是因為液晶顯示面板的邊緣、本不應有光的地方反而出現(xiàn)了光。還有，未經由燈的熒光層而放射的、來自外部電極的缺口的放射光含有大量的紫外線，該紫外線可使導光板之類由樹脂制作的部件劣化。
此外，電極的面積缺少了與C字形的缺口部分相對應的部分。因此，在同等放電電流即同等輝度的情況下，有缺口與無缺口相比，外部電極的電流密度增大。其發(fā)熱量也隨之增大。而且電極面積小，其散熱面又相應減少。因而加快了燈的溫度上升。
還有，在僅靠C字形的外部電極的彈性壓住玻璃管，安裝在玻璃管的結構中，在玻璃管與外部電極間容易產生接觸狀態(tài)的不均勻。而且正如上述，一旦在玻璃管與外部電極間產生接觸狀態(tài)的不均勻，玻璃管的外部電極下面的部分很容易出現(xiàn)孔穴。
此外，即便是C字形的外部電極，若采用在金屬箔上涂布粘接劑或粘合劑、或將由銀漿料之類的導電性粘接劑構成的可塑性導電材料作為襯底，在其上面被覆C字形的外部電極的結構，與未采用襯底時相比，可改善玻璃管與外部電極間的密合狀態(tài)。此外，還可消除從C字形的缺口部分的漏光。然而，在此種結構中，當在襯底的可塑性導電材料表面配置金屬箔的情況下，襯底與外部電極之間仍然僅僅是機械性接觸。因此，采用此種構成并不能從根本上解決接觸不良的問題。
此外，當采用導電性粘接劑將C字形的外部電極固定到玻璃管的情況下，當長時間使用時，會出現(xiàn)外部電極與玻璃管間的密合性受損的現(xiàn)象。這是因為導電性粘接劑是將銀粒子或鎳粒子之類的導電性填料混合分散到環(huán)氧樹脂之類的有機膠中形成的。當把此類導電性粘接劑用于將外部電極固定到玻璃管上時，作為膠的樹脂會因通過玻璃管的紫外線而出現(xiàn)經時性劣化。因此，玻璃管的接觸狀態(tài)也會隨著時間的推移而惡化。在有機樹脂中，雖然也有氧化硅樹脂之類對于紫外線有較強耐性的樹脂，但由于此類樹脂粘接強度低，因而從這一點上說，接觸狀態(tài)的可靠性仍不夠好。

發(fā)明內容
鑒于上述現(xiàn)有技術，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠消除外部電極的漏光的外部電極型放電燈及其制造方法。
此外，本發(fā)明的另一目的在于提供一種能抑制外部電極與外圍器的接觸狀態(tài)的不均勻，并可抑制該接觸狀態(tài)發(fā)生經時性變化的外部電極型放電燈及其制造方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明涉及的外部電極型放電燈具有形成密閉的中空空間的透光性及電絕緣性的外圍器。在外圍器的中空空間內密封了作為放電介質的氣體。在外圍器的外表面設有用來在放電介質中引起介質阻擋放電的外部電極。而且，外部電極由導電材料的板構成，被焊接在外圍器的外表面上。焊接所用的焊料設置在外圍器外表面的整個圓周方向上。
此外，本發(fā)明涉及的另一種外部電極型放電燈配置的外部電極用無機粘合劑粘合在外圍器的外表面上。無機粘合劑設置在外圍器外表面的整個圓周方向上。
此外，本發(fā)明涉及的另一種外部電極型放電燈在外圍器的外表面的外部電極所處位置上設置了由具有遮光性導電材料構成的遮光導電層。遮光導電層設置在外圍器外表面的整個圓周方向上。外部電極通過粘合劑或通過焊接而固定在遮光導電層上。
若采用具有上述構成的外部電極型放電燈，可通過設置在外圍器外表面整個圓周方向上的焊料、無機粘合劑、或遮光導電層遮蔽從外圍器內部而來的光。因此，解決了外部電極部分的漏光問題。此外，若采用上述外部電極型放電燈，通過將外部電極焊接或粘合到外圍器的外表面或遮光導電層上，能夠抑制外圍器和外部電極間的接觸狀態(tài)的不均勻，還可防止該接觸狀態(tài)產生經時性惡化。
此外，本發(fā)明涉及的另一種外部電極型放電燈具有形成密閉的中空空間的圓筒形的玻璃管。在該玻璃管內密封了作為放電介質的氣體。在玻璃管兩端的外表面上設置了用來在放電介質中引起介質阻擋放電的外部電極。外部電極由在圓周方向上環(huán)繞玻璃管的帶狀金屬板構成，帶狀金屬板的兩端彼此重迭。在安裝到玻璃管上之前的狀態(tài)下，外部電極的內周小于玻璃管的外周，在安裝到玻璃管上的狀態(tài)下，外部電極壓住玻璃管，并由此固定。
此外，本發(fā)明涉及的另一種外部電極型放電燈配置的外部電極采用具有其內徑大于玻璃管外徑的金屬板制成的圓筒形主體結構。該外部電極在安裝到玻璃管上時，還具有從圓筒形的內表面朝玻璃管突出的突起，利用該突起的彈性壓住玻璃管。
在上述外部電極型放電燈中，外部電極在外圍器外表面的設置外部電極的部位上，在整個圓周方向上覆蓋了外圍器的外表面。因此，靠該外部電極本身就可消除外部電極部分的漏光。
此外，本發(fā)明涉及的另一種外部電極型放電燈配置的外部電極由在圓周方向上卷繞玻璃管的帶狀金屬板構成，具有帶狀金屬板的兩端在圓周方向上分離的C字形形狀。而外部電極用焊料固定在外圍器的外表面上。該焊料設置在玻璃管外表面，外部電極所處位置的整個圓周方向上。
在本發(fā)明涉及的外部電極型放電燈中，焊接外部電極時，焊接使用的焊錫以Sn為主要成分，優(yōu)選添加0.2～3.0重量％范圍內的Sb，0.01～0.1重量％范圍內的Al以及0.1～10重量％范圍內的Ag。由此，確保與外部電極以及外圍器或玻璃管對應的最佳浸潤性。其結果，可使焊錫通過毛細管現(xiàn)象很好地浸透到外部電極的內周面與外圍器或玻璃管的外周面之間，可在該間隙的整個范圍內形成厚度大體一致的很好的焊錫層。此外，若采用該焊錫，采用將安裝了外部電極的放電燈浸漬到溶融焊錫中然后拉出的浸漬法時，可抑制附著在外部電極表面的氧化物殘留在形成的焊錫層表面，可形成表面平坦的焊錫層。
根據以下參照附圖對于本發(fā)明實施例的說明，本發(fā)明的以上及其它的目的、特征及優(yōu)勢將變得清晰。


圖1A為現(xiàn)有技術一例的外部電極型放電燈的透視圖；圖1B為圖1A的外部電極型放電燈的縱剖視圖；圖2A為第1實施方式的外部電極型放電燈的側視圖；圖2B為圖2A的外部電極型放電燈的縱剖視圖；圖2C為圖2A的外部電極型放電燈的橫剖視圖；圖3A為第2實施方式的外部電極型放電燈的縱剖視圖；圖3B為圖3A的外部電極型放電燈的橫剖視圖；圖4A為表示第2實施方式中錫焊外部電極的方法；圖4B為表示第2實施方式中錫焊外部電極的另一種方法；圖5A為第3實施方式的外部電極型放電燈的縱剖視圖；圖5B為圖5A的外部電極型放電燈的橫剖視圖；圖6A為第4實施方式的外部電極型放電燈的縱剖視圖；圖6B為圖6A的外部電極型放電燈的橫剖視圖；圖7A為第5實施方式的外部電極型放電燈的縱剖視圖；圖7B為圖7A的外部電極型放電燈的橫剖視圖；圖8A為第6實施方式的外部電極型放電燈的縱剖視圖；圖8B為圖8A的外部電極型放電燈的橫剖視圖；
圖9A為第8實施方式的一例外部電極的正視圖；圖9B為圖9A的外部電極的側視圖；圖10A第8實施方式的另一例外部電極的正視圖；圖10B為圖10A的外部電極的側視圖。
具體實施例方式
(第1實施方式)圖2示出本發(fā)明的第1實施方式的外部電極型放電燈的側視圖。
圖2B是沿圖2A的A-A線的剖視圖，圖2C是沿B-B線的剖視圖。
圖2A中僅示出含單側的外部電極21A的部分，但外部電極型放電燈與圖1A、1B中所示的現(xiàn)有技術同樣，在相反一側的端部具有另一個外部電極。此外，圖2B為省略了內部構成的圖示。
本實施方式的外部電極型放電燈將含水銀蒸氣的氣體作為放電介質，是利用熒光體發(fā)光的水銀熒光燈。該外部電極型放電燈具有由硼硅酸玻璃等構成、具有透光性的圓筒形玻璃管1。在玻璃管1內部形成密閉的放電空間。在該放電空間內密封了氙和水銀蒸氣的混合氣體之類的放電介質的氣體。
在玻璃管1內表面的與各外部電極21A下方對應的部位形成由氧化釔膜等構成的保護層3，其余部分則形成熒光體層4。熒光體層4所用的熒光體并無特殊限定，可根據其應放射到外部的光的波長選擇適當?shù)奈镔|。而上述保護層3和熒光體層4對本發(fā)明的作用效果并不產生任何影響，本發(fā)明可同樣適用于并不具有上述內部構成的放電燈。
下面詳細說明外部電極21A的結構。在本實施方式中，外部電極21A例如將由42合金(Fe-Ni合金)及科瓦鐵鎳鈷合金(KOV)等金屬構成的帶狀板卷繞后形成環(huán)形。外部電極21A是在形成上述的環(huán)形后，套到玻璃管1上而安裝的，在安裝到玻璃管1上之前的狀態(tài)下，其內徑小于玻璃管1的外徑。這時，構成外部電極21A的帶狀金屬板的圓周方向的長度比玻璃管1的外徑長。外部電極21A在卷繞成環(huán)形的狀態(tài)下，帶狀金屬板的一端與另一端重迭，在重迭的兩個端部之間，形成為沿半徑方向彼此隔一定距離。外部電極21A如圖2B所示，即使在稍稍擴展其內徑而安裝到玻璃管1的狀態(tài)下，端部與端部間仍然重迭，同時端部與端部間仍保持在半徑方向上隔一定間隔的狀態(tài)，端部與端部的重迭部分的長度L1并無特別限定。
在本實施方式中，如上所述，先將端部與端部重迭的環(huán)形結構的外部電極21A的內徑擴展之后，再將玻璃管1從端部沿軸線方向插入其中，從而使外部電極21A套到玻璃管1上。采用上述方法安裝后的外部電極21A，利用在安裝前擴展其內徑而產生的彈性力壓住玻璃管1，并由此而固定。
本實施方式的外部電極21A由于可利用端部與端部重迭的環(huán)形結構，僅套到玻璃管1上進行安裝，因而外部電極21A的安裝操作極其簡單。而且，由于外部電極21A是端部與端部彼此重迭的環(huán)形，所以不會象現(xiàn)有的C字形環(huán)的外部電極那樣產生端部與端部的缺口間的漏光。此外，若采用具有此種構成的外部電極21A，與現(xiàn)有的C字形外部電極相比可增加電極面積，因而可減少發(fā)熱量，增加散熱面積，從而能夠抑制溫度上升。
在本實施方式中，作為外部電極21A的材料，列舉了使用42合金及KOV的例子。42合金及KOV的熱膨脹率與玻璃管的熱膨脹率近似，通過將它們作為外部電極21A的材料，可抑制伴隨發(fā)熱而產生的應力，因而最為理想。在本發(fā)明中，外部電極21A的材料并不局限于上述兩種，但優(yōu)選外部電極21A的熱膨脹率與玻璃管1的熱膨脹率大體相等，這樣可抑制玻璃管1的破損。
此外，雖未圖示，但在外部電極21A的內周面(面對玻璃管1的外周面一側的面)上，例如采用薄鍍層方法鍍金屬，從防銹等角度考慮是優(yōu)選的。尤其是在作為外部電極21A的材料使用42合金及KOV的情況下，由于上述材料均為含鐵(Fe)合金，因而預先實施電鍍的作用明顯。作為電鍍材料，例如可使用金、鎳等不易氧化的金屬，除此之外還可使用銅、錫、鋅、銀等，當然并不局限于此。此外，優(yōu)選對外部電極21A的外周面也同樣鍍金屬。
(第2實施方式)圖3A示出第2實施方式的外部電極型放電燈的縱剖視圖，圖3B示出其橫剖視圖。而在圖3A中，與圖2B同樣省略了玻璃管1的內表面上的保護層3的圖示。
本實施方式在使用端部與端部重迭的環(huán)形結構的外部電極22A這一點上與第1實施方式相同，但在外部電極22A和玻璃管1之間設置焊錫層5這一點上有區(qū)別。
正如前面所述，在現(xiàn)有技術中，在僅將C字形的外部電極套到玻璃管上的結構，或將金屬箔設置在C字形外部電極的襯底的結構的情況下，由于外部電極僅與玻璃管或金屬箔機械性接觸，因而易產生外部電極的接觸狀態(tài)不均勻。與之相對，在本實施方式中，通過利用焊錫的浸潤現(xiàn)象進行接合，與僅機械性接觸的情況相比，可減少其接觸狀態(tài)的不均勻。
在此情況下，焊錫層5配置在玻璃管1上，雖然暴露在紫外線之下，但由于焊錫是金屬，不會產生紫外線造成的劣化。因此，與現(xiàn)有技術中使用含有機樹脂的粘接劑及粘合劑固定外部電極的情況相比，外部電極22A和玻璃管1的接觸狀態(tài)不會產生經時性惡化。
下面介紹將本實施方式的外部電極22A安裝到玻璃管1上的方法。
圖4A示出本實施方式中，安裝外部電極22A的一種方法。如圖4A所示，首先，將端部與端部重迭的環(huán)形結構的外部電極22A套到玻璃管1兩端部的外表面上。然后，將焊錫棒6的前端抵接到外部電極22A的卷繞玻璃管1的圓周部分的邊緣部位，并且使烙鐵7與外部電極22A接觸。這樣給外部電極22A加熱，此外邊施加超聲波能量邊使玻璃管1以其軸線為中心轉動。由此，溶融的焊錫利用毛細管現(xiàn)象滲透到外部電極22A和玻璃管1之間的間隙、以及外部電極22A的環(huán)形結構的端部彼此重迭的兩端部之間。采用此法可進行良好的焊接。
采用此法進行焊接時，既可在玻璃管1保持水平的狀態(tài)下進行，也可在垂直狀態(tài)下進行。由于外部電極22A即使在焊接之前，在套入玻璃管1的狀態(tài)下仍可靠彈性固定在玻璃管1上，因此即使在玻璃管1保持垂直的情況下，也不會從玻璃管1上滑落，對焊接操作無任何影響。這種邊采用烙鐵7給焊接對象加熱以及施加超聲波能量邊進行焊接的方法在本說明書中稱之為“超聲波錫焊”。
外部電極22A的焊接并不局限于上述“超聲波錫焊”，也可用下述方法進行。圖4B示另一種焊接方法。
如圖4B所示，預先在配置有超聲波振子8的焊錫槽9內準備好溶融焊錫10。并將預先套了端部與端部重迭的環(huán)形結構的外部電極22A的玻璃管1浸漬到溶融焊錫10中，并起動超聲波振子8。這樣一來，溶融焊錫10即可順利地滲入外部電極22A和玻璃管1之間的間隙、以及外部電極22A的環(huán)形結構的端部彼此重迭部分的兩端部之間。由此形成例如厚度約為100μm的焊錫層5，進行很好的焊接。
在本說明書中，將上述使用焊錫槽9，邊對溶融焊錫10施加超聲波能量邊將焊接對象物浸漬到溶融焊錫10中的焊接方法稱為“超聲波浸入錫焊法”。當采用超聲波浸入錫焊法進行焊接的情況下，如圖3B所示，在玻璃管1的端面上也形成焊錫層5。
當采用超聲波浸入錫焊法進行焊接時，通常，將玻璃管1沿軸線垂直方向浸漬到溶融焊錫10中，而即使在此情況下，由于焊接前的外部電極22A已靠彈性固定到玻璃管1上，因而不會對操作構成任何障礙。
當采用本實施方式焊接外部電極22A和玻璃管1的情況下，可以直接在玻璃管1上形成焊錫層，但優(yōu)選預先在玻璃管1的外表面上形成鎳之類的金屬鍍層作為焊錫層的襯底。若采用這種方法，則改善焊錫層5和玻璃管1側的親和性，使焊接操作更容易進行。
下面詳細說明焊接時使用的焊錫。
該焊錫以Sn(錫)為主要成分，優(yōu)選添加0.2～3.0重量％范圍內的Sb(銻)，0.01～0.1重量％范圍內的A1(鋁)以及0.1～10重量％范圍內的Ag(銀)。此外，作為焊錫中的其余成分還可添加Zn(鋅)。本實施方式涉及的焊錫主要成分使用Sn，但本發(fā)明并不受此限制。
Sb、A1具有提高與作為氧化物的玻璃管的外周面的氧化結合的作用，優(yōu)選將Sb的重量比設定為0.42％，將A1的重量比設定為0.025％。通過將Sb的重量比設定在3.0％以下，將A1的重量比設定在0.1％以下，尤其是A1不添加太多，可使焊錫更容易滲入玻璃管1和外部電極22A間的間隙。此外，通過將Sb的重量比設定在0.2％以上、將A1的重量比設定在0.01％以上，可提高密合性，抑制外部電極22A從玻璃管1上脫落。
Ag具有提高焊錫的浸潤性的作用，優(yōu)選設定為0.6重量％。通過將Ag的重量比設定在10％以下，可使Sb、A1的上述作用不會下降，也就是說，可很好地進行氧化結合，抑制外部電極22A從玻璃管1上脫落。此外，通過將Ag的重量比設定在0.1％以上，可抑制氧化物等異物殘留在焊錫層的表面，此外，還可使焊錫很好地滲入外部電極22A內。
作為本實施方式的焊錫的成分比例的例示，最好采用在作為主要成分的97.325重量％的錫中分別添加1.63重量％的Zn，0.42重量％的Sb，0.025重量％的Al，0.6重量％的Ag。
根據上述本實施方式的焊錫，確保對于外部電極22A以及玻璃管1的最佳的浸潤性。也就是說，由此，焊錫可利用毛細管現(xiàn)象很好地滲入外部電極22A的內周面和玻璃管1的外周面間的間隙，能夠很好地形成該間隙內大致遍布所有區(qū)域的幾乎均勻厚度焊錫層5。此外，根據該焊錫，將外部電極22A浸入溶融焊錫10后再提出時，可抑制附著在外部電極22A表面的氧化物殘留在焊錫的表面，能夠很好地形成表面平坦的焊錫層5。
此外，上述焊錫還可適用于例如采用超聲波浸入錫焊法在玻璃管的外周面上形成電流導體層作為外部電極的構成，例如特開2004-146351號公報中公示的外部電極型放電燈。通過將具有上述成分比例的焊錫用于由超聲波浸入錫焊法形成外部電極，可確保焊錫的良好的浸潤性。由此，當把玻璃管及外部電極浸漬到焊錫槽中時，可很好地形成厚度均勻的焊錫層。此外，由于可抑制焊錫浸漬層的外周面上殘留氧化物等異物，因此還可抑制在外周面上產生由氧化物引起的凸凹。因此，可提高外部電極的外周面的平坦度，從而防止外部電極的剝離以及由氧化物的凸凹造成的玻璃管破損，此外，還可使給外部電極供電的連接器與外部電極很好地接觸，提高生產性以及產量。
此外，與第1實施方式相同，優(yōu)選預先在外部電極22A的內周面上形成金屬鍍層。在本實施方式中，外部電極22A的內周面被焊接，由于并不直接接觸空氣因而不易被氧化，但通過預先形成金屬鍍層可提高焊接時的焊錫的浸潤性。這樣一來，當浸漬到焊錫槽9中時，或利用烙鐵7使溶融的焊錫從外部電極22A的邊緣導入內部時，能夠使焊錫順暢地滲入外部電極22A和玻璃管1之間的間隙。其結果是焊接操作變得更為容易，同時還可提高焊接的可靠性。
作為電鍍材料，當使用上述以Sn為主要成分的成分比的焊錫時，優(yōu)選使用比重與焊錫基本相等的Sn。由此抑制電鍍的Sn溶融時的不利影響。此外，通過在外部電極22A的外周面上也實施同樣的金屬鍍層，可使焊錫層均勻厚度地牢牢附著到外周面上。
在本實施方式中，采用的是通過錫焊使外部電極22A接合的構成，但也可以使用不屬于焊錫的釬料，外部電極22A通?？捎免F焊進行接合。
(第3實施方式)圖5A示出第3實施方式的外部電極型放電燈的縱剖視圖，圖5B示出其橫剖視圖。圖5A與圖2B相同，省略了玻璃管1內表面的保護層3的圖示。
本實施方式，在使用端部與端部重迭的環(huán)形結構的外部電極23A這一點上與第1和第2實施方式相同，但在外部電極23A和玻璃管1之間分別設置了遍及玻璃管1圓周方向的無缺口卷繞的金屬層11、以及配置在該金屬層11周圍的粘合劑層12，外部電極23A通過粘合固定于玻璃管1這一點不同于上述實施方式。
在本實施方式中，外部電極23A通過粘合劑層12粘合在玻璃管1上。由此抑制僅將環(huán)形金屬板制成的外部電極23A與玻璃管1機械性接觸時容易產生的接觸狀態(tài)不均勻。
而且，由于在粘合劑層12的襯底設置了金屬層11，因而從玻璃管1內放射出的紫外線被該金屬層11遮蔽，粘合劑層12并不直接受紫外線照射。因此，與直接將含有機樹脂的粘接劑及粘合劑涂布到玻璃管1上的現(xiàn)有的外部電極不同，粘接劑及粘合劑不會因紫外線而劣化，外部電極23A和玻璃管1的接觸狀態(tài)不會出現(xiàn)經時性惡化。
本實施方式的外部電極23A，預先在玻璃管1上形成金屬層11，進而在該金屬層11上形成粘合劑層12，利用該粘合劑層12進行粘合固定。該粘合劑層12既可以是導電性也可以是非導電性，但若從電極的電阻考慮，優(yōu)選使用導電性粘合劑。
金屬層11優(yōu)選使用例如鎳那樣耐氧化性好，且與玻璃有很好密合性的金屬。當然也可使用鎳以外的其它金屬作為金屬層11，金屬層11通?？捎删哂姓诠庑缘膶щ姴牧蠘嫵伞?br> 金屬層11可采用電鍍等電化學沉積法、濺射及真空蒸鍍等物理沉積法成膜。或者也可將用上述超聲波錫焊或超聲波浸入錫焊法等形成的焊錫層作為金屬層11使用。還可以在襯底的金屬層11上重迭焊錫層。
(第4實施方式)圖6示出第4實施方式的外部電極型放電燈的橫剖視圖。本實施方式在使用端部與端部重迭的環(huán)形結構的外部電極24A，并將該外部電極24A錫焊到玻璃管1上這一點與第2實施方式相同，但在外部電極24A的端面從玻璃管1的端面朝軸向外側突出這一點上不同。
通過采用此種構成，在玻璃管1的端面上形成的焊錫層5的厚度與外部電極24A從玻璃管1的端面朝外突出的量L2相對應，與不突出時相比要厚。由此，使散熱性提高與焊錫層5加厚相對應的部分，尤其是玻璃管1的直徑小的情況下，仍可確保高散熱性。
在此情況下，玻璃管1的端面上形成的焊錫層5也可形成表面并不平坦，而是如圖6B所示的剖面為圓弧形。即使在此種情況下，仍可充分確保尤其是玻璃管1的端面上形成的焊錫層5的從外部電極24A的端部突出的位置到表面開始彎曲部位的焊錫層5的厚度，從而可使散熱性相應提高。
(第5實施方式)圖7A示出第5實施方式的外部電極型放電燈的縱剖視圖，圖7B示出其橫剖視圖。圖7A與圖2B相同，省略了玻璃管1內表面上的保護層3的圖示。
本實施方式在將外部電極25A錫焊到玻璃管1上這一點與第2實施方式相同，此外，錫焊使用的焊錫也與第2實施方式相同，但在使用C字形的外部電極25A這一點上與使用兩端重迭的環(huán)形結構的外部電極22A的第2實施方式不同。本實施方式中使用的C字形外部電極25A是將42合金及KOV等帶狀板彎曲成剖面為圓形的環(huán)形狀后形成的。外部電極25A其環(huán)形的內徑在安裝到玻璃管1之前小于玻璃管1的外徑。外部電極25A因往玻璃管1上安裝而被擴展，至少在安裝后的狀態(tài)下，如圖7A所示，帶狀板的兩端彼此分離，呈C字形。
在本實施方式中，作為外部電極25A的襯底，具有將外部電極25A與玻璃管1接合的功能的焊錫層5被設置在玻璃管1的整個圓周方向上。因此，外部電極25A雖然是C字形，但從玻璃管1內放射的光被焊錫層5遮蔽，因而不會從外部電極25A的C字形的缺口部分漏出。
而且，由于外部電極25A與玻璃管1通過錫焊固定，因而與現(xiàn)有的將C字形的金屬板制成的外部電極套到玻璃管上，僅機械性接觸的外部電極有很大的區(qū)別，可抑制接觸狀態(tài)的不均勻。此外，由于焊錫層5不會因紫外線而劣化，因而也不同于用粘接劑或粘和劑將C字形電極固定到玻璃管上的現(xiàn)有的外部電極，其接觸狀態(tài)不會產生經時性惡化。
在形成本實施方式的外部電極25A時，與第2實施方式相同，首先，將外部電極25A套到玻璃管1上。然后，采用超聲波錫焊或超聲波浸入錫焊法使焊錫滲入玻璃管1和外部電極25A之間，形成焊錫層5。
C字形外部電極25A其內徑原本小于玻璃管1的外徑。因此，在套到玻璃管1上的狀態(tài)下，靠外部電極自身的彈性固定到玻璃管1上。因此，在錫焊時，即使將玻璃管1垂直直立，外部電極25A也不會從玻璃管1上脫落，操作性不會下降。
如上所述，若采用本實施方式的外部電極型放電燈，由于在玻璃管1的外表面的整個圓周方向上設有焊錫層5，因而可利用焊錫層5遮蔽從玻璃管1內放射出的光，從而解決了外部電極25A的缺口部分漏光的問題。
(第6實施方式)在本實施方式中，使用與第5實施方式的外部電極相同的、剖面為C字形的金屬板制成的外部電極。而在本實施方式中，將金屬層和粘合劑層作為襯底，通過粘合將外部電極固定到玻璃管上。也就是說，本實施方式中，在玻璃管的外表面設置了環(huán)繞在該玻璃管的整個圓周方向上的無缺口的金屬層，在該金屬層上涂布粘合劑這一點不同于第5實施方式。
若采用本實施方式，使用了C字形的外部電極，但由于構成外部電極襯底的金屬層遮蔽了從玻璃管放射出的光，因此，從玻璃管內放射出的光不會從C字形的缺口部分漏出。此外，正因如此，粘合劑不會被來自玻璃管內的紫外線照射，因而粘合劑也不會劣化。而且，通過使用粘合劑還可減少將用金屬帶狀板形成的外部電極套到玻璃管上時因僅有機械性接觸很容易出現(xiàn)的接觸狀態(tài)的不均勻。
(第7實施方式)
圖8A示出第7實施方式的外部電極型放電燈的縱剖視圖，圖8B示出其橫剖視圖。圖8A與圖2B相同，省略了玻璃管1的內表面的保護層3的圖示。
本實施方式在外部電極25A使用C字形的外部電極這一點與第5及第6實施方式相同，但在用無機粘合劑層16粘合外部電極25A和玻璃管1這一點上不同。無機粘合劑層16無缺口地設置在玻璃管1的整個圓周方向上。
無機粘合劑層16可用例如朝日化學工業(yè)株式會社生產的スミセラムS(商品名)以及株式會社スリ一ボン生產的スリ一ボン3732(商品名)形成。前者為堿性液體粘合劑利用加熱引起的脫水縮合反應而硬化，由此進行粘合。后者為以金屬醇鹽為主要成分的粘合劑通過加熱硬化而進行粘合。無論使用何種粘合劑，均需預先在玻璃管1的端部將無機粘合劑涂布為環(huán)形，套上外部電極25A之后加熱，從而粘合外部電極和玻璃管。由此，粘合后的無機粘合劑層16呈電絕緣性，在光學性能方面對含紫外線的光具有遮蔽性。
作為該外部電極25A的襯底，在玻璃管的整個圓周方向上均設置了具有將外部電極25A粘合到玻璃管1上的功能的無機粘合劑層16。因此，在本實施方式中，外部電極25A雖然是C字形，但從玻璃管1內放射出的光被無機粘合劑層16遮蔽，因而不會從C字形的缺口部分漏出。
而且，由于外部電極25A和玻璃管1之間夾著無機粘合劑層16，因此與外部電極與玻璃管僅靠機械性接觸時相比，可減少接觸狀態(tài)的不均勻。此外，無機粘合劑不同于導電性粘合劑，不會因紫外線而劣化。因此，與現(xiàn)有的靠導電性粘合劑將C字形的外部電極粘合到玻璃管上的外部電極不同，不會產生因來自玻璃管1內的紫外線照射而產生接觸狀態(tài)的經時性惡化。
(第8實施方式)圖9A是第8實施方式的外部電極26A一例的正視圖，圖9B示出其側視圖。此外，圖10A示出本實施方式的另一例的外部電極26A的正視圖，圖10B示出其側視圖。上述各圖均表示安裝到玻璃管上之前的單體的外部電極26A。
本實施方式的外部電極26A總體而言由金屬板構成，形成環(huán)繞整個圓周的圓筒體13。金屬板制成的圓筒體13的內徑大于玻璃管1的外徑。而且，外部電極26A具有朝玻璃管1向內側突出的突起14、15。在圖9A、9B所示的例中，通過縮小圓筒體13的一部分的內徑而形成突起14。此外，在圖10A、10B所示的例中，沿矩形的三邊切割缺口，通過將該缺口部分朝內側彎曲而形成突起15。突起15在圓周方向上間隔配置多個，在圖示的例中為三個，這樣一來，從圓周方向看，一致的突起15的組合在軸線方向上為多個，圖示的例中為兩個。
任何一種情況下，突起14或突起15的突出量L3為，在將外部電極26A安裝到玻璃管1之前的狀態(tài)下，與突起14、15的前端內切的圓的直徑小于玻璃管1的外徑。因此，將外部電極26A安裝到玻璃管1上之后，外部電極26A利用突起14、15的彈性壓住玻璃管1，固定在玻璃管1上。
若采用本實施方式，外部電極26A由于總體而言形成了覆蓋整個圓周的圓筒體13，因而來自玻璃管1內的光不會從外部電極26A的部分漏出。而且，僅僅是從玻璃管1的一端沿軸線方向套上外部電極26A就可完成安裝，因而外部電極26A的操作極其簡單。
此外，本實施方式的外部電極26A也可以與第2實施方式(參照圖2)相同，錫焊到玻璃管1上。若采用此法，可減少僅僅將金屬板制成的外部電極套到玻璃管上時源于機械性接觸而易發(fā)生的接觸狀態(tài)不均勻。當錫焊本實施方式的外部電極26A時，優(yōu)選與第2實施方式相同，將外部電極26A套到玻璃管1上之后，采用超聲波錫焊或超聲波浸入錫焊法使焊錫滲入玻璃管1和外部電極26A間的間隙。
此外，外部電極26A也可與第3實施方式(參照圖4)相同，將在玻璃管1的外表面上形成的金屬層11以及在該金屬層11上設置的粘合劑層12作為襯底，利用粘合劑層12粘合到玻璃管1上。通過此種構成，可減少外部電極26A與玻璃管1間的接觸狀態(tài)不均勻。此外，在此情況下，可利用金屬層11防止粘合劑在紫外線照射下產生的經時性劣化，不會出現(xiàn)接觸狀態(tài)的經時性惡化。
利用特定的實施例對本發(fā)明優(yōu)選的實施方式進行了說明，該說明僅由于說明性目的，應該理解在不脫離權利要求范圍的精神與范圍內，可以做任何改變與變形。
例如，上述第1～第8實施方式所例示的均為大體呈圓筒形，軸線方向的兩個端面為開放式的外部電極。但本發(fā)明并不局限于此種構成。外部電極也可以具有阻塞玻璃管的端面一側的蓋形狀。若采用此種構成，可進一步增加散熱面積，使散熱效果進一步提高。
此外，正如上文所述，本發(fā)明并不局限于放電介質的氣體中含有水銀蒸氣的水銀放電燈。此外，有無熒光體層4及保護層3，或采用何種材料與種類均不會對本發(fā)明的作用效果產生影響。
還有，本發(fā)明的外部電極型放電燈不僅可用于實施方式中所述的圓筒形的外圍器(玻璃管1)，也可以采用被稱為平板結構的結構。該平板結構的外部電極型放電燈通常具有在隔一定間隔彼此相對的兩片玻璃之間形成密閉的放電空間，在玻璃板的外表面上設置一對外部電極的結構。在該平板結構的外部電極型放電燈中，也可根據本發(fā)明，利用錫焊使玻璃板與金屬板制成的外部電極接合，或者用無機粘合劑粘合。而且，通過采用此種構成，還可改善外部電極與玻璃板之間僅靠直接的機械性接觸時容易產生的接觸狀態(tài)的不均勻。還可防止外圍器與外部電極間的接觸狀態(tài)因放電空間放射出的紫外線而惡化。
權利要求
1.一種外部電極型放電燈，具有外圍器，形成密閉的中空空間，具有透光性及電絕緣性；放電介質，密封于上述外圍器的上述中空空間；和外部電極，設置在上述外圍器的外表面，用于在上述放電介質中引起介質阻擋放電，上述外部電極由導電材料的板構成，通過設置在上述外圍器外表面的整個圓周方向上的無機粘合劑，粘合在上述外圍器的外表面上。
2.一種外部電極型放電燈，具有外圍器，形成密閉的中空空間，具有透光性及電絕緣性；放電介質，密封于上述外圍器的上述中空空間；外部電極，設置在上述外圍器的外表面，用于在上述放電介質中引起介質阻擋放電；和遮光導電層，在上述外圍器的外表面的、上述外部電極所處位置的部分，被設置在上述外圍器的整個圓周方向上，由具有遮光性的導電材料構成，上述外部電極由導電材料的板構成，通過粘合劑或焊接固定于上述遮光導電層。
3.根據權利要求2所述的外部電極型放電燈，上述遮光導電層是采用電化學沉積法、物理沉積法、超聲波錫焊及超聲波浸入錫焊法中的某一種而形成的金屬層。
4.一種外部電極型放電燈，具有圓筒狀的玻璃管，形成密閉的中空空間；放電介質，密封于上述玻璃管的上述中空空間；和外部電極，設置在上述玻璃管兩端部的外表面，用于在上述放電介質中引起介質阻擋放電，上述外部電極由在圓周方向環(huán)繞上述玻璃管的帶狀的金屬板構成，該帶狀的金屬板的兩端部分彼此重迭，利用彈性壓住上述玻璃管。
5.根據權利要求4所述的外部電極型放電燈，其特征在于上述外部電極與上述玻璃管接觸的面被錫焊于上述玻璃管。
6.根據權利要求5所述的外部電極型放電燈，上述焊錫以Sn為主要成分，添加了0.2～3.0重量％范圍內的Sb，0.01～0.1重量％范圍內的A1及0.1～10重量％范圍內的Ag。
7.根據權利要求6所述的外部電極型放電燈，上述焊錫中添加了Zn。
8.根據權利要求5所述的外部電極型放電燈，上述外部電極其端部從上述玻璃管的端面向軸線方向突出。
9.根據權利要求4所述的外部電極型放電燈，上述外部電極通過無機粘合劑與上述玻璃管粘合。
10.根據權利要求4所述的外部電極型放電燈，在上述玻璃管的外表面的、相當于上述外部電極的部分設有金屬層，上述外部電極通過粘合劑粘合或焊接到上述金屬層上而固定在上述外圍器的外表面上。
11.根據權利要求4所述的外部電極型放電燈，上述外部電極具有阻塞上述玻璃管的端側的端面的蓋狀結構。
12.根據權利要求4所述的外部電極型放電燈，上述外部電極，在上述玻璃管一側的面上形成金屬鍍層。
13.根據權利要求4所述的外部電極型放電燈，是上述放電介質包含水銀蒸氣的水銀放電燈。
14.一種外部電極型放電燈，具有圓筒狀的玻璃管，形成密閉的中空空間；放電介質，密封于上述玻璃管的上述中空空間；和外部電極，設置在上述玻璃管兩端部的外表面，用于在上述放電介質中引起介質阻擋放電，上述外部電極具有內徑大于上述玻璃管外徑的金屬板制成的圓筒體，以及具備從該圓筒體的內表面朝上述玻璃管突出的突起部的結構，利用上述突起部的彈性壓住上述玻璃管。
15.根據權利要求14所述的外部電極型放電燈，上述外部電極與上述玻璃管接觸的面被錫焊于上述玻璃管。
全文摘要
本發(fā)明的外部電極型放電燈具有形成密閉的中空空間的透光性及電絕緣性的外圍器。在外圍器的內部密封了放電介質。在外圍器的外表面設有用于在放電介質中引起介質阻擋放電的外部電極。外部電極由導電材料的板構成，通過設置在外圍器的外表面整個圓周方向上的焊料而焊接在外圍器的外表面上。
文檔編號H01J9/14GK1983508SQ20061016403
公開日2007年6月20日 申請日期2004年11月25日 優(yōu)先權日2003年11月25日
發(fā)明者皆本真樹, 藤岡誠一郎 申請人:日本電氣株式會社