專利名稱：熱陰極低壓放電燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱陰極低壓放電燈，特別是涉及玻璃管的斷面形狀。
背景技術(shù)：
近年來，隨著液晶電視機的大型化，背照燈裝置也迅速向大型化 發(fā)展。伴隨上述發(fā)展，作為背照燈裝置的光源，正在開始研究使用燈 效率和成本降低效果優(yōu)異的熱陰極低壓放電燈，代替現(xiàn)有的冷陰極低
壓放電燈。
在將熱陰極低壓放電燈使用于背照燈單元的情況下，構(gòu)成燈的玻 璃管的直徑大是課題之一。熱陰極低壓放電燈的電極比冷陰極低壓放 電燈的電極大，因此玻璃管的直徑相應(yīng)增大。例如冷陰極低壓放電燈
的玻璃管的直徑為3~5mm，而熱陰極l氐壓放電燈的玻璃管的直徑，即 使是通常照明用的細(xì)管型也有15mm左右的直徑。還有，背照燈用的 放電燈要求的壽命也比通常照明用的燈長。因此的背照燈單元的情況 下，有必要準(zhǔn)備更大的電極，玻璃管的直徑也要考慮使用更大的。玻 璃管的直徑與要求的壽命有關(guān)，而很可能要在20mm以上。
但是如果玻璃管的直徑做得大，則用于使燈射出的光線均勻照射 于液晶面板上的光學(xué)單元的厚度也要大，因此液晶電視機的厚度變大， 造成價值大大下降。
為例解決這一問題，正在研究玻璃管斷面為扁平狀的燈。也就是 說，想要通過沿著玻璃管的長徑方向配置電極，將燈配置為使玻璃管 的短徑方向與背照燈裝置的厚度方向一致，以謀求同時實現(xiàn)燈的長壽 命化和背照燈裝置的薄型化。還有，對于通常照明用的環(huán)形熒光燈， 專利文獻(xiàn)1公開了以提高照射面的照度為目的將玻璃管的斷面做成扁 平形狀的技術(shù)。
專利文獻(xiàn)1:日本特i午2624653號>^才艮由于低壓放電燈的內(nèi)壓比外壓低，在構(gòu)成燈的玻璃管上產(chǎn)生由玻 璃管內(nèi)外的氣壓差造成的應(yīng)力。在玻璃管的斷面為圓形的情況下，玻 璃管上只發(fā)生在圓周方向上均等的壓縮應(yīng)力，而不發(fā)生拉伸應(yīng)力。玻 璃管對壓縮應(yīng)力有較大的強度，故圓形斷面的玻璃管極少由于內(nèi)外氣 壓差而發(fā)生破損。另一方面，在玻璃管斷面形成為扁平形狀的情況下， 內(nèi)外氣壓差在玻璃管斷面的圓周方向上產(chǎn)生拉伸應(yīng)力。玻璃的拉伸強 度比壓縮強度低，因此扁平形狀的燈存在制造后玻璃管容易發(fā)生自動 破損的問題。
還有，在玻璃管上發(fā)生的應(yīng)力被認(rèn)為是根據(jù)玻璃管的扁平率X(玻
璃管斷面的長徑A與短徑B之比A/B)以及玻璃管的壁厚比T (玻璃 管的壁厚t與玻璃管斷面的長徑A之比t/A)決定的。但是，為了充分 抑制玻璃管的自然破損，扁平率x和壁厚比T應(yīng)該滿足的條件，迄今 為止沒有搞清楚。
如果只是要降低自然破損的可能性，只要加大玻璃管壁厚就能夠 提高玻璃管的強度，因此能夠防止玻璃管自然破裂。但是玻璃管的壁 厚加大時會產(chǎn)生如下所述的缺點。
首先，扁平形狀的成型、密封部的成型等玻璃加工時容易發(fā)生應(yīng) 變，應(yīng)變會引起強度的降低。又，玻璃加工時所需要的熱量變大，因 此加工用的能量增大，其結(jié)果是，包括生產(chǎn)能量效率在內(nèi)的生產(chǎn)率降 低。而且燈的重量變大，因此有必要提高例如固定于光學(xué)單元的支持 手段的支持強度。
因此，在確保防止自然破損所需要的充分的強度的條件下，有必 要盡可能將玻璃管的壁厚做得薄。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于，提供使那樣的條件得到明確，通過滿 足該條件，從而能夠充分抑制玻璃管的自然破損的低電壓放電燈。
本發(fā)明熱陰極低壓放電燈其玻璃管斷面為扁平狀，玻璃管斷面的 長徑A與短徑B之比A/B即扁平率記為x,玻璃管的壁厚t與玻璃管 斷面的長徑A之比t/A即壁厚比記為T, a= -0.809、 b = 0.728、 c=-
53.46、 d= -0.0689、 e = 0.926、 f=-2.12時，扁平率x與壁厚比T滿 足下式，即
〔公式l〕
已經(jīng)判明，如果采用上述結(jié)構(gòu)，能夠充分抑制玻璃管的自然破損， 其理由如"具體實施方式
" 一欄中所述。
又，也可以4吏其扁平率x為1.1以上2.4以下。
如果采用上述結(jié)構(gòu)，能夠得到適合于背照燈裝置使用的低壓放電 燈。其理由如"具體實施方式
" 一欄中所述。
又，也可以采用長徑A為17mm以上，短徑B為8mm以上21mm 以下的熱陰極型4氐壓放電燈。
在燈的壽命與電極(熱陰極型燈絲線圏)的大小之間，存在著所 要求的燈壽命越長，則電極必須做得越大的關(guān)系。像上面所述結(jié)構(gòu)那 樣使長徑A為17mm以上，使短徑B為8mm以上，則能夠?qū)⒋_保與現(xiàn) 有的CRT裝置具有相同壽命(40000小時)所需要的大小的電極容納 于玻璃管中。而且，現(xiàn)有的使用冷陰極熒光燈的大型液晶電視機的背 照燈裝置的厚度為25~30mm。在這一厚度上使用短徑大的燈時，背照 燈裝置中具備的光學(xué)片與燈之間的距離變短會產(chǎn)生輝度不均勻。通過 使短徑為21mm以下，能夠?qū)⑤x度不均勻抑制于實用的程度。
又，也可以4吏長徑A為20mm以上。
如果采用上述結(jié)構(gòu)，則能夠?qū)⒋_保與現(xiàn)有的液晶的背照燈裝置中 使用的冷陰極熒光燈具有相同壽命(60000小時)所需要的大小的電極 容納于玻璃管中。
又，也可以4吏長徑A為23mm以上。
如果采用上述結(jié)構(gòu)，則能夠?qū)⒋_保比冷陰極熒光燈長的壽命 (80000小時)所需要的大小的電極容納于玻璃管中。又，也可以4吏短^圣B為16mm以下。
如果采用上述結(jié)構(gòu)，在使用于背照燈裝置的情況下，能夠?qū)⑤x度 不均勻抑制于所希望的水平。
又，也可以使長徑A與短徑B之差為5mm以上。
如果采用上述結(jié)構(gòu)，在使用于背照燈裝置的情況下，能夠謀求減 薄5mm以上的薄型化。
又，最好是所述扁平形狀大致為橢圓狀。
如果采用上述結(jié)構(gòu)，斷面的曲率連續(xù)變化，因此便于進行背照燈 裝置的光學(xué)設(shè)計。
圖l是表示本發(fā)明的熒光燈的外觀形狀的圖。
圖2表示熒光燈的玻璃管上發(fā)生的最大應(yīng)力的等高線和試驗標(biāo)準(zhǔn)。
圖3表示熒光燈制造后的殘存率。
圖4表示本發(fā)明的熒光燈的尺寸范圍。
符號說明
1 玻璃管
la、 lb 玻璃管端部
2 燈絲線圏
3 引線
具體實施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明的最佳實施形態(tài)進行說明。 <結(jié)構(gòu)>
圖1表示本發(fā)明的實施形態(tài)的熒光燈的外觀形狀。本實施形態(tài)的 熒光燈IO是在玻璃管1內(nèi)配置燈絲(或燈絲線團)2的熱陰極低壓熒 光燈。
本實施形態(tài)的熒光燈IO是長度1100mm,壁厚l.Omm的直管型燈， 橫斷面大致為橢圓形。橫斷面長徑A為24mm,短徑為15mm，還有， 長徑A和短徑B都以玻璃管1的外徑為基準(zhǔn)。
7玻璃的類別是鈉玻璃或無鉛玻璃。在玻璃管1的內(nèi)表面上形成熒 光體皮膜，在玻璃管1的內(nèi)部封入水銀數(shù)毫克和氬氣/氪氣的混合氣體
600Pa。在玻璃管l的兩端la、 lb上設(shè)置兩條引線3和懸掛于其上的 燈絲線圈2構(gòu)成的電極。
本發(fā)明的熒光燈的第l特征是，玻璃管1的斷面的長徑A與短徑B 之比A/B即扁平率記為x，玻璃管的壁厚t與玻璃管斷面的長徑A之比 t/A艮卩壁厚t匕i己為T, a= -0.809、 b = 0.728、 c= -3.46、 d= —0.0689、 e = 0.926、 ￡--2.12時，扁平率x與壁厚比T滿足下式所示的條件1， 即
通過使其滿足條件1，能夠充分抑制玻璃管1的自然破損。也就是 說，由于滿足條件l，能夠?qū)崿F(xiàn)抑制玻璃管自然破損的抑制手段。以下 對能夠抑制玻璃管1的自然破損的理由進行詳細(xì)說明。
圖2表示熒光燈的玻璃管上發(fā)生的最大應(yīng)力的等高線和試驗規(guī)格。 發(fā)明人用通用的有限要素法分析軟件(SolidWorks公司的 COSMOS Works (注冊商標(biāo))，以扁平率x和壁厚比T作為參數(shù)計算 出最大應(yīng)力CT。然后對各扁平率x，用CT-CxTD代替or，用C-exp (a/ (x-l) Ab + c)以及D-d/ (x-l) Ae + f代替c和d。結(jié)果得至'J 如下所示關(guān)系式。 〔公式2〕
a= —0.809、 b = 0.728、 c= -3.46、 d= —0.0689、 e = 0.926、 f= 一
2.12
公式1
8圖2中，滿足上述關(guān)系式的最大應(yīng)力a ，從5MPa 40MPa以5MPa 的間隔表示出。
又，本發(fā)明人對于下述規(guī)格1~規(guī)格4，各制造兩百支熒光燈，規(guī) 格5 ~ 6的熒光燈各制造100支，進行將這些熒光燈在大氣壓下放置的 試驗，對于沒有自然破損而留下來的支數(shù)每周進行計數(shù)。各規(guī)格情況 如下表1 f斤示。
表1
項目管斷面長徑A管斷面短徑B扁平率x壁厚t壁厚比T
規(guī)格l24151.601.20.050
規(guī)格224151.601.00.042
規(guī)格324151.600.80.033
規(guī)格421151.400.80.038
規(guī)格526122.171.20.046
規(guī)格626122.171.00.038
這樣一來，如圖3所示，在規(guī)格l、規(guī)格2、規(guī)格4和規(guī)格5中， 燈在制造后經(jīng)過10周也能夠保持100%的殘存率，與此相對，規(guī)格3 在燈制造后經(jīng)過10周后，殘存率約為75%，規(guī)格6降低到約65%。作 為熒光燈的制造規(guī)格，殘存率維持100%是合適的，因此判明，可以采 用規(guī)格l、 2、 4和5作為產(chǎn)品的規(guī)格，規(guī)格3和6作為產(chǎn)品的規(guī)格是不 理想的。
如果將規(guī)格1~規(guī)格6在圖2的等高線圖中畫出，可以作為產(chǎn)品規(guī) 格采用的規(guī)格1,規(guī)格2、規(guī)格4和規(guī)格5最大應(yīng)力在lOMPa ~ 15MPa 的區(qū)域內(nèi)，而不能采用的規(guī)格3和規(guī)格6最大應(yīng)力在15MPa~20MPa 的區(qū)域。因此可以i兌，如果最大應(yīng)力在15MPa以下，則可以充分抑制 玻璃管1的自然破損。如果認(rèn)為自然破損的主要原因是玻璃管上發(fā)生 的應(yīng)力，則可以認(rèn)為，即使是此外的扁平率，如果最大應(yīng)力在15MPa 以下，就能夠抑制自然破損。因此使條件1得到滿足，能夠充分抑制 玻璃管1的自然破損。
也就是說，如果采用本實施形態(tài)的熒光燈10，通過使條件1得到
9滿足，能夠充分抑制玻璃管1的自然破損，因此為了抑制玻璃管l的 自然破損而設(shè)置新的構(gòu)件(例如增強構(gòu)件)就沒有必要了。
加之，可以避免將玻璃管的壁厚做得過大而在必要程度以上，因 此能夠得到如下所述的優(yōu)點。
也就是說，如果玻璃管的壁厚大到超過必要時，則在扁平形狀的 成型、密封部的成型等玻璃加工時容易引起應(yīng)變，因應(yīng)變而造成強度 下降，而通過使玻璃管壁厚不大到超過必要，能夠避免或緩和這樣的 問題發(fā)生。又，玻璃管的壁厚大到超過必要以上時，玻璃加工所需要 的熱量大，因此增大了加工時用的能量，結(jié)果導(dǎo)致生產(chǎn)中能量使用效 率等生產(chǎn)效率的下降，而通過使玻璃管壁厚不加大到需要的壁厚以上， 能夠避免這樣的問題發(fā)生或使其緩和。
進一步，如果玻璃管的壁厚大到必要以上時，則燈的重量變大， 因此例如將其固定于光學(xué)單元的支持手段的支持強度就有必要提高， 而如果不使玻璃管壁厚大到必要以上，就能夠避免這樣的問題的發(fā)生 或使其緩和。
又，本發(fā)明熒光燈笫2個特征是，滿足條件2，即扁平率x在l.l 以上、2.4以下，長徑A為17mm以上，短徑B為8mm以上、21mm 以下。
圖4表示本發(fā)明的熒光燈的尺寸范圍。
在圖4中，縱軸表示長徑A，橫軸表示短徑B,通過原點的直線的 斜率表示扁平率x。滿足條件2的尺寸范圍是圖中陰影區(qū)所示的區(qū)域。 滿足條件2能夠得到適合使用于背照燈裝置的熒光燈。以下說明其根 據(jù)。
通過將玻璃管斷面做成扁平形狀，能夠使燈前表面的照度得到提 高。特別是通過將扁平率做成l.l以上，能夠?qū)羟氨砻娴恼斩忍岣叩?所希望的水平。而且通過將玻璃管斷面扁平率做成l.l以上，與玻璃管 斷面為圓形(扁平率為1)的情況相比，能夠使背照燈裝置的厚度薄 10%以上。又，在玻璃管的扁平率超過2.4的情況下玻璃管的成型加工 是困難的。因此通過使玻璃管扁平率為2.4以下，能夠使玻璃管的成型 加工變得容易。在玻璃管的壽命與電極的大小之間，存在所要求的燈壽命越長， 則必須使電極越大這樣的關(guān)系。又，在將熒光燈使用于背照燈裝置的
情況下，至少要確保具有與現(xiàn)有的CRT裝置相同的燈壽命(40000小 時)。通過〗吏玻璃管的長徑A為17mm以上，短徑B為8mm以上，能 夠?qū)⒋_保與CRT裝置具有相同燈壽命所需要的大小的電極容納于玻璃 管內(nèi)。
當(dāng)前的使用冷陰極燈的大型液晶電視機的背照燈裝置的厚度為 25~30mm。將短徑大的燈使用于該厚度時，背照燈裝置具備的光學(xué)片 與燈的距離變短，發(fā)生輝度不均勻的情況。通過使短徑在21mm以下， 能夠?qū)⑤x度不均勻的情況抑制到實用的程度。
還有，如果使玻璃管的長徑A為20mm以上，則能夠確保與冷陰 極低壓放電燈相同的壽命(60000小時)，如果使玻璃管的長徑A為 23mm以上，則能夠確保比冷陰極低壓放電燈更長的壽^( 80000小時)， 因此更加理想。
又，如果使玻璃管的短徑B為16mm以下，則能夠?qū)⑤x度不均勻 抑制在所希望的水平上。
又，如果使玻璃管的長徑A與短徑B之差在5mm以上，則能夠謀 求5mm以上的背照燈裝置薄型化，因此是理想的。
<制造方法>
下面對本發(fā)明的熒光燈的制造方法進行說明。
熒光燈10的制造方法，除了具有扁平加工工序這一點外，與一般 的熒光燈制造方法相同。也就是說，在玻璃管上涂布熒光體，對熒光 體進行燒結(jié)(sinter)，實施扁平加工，將玻璃管兩端捏扁密封，將玻 璃管內(nèi)部氣體抽空后封入氣體和水銀。扁平加工通過在對熒光體進行 燒結(jié)(600*C ~650t:)之后，進一步提高溫度(650~700t:)使玻璃 軟化，用模具成型。
上面基于實施形態(tài)對本發(fā)明的熒光燈進行了說明，但是本發(fā)明不 限于上述實施形態(tài)。
(1)扁平玻璃管中產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力與燈內(nèi)外的氣壓差成正比。但 是低壓放電燈的內(nèi)壓通常為100Pa~lkPa左右，即使是比較高的燈也只有10kPa左右，相對于外部壓強(大氣壓)的約100kPa，為其10% 以下，包括各玻璃管的玻璃強度的差異和大氣壓的波動，內(nèi)壓能夠產(chǎn) 生的影響比較小。因此實施形態(tài)中所述的內(nèi)容與燈內(nèi)壓無關(guān)，可以適 用于全部低壓放電燈。順便說明，應(yīng)力的計算是將內(nèi)外氣壓差假定為 一個大氣壓(100kPa)進行計算的。
(2) 最大應(yīng)力的計算在玻璃管斷面為橢圓形狀的情況下進行。對 橢圓形以外的長圓形等多個種類的扁平形狀也進行了計算，這些計算 結(jié)果的差異在10%以內(nèi)。與各玻璃管的玻璃強度差異相比是比較小的。 因此實施形態(tài)中所記栽的內(nèi)容對于橢圓形以外的扁平形狀也是實用 的。
(3) 實施形態(tài)中以背照燈用途為前提進行了說明，雖然玻璃管斷 面為扁平形狀，但是本發(fā)明不限于此。例如也可以使用于薄型的一般 照明器具。
(4) 還有在實施形態(tài)中，以構(gòu)成扁平玻璃管的玻璃種類為鈉玻璃 或無鉛玻璃為例進行了說明，但可以認(rèn)為即使是使用其他種類的玻璃， 玻璃種類之間的強度差異與各玻璃管的玻璃強度差異相比，只有誤差 水平，因此本發(fā)明不限于鈉玻璃或無鉛玻璃，只要考慮成本和加工性 能等，選擇合適的玻璃即可。
工業(yè)適用性
本發(fā)明的使用例有例如背照燈裝置等。
1權(quán)利要求
1.一種在玻璃管內(nèi)配置燈絲的熱陰極低壓放電燈，其特征在于，玻璃管斷面為扁平狀，玻璃管斷面的長徑A與短徑B之比A/B即扁平率記為x，玻璃管的壁厚t與玻璃管斷面的長徑A之比t/A即壁厚比記為T，a＝-0.809、b＝0.728、c＝-3.46、d＝-0.0689、e＝0.926、f＝-2.12時，扁平率x與壁厚比T滿足下式，即公式1<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><mn>0</mn><mo><</mo><mi>exp</mi><mrow> <mo>(</mo> <mfrac><mi>a</mi><msup> <mrow><mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mi>b</mi></msup> </mfrac> <mo>+</mo> <mi>c</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>×</mo><msup> <mi>T</mi> <mrow><mo>(</mo><mfrac> <mi>d</mi> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>x</mi> <mo>-</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo></mrow><mi>e</mi> </msup></mfrac><mo>+</mo><mi>f</mi><mo>)</mo> </mrow></msup><mo>≤</mo><mn>15</mn> </mrow>]]></math></maths>
2. —種熱陰極低壓放電燈，其特征在于，具備 玻璃管、配置于所述玻璃管內(nèi)的燈絲、以及 抑制所述玻璃管的自然損壞的抑制單元， 所述玻璃管斷面為扁平狀，所述抑制單元通過在玻璃管斷面的長徑A與短徑B之比A/B即扁 平率記為x，玻璃管的壁厚t與玻璃管斷面的長徑A之比t/A即壁厚比 記為T， a= -0.809、 b = 0.728、 c= -3.46、 d= -0.0689、 e = 0.926、 f=-2.12時，使扁平率x與壁厚比T滿足下式得以實現(xiàn)<formula>formula see original document page 2</formula>
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱陰極低壓放電燈，其特征在于， 扁平率x為1.1以上2.4以下。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1~3任意一項所述的熱陰極低壓放電燈，其特征 在于，長4圣A為17mm以上，短4圣B為8mm以上21mm以下。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱陰極低壓放電燈，其特征在于， 長徑A為20mm以上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱陰極低壓放電燈，其特征在于， 長徑A為23mm以上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4~6任意一項所述的熱陰極低壓放電燈，其特征 在于，短徑B為16mm以下。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3~7中的任一項所述的熱陰極低壓放電燈，其特 征在于，長徑A與短徑B之差在5mm以上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1~8中的任一項所述的熱陰極低壓放電燈，其特 征在于，所述扁平形狀為大致橢圓狀。
全文摘要
本發(fā)明提供能夠充分抑制玻璃管的自然破損的熱陰極低壓放電燈。這是在玻璃管(1)內(nèi)配置燈絲(2)的熱陰極低壓放電燈(10)，其特征在于，玻璃管(1)的斷面為扁平狀，玻璃管斷面的長徑A與短徑B之比A/B即扁平率記為x，玻璃管(1)的壁厚t與玻璃管的斷面的長徑A之比t/A即壁厚比記為T，a＝-0.809、b＝0.728、c＝-3.46、d＝-0.0689、e＝0.926、f＝-2.12時，扁平率x與壁厚比T滿足上式。
文檔編號H01J61/33GK101517694SQ200780035210
公開日2009年8月26日 申請日期2007年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月28日
發(fā)明者關(guān)勝志 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社