專利名稱：冷陰極熒光燈和背光單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冷陰極熒光燈和一種用于液晶顯示(LCD)裝置的背光單元。
背景技術(shù)：
裝接到LCD(液晶顯示)面板的背面上的背光單元用作LCD(液晶顯示)裝置的光源。
背光單元分為兩種類型邊緣照明式；和直下式(例如見公開的日本專利申請(qǐng)No.2000-310778)。
在其中，該直下式背光單元具有包括底板和包圍該底板的側(cè)板的外容器，并且該外容器的開口由漫射板、漫射薄板等覆蓋。多個(gè)熒光燈布置在外容器中，靠近底部。直下式背光單元通常用于例如32英寸的LCD電視的大型LCD裝置，這是因?yàn)橹毕率奖彻鈫卧^容易地在表面(以下稱為發(fā)光表面)處實(shí)現(xiàn)高亮度。
為了實(shí)現(xiàn)LCD設(shè)備的高質(zhì)量圖像，這種背光單元必需在該發(fā)光表面上具有高且均勻的亮度。另外，為了使得LCD裝置占據(jù)盡可能小的空間，背光單元必需較薄。
因此，外容器的內(nèi)表面涂敷有高反射率的材料，以便使得從熒光燈向后發(fā)出的光向前(朝向發(fā)光表面)反射，從而增大有效利用從該燈發(fā)出的光通量的效率，(該效率由從發(fā)光表面發(fā)出的光通量與從燈發(fā)出的光通量的比率來(lái)表示)。另外，上述的漫射板和漫射薄板用于使得發(fā)自該熒光燈的直射光和反射光沿向前的方向漫射，以便在整個(gè)發(fā)光表面上確保均勻的亮度。
冷陰極熒光燈通常用作上述熒光燈。這是因?yàn)橛捎诶潢帢O熒光燈沒(méi)有燈絲因此其可制造成較薄且具有小直徑，并且這滿足了對(duì)于薄的背光單元的要求。
為了實(shí)現(xiàn)LCD裝置的高質(zhì)量圖像，這種背光單元進(jìn)一步需要具有高亮度。
技術(shù)人員可能構(gòu)想到一種用于在背光單元中實(shí)現(xiàn)高亮度的方法，即冷陰極熒光燈(以下稱為燈)在升高的燈電流下工作。然而，這種方法具有以下問(wèn)題，即，盡管該燈的光通量在一定程度上增加了，但是隨著燈電流的增大，最冷點(diǎn)的溫度增加了并且超過(guò)了最佳范圍，由此使得該燈的發(fā)光效率(以下稱為燈效率)下降。
與燈電流的增加相結(jié)合，如果較厚的燈用于提高熱輻射，則可防止最冷點(diǎn)的溫度過(guò)度增大。然而，該方法具有以下問(wèn)題，即，尤其是如果內(nèi)直徑增大，管內(nèi)壁與陽(yáng)極區(qū)等離子空間的中心之間的間距將增大，這使得發(fā)光效率下降，并且阻止了由于燈電流增加而獲得預(yù)期的光通量的相應(yīng)增加。除此之外，背光單元具有用于容納該燈的有限空間。如果在這種背光單元中使用比常規(guī)情況更厚的燈，則會(huì)出現(xiàn)所謂的“不均勻亮度”(以下這種不均勻亮度稱為“波狀不均勻亮度”)，其中在發(fā)光表面上靠近該燈的區(qū)域具有較高的亮度，并且遠(yuǎn)離該燈的區(qū)域具有較低的亮度?？赏ㄟ^(guò)加厚該容納空間并使得該燈布置成離開該發(fā)光表面一定距離來(lái)解決該問(wèn)題。然而，該方法并不實(shí)用，這是因?yàn)槿缟纤鰧?duì)于薄的背光單元的需求是強(qiáng)烈的。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的在于提供一種可容納在背光單元的有限空間內(nèi)的冷陰極熒光燈，其中在燈電流增大情況下發(fā)光效率不下降，并且還提供一種使用該冷陰極熒光燈的背光單元。
以上目的通過(guò)這樣一種冷陰極熒光燈來(lái)實(shí)現(xiàn)，該冷陰極熒光燈包括玻璃泡體和一對(duì)柱形電極，該電極分別插入到該玻璃泡體的兩個(gè)端部中，其中該玻璃泡體的兩個(gè)端部部分在橫截面中是大致圓形的，該兩個(gè)端部部分在長(zhǎng)度上分別對(duì)應(yīng)于該對(duì)插入的電極，并且該玻璃泡體的中部的至少一部分在橫截面中是大致扁平的，該中部對(duì)應(yīng)于在該玻璃泡體中位于該對(duì)電極之間的空間。
借助以上這種結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的冷陰極熒光燈具有的外表面面積大于常規(guī)的冷陰極熒光燈的外表面面積，其外徑大致等于在橫截面中的扁平形狀的最小外徑，這限制了最冷點(diǎn)溫度的過(guò)度增加。另外，因?yàn)樵跈M截面中的扁平形狀的最小內(nèi)徑小于常規(guī)冷陰極熒光燈的內(nèi)徑，該內(nèi)徑大致等于扁平形狀的最大內(nèi)徑，陽(yáng)極區(qū)等離子空間的中心與泡體的內(nèi)壁之間的距離有效地保持為較短。因此，如果施加比常規(guī)燈電流大的燈電流，發(fā)光效率幾乎不下降。另外，在不增加有限的容納空間的厚度的情況下，本發(fā)明的這種冷陰極熒光燈可容納在直下式背光單元中。
在上述的冷陰極熒光燈中，該玻璃泡體填充有包括至少氖和氪的稀有氣體的混合氣體。
借助以上這種結(jié)構(gòu)的冷陰極熒光燈，與填充主要為氖和氬的混合氣體的常規(guī)冷陰極熒光燈相比，本發(fā)明的冷陰極熒光燈可以降低在大約0攝氏度時(shí)的啟動(dòng)電壓，并且在更高的環(huán)境溫度時(shí)實(shí)現(xiàn)比常規(guī)冷陰極熒光燈更高的燈效率。
另外，通過(guò)在背光單元中使用以上這種冷陰極熒光燈，與使用常規(guī)冷陰極熒光燈的背光單元相比，可降低啟動(dòng)電壓。這可減小與背光單元連接的功率單元的尺寸。另外，即使在背光單元中使用更多的冷陰極熒光燈，并且即使背光單元內(nèi)的溫度達(dá)到常規(guī)冷陰極熒光燈在照明過(guò)程的高溫，本發(fā)明的冷陰極熒光燈發(fā)出光的燈效率也等于或大于常規(guī)冷陰極熒光燈的燈效率。因此，借助本發(fā)明，背光單元的亮度整體地增加。
上述冷陰極熒光燈還包括裝接到玻璃泡體的第一端部上的第一引線；和裝接到玻璃泡體的第二端部上的第二引線，其中作為該對(duì)電極中的一個(gè)電極的第一電極在玻璃泡體內(nèi)連接到該第一引線的端部上，和作為該對(duì)電極中的另一個(gè)電極的第二電極在玻璃泡體內(nèi)連接到該第二引線的端部上，其中該第一引線在玻璃泡體外側(cè)的端部連接到與外電源連接的高壓側(cè)接線裝置上，并且該第二引線在玻璃泡體外側(cè)的端部連接到與外電源連接的接地側(cè)接線裝置上，該接地側(cè)接線裝置在熱導(dǎo)性上低于該高壓側(cè)接線裝置，并且第一電極和第二電極的材料如此選擇，即，使得當(dāng)冷陰極熒光燈點(diǎn)亮?xí)r，該第一電極在發(fā)熱量上大于該第二電極。
借助上述結(jié)構(gòu)，通過(guò)消除了玻璃泡體的兩個(gè)端部之間的溫度不平衡的問(wèn)題，可延長(zhǎng)燈的壽命。
上述冷陰極熒光燈還包括裝接到玻璃泡體的第一端部上的第一引線；和裝接到玻璃泡體的第二端部上的第二引線，其中作為該對(duì)電極中的一個(gè)電極的第一電極在玻璃泡體內(nèi)連接到該第一引線的端部上，和作為該對(duì)電極中的另一個(gè)電極的第二電極在玻璃泡體內(nèi)連接到該第二引線的端部上，其中該第一引線在玻璃泡體外側(cè)的端部連接到與外電源連接的高壓側(cè)接線裝置上，并且該第二引線在玻璃泡體外側(cè)的端部連接到與外電源連接的接地側(cè)接線裝置上，該接地側(cè)接線裝置在導(dǎo)熱性上低于該高壓側(cè)接線裝置，以及該第一引線在導(dǎo)熱性上低于該第二引線。
借助上述結(jié)構(gòu)，通過(guò)消除了玻璃泡體的兩個(gè)端部之間的溫度不平衡的問(wèn)題，可延長(zhǎng)燈的壽命。
本發(fā)明的目的還通過(guò)這樣一種背光單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，該背光單元包括如權(quán)利要求1所述的冷陰極熒光燈，其中與作為該對(duì)電極中的一個(gè)電極的第一電極連接的第一引線從該玻璃泡體的兩個(gè)端部中的一個(gè)端部伸出，與作為該對(duì)電極中的另一個(gè)電極的第二電極連接的第二引線從該玻璃泡體的兩個(gè)端部中的另一個(gè)端部伸出；與第一引線連接的高壓側(cè)接線裝置，以便從電源電路供應(yīng)電力；與第二引線連接的接地側(cè)接線裝置，以便從電源電路供應(yīng)電力，接地側(cè)接線裝置在導(dǎo)熱性上低于該高壓側(cè)接線裝置；緊固地裝接到玻璃泡體的端部上的第一電絕緣套筒，第一引線從其伸出，并且覆蓋玻璃泡體的端部和第一引線；緊固地裝接到玻璃泡體的端部上并覆蓋該端部的第二電絕緣套筒，第二引線從其伸出；支承件，其有導(dǎo)熱性大于第一和第二電絕緣套筒的材料制成，以便支承第一和第二電絕緣套筒，其中一結(jié)構(gòu)如此構(gòu)造，即，使得在導(dǎo)熱性上從第一電絕緣套筒傳導(dǎo)到支承件的熱量低于從第二電絕緣套筒傳導(dǎo)到支承件的熱量。
借助上述結(jié)構(gòu)，通過(guò)消除了玻璃泡體的兩個(gè)端部之間的溫度不平衡的問(wèn)題，可延長(zhǎng)燈的壽命。
本發(fā)明的目的還通過(guò)這樣一種背光單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，該背光單元包括如權(quán)利要求1所述的冷陰極熒光燈，其中與作為該對(duì)電極中的一個(gè)電極的第一電極連接的第一引線從該玻璃泡體的兩個(gè)端部中的一個(gè)端部伸出，與作為該對(duì)電極中的另一個(gè)電極的第二電極連接的第二引線從該玻璃泡體的兩個(gè)端部中的另一個(gè)端部伸出；與第一引線連接的高壓側(cè)接線裝置，以便從電源電路供應(yīng)電力；與第二引線連接的接地側(cè)接線裝置，以便從電源電路供應(yīng)電力，接地側(cè)接線裝置在導(dǎo)熱性上低于該高壓側(cè)接線裝置；緊固地裝接到玻璃泡體的端部上并覆蓋該端部的第一電絕緣套筒，第一引線從其伸出；緊固地裝接到玻璃泡體的端部上并覆蓋該端部的第二電絕緣套筒，第二引線從其伸出；其中當(dāng)冷陰極熒光燈點(diǎn)亮?xí)r，對(duì)于從玻璃泡體的表面吸收的熱量，第一電絕緣套筒在熱輻射上低于第二電絕緣套筒。
借助上述結(jié)構(gòu)，通過(guò)消除了玻璃泡體的兩個(gè)端部之間的溫度不平衡的問(wèn)題，可延長(zhǎng)燈的壽命。
借助上述的結(jié)構(gòu)，該玻璃泡體的一部分對(duì)應(yīng)于當(dāng)該冷陰極熒光燈點(diǎn)亮?xí)r在玻璃泡體中產(chǎn)生陽(yáng)極區(qū)的區(qū)域的中部，該玻璃泡體的所述部分在橫截面中是大致扁平的。
在上述的冷陰極熒光燈中，一數(shù)值按以下方式獲得，即用(i)由陽(yáng)極區(qū)放電消耗的功率量的數(shù)值除以(ii)玻璃泡體的一部分的外表面面積，該部分對(duì)應(yīng)于當(dāng)該冷陰極熒光燈點(diǎn)亮?xí)r在玻璃泡體中產(chǎn)生陽(yáng)極區(qū)的區(qū)域，所述獲得的數(shù)值設(shè)定在45-90mW/cm2的范圍內(nèi)。
在上述的冷陰極熒光燈中，該玻璃泡體在橫截面中的扁平形狀的最小內(nèi)徑在1.0-3.0毫米的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的目的還通過(guò)這樣一種背光單元來(lái)實(shí)現(xiàn)，該背光單元包括矩形外容器，其底部是反射板，其側(cè)面是板；以及以規(guī)則的間隔彼此平行地布置在該外容器中的多個(gè)冷陰極熒光燈，其中多個(gè)冷陰極熒光燈中每一個(gè)包括玻璃泡體和一對(duì)柱形電極，該電極分別插入到該玻璃泡體的兩個(gè)端部中，其中該玻璃泡體的兩個(gè)端部部分在橫截面中是大致圓形的，該兩個(gè)端部部分在長(zhǎng)度上分別對(duì)應(yīng)于該對(duì)插入的電極，并且該玻璃泡體的中部的至少一部分在橫截面中是大致扁平的，該中部對(duì)應(yīng)于在該玻璃泡體中位于該對(duì)電極之間的空間，并且所述多個(gè)冷陰極熒光燈布置成使得該玻璃泡體在橫截面中的扁平形狀的長(zhǎng)軸與該反射板的主表面大致平行。
在上述的冷陰極熒光燈中，第一電極在有效電極表面面積上小于第二電極。
在上述的冷陰極熒光燈中，用第一電極的有效電極表面面積的數(shù)值除以第二電極的有效電極表面面積的數(shù)值，從而獲得一面積比率，該面積比率設(shè)定在0.5-0.9的范圍內(nèi)。
在上述的冷陰極熒光燈中，形成第一電極的金屬材料在功函數(shù)上大于形成第二電極的金屬材料。
在上述的冷陰極熒光燈中，第一引線在截面面積上小于第二引線。
在上述的冷陰極熒光燈中，第一和第二引線在橫截面中是圓形的，并且用第一引線的外徑的數(shù)值除以第二引線的外徑的數(shù)值，從而獲得一引線直徑比率，該引線直徑比率設(shè)定在0.65-0.85的范圍內(nèi)。
在上述的冷陰極熒光燈中，在導(dǎo)熱性上低于第一電絕緣套筒的隔熱介質(zhì)設(shè)置在第一電絕緣套筒與支承件之間，并且第二電絕緣套筒與支承件直接接觸。
在上述的冷陰極熒光燈中，第一電絕緣套筒與支承件接觸的區(qū)域小于第二電絕緣套筒與支承件接觸的區(qū)域。
在上述的冷陰極熒光燈中，第一電絕緣套筒與支承件接觸的接觸壓力小于第二電絕緣套筒與支承件接觸的接觸壓力。
在上述的冷陰極熒光燈中，第一電絕緣套筒的熱輻射區(qū)域小于第二電絕緣套筒的熱輻射區(qū)域。
在上述的冷陰極熒光燈中，第一電絕緣套筒由在導(dǎo)熱性上低于第二電絕緣套筒材料的材料制成。


參照附圖并結(jié)合本發(fā)明的特定實(shí)施例，可更好地理解本發(fā)明的這些和其它的目的、優(yōu)點(diǎn)、和特征，在附圖中圖1A-1D示出了實(shí)施例1的冷陰極熒光燈100的截面圖；圖2A-2D示出了如何形成玻璃泡體；圖3示出了實(shí)施例1中的直下式背光單元結(jié)構(gòu)；圖4是圖3所示的背光單元1000的處于沿X軸線的長(zhǎng)度中心的部分的沿Y軸線橫向截取的放大截面圖。
圖5示出了為了在背光單元的發(fā)光表面的中心處測(cè)量燈效率和亮度的該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果；圖6示出了實(shí)施例1的變型；圖7示出了實(shí)施例1的變型；圖8A和8B示出了填充有主要為氖和氬的混合氣體的冷陰極熒光燈的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖表，其中圖8A表示氖和氬之間的摩爾比率與啟動(dòng)電壓，圖8B表示氖和氬之間的摩爾比率與燈效率；圖9A和9B示出了實(shí)施例2的冷陰極熒光燈的縱向截面圖；圖10示出了對(duì)于啟動(dòng)電壓的對(duì)比實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表格；
圖11示出了對(duì)于啟動(dòng)電壓的對(duì)比實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表格；圖12示出了對(duì)于啟動(dòng)電壓的對(duì)比實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表格；圖13示出了對(duì)于啟動(dòng)電壓的對(duì)比實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表格；圖14示出了對(duì)于啟動(dòng)電壓的對(duì)比實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表格；圖15示出了對(duì)于啟動(dòng)電壓的對(duì)比實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表格；圖16示出了使用各種混合比率的各種稀有氣體在環(huán)境溫度0攝氏度時(shí)的氣體壓力與啟動(dòng)電壓的關(guān)系；圖17示出了使用各種混合比率的各種稀有氣體在環(huán)境溫度25攝氏度時(shí)的氣體壓力與啟動(dòng)電壓的關(guān)系；圖18示出了對(duì)于啟動(dòng)電壓的對(duì)比實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表格；圖19示出了使用各種混合比率的各種稀有氣體在環(huán)境溫度0攝氏度時(shí)的氣體壓力與啟動(dòng)電壓的關(guān)系；圖20示出了使用各種混合比率的各種稀有氣體在環(huán)境溫度25攝氏度時(shí)的氣體壓力與啟動(dòng)電壓的關(guān)系；圖21示出了環(huán)境溫度與燈效率的關(guān)系；圖22是實(shí)施例3的邊緣照明形式的背光單元的分解立體圖；圖23A是具有基本結(jié)構(gòu)的冷陰極熒光燈的截面圖；圖23B示出了冷陰極熒光燈的中空式電極的度量值；圖24A是裝接到的冷陰極熒光燈的兩個(gè)端部上的狀態(tài)的截面圖；圖24B示出了套筒的高壓側(cè)端部；圖24C示出了套筒的接地側(cè)端部；圖24D示出了冷陰極熒光燈的接地側(cè)端部以及與接地側(cè)端部的引線連接的扁平電纜；圖25是背光單元在玻璃泡體插入到套筒中的部分處截取的截面圖；圖26是示例1的冷陰極熒光燈的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖27是示例3的冷陰極熒光燈的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖28是示例4的冷陰極熒光燈的結(jié)構(gòu)的截面圖；圖29是立體圖，其中示出了分別裝接到示例5的冷陰極熒光燈的兩個(gè)端部上的套筒的截面圖；圖30示出了如何保持示例7的冷陰極熒光燈；以及圖31示出了如何保持示例7的冷陰極熒光燈。
具體實(shí)施例方式
以下參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
實(shí)施例1圖1A是實(shí)施例1的冷陰極熒光燈(以下稱為燈)100的截面圖。圖1B是沿圖1A的線B-B截取的截面圖。圖1C是沿圖1A的線C-C截取的截面圖。圖1D是沿圖1A的線D-D截取的截面圖。在此應(yīng)當(dāng)注意，為了簡(jiǎn)明起見，圖1B和1D僅示出了玻璃泡體10和熒光物質(zhì)6的截面圖。
如圖1A所示，該燈100包括由硅酸硼玻璃制成的玻璃泡體10；分別在玻璃泡體兩個(gè)端部處設(shè)置在玻璃泡體中的電極4a和4b。
玻璃泡體10的兩個(gè)端部分別由玻璃珠2a和2b阻塞。由鎢制成的引線8a和8b穿過(guò)玻璃珠2a和2b分別從外側(cè)引入到玻璃泡體10中，以便保持電極4a和4b，該電極由鈮或類似物質(zhì)制成并且其形狀為具有底部的柱體。
電極4a和4b是中空類型的電極，并且長(zhǎng)度為5.0毫米，厚度為0.1毫米。電極4a和4b的外表面與玻璃泡體10的內(nèi)表面之間的距離設(shè)定為窄度為2毫米或更小。該窄的空間設(shè)計(jì)成便于防止放電泄漏到該空間內(nèi)，由此防止由濺射引起的汞損耗，(具體細(xì)節(jié)可參照公開的日本專利申請(qǐng)No.2002-289138等)。
盡管沒(méi)有示出，但是玻璃泡體10填充有在常溫下壓力為8.0kPa的大約2.0毫克的汞和氖/氬混合氣體(Ne95％-Ar5％)。
另外，玻璃泡體10的內(nèi)表面涂敷有稀土熒光物質(zhì)6，其由紅熒光物質(zhì)(Y2O3:Eu3+)、綠熒光物質(zhì)(LaPO4:Ce3+，Tb3+)、藍(lán)熒光物質(zhì)(BaMgAl16O27:Eu2+)混合而制成。
在以下的描述中，玻璃泡體10的兩個(gè)端部部分在長(zhǎng)度上分別相當(dāng)于插入到玻璃泡體10的端部中的電極4a和電極4b，這兩個(gè)端部部分稱為電極部分10b和10c。另外，除了電極部分10b和10c之外，玻璃泡體10的相當(dāng)于當(dāng)燈100點(diǎn)亮?xí)r明顯產(chǎn)生陽(yáng)極區(qū)的區(qū)域的部分稱為陽(yáng)極區(qū)發(fā)光部分10a。
另外，經(jīng)陽(yáng)極區(qū)發(fā)光部分10a的中部的光發(fā)射作為用于燈100的照明裝置的照明。陽(yáng)極區(qū)發(fā)光部分10a的中部稱為光發(fā)出部分10d。例如，當(dāng)燈100用于液晶背光單元時(shí)，光發(fā)出部分10d是這樣的部分，即該部分的光發(fā)射作為由背光單元照明的液晶面板的有效顯示表面上的照明。在該實(shí)施例中，陽(yáng)極區(qū)發(fā)光部分10a和光發(fā)出部分10d大致彼此重疊。
如圖1B-1D所示，玻璃泡體10在陽(yáng)極區(qū)發(fā)光部分10a(光發(fā)出部分10d)的橫截面處是大致橢圓形的，并且在電極部分10b和10c處是大致圓形的。
以下描述該燈100的度量。燈100的總長(zhǎng)度Lo為705毫米。陽(yáng)極區(qū)發(fā)光部分10a(光發(fā)出部分10d)沿管軸線9的長(zhǎng)度Da大約為680毫米。電極部分10b和10c沿管軸線9的長(zhǎng)度Db和Dc大約為12毫米。陽(yáng)極區(qū)發(fā)光部分10a的外表面面積大約為105平方厘米。該大致的橢圓的最小外徑ao為4.0毫米。該大致的橢圓的最小內(nèi)徑ai為3.0毫米。該大致的橢圓的最大外徑bo為5.8毫米。該大致的橢圓的最大內(nèi)徑bi為4.8毫米。另外，該大致的圓形的外徑ro為5.0毫米。該大致的圓形的內(nèi)徑ri為4.0毫米。
以下將描述該實(shí)施例的燈100為何具有上述的形狀的原因。
如上所述，常規(guī)的燈具有以下問(wèn)題如果燈電流增大，則該燈效率下降。例如，如果對(duì)于總長(zhǎng)度為705毫米且內(nèi)徑為3.0毫米的燈，燈電流從額定電流5.5mA增加到8.5mA，則該燈效率從60(lm/W)下降到50(lm/W)，比初始下降了大約83％。
燈效率的這種降低是由于燈電流的增加使得玻璃泡體的最冷點(diǎn)溫度過(guò)度增加而造成的。公知的是，在內(nèi)徑為1.2-4.0毫米的燈中，如果最冷點(diǎn)溫度處于60-65攝氏度的范圍內(nèi)，可獲得最佳的燈效率，(見Shou Takagi所著的“Latest Move in Fluorescent Lamps forBacklights”，2002年7月出版的Japan Electric Lamp ManufacturesAssociation Newsletter，No.449，第40頁(yè))。因此公認(rèn)的是，當(dāng)最冷點(diǎn)溫度增加并超過(guò)最佳范圍時(shí)，該燈效率下降。
可以按以下方式來(lái)解決該問(wèn)題，即增加燈電流并且使用外徑和內(nèi)徑更大的燈，(例如，使用的燈具有5.0毫米的外徑和4.0毫米的內(nèi)徑，而不是4.0毫米的外徑和3.0毫米的內(nèi)徑)。這增加了玻璃泡體的外表面面積，從而增大了熱輻射區(qū)域，有助于抑制最冷點(diǎn)溫度的過(guò)度增加。
上述的方法具有以下的問(wèn)題如果使用大型燈尤其是內(nèi)徑較大的燈，則陽(yáng)極區(qū)等離子空間與該泡體的內(nèi)壁之間的距離將變大，這使得燈效率下降。以下將更具體地解釋。在陽(yáng)極區(qū)等離子空間中，當(dāng)汞原子從激勵(lì)狀態(tài)回復(fù)到低能狀態(tài)時(shí)，釋放出紫外線，并且所釋放出的紫外線被另一汞原子吸收并且使得其轉(zhuǎn)變?yōu)楦吣軤顟B(tài)。由此可理解，紫外線經(jīng)由汞原子傳遞，并且不直接到達(dá)玻璃泡體中的熒光物質(zhì)。即，該燈的內(nèi)徑越大，則在陽(yáng)極區(qū)等離子空間中產(chǎn)生的紫外線到達(dá)該泡體的內(nèi)壁的可能性越小，從而導(dǎo)致燈效率的下降。
另外，在背光單元中使用較大外徑的燈可能是阻止該背光單元制造得較薄的原因。
相反，在陽(yáng)極區(qū)發(fā)光部分10a(光發(fā)出部分10d)為大致橢圓形的該實(shí)施例中，外表面面積增加到足以抑制玻璃泡體的最冷點(diǎn)溫度的過(guò)度增加，同時(shí)使得陽(yáng)極區(qū)等離子空間與該泡體的內(nèi)壁之間的距離基本上保持為較小。因此，即使當(dāng)燈電流增加時(shí)，該實(shí)施例也能使得燈效率保持在較高的程度上。
以下將詳細(xì)地描述這種情況。如下所述，通過(guò)使得5.0毫米的外徑和4.0毫米的內(nèi)徑的直管燈扁平化，從而制成該玻璃泡體10，(具有這種尺寸的直管燈以下稱為直管燈A)。因此，橢圓形的陽(yáng)極區(qū)發(fā)光部分10a的外表面面積與直管燈A的外表面面積大致相同，并且大于4.0毫米外徑和3.0毫米內(nèi)徑的直管燈的外表面面積，(具有這種尺寸的直管燈以下稱為直管燈B)。另外，橢圓形的陽(yáng)極區(qū)發(fā)光部分10a的最小內(nèi)徑ai為3.0毫米，最大內(nèi)徑bi為4.8毫米。也就是說(shuō)，因?yàn)橹惫軣鬉的最小內(nèi)徑ai等同于直管燈B的內(nèi)徑，所以陽(yáng)極區(qū)等離子空間與該泡體的內(nèi)壁之間的距離較小。
陽(yáng)極區(qū)負(fù)荷通常，當(dāng)該燈100點(diǎn)亮?xí)r，電極部分10b和10c達(dá)到較高的溫度，并且沿管軸線在陽(yáng)極區(qū)發(fā)光部分10a的中心附近觀察最冷點(diǎn)溫度。
本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該最冷點(diǎn)溫度取決于這樣的數(shù)值，該數(shù)值為用功率Wp除以陽(yáng)極區(qū)發(fā)光部分10a的外表面面積Sp，(該數(shù)值以下稱為陽(yáng)極區(qū)負(fù)荷)，其中功率Wp表示由陽(yáng)極區(qū)放電消耗的功率量(該功率Wp以下稱為陽(yáng)極區(qū)輸入功率Wp)。這是因?yàn)樵跓艄β蔠中對(duì)應(yīng)于陽(yáng)極區(qū)輸入功率Wp的熱損失通過(guò)熱輻射和熱傳導(dǎo)從陽(yáng)極區(qū)發(fā)光部分10a的外表面排散。
還發(fā)現(xiàn)，如果陽(yáng)極區(qū)負(fù)荷設(shè)定在45-90mW/cm2的范圍內(nèi)，則最冷點(diǎn)溫度不會(huì)超過(guò)最佳范圍。如上所述，最冷點(diǎn)溫度的最佳范圍是60-65攝氏度。通過(guò)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)，如果陽(yáng)極區(qū)負(fù)荷小于45mW/cm2，則最冷點(diǎn)溫度為50攝氏度，這遠(yuǎn)低于該最佳溫度；而如果陽(yáng)極區(qū)負(fù)荷大于90mW/cm2，則最冷點(diǎn)溫度為75攝氏度，這遠(yuǎn)高于該最佳溫度。
在此應(yīng)當(dāng)注意，陽(yáng)極區(qū)輸入功率Wp是燈功率W減去電極消耗We而獲得的，其表示為Wp＝W-We。電極消耗We可通過(guò)已知方法獲得，即“管長(zhǎng)度改變法”。另外，外表面面積Sp依據(jù)Sp＝π(ao+bo)Da/2獲得(見圖1)。在該實(shí)施例的燈100的情況中，陽(yáng)極區(qū)輸入功率Wp為7.8W(燈電流為8.5mA)，外表面面積為105平方厘米，因此陽(yáng)極區(qū)負(fù)荷為74mW/cm2。
玻璃泡體形成方法圖2A-2D示出了燈100的玻璃泡體10的制造。
在步驟(a)中，如圖2A所示，制備由硅酸硼玻璃制成的直玻璃管21，(硅酸硼玻璃的軟化點(diǎn)為765攝氏度)。在步驟(b)中，如圖2B所示，如此設(shè)定該玻璃泡體21，即，使得其需壓平的部分夾在由不銹鋼制成的夾具板22a和22b之間。在步驟(c)中，如圖2C所示，用(未示出的)加熱爐來(lái)加熱玻璃泡體21，以便加熱到低于軟化溫度的管溫度(例如620-700攝氏度范圍的溫度)，從而借助夾具板22a和22b的重量使得被夾的部分壓扁。在步驟(d)中，如圖2D所示，通過(guò)移開夾具板22a和22b，從而獲得具有所需變形的特定部分的玻璃泡體21，其中在橫截面中大致圓形變形為大致橢圓形。
制成該玻璃泡體21的方法不限于上述的方法。
該實(shí)施例的玻璃泡體10可通過(guò)使得直管燈A(外徑和內(nèi)徑分別為5.0毫米和4.0毫米)經(jīng)過(guò)上述步驟(b)-(d)從而形成。通過(guò)這些步驟，在橫截面中具有5.0毫米外徑和4.0毫米內(nèi)徑的大致圓形變?yōu)樽畲笸鈴綖?.8毫米，最小外徑為4.0毫米，最大內(nèi)徑bi為4.8毫米，最小內(nèi)徑為3.0毫米的大致橢圓形。在此應(yīng)當(dāng)注意，在通過(guò)上述形成方法使得5.0毫米外徑的直管燈A壓扁的情況下，所希望的是進(jìn)行如下設(shè)定，以便在變形的玻璃泡體中，最大外徑bo最大是6.6毫米，最小外徑ao最大是3.0毫米(在這種情況下橢圓率為ao/bo≈0.45)。這是因?yàn)槿绻摴苓^(guò)度扁平的話，則管的厚度將明顯改變，這會(huì)使得產(chǎn)量下降。
背光單元圖3是用于32英寸的液晶電視(屏幕高寬比16∶9)的背光單元1000的立體圖。在圖3中，截去漫射板140、漫射薄板142、和透鏡薄板144以便示出內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖4是圖3所示的背光單元1000的處于沿X軸線的長(zhǎng)度中心的部分的沿Y軸線橫向截取的放大截面圖。在此應(yīng)當(dāng)注意，在圖4中對(duì)于燈100而言僅示出了其外徑。另外，由雙點(diǎn)劃線描繪的每一圓表示4.0毫米外徑和3.0毫米內(nèi)徑的直管燈B的外徑。另外，為了簡(jiǎn)明起見，從頂部的第二個(gè)直管燈B的中心與燈100的中心對(duì)應(yīng)。
直下式的背光單元100具有外容器120，其包括矩形反射板(底板)122和包圍該底板的側(cè)板124，并且在該外容器120內(nèi)，14個(gè)燈100以大致規(guī)則的間隔平行地布置。
外容器120例如由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)。例如銀的金屬可以以蒸氣沉積方式沉積在外容器120的內(nèi)表面上(即反射板和側(cè)板124的內(nèi)表面)，以便形成反射表面。外容器120的內(nèi)部尺寸如下。沿水平方向(X軸線方向)的長(zhǎng)度為728毫米。沿垂直方向(Y軸線方向)的長(zhǎng)度為408毫米。外深度為19毫米，這表示該容器120較薄。反射板122的主表面(內(nèi)表面)距離前面板145的內(nèi)表面14毫米。燈100以燈節(jié)距(即相鄰燈之間的距離)P1布置在反射板122附近。
該容器120的前開口由具有透射率的前面板145覆蓋，該前面板145是漫射板140、漫射薄板142、和透鏡薄板144的層壓板。氣密地密封該容器120以便防止灰塵或類似物質(zhì)進(jìn)入其中并且損壞該燈100等等。
漫射板140和漫射薄板142設(shè)置成使得從燈100發(fā)出的光漫射和散射。透鏡薄板144設(shè)置成使得光轉(zhuǎn)向成沿透鏡薄板144的法線方向。這些元件如此構(gòu)造，即，使得從燈100發(fā)出的光向前傳播并且均勻地照亮前面板145的整個(gè)表面(發(fā)光表面)。
如上所述，外容器120氣密地密封，并且因此最冷點(diǎn)溫度易于過(guò)度地增加。然而，通過(guò)使用本發(fā)明的燈100，可以有效地防止最冷點(diǎn)溫度過(guò)度地增加。這使得可以增加燈電流以便增加所獲得的光通量。
在該實(shí)施例中，燈100布置成使得在橫截面中大致橢圓形的長(zhǎng)軸19與反射板122的主表面大致平行。這種布置提供了以下的有利效果。
第一，因?yàn)闊?00的大致橢圓形的最小外徑ao(4.0毫米)等于直管燈B的外徑，所以可以防止出現(xiàn)波狀的亮度不均勻，即使該燈100設(shè)置在以前的設(shè)計(jì)用于直管燈B的外容器120中也是如此。
第二，如果燈與反射板之間的距離過(guò)近，則可能出現(xiàn)不均勻的亮度。然而，燈100與反射板122的距離與直管燈B用作該燈的情況相同。這同樣表明該外容器120保持為較薄。
第三，因?yàn)闊?00的大致橢圓形的最大外徑bo(5.8毫米)大于直管燈B的外徑(4.0毫米)，所以如果燈節(jié)距適當(dāng)?shù)卦O(shè)定為大于常規(guī)的燈節(jié)距P0，則該設(shè)定不會(huì)在發(fā)光表面上在燈100之間降低亮度，由此防止不均勻亮度的產(chǎn)生。也就是說(shuō)，當(dāng)該燈沿水平和垂直方向布置在相同尺寸的外容器120中時(shí)，可以將燈節(jié)距P1設(shè)定成大于常規(guī)的燈節(jié)距P0。這減少了所使用的燈的數(shù)量，這有助于降低成本。
另外，如圖4中從頂部的第三個(gè)燈100中的實(shí)線箭頭所示，沿長(zhǎng)軸19方向發(fā)射的光量大于沿短軸18方向發(fā)射的光量。因此，燈100布置成長(zhǎng)軸19與反射板122大致平行時(shí)，從燈發(fā)出的光定向成向前(朝向發(fā)光表面)和向后(朝向反射板122)。這增加了有效地使用發(fā)自該燈100的光通量的效率，并且提高在發(fā)光表面處的亮度。
燈效率和背光亮度的測(cè)量實(shí)驗(yàn)進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)以便測(cè)量該背光單元的發(fā)光表面的中心處的燈效率和亮度，從而比較常規(guī)的直管式燈與該實(shí)施例的布置在背光單元1000的外容器120中的燈100的使用情況。圖5示出了該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。在此應(yīng)當(dāng)注意，在對(duì)于燈100的表格中，圖5的表格的列中的“內(nèi)徑”和“外徑”的數(shù)值按以下順序最小內(nèi)徑、最大內(nèi)徑、最小外徑、最大外徑。
直管燈B第一，16個(gè)直管燈B布置在外容器120內(nèi)，其燈節(jié)距為25.7毫米，(在此應(yīng)當(dāng)注意，頂部燈與側(cè)板124之間的距離以及底部燈與側(cè)板124之間的距離大約是燈節(jié)距的一半。這還應(yīng)用于其它類型的燈的其它實(shí)驗(yàn))。隨后背光單元1000在流經(jīng)每一燈的5.5mA的燈電流下工作。沿垂直方向(Y軸線)在反射板的長(zhǎng)度中心附近測(cè)量燈的燈效率。依據(jù)該測(cè)量，燈效率大約為60(lm/W)。另外，在前面板表面145的中心處的亮度大約為8000(cd/m2)。
直管燈A第二，15個(gè)直管燈A布置在外容器120內(nèi)，其燈節(jié)距為27.2毫米。隨后，背光單元1000在流經(jīng)每一燈的8.5mA的燈電流下工作。燈效率大約為55(lm/W)。另外，亮度大約為9500(cd/m2)。該亮度高于直管燈B的情況，但是觀察到變化率大約為6％的波狀不均勻亮度。
燈100第三，14個(gè)本實(shí)施例的直管燈A布置在外容器120內(nèi)，其燈節(jié)距為29.0毫米。隨后，背光單元1000在流經(jīng)每一燈的8.5mA的燈電流下工作。燈效率大約為65(lm/W)。對(duì)于該實(shí)施例的示例的所觀察到的燈效率比直管燈B(燈電流為5.5mA)的情況高大約8％，并且比直管燈A的情況高大約18％。另外，在前面板表面145的中心處的亮度高達(dá)大約11400(cd/m2)。
在該實(shí)施例的示例中沒(méi)有觀察到波狀不均勻亮度。盡管該示例的燈節(jié)距(29.0毫米)大于直管燈B的燈節(jié)距(25.7毫米)，并且該示例的燈數(shù)量(14個(gè))小于直管燈B的燈數(shù)量(16個(gè))，但是由于亮度降低因此在前面板表面上在燈之間的位置處沒(méi)有觀察到不均勻的亮度。
變型1優(yōu)選的是，如同本實(shí)施例，整個(gè)陽(yáng)極區(qū)發(fā)光部分10a在橫截面中大致為橢圓形，以便抑制玻璃泡體的最冷點(diǎn)溫度的過(guò)度增大，并且明顯降低陽(yáng)極區(qū)等離子空間的中心與該泡體的內(nèi)壁之間的距離。如果陽(yáng)極區(qū)發(fā)光部分10a的絕大部分在橫截面中大致為橢圓形并且其余部分為大致圓形，則可在一定程度上實(shí)現(xiàn)上述的有利效果。
圖6示出了變型1。
如圖6所示，在陽(yáng)極區(qū)發(fā)光部分10a中的光發(fā)出部分10d在橫截面中大致為橢圓形，并且陽(yáng)極區(qū)發(fā)光部分10a以及電極部分10b和10c的其余部分在橫截面中大致為圓形。
如圖6所示的燈101的度量如下。該燈101的總長(zhǎng)度L1為405毫米。電極部分10b和10c的長(zhǎng)度Db和Dc分別為大約12毫米。陽(yáng)極區(qū)發(fā)光部分10a的長(zhǎng)度Dg大約為380毫米。在陽(yáng)極區(qū)發(fā)光部分10a中的在橫截面中大致為橢圓形的光發(fā)出部分10d的長(zhǎng)度Dd大約340毫米。在橫截面中大致為圓形的其余部分的長(zhǎng)度大約為20毫米。
如上所述，在燈101中，光發(fā)出部分10d比陽(yáng)極區(qū)發(fā)光部分10a短。這是因?yàn)槔绠?dāng)該燈用于LCD裝置的背光單元時(shí)，由于LCD面板的有效顯示表面(沿?zé)舻目v向)的水平長(zhǎng)度明顯小于背光單元的發(fā)光表面的長(zhǎng)度，因此從該燈的兩個(gè)端部發(fā)出的光對(duì)于在LCD面板的有效顯示表面上的光發(fā)射而言不是特別必需的。
另外，通過(guò)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)，為了通過(guò)大致減小陽(yáng)極區(qū)等離子空間的中心與該泡體的內(nèi)壁之間的距離從而增加燈效率，在橫截面中大致為橢圓形的光發(fā)出部分10d的長(zhǎng)度需要大于其余部分和電極部分10b或10c的長(zhǎng)度的一半(De＜Dd＞Df)。另外，因?yàn)椴Ａ蒹w的最冷點(diǎn)溫度形成在陽(yáng)極區(qū)發(fā)光部分10a的中心附近，所以希望的是，至少陽(yáng)極區(qū)發(fā)光部分10a的中心附近在橫截面中是大致橢圓形的。
變型2在該實(shí)施例的描述中，陽(yáng)極區(qū)發(fā)光部分在橫截面中是大致橢圓形的。然而，橫截面形狀不限于大致的橢圓形，而且可以是任何的扁平形狀。
圖7示出了這種變型2。
如圖7所示，陽(yáng)極區(qū)發(fā)光部分10a在橫截面中大致為矩形(跑道形)，其中直線與最大內(nèi)徑bi和最大外徑bo大致平行。
當(dāng)陽(yáng)極區(qū)發(fā)光部分10a在橫截面中大致為矩形時(shí)，也可以獲得本發(fā)明的有利效果。
其它1.在本實(shí)施例的上述描述中，使用了中空形式的電極。然而，也可使用棒式電極作為替代。另外，在本實(shí)施例中，電極在橫截面中為大致圓形的。然而，電極在橫截面中也可以是大致橢圓形的。即，整個(gè)玻璃泡體在橫截面中是扁平的，其中電極也是扁平的。
另外，當(dāng)玻璃泡體的電極和中空形式的電極在橫截面中制成扁平時(shí)，精確地設(shè)定玻璃泡體的內(nèi)表面與電極的外表面之間的距離(例如0.2毫米或更小)是成本昂貴的。這是因?yàn)闉榱诉_(dá)到以上目的，玻璃泡體和電極在橫截面中的形狀必須大致相同，這難以制造。相反，如果玻璃泡體的電極和中空形式的電極在橫截面中大致為圓形，則通過(guò)調(diào)節(jié)這兩個(gè)元件的直徑可實(shí)現(xiàn)非常精確的設(shè)定。因?yàn)檫@容易制造，所以這種結(jié)構(gòu)是優(yōu)選的。
2.優(yōu)選的是，扁平形狀的最小內(nèi)徑為3.0毫米或更小。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)，如果最小內(nèi)徑大于3.0毫米，陽(yáng)極區(qū)等離子空間的中心與該泡體的內(nèi)壁之間的距離將變大，這使得燈效率急劇降低。另外優(yōu)選的是，扁平形狀的最小內(nèi)徑為2.5毫米或更小。這是因?yàn)橐呀?jīng)證實(shí)，對(duì)于燈電流8.5mA的燈所測(cè)量的燈效率比燈電流5.5mA的直管燈B的燈所測(cè)量的燈效率高大約10％，其中該燈的最小內(nèi)徑ai為2.5毫米、最小外徑ao為3.5毫米、最大內(nèi)徑bi為5.4毫米、最大外徑bo為6.4毫米，其它方面具有與圖1相同的結(jié)構(gòu)。
最小內(nèi)徑的下限是例如1.0毫米。這是因?yàn)殡y以制造最小內(nèi)徑為1.0毫米或更小的部分。
本發(fā)明的冷陰極熒光燈可應(yīng)用于背光單元或類似裝置，這是因?yàn)樵摾潢帢O熒光燈隨燈電流的增大而使得所獲得的光通量增大。
實(shí)施例2如上所述，冷陰極熒光燈的玻璃泡體填充有稀有氣體和少量的汞。封裝該稀有氣體主要是用于降低絕緣擊穿電壓。通常只封裝氬氣作為稀有氣體。
然而，由于包括背光單元的LCD裝置越來(lái)越緊湊，對(duì)于驅(qū)動(dòng)冷陰極熒光燈的功率單元更緊湊的需求越來(lái)越強(qiáng)烈。并且因此，需要進(jìn)一步降低絕緣擊穿電壓。為了滿足需要，開發(fā)了主要填充有氖和氬作為稀有氣體的冷陰極熒光燈，(見日本專利公開號(hào)No.3141411和3068659)。
本發(fā)明的發(fā)明人還進(jìn)行了通過(guò)改變封裝的氖和氬的摩爾比率的關(guān)于啟動(dòng)電壓特性的實(shí)驗(yàn)。圖8A示出了該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。圖8A中左右方向表示氖(Ne)和氬(Ar)的摩爾比率(％)，垂直方向表示啟動(dòng)電壓。在此應(yīng)當(dāng)注意，圖8A僅示出了啟動(dòng)電壓的改變對(duì)應(yīng)于稀有氣體混合比率的趨勢(shì)，而沒(méi)有示出例如絕對(duì)的數(shù)值。
如圖8A所示，當(dāng)氖的比率從只有氬(100％)增大時(shí)，(即當(dāng)氬的比率下降時(shí))，啟動(dòng)電壓逐漸下降。從圖8中應(yīng)當(dāng)理解，僅僅為了改善啟動(dòng)電壓，優(yōu)選的是所封裝的稀有氣體接近只有氖(100％)。
然而，通過(guò)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)，如果所封裝的稀有氣體接近只有氖(100％)，則燈效率將下降。圖8B中左右方向表示氖和氬的摩爾比率，垂直方向表示燈效率。從圖8B中應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)氬的比率下降時(shí)，燈效率逐漸增大并且隨后下降，當(dāng)氬5％和氖95％時(shí)達(dá)到峰值。這是因?yàn)楫?dāng)混合比率為氬5％和氖95％時(shí)，玻璃泡體表面溫度(Ts)為60攝氏度，在該溫度下可獲得最佳的蒸氣壓力。
因此最佳的混合比率被認(rèn)為是氬5％-氖95％，由于具有該混合比率，因此與只有氬的情況相比，提高了啟動(dòng)電壓和燈效率。
同時(shí)，由于液晶電視在尺寸上更大且在亮度上更亮，因此增加用于這種液晶電視的LCD面板的裝接到直下式背光單元上的冷陰極熒光燈的數(shù)量。由于冷陰極熒光燈的數(shù)量增加，在該背光單元中的溫度還升高到接近70攝氏度，這超過(guò)了獲得的最佳汞蒸氣壓力時(shí)的60攝氏度。這使得燈效率下降到無(wú)法獲得所需亮度的燈效率水平。
為了防止由于該背光單元中的溫度升高而引起的燈效率的下降，氬的比率可以增加到大于5％，以便降低玻璃泡體的表面溫度。以這種方式可以使得該單元內(nèi)的溫度下降到接近60攝氏度。然而，如圖8A所示，這將導(dǎo)致啟動(dòng)電壓的升高。對(duì)于液晶電視工作的溫度范圍而言，啟動(dòng)電壓的升高會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，尤其是在低溫(例如0攝氏度)時(shí)，汞蒸氣壓力較低。
本實(shí)施例提供了一種冷陰極熒光燈，與主要由氖和氬構(gòu)成稀有氣體的熒光燈相比，該冷陰極熒光燈改善了燈效率和啟動(dòng)電壓(尤其是在低溫時(shí)的啟動(dòng)電壓)。
圖9A示出了本實(shí)施例的燈26沿長(zhǎng)度截取的縱向截面圖，其示出了形狀結(jié)構(gòu)。
燈26包括在橫截面中大致為圓形的玻璃泡體32，并且在兩個(gè)端部處由引線28和30密封。玻璃泡體32由硬質(zhì)硼硅酸玻璃制成，其總長(zhǎng)度為450毫米，外徑4.0毫米，內(nèi)徑3.0毫米。
在玻璃泡體32的內(nèi)表面上形成有熒光薄膜34。熒光薄膜34包括三種稀土熒光物質(zhì)紅熒光物質(zhì)(Y2O3:Eu3+)、綠熒光物質(zhì)(LaPO4:Ce3+，Tb3+)、藍(lán)熒光物質(zhì)(BaMgAl16O27:Eu2+)。
玻璃泡體32填充有大約3毫克的汞和多種稀有氣體混合的氣體。以下將描述包含在該混合氣體中的氣體和混合比率。
通過(guò)將由鎢制成的內(nèi)引線28A與由鎳制成的外引線28B連接而形成引線28，并且通過(guò)將由鎢制成的內(nèi)引線30A與由鎳制成的外引線30B連接而形成引線30。該玻璃泡體在兩個(gè)端部借助內(nèi)引線28A和30A氣密地密封。內(nèi)引線28A和30A以及外引線28B和30B各自在橫截面中是圓形的。內(nèi)引線28A和30A的直徑為1毫米，其總長(zhǎng)度為3毫米。外引線28B和30B的直徑為0.8毫米，其總長(zhǎng)度為10毫米。
內(nèi)引線28A和30A分別由玻璃泡體32的端部支承。借助例如激光焊接使得電極36與內(nèi)引線28A的位于玻璃泡體32內(nèi)的端部連接。借助例如激光焊接使得電極38與內(nèi)引線30A的位于玻璃泡體32內(nèi)的端部連接。電極36和38是所謂的中空形式，即具有帶有底部的柱形形狀。電極36和38由鈮棒制成。電極36和38采用中空形式的原因在于，可有效地抑制當(dāng)該燈點(diǎn)亮?xí)r由放電引起的在電極處的濺射，(詳細(xì)細(xì)節(jié)見公開的日本專利申請(qǐng)No.2002-289138)。
電極36和38的形狀相同。圖9B所示的部分度量如下電極長(zhǎng)度L2＝5.2毫米；外徑P2＝2.7毫米；厚度t1＝0.2毫米(內(nèi)徑P3＝2.3毫米)。電極36和38設(shè)置成使得其中心位于玻璃泡體32的管軸線上。從上述的尺寸中應(yīng)當(dāng)理解，電極36和38的外表面與玻璃泡體32的內(nèi)表面之間的距離大約為0.15毫米。設(shè)定該較小的距離以便防止燈電流流入電極36和38的外表面與玻璃泡體32的內(nèi)表面之間的空間內(nèi)。換言之，借助這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)該燈點(diǎn)亮?xí)r，僅在中空電極36和38內(nèi)出現(xiàn)放電，(在柱形電極的內(nèi)側(cè)和底表面處出現(xiàn)放電)。
本發(fā)明的發(fā)明人對(duì)于啟動(dòng)電壓等等對(duì)上述構(gòu)造的冷陰極熒光燈進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，以便比較封裝在玻璃泡體內(nèi)的帶有氖(Ne)+氬(Ar)+氪(Kr)和氖(Ne)+氪(Kr)的混合氣體與帶有氖(Ne)+氬(Ar)混合氣體的每一示例。以下將描述每一混合氣體的實(shí)驗(yàn)狀態(tài)和結(jié)果。
氖(Ne)+氬(Ar)+氪(Kr)對(duì)于啟動(dòng)電壓進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以便將氖(Ne)+氬(Ar)+氪(Kr)(以下稱為“類型D”)的混合氣體與氖(Ne)95％+氬(Ar)5％的常規(guī)混合氣體(以下稱為“類型C”)進(jìn)行比較。在此應(yīng)當(dāng)注意，在本實(shí)施例中，混合氣體的混合比率(％)由摩爾比率來(lái)表示。對(duì)于類型D，使用三種稀有氣體制備了五種不同混合比率。這五種由符號(hào)D-1，D-2，...，D-5表示。以下將描述具體的混合比率。
對(duì)于類型C和類型D-1到D-5中的每一種，對(duì)于氣體壓力40托(Torr)(5320Pa)、50托(6650Pa)、60托(7980Pa)制備五種樣品。對(duì)于每種樣品在環(huán)境溫度0攝氏度和環(huán)境溫度25攝氏度時(shí)測(cè)量啟動(dòng)電壓。
圖10-15示出了測(cè)量的結(jié)果。
圖16是基于圖10-15中示出的對(duì)于環(huán)境溫度0攝氏度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)的曲線圖。類型D-1到D-5的混合比率在圖16的左上角示出。在此應(yīng)當(dāng)注意，在圖16中為了簡(jiǎn)便，使用了五個(gè)測(cè)量結(jié)果數(shù)值(No.1-5)的數(shù)學(xué)平均值，以代替全部的五個(gè)數(shù)值。
如圖16所示，在環(huán)境溫度0攝氏度且在任何一種氣體壓力的環(huán)境中，類型D-1到D-5的燈的啟動(dòng)電壓均低于常規(guī)的類型C的燈的啟動(dòng)電壓。也就是說(shuō)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)使用氖、氬、氪的混合氣體時(shí)，在低溫(0攝氏度)時(shí)降低了啟動(dòng)電壓，其中該混合氣體是通過(guò)將氪加入到常規(guī)類型C的氖和氬的混合氣體中從而制成的。
圖17是基于圖10-15中示出的對(duì)于環(huán)境溫度25攝氏度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)的曲線圖。
如圖17所示，除了在氣體壓力60托的情況下類型D-1的燈的啟動(dòng)電壓低于常規(guī)的類型C的燈的啟動(dòng)電壓之外，類型D的燈的啟動(dòng)電壓等于或高于常規(guī)的類型C的燈的啟動(dòng)電壓。然而，類型D的燈的啟動(dòng)電壓最大為大約1250V，這是類型D-5的燈在60托的氣體壓力下的啟動(dòng)電壓。數(shù)值1250V低于常規(guī)的類型C的燈在0攝氏度的環(huán)境溫度時(shí)的最低啟動(dòng)電壓(見圖16)。也就是說(shuō)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過(guò)使用類型D的混合氣體改善了對(duì)于該液晶顯示裝置在最惡劣的溫度環(huán)境中的啟動(dòng)電壓。這有助于實(shí)現(xiàn)小型化的功率電路。
氖(Ne)+氬(Ar)對(duì)于啟動(dòng)電壓進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，以便將氖(Ne)95％+氪(Kr)5％的混合氣體(以下稱為“類型E”)與常規(guī)的類型C的混合氣體進(jìn)行比較。該實(shí)驗(yàn)是在與類型D的上述實(shí)驗(yàn)相同的條件下進(jìn)行的。
圖18示出了該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。
圖19是基于圖10和18中示出的對(duì)于環(huán)境溫度0攝氏度的啟動(dòng)電壓的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)的曲線圖。圖20是基于圖10和18中示出的對(duì)于環(huán)境溫度25攝氏度的啟動(dòng)電壓的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)的曲線圖。在此應(yīng)當(dāng)注意，在圖19和20中，示出了全部五個(gè)測(cè)量結(jié)果的數(shù)值(No.1-5)。
如圖19和20所示，在任何一種環(huán)境(環(huán)境溫度和氣體壓力)中，類型E的燈的啟動(dòng)電壓均低于常規(guī)的類型C的燈的啟動(dòng)電壓。這表明通過(guò)使用氖和氪的混合氣體以代替氖和氬的混合氣體，可改善(降低了)啟動(dòng)電壓。
燈效率本發(fā)明的發(fā)明人還對(duì)于燈效率(lm/W)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，以便在不同的環(huán)境溫度(攝氏度)下將常規(guī)的類型C的燈與類型D和類型E的燈進(jìn)行比較。在此省略了環(huán)境溫度和燈效率的具體數(shù)據(jù)，而是僅在圖21中示出了這些類型之間的關(guān)系的趨勢(shì)。
圖21的左右方向表示環(huán)境溫度，而垂直方向表示燈效率。在圖21中，虛線表示類型C的燈，實(shí)線表示類型D和類型E的燈。
類型C的燈和類型D和類型E的燈在獲得最大燈效率時(shí)具有一最佳溫度。對(duì)于類型C的燈該最佳溫度為大約60攝氏度，對(duì)于類型D和類型E的燈該最佳溫度為大約70攝氏度。另外，如圖21所示，類型D和類型E的燈的燈效率的最大數(shù)值稍微高于類型C的燈的燈效率的最大數(shù)值。
近來(lái)的趨勢(shì)是，LCD裝置變大，并且直下式的背光單元中使用的燈數(shù)量也增加。其結(jié)果為，當(dāng)背光單元點(diǎn)亮?xí)r，在該背光單元內(nèi)的溫度升高到大約70攝氏度。這表明常規(guī)的類型C的燈不能在照明過(guò)程中達(dá)到燈效率的最大數(shù)值，這是由于其在大約60攝氏度時(shí)獲得燈效率的最大數(shù)值，并且相反的是，類型D和類型E的燈在背光單元點(diǎn)亮過(guò)程中并在其內(nèi)達(dá)到最大溫度時(shí)獲得燈效率的最大數(shù)值。
如上所述，本發(fā)明的冷陰極熒光燈在大約0攝氏度時(shí)的啟動(dòng)電壓低于使用主要為氖和氬的混合氣體的常規(guī)熒光燈的啟動(dòng)電壓。這有助于降低功率單元或類似裝置的尺寸。另外，在設(shè)置有本發(fā)明的冷陰極熒光燈的該單元內(nèi)的溫度時(shí)，可獲得最大的燈效率。
在本實(shí)施例所述的實(shí)驗(yàn)中，使用了直管燈。然而，無(wú)論其中的玻璃泡體的形狀如何，通過(guò)使用封裝在該玻璃泡體內(nèi)的獨(dú)特的混合氣體成分，可獲得在燈效率和啟動(dòng)電壓方面的改進(jìn)。本發(fā)明的發(fā)明人證實(shí)，通過(guò)使用在橫截面中扁平形狀的光發(fā)出部分10d，可實(shí)現(xiàn)實(shí)施例1的燈100的有利效果。
到此為止，已經(jīng)描述了本實(shí)施例。然而，本實(shí)施例并不限于此，本實(shí)施例可以按各種方式例如以下方向來(lái)進(jìn)行變型。
1.在本實(shí)施例中，作為一個(gè)示例，使用冷陰極熒光燈作為直下式背光單元的光源。然而，本發(fā)明的冷陰極熒光燈還可用作用于邊緣照明式的背光單元的光源，(邊緣照明式以下稱為側(cè)照明式或光導(dǎo)式)。
在邊緣照明式的背光單元中，光波導(dǎo)器設(shè)置在LCD面板的背部，并且熒光燈設(shè)置在光波導(dǎo)器的端面之前。在特定類型的邊緣照明式的背光單元中，2-4個(gè)冷陰極熒光燈布置成在光波導(dǎo)器的端面之前彼此靠近。在這種類型的邊緣照明式的背光單元中，冷陰極熒光燈的環(huán)境溫度升高到與上述的直下式背光單元相同的水平。
2.在本實(shí)施例中，使用了帶有底部的柱形形狀的中空式的電極作為冷陰極熒光燈的電極(冷陰極)。然而，電極的形狀并不限于中空式的電極。例如，該電極可以具有類型柱形或矩形板的形狀。另外，該電極可以由除了鈮之外的鎳、鉬、或鉭制成。同時(shí)，由于環(huán)境問(wèn)題方面的考慮，使用的汞的量受到法規(guī)的限制。當(dāng)鎳、鉬、或鉭用作電極材料時(shí)，與鈮作為電極材料的情況相比，降低了電極的消耗。由于通過(guò)使用少量的汞可延長(zhǎng)燈的壽命，因此優(yōu)選地使用這些材料。
實(shí)施例3在詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例3之前，描述該實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)。
圖22是用于15英寸LCD裝置的背光單元202或類似裝置的分解圖。
背光單元202是所謂的邊緣照明式，并且裝接到LCD面板204的背表面204A上。背光單元202包括光波導(dǎo)器206和冷陰極熒光燈(以下簡(jiǎn)稱為燈)208。光波導(dǎo)器206由例如透明丙烯酸制成。作為光源的該燈208裝接到光波導(dǎo)器206的邊緣上，(在本實(shí)施例中裝接到光波導(dǎo)器206的下端)。
圖23A是燈208的截面圖。
燈208包括在兩個(gè)端部處阻塞的玻璃泡體210。電極212和214分別設(shè)置在玻璃泡體210的兩個(gè)端部處。如同實(shí)施例1中的玻璃泡體10的情況，玻璃泡體210在電極212和214的兩個(gè)內(nèi)端與玻璃泡體210的兩個(gè)端部之間的部分處在橫截面中為大致圓形，并且在其余的中部處為大致橢圓形。每一電極212和214是所謂的中空式，并且形狀為帶有底部的柱形。借助例如激光焊接使得引線216和218分別與電極212和214的底部連接。電極212和214通過(guò)對(duì)鎳板的處理而制成。
通過(guò)將由鎢制成的內(nèi)引線216A與由鎳制成的外引線216B連接而形成引線216，并且通過(guò)將由鎢制成的內(nèi)引線218A與由鎳制成的外引線218B連接而形成引線218。該玻璃泡體在兩個(gè)端部借助內(nèi)引線216A和218A氣密地密封。內(nèi)引線216A和218A以及外引線216B和218B各自在橫截面中是圓形的。內(nèi)引線216A和218A的直徑為0.8毫米，其總長(zhǎng)度為3.0毫米。外引線216B和218B的直徑為0.6毫米，其總長(zhǎng)度為1.5毫米。
玻璃泡體210由硬質(zhì)硼硅酸玻璃制成，其總長(zhǎng)度為298毫米，在兩個(gè)端部處外徑為1.8毫米，內(nèi)徑1.4毫米。在橫截面中為大致橢圓形的部分的最大外徑和最小外徑分別為大約2.1毫米和大約1.4毫米。
在玻璃泡體210的內(nèi)表面上形成有熒光薄膜220，如圖23所示。熒光薄膜220包括三種稀土熒光物質(zhì)紅熒光物質(zhì)(Y2O3:Eu3+)、綠熒光物質(zhì)(LaPO4:Ce3+，Tb3+)、藍(lán)熒光物質(zhì)(BaMgAl16O27:Eu2+)。
另外，玻璃泡體210填充有在20攝氏度時(shí)在壓力為10kPa下的大約200微克的汞(未示出)和(Ne95％+Ar5％)的氖-氬混合氣體的稀有氣體(未示出)。
在上述的部件中，以下將詳細(xì)描述電極212和214。如上所述，電極212和214是中空式的。這是因?yàn)橹锌帐诫姌O可有效地抑制當(dāng)該燈點(diǎn)亮?xí)r由放電引起的在電極處的濺射，(詳細(xì)細(xì)節(jié)見公開的日本專利申請(qǐng)No.2002-289138)。
電極212和214在基本結(jié)構(gòu)中的形狀相同。圖23B所示的度量如下電極長(zhǎng)度L3＝3.5毫米；外徑P4＝1.1毫米；厚度t2＝0.1毫米(內(nèi)徑P5＝0.9毫米)。電極212和214設(shè)置成使得其中心位于玻璃泡體210的管軸線上。從上述的尺寸中應(yīng)當(dāng)理解，電極212和214的外表面與玻璃泡體210的內(nèi)表面之間的距離大約為0.15毫米。設(shè)定該較小的距離以便防止燈電流流入電極212和214的外表面與玻璃泡體210的內(nèi)表面之間的空間內(nèi)。換言之，借助這種結(jié)構(gòu)，當(dāng)該燈點(diǎn)亮?xí)r，僅在中空電極212和214內(nèi)出現(xiàn)放電，(在柱形電極的內(nèi)側(cè)和底表面處出現(xiàn)放電)。在此，在該電極中，明顯有助于放電的表面限定為“有效電極表面”，有效電極表面的面積限定為“有效電極表面面積”。在上述的中空式電極中，內(nèi)側(cè)表面和內(nèi)底表面是有效電極表面。對(duì)于圖23B所示的電極，有效電極表面面積＝{P5×π(L3-t2)+(P5/2)2×π)。電極212和214的有效電極表面面積大約為10.2平方毫米。
燈208的引線216和218連接到接線裝置上，以便從電源電路單元222(圖22)接收電力供應(yīng)，該電源電路單元包括電子鎮(zhèn)流器。在圖24A-24D中描述該接線裝置。
如圖24A所示，由硅橡膠制成的套筒224和226分別裝配到燈208的兩個(gè)端部。以下將描述套筒224和226。接線裝置分別在套筒224和226內(nèi)與引線216和218連接。
圖24B是套筒224的截面圖。引線216與高壓電纜228連接(承受壓力3kVrms)，高壓電纜228是與電源電路單元222連接的高壓側(cè)接線。高壓電纜228的導(dǎo)線228A借助焊接部分230與外引線216B連接，同時(shí)它們彼此扭曲在一起。高壓電纜228的導(dǎo)線228A由鍍錫銅制成，并且直徑為1.5毫米(截面面積為1.77平方毫米)。高壓電纜228的總長(zhǎng)度為60毫米。
圖24C是套筒226的截面圖。引線218與扁平電纜232連接，扁平電纜的形狀為帶狀并且是與電源電路連接的接地側(cè)接線。如圖24D所示，扁平電纜232包括由氯乙烯制成的絕緣薄膜232A和232B；以及由銅制成導(dǎo)電箔232C，導(dǎo)電箔232C由絕緣薄膜232A和232B夾在其間。導(dǎo)電箔232C的一部分在扁平電纜232的兩個(gè)端部處暴露。扁平電纜232的一個(gè)端部借助焊接部分234與外引線218B連接，同時(shí)該端部沿圖24D所示的箭頭方向壓制在外引線218B上。導(dǎo)電箔232C的寬度為2.5毫米，厚度為0.2毫米，(截面面積為0.5平方毫米)。扁平電纜232的總長(zhǎng)度為320毫米。
圖24A所示的在引線216的側(cè)面上覆蓋燈208的端部的套筒224的度量如下L4＝6.0毫米；W1＝2.8毫米；H1＝7.5毫米；L6＝2.0毫米；H3＝2.8毫米。套筒224具有殼體孔224B，其在橫截面中是圓形的，以便容納燈208的端部。殼體孔224B的直徑設(shè)定為稍微小于玻璃泡體210的外徑。燈208壓制到殼體孔224B中。這使得套筒224緊固地裝接到玻璃泡體210上。
圖24A所示的在引線218的側(cè)面上覆蓋燈208的端部的套筒226的度量如下L5＝6.0毫米；W2＝2.8毫米；H2＝2.8毫米。套筒226具有殼體孔226A，其在橫截面中是圓形的，以便容納燈208的端部。殼體孔226A的直徑設(shè)定為稍微小于玻璃泡體210的外徑。燈208壓制到殼體孔226A中。這使得套筒226緊固地裝接到玻璃泡體210上。當(dāng)燈208壓制到殼體孔226A中時(shí)，扁平電纜232沿玻璃泡體210的外周邊變形(彎曲)。
用于套筒224和226的硅橡膠是已知的合成樹脂，其具有適當(dāng)?shù)膹椥?、并且具有較佳的電抗壓特性和阻熱性，并且除此之外還具有較高的導(dǎo)熱性。
返回參照?qǐng)D22，如上所述，與高壓電纜228和扁平電纜232連接且裝接到套筒224和226上的燈208設(shè)置光波導(dǎo)器206的下端。在該組裝中，套筒224和226設(shè)置在橫截面中為U形的反射器236中。通過(guò)使得長(zhǎng)的金屬板彎折成橫截面為U形，從而形成反射器236。反射器236的內(nèi)端面(包圍燈208的三個(gè)側(cè)面的三個(gè)端面)涂敷有(未示出的)反射薄膜。在U形中相對(duì)的兩個(gè)內(nèi)端面之間的距離大約為3.8毫米。
如圖22所示，兩個(gè)漫射薄板238和240以及兩個(gè)棱鏡薄板242和244設(shè)置在光波導(dǎo)器206與LCD面板204之間。反射薄板246設(shè)置在光波導(dǎo)器206的另一側(cè)面上(見圖22)。
漫射薄板238和240、兩個(gè)棱鏡薄板242和244、以及反射薄板246與光波導(dǎo)器206裝配到一起，并且隨后設(shè)定在具有像框形狀的樹脂支承框架248內(nèi)。燈208和反射器236也與光波導(dǎo)器206裝配到一起以便設(shè)置在樹脂支承框架248內(nèi)。
在上述部件設(shè)置在樹脂支承框架248中之后，例如由鋁制成的金屬固定板250借助例如螺釘固定到樹脂支承框架248上。
圖25是上述部件與已經(jīng)固定到樹脂支承框架248上的金屬固定板250和上述部件的截面圖。圖25的截面圖是在玻璃泡體210插入到套筒224中的部分處截取的。樹脂支承框架248在圖25中被省去。如圖25所示，夾在套筒224(226)之間的反射器236也作為用于支承該套筒224(226)的部件。
回到圖22，在樹脂支承框架248的右下部(靠近燈208的端部)，樹脂支承框架248具有用于容納電源電路單元222的殼體單元248A。電源電路單元222容納在殼體單元248A內(nèi)。高壓電纜228與電源電路單元222的高壓側(cè)輸出端子222A連接。經(jīng)由連接導(dǎo)線252，扁平電纜232與電源電路單元222的接地側(cè)端子222B連接。連接導(dǎo)線252是涂敷的銅導(dǎo)線，其中的銅導(dǎo)線的直徑為1.0毫米。連接導(dǎo)線252的總長(zhǎng)度為40毫米。
構(gòu)造成具有上述結(jié)構(gòu)的背光單元202的燈208借助電源電路單元222點(diǎn)亮，額定電流為7.0mA并且照明頻為58kHz。另外，該燈208的額定壽命為10000小時(shí)。
以下描述燈208與LCD面板組裝以便作為L(zhǎng)CD裝置的示例。一些燈在達(dá)到其額定壽命之前在點(diǎn)亮5000小時(shí)之后損壞。
本發(fā)明的發(fā)明人收集了短壽命的燈208并且分析了其原因。
通過(guò)觀察所收集的燈208，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，玻璃泡體210的內(nèi)壁的兩個(gè)端部之間的黑化存在區(qū)別(以下這種現(xiàn)象稱為黑化偏差)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在具有黑化偏差的燈中，在與扁平電纜232連接的引線218的側(cè)上的端部(以下稱為接地側(cè)端部)比在與高壓電纜228連接的引線216的側(cè)上的端部(以下稱為高壓側(cè)端部)具有更大的黑化量。
本發(fā)明的發(fā)明人猜測(cè)黑化偏差可能是導(dǎo)致短壽命的原因，并且還猜測(cè)由于引線216和218連接到不同的電纜上從而導(dǎo)致出現(xiàn)黑化偏差。
基于以上假設(shè)，發(fā)明人進(jìn)行了連續(xù)的照明實(shí)驗(yàn)(對(duì)比實(shí)驗(yàn)1)，其中在引線216和218分別連接到相同長(zhǎng)度和類型的電纜(常用的涂敷的銅多股絞合線)上的情況下，連續(xù)地點(diǎn)亮該燈，并且經(jīng)由電纜從電源電路單元222供應(yīng)電力。依據(jù)該對(duì)比實(shí)驗(yàn)1的結(jié)果，獲得到額定的壽命，并且沒(méi)有觀察到黑化偏差。
本發(fā)明的發(fā)明人還進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)，其中短壽命的燈208的示例被連續(xù)地點(diǎn)亮，并且隨后在兩個(gè)管端部(對(duì)應(yīng)于布置在玻璃泡體210的周邊的電極)，測(cè)量表面溫度。從結(jié)果中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，緊靠在燈損壞之前的時(shí)刻(壽命結(jié)束階段)，在高壓側(cè)上的端部處的表面溫度(以下稱為高壓側(cè)端部表面溫度)明顯不同于在接地側(cè)上的端部處的表面溫度(以下稱為接地側(cè)端部表面溫度)(以下這種現(xiàn)象稱為“溫度不平衡”)。
更具體地說(shuō)，在實(shí)驗(yàn)中使用了與燈208具有相同結(jié)構(gòu)的燈，但除了玻璃泡體210的形狀是直管之外，溫度測(cè)量結(jié)果表明，高壓側(cè)端部表面溫度大約為103攝氏度，接地側(cè)端部表面溫度大約為118攝氏度。發(fā)明人假設(shè)這是由于與引線216和218連接的電纜之間的導(dǎo)熱性不同而引起的。基于該假設(shè)，發(fā)明人進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)(對(duì)比實(shí)驗(yàn)2)，其中盡管不實(shí)用，但是使用扁平電纜232從電源電路單元222向引線216和218供應(yīng)電力。依據(jù)對(duì)比實(shí)驗(yàn)2的結(jié)果，沒(méi)有出現(xiàn)溫度不平衡，其中高壓側(cè)端部表面溫度大約為117攝氏度，接地側(cè)端部表面溫度大約為118攝氏度。在進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)2的燈中，沒(méi)有觀察到黑化偏差。
本發(fā)明的發(fā)明人還進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)(對(duì)比實(shí)驗(yàn)3)，其中在引線216和218分別連接到相同長(zhǎng)度和類型的電纜(常用的涂敷的銅多股絞合線)上的情況下，連續(xù)地點(diǎn)亮該燈，并且經(jīng)由電纜從電源電路單元222供應(yīng)電力，同時(shí)僅在玻璃泡體210的一個(gè)端部上使用強(qiáng)迫空氣冷卻。依據(jù)該對(duì)比實(shí)驗(yàn)3的結(jié)果，燈208在到達(dá)額定壽命之前損壞。另外，通過(guò)觀察該短壽命的燈208發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行強(qiáng)迫空氣冷卻的端部處比沒(méi)有強(qiáng)迫空氣冷卻的端部處出現(xiàn)更大量的黑化，而無(wú)論該端部在高壓側(cè)或接地側(cè)。
基于對(duì)比實(shí)驗(yàn)1-3的上述結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人分析在連續(xù)點(diǎn)亮中具有相同結(jié)構(gòu)的短壽命的燈208的原因如下。參照?qǐng)D23解釋該分析結(jié)果。在此應(yīng)當(dāng)注意，高壓電纜228、扁平電纜232、和電源電路單元222在圖23中僅簡(jiǎn)明地示出。
(A)在正常的照明中，當(dāng)汞離子撞擊電極212和214的有效表面時(shí)釋放電子，以便保持放電。在該過(guò)程中，熱量由電極212和214產(chǎn)生，并且所產(chǎn)生的熱量分別經(jīng)由引線216和218主要傳遞到玻璃泡體210的外側(cè)。傳遞給引線216和218的熱量分別經(jīng)高壓電纜228和扁平電纜232傳遞出去。在此，高壓電纜228和扁平電纜232由于該導(dǎo)體的截面面積不同而具有不同的導(dǎo)熱性。也就是說(shuō)，導(dǎo)體截面面積為0.5平方毫米的扁平電纜232在導(dǎo)熱性方面低于導(dǎo)體截面面積為1.78平方毫米的高壓電纜228。因此，如果電極212和214產(chǎn)生相同的熱量，從電極214傳遞出去的熱量小于從電極212傳遞出去的熱量，并且電極214升高到的溫度大于電極212的溫度。其結(jié)果為，在玻璃泡體210中，電極214的周圍溫度(以下稱為接地側(cè)端部溫度)大于電極212的周圍溫度(以下稱為高壓側(cè)端部溫度)。接地側(cè)端部溫度與高壓側(cè)端部溫度之間的差別導(dǎo)致出現(xiàn)高壓側(cè)端部表面溫度與接地側(cè)端部表面溫度之間的差別。
(B)在玻璃泡體210的兩個(gè)端部之間產(chǎn)生溫度差別時(shí)，在玻璃泡體210內(nèi)的汞作為整體逐漸移動(dòng)到(聚集在)一端(高壓側(cè)端部)，其溫度低于另一端。溫度高于另一端的端部(接地側(cè)端部)進(jìn)入汞缺乏狀態(tài)，其中汞稀薄(以下該現(xiàn)象稱為“汞分布偏差”)。
(C)在汞稀薄的接地側(cè)，陰極電壓降增加。
(D)當(dāng)這種情況出現(xiàn)時(shí)，通過(guò)濺射分散的電極材料在接地側(cè)端部處增加。這導(dǎo)致玻璃泡體210的內(nèi)壁黑化增加。這種現(xiàn)象是上述的黑化偏差。通過(guò)電極濺射分散的材料積聚在稀有氣體中，其在玻璃泡體210內(nèi)移動(dòng)并隨后黏著在內(nèi)壁上。這表明稀有氣體同等程度地消耗。另外，由于陰極電壓降增加，在接地側(cè)電極214處產(chǎn)生的熱量增大，(電極溫度升高)。
(E)在以上過(guò)程之后的是，汞分布偏差的加速->陰極電壓降增加->稀有氣體的消耗的增加，由于電極濺射而引起的材料分散以及在接地側(cè)電極214處產(chǎn)生的熱量增大，(電極溫度升高)，并且這些過(guò)程作為循環(huán)進(jìn)行重復(fù)，以便促進(jìn)稀有氣體的消耗。因此，燈阻抗逐漸降低，并且在某一時(shí)刻，過(guò)大的電流流動(dòng)，在電源電路單元222中的保險(xiǎn)熔斷，并且燈208損壞。
從以上分析中明顯看出，使得燈損壞的稀有氣體的消耗加速的基本原因在于，汞分布偏差，這是由玻璃泡體的兩個(gè)端部之間的溫度不平衡引起的。
因此，本發(fā)明的發(fā)明人決定通過(guò)消除玻璃泡體的兩個(gè)端部之間的溫度不平衡從而解決以上的問(wèn)題。本發(fā)明的發(fā)明人從以下方面研究了解決該問(wèn)題的手段(1)改進(jìn)燈本身；以及(2)改進(jìn)整個(gè)背光單元。在實(shí)施過(guò)程中，本發(fā)明的發(fā)明人假定保持基本結(jié)構(gòu)，即其中導(dǎo)熱性不同的兩個(gè)電纜(即高壓電纜和扁平電纜)用于將電力供應(yīng)到兩個(gè)引線。這是因?yàn)橄Ｍ糜贚CD裝置的背光單元較薄并緊湊。
以下將描述解決該問(wèn)題的手段的特定形式。
汞分布偏差被認(rèn)為是黑化偏差。因此，在以下的示例中，通過(guò)判斷是否出現(xiàn)黑化偏差，從而可判斷是否出現(xiàn)汞分布偏差。
1.改進(jìn)燈示例1圖26示出了示例1的燈254的結(jié)構(gòu)的截面圖。
在示例1中的燈254基本上具有與燈208相同的結(jié)構(gòu)，但除了在設(shè)置于高壓側(cè)端部處的中空式電極的形狀(尺寸)方面中它們彼此不同之外。因此，在以下的詳細(xì)描述中只描述區(qū)別，在燈208和燈254中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，其描述在此省去或簡(jiǎn)要解釋。
在具有基本結(jié)構(gòu)的燈208中，接地側(cè)電極214和高壓側(cè)電極212由相同材料制造成相同的形狀(見圖23)。在示例1中的燈254中，接地側(cè)電極具有基本結(jié)構(gòu)，但是該高壓側(cè)電極(沿管軸線)比高壓側(cè)電極212短。即，為了消除玻璃泡體的兩個(gè)端部之間的溫度不平衡，減小高壓側(cè)電極256的總長(zhǎng)度，以使其有效電極表面面積減小，并且由該電極256產(chǎn)生的熱量增加。另外，電極256在熱容量方面小于電極212(214)。由于通過(guò)此的協(xié)同效果，在用于產(chǎn)生熱量的電極256中的溫度增大了。
更具體地說(shuō)，燈254的高壓側(cè)電極256對(duì)應(yīng)于圖23B所示的度量如下，總長(zhǎng)度從3.5毫米減小到2.5毫米。其它的度量數(shù)值與電極212(214)相同。在這種情況下，高壓側(cè)電極256的有效電極表面面積Sh為7.4平方毫米，并且用數(shù)值“Sh”除以接地側(cè)電極214的有效電極表面面積Se(10.2平方毫米)從而獲得的面積比率Re為0.73。
對(duì)于其中裝有燈254的背光單元進(jìn)行連續(xù)的點(diǎn)亮實(shí)驗(yàn)，其中對(duì)于燈254的實(shí)驗(yàn)的條件與基本結(jié)構(gòu)相同(照明頻率58kHz，額定電流為7.0mA)。依據(jù)該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)幾乎消除了溫度不平衡，沒(méi)有觀察到黑化偏差，并且達(dá)到了額定壽命。
另外，對(duì)于與燈254具有相同結(jié)構(gòu)的燈進(jìn)行連續(xù)的點(diǎn)亮實(shí)驗(yàn)，其中該燈的玻璃泡體210是直管。依據(jù)該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)幾乎消除了溫度不平衡，高壓側(cè)端部表面溫度大約為116攝氏度，接地側(cè)端部表面溫度大約為118攝氏度。
在此應(yīng)當(dāng)注意，面積比率Re不限于0.73。更具體地說(shuō)，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使得面積比率Re設(shè)定在0.50-0.90的范圍可防止出現(xiàn)短壽命的燈。已經(jīng)證實(shí)，當(dāng)面積比率Re設(shè)定在該范圍內(nèi)時(shí)，接地側(cè)端部表面溫度與高壓側(cè)端部表面溫度之間的差別在大約+5到-5攝氏度的范圍內(nèi)，并且避免了黑化偏差。還證實(shí)，當(dāng)面積比率Re低于0.5時(shí)，隨著在高壓側(cè)端部出現(xiàn)黑化，從而發(fā)生黑化偏差。
在上述示例中，在具有相同結(jié)構(gòu)的燈208中的高壓側(cè)電極在長(zhǎng)度上減小，從而解決了該問(wèn)題。然而，相反的是，可以增加接地側(cè)電極的長(zhǎng)度，或者減小高壓側(cè)電極的長(zhǎng)度并且同時(shí)增加接地側(cè)電極的長(zhǎng)度。這時(shí)可以通過(guò)使得高壓側(cè)電極的有效電極表面面積比接地側(cè)電極的有效電極表面面積大，從而延長(zhǎng)燈的壽命。實(shí)現(xiàn)該目的的最佳范圍如上所述。
示例2示例1構(gòu)造成通過(guò)改變電極的形狀來(lái)解決該問(wèn)題。相反，示例2構(gòu)造成通過(guò)改變電極的材料來(lái)解決該問(wèn)題，并且不改變形狀。
示例2中的燈258的結(jié)構(gòu)與基本結(jié)構(gòu)相似。因此參照?qǐng)D23來(lái)描述該結(jié)構(gòu)。
在具有基本結(jié)構(gòu)的燈208中，接地側(cè)電極214和高壓側(cè)電極212由相同的材料制成。然而，在示例2中的燈258中，高壓側(cè)電極與基本結(jié)構(gòu)相同，而接地側(cè)電極由功函數(shù)低于高壓側(cè)電極212的材料制成。當(dāng)電極由功函數(shù)低的材料制成時(shí)，在電極處的陰極電壓降即電極損失變小，并且由該電極產(chǎn)生的熱量變小。即，如果接地側(cè)電極由功函數(shù)低于高壓側(cè)電極212的材料制成時(shí)，由該電極產(chǎn)生的熱量變小。這消除了玻璃泡體的兩個(gè)端部之間的溫度不平衡。
更具體地說(shuō)，燈258的高壓側(cè)電極212由鎳(Ni)制成(功函數(shù)4.50eV)，并且接地側(cè)電極60由鈮(Nb)制成(功函數(shù)4.01eV)。
對(duì)于其中裝有燈258的背光單元進(jìn)行連續(xù)的點(diǎn)亮實(shí)驗(yàn)，其中對(duì)于燈258的實(shí)驗(yàn)的條件與基本結(jié)構(gòu)相同。依據(jù)該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)幾乎消除了溫度不平衡，沒(méi)有觀察到黑化偏差，并且達(dá)到了額定壽命。
另外，對(duì)于與燈258具有相同結(jié)構(gòu)的燈進(jìn)行連續(xù)的點(diǎn)亮實(shí)驗(yàn)，其中該燈的玻璃泡體210是直管。依據(jù)該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)幾乎消除了溫度不平衡，高壓側(cè)端部表面溫度大約為103攝氏度，接地側(cè)端部表面溫度大約為101攝氏度。
在此應(yīng)當(dāng)注意，接地側(cè)電極60的材料不限于鈮，而且可以使用鉭(Ta)(功函數(shù)4.30eV)或鉬(Mo)(功函數(shù)4.23eV)。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，如果高壓側(cè)電極和接地側(cè)電極的材料之間的功函數(shù)的差別不小于0.20eV，則可以防止出現(xiàn)燈的短壽命問(wèn)題并滿足額定壽命。因此，在這個(gè)范圍內(nèi)，材料之間的功函數(shù)的差別不小于0.20eV，可選擇不限于上述材料的任何材料。這還適用于材料的組合。例如選擇鉭(Ta)或鉬(Mo)作為高壓側(cè)電極的材料，并且同時(shí)選擇鈮(Nb)作為接地側(cè)電極的材料。
在此應(yīng)當(dāng)注意，上述的功函數(shù)指的是由熱學(xué)方法測(cè)量的數(shù)值。
示例3示例1和2構(gòu)造成通過(guò)改變電極的形狀和材料來(lái)解決該問(wèn)題。相反，示例3構(gòu)造成通過(guò)改變引線來(lái)解決該問(wèn)題，并且不改變形狀和材料。
圖27示出了示例3中的燈262的結(jié)構(gòu)的截面。
示例3中的燈262的結(jié)構(gòu)與基本結(jié)構(gòu)相似，但除了與高壓側(cè)電極連接的內(nèi)引線的形狀(直徑)彼此不同之外。因此，在以下的詳細(xì)描述中只描述區(qū)別，在燈208和燈262中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，其描述在此省去或簡(jiǎn)要解釋。
在具有基本結(jié)構(gòu)的燈208中，與接地側(cè)電極214連接的內(nèi)引線(以下稱為接地側(cè)內(nèi)引線)和與高壓側(cè)電極212連接的內(nèi)引線(高壓側(cè)內(nèi)引線)由相同材料制造成相同的形狀(見圖23)。在示例3中的燈262中，接地側(cè)電極具有基本結(jié)構(gòu)，接地側(cè)內(nèi)引線的橫截面面積比內(nèi)引線216A(圖23)小。通過(guò)制成這種結(jié)構(gòu)從而消除玻璃泡體210的兩個(gè)端部之間的溫度不平衡，其實(shí)現(xiàn)方式如下。高壓側(cè)內(nèi)引線的導(dǎo)熱性通過(guò)減小其橫截面面積而降低。這使得所產(chǎn)生的熱量由高壓側(cè)電極212傳遞給高壓電纜228下降，這導(dǎo)致高壓側(cè)電極212的溫度升高，并且這實(shí)現(xiàn)了玻璃泡體210的兩個(gè)端部之間的溫度不平衡的消除。
更具體地說(shuō)，燈262的高壓側(cè)內(nèi)引線的直徑設(shè)定為0.6毫米，這小于基本結(jié)構(gòu)的直徑。在這種情況下，引線直徑比率Rw為0.75，該比率是用高壓側(cè)內(nèi)引線的直徑Wh(0.6毫米)除以接地側(cè)內(nèi)引線的直徑We(0.8毫米)而獲得的。
對(duì)于其中裝有燈262的背光單元進(jìn)行連續(xù)的點(diǎn)亮實(shí)驗(yàn)，其中對(duì)于燈262的實(shí)驗(yàn)的條件與基本結(jié)構(gòu)相同。依據(jù)該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)幾乎消除了溫度不平衡，沒(méi)有觀察到黑化偏差，并且達(dá)到了額定壽命。
另外，對(duì)于與燈258具有相同結(jié)構(gòu)的燈進(jìn)行連續(xù)的點(diǎn)亮實(shí)驗(yàn)，其中該燈的玻璃泡體210是直管。依據(jù)該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)幾乎消除了溫度不平衡，高壓側(cè)端部表面溫度大約為103攝氏度，接地側(cè)端部表面溫度大約為105攝氏度。
在此應(yīng)當(dāng)注意，引線直徑比率Rw不限于0.75。更具體地說(shuō)，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使得引線直徑比率Rw設(shè)定在0.65-0.85的范圍可防止出現(xiàn)短壽命的燈。已經(jīng)證實(shí)，當(dāng)引線直徑比率Rw設(shè)定在該范圍內(nèi)時(shí)，接地側(cè)端部表面溫度與高壓側(cè)端部表面溫度之間的差別在大約+5到-5攝氏度的范圍內(nèi)，并且避免了黑化偏差。還證實(shí)，當(dāng)引線直徑比率Rw低于0.65時(shí)，隨著在高壓側(cè)端部出現(xiàn)黑化，從而發(fā)生黑化偏差。
在上述示例中，在具有相同結(jié)構(gòu)的燈208中高壓側(cè)內(nèi)引線的橫截面面積減小，從而解決了該問(wèn)題。然而，相反的是，可以增加接地側(cè)內(nèi)引線的橫截面面積，或者減小高壓側(cè)內(nèi)引線的橫截面面積并且同時(shí)增大接地側(cè)內(nèi)引線的橫截面面積。這時(shí)可以通過(guò)使得高壓側(cè)內(nèi)引線的橫截面面積比接地側(cè)內(nèi)引線的橫截面面積小，從而延長(zhǎng)燈的壽命。實(shí)現(xiàn)該目的的最佳范圍如上所述。
2.改進(jìn)整個(gè)背光單元上述示例1-3構(gòu)造成通過(guò)改變燈本身來(lái)解決該問(wèn)題。相反，以下的示例構(gòu)造成通過(guò)改變背光單元來(lái)解決該問(wèn)題。更具體地說(shuō)，在以下示例中，調(diào)節(jié)從裝接到燈的端部上的套筒傳遞給反射器(支承件)236和金屬固定板250的熱量的傳熱性，以便解決該問(wèn)題。
示例4在示例4中，隔熱介質(zhì)設(shè)置在套筒224與反射器236之間位于高壓側(cè)端部(圖22和25)。借助這樣的結(jié)構(gòu)，從高壓側(cè)端部的表面?zhèn)鬟f給套筒224再傳遞給反射器236和金屬固定板250的熱量傳遞被該隔熱介質(zhì)中斷。這使得高壓側(cè)端部的溫度升高，以便消除在玻璃泡體210的兩個(gè)端部之間的溫度不平衡。圖28是玻璃泡體210插入到套筒224中的截面圖，其在玻璃泡體210的插入到套筒224中的部分處截取。示例4的背光單元基本上具有與基本結(jié)構(gòu)的背光單元202相同的結(jié)構(gòu)，但除了其還具有隔熱介質(zhì)之外。因此，在以下的詳細(xì)描述中只描述區(qū)別，在示例4的背光單元和背光單元202中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，其描述在此省去或簡(jiǎn)要解釋。
在本實(shí)施例中，兩個(gè)樹脂薄膜帶266的薄板用作隔熱介質(zhì)。
更具體地說(shuō)，聚對(duì)苯二甲酸乙二酯薄膜的厚度為350微米，長(zhǎng)度6毫米，寬度3毫米，其作為樹脂薄膜帶266可粘接到端面224A(圖24A)和與端面224A相對(duì)的端面上，端面224A面對(duì)反射器236。因此，如圖28所示，樹脂薄膜帶266插入到套筒224和反射器236之間。
對(duì)于其中裝在上述結(jié)構(gòu)的背光單元中的燈208進(jìn)行連續(xù)的點(diǎn)亮實(shí)驗(yàn)，其中對(duì)于該實(shí)驗(yàn)的條件與基本結(jié)構(gòu)的燈相同。依據(jù)該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)幾乎消除了溫度不平衡，沒(méi)有觀察到黑化偏差，并且達(dá)到了額定壽命。
另外，對(duì)于與燈208具有相同結(jié)構(gòu)的燈進(jìn)行連續(xù)的點(diǎn)亮實(shí)驗(yàn)，但該燈的玻璃泡體210是直管。依據(jù)該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)幾乎消除了溫度不平衡，高壓側(cè)端部表面溫度大約為116攝氏度，接地側(cè)端部表面溫度大約為118攝氏度。
在此應(yīng)當(dāng)注意，隔熱介質(zhì)不限于聚對(duì)苯二甲酸乙二酯薄膜，并且可使用在導(dǎo)熱性方面低于套筒224和反射器236的任何材料。因此，在此應(yīng)當(dāng)注意，在本實(shí)施例中使用的術(shù)語(yǔ)“隔熱”意味著在熱路徑中的使得傳熱下降，而不是完全地中斷傳熱。
示例5在示例5中，使得在高壓側(cè)端部處套筒224和反射器236彼此接觸的區(qū)域(圖22和25)減小。借助這樣的結(jié)構(gòu)，使得從玻璃泡體210的高壓側(cè)端部的表面?zhèn)鬟f給套筒224再傳遞給反射器236和金屬固定板250的熱量傳遞減小。這使得高壓側(cè)端部的溫度升高，以便消除在玻璃泡體210的兩個(gè)端部之間的溫度不平衡。圖29示出了示例5的背光單元中設(shè)置的燈208。圖29對(duì)應(yīng)于圖24A。示例5的背光單元基本上具有與基本結(jié)構(gòu)的背光單元202相同的結(jié)構(gòu)，但除了裝接到兩個(gè)端部上的套筒在形狀上不同于基本結(jié)構(gòu)中的套筒之外。因此，在以下的詳細(xì)描述中只描述區(qū)別，在示例5的背光單元和背光單元202中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，其描述在此省去或簡(jiǎn)要解釋。
在示例5中，在裝接到高壓側(cè)端部上的套筒268中，突出部268B的寬度為1.0毫米，長(zhǎng)度6.0毫米，從端面268A的高度為0.6毫米，突出部268B形成在分別面對(duì)反射器236的表面的兩個(gè)端面中的一個(gè)端面上(圖22和25)。借助這種結(jié)構(gòu)，在從兩個(gè)端面中的端面268A的側(cè)面上，只有突出部268B與反射器236接觸(圖22和25)。因此，與沒(méi)有形成突出部268B的情況相比，接觸區(qū)域減小了，并且套筒224的端面224A的整個(gè)表面與反射器236大致接觸。在此應(yīng)當(dāng)注意，對(duì)于圖29中的每一符號(hào)的度量與圖24A中的基本結(jié)構(gòu)的度量相同。
對(duì)于裝在上述結(jié)構(gòu)的背光單元中的燈208進(jìn)行連續(xù)的點(diǎn)亮實(shí)驗(yàn)，其中對(duì)于該實(shí)驗(yàn)的條件與基本結(jié)構(gòu)的燈相同。依據(jù)該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)幾乎消除了溫度不平衡，沒(méi)有觀察到黑化偏差，并且達(dá)到了額定壽命。
另外，對(duì)于具有相同結(jié)構(gòu)的燈作為燈208進(jìn)行連續(xù)的點(diǎn)亮實(shí)驗(yàn)，但該燈的玻璃泡體210是直管。依據(jù)該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)幾乎消除了溫度不平衡，高壓側(cè)端部表面溫度大約為116攝氏度，接地側(cè)端部表面溫度大約為118攝氏度。
示例6在示例6中，使得在高壓側(cè)端部處套筒224和反射器236(圖22和25)彼此接觸的接觸壓力小于在接地側(cè)端部處它們彼此接觸的接觸壓力。借助這樣的結(jié)構(gòu)，使得從套筒224傳遞給反射器236的熱量傳遞減小。這使得高壓側(cè)端部的溫度升高，以便消除在玻璃泡體210的兩個(gè)端部之間的溫度不平衡。
更具體地說(shuō)，在圖24A所示的基本結(jié)構(gòu)中，對(duì)于在高壓側(cè)端部處的套筒224，W1從3.8毫米減小到3.4毫米，對(duì)于在接地側(cè)端部處的套筒226，W2從4.2毫米減小到3.8毫米。其它的尺寸與基本結(jié)構(gòu)相同。
如上所述，形狀為U形的反射器236的相對(duì)的兩個(gè)內(nèi)端面之間的距離為3.8毫米。套筒224和226分別夾在反射器236的內(nèi)端面之間，其形狀為U形，其中壓力沿寬度方向(W1，W2)施加在套筒上。借助套筒的寬度的上述變化，接地側(cè)套筒226的寬度在一差別范圍(0.4毫米)內(nèi)可彈性地變形，這增加了接觸壓力。另一方面，在高壓側(cè)套筒224與反射器236之間由寬度差范圍(0.4毫米)形成一空間。因此，高壓側(cè)套筒224與形狀為U形的反射器236的底部和兩個(gè)側(cè)端面中的一個(gè)接觸，并且高壓側(cè)套筒224的接觸壓力低于接地側(cè)套筒226的接觸壓力，由于硅橡膠的彈性變形，接地側(cè)套筒226的接觸壓力增大了。
對(duì)于裝在示例6的具有上述結(jié)構(gòu)的背光單元中的燈208進(jìn)行連續(xù)的點(diǎn)亮實(shí)驗(yàn)，其中對(duì)于該實(shí)驗(yàn)的條件與基本結(jié)構(gòu)的燈相同。依據(jù)該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)幾乎消除了溫度不平衡，沒(méi)有觀察到黑化偏差，并且達(dá)到了額定壽命。
另外，具有相同結(jié)構(gòu)的燈作為燈208進(jìn)行連續(xù)的點(diǎn)亮實(shí)驗(yàn)，但該燈的玻璃泡體210是直管。依據(jù)該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)幾乎消除了溫度不平衡，高壓側(cè)端部表面溫度大約為110攝氏度，接地側(cè)端部表面溫度大約為112攝氏度。
3.直下式背光單元到此，借助應(yīng)用于邊緣照明式背光單元的本發(fā)明的燈的各種情況對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述。然而，本發(fā)明還可應(yīng)用于直下式背光單元，例如圖3所示的背光單元。以下描述本發(fā)明應(yīng)用于邊緣照明式背光單元1000的情況。
示例7圖30示出了燈278布置在背光單元1000的外容器120中(圖3)。
圖30示出了在反射板(底板)122上的結(jié)構(gòu)，其中為了簡(jiǎn)明，省去了側(cè)板124、漫射板140、散射板142、和透鏡薄板144。圖30中示出了燈278的接地側(cè)端部。
在反射板122上，印刷電路板290設(shè)置成由印刷電路板保持件(以下稱為保持件)286和288來(lái)保持，其在橫截面中為U形形狀，并且彼此面對(duì)設(shè)置。
由硅橡膠制成的套筒292裝接到每一燈278上。如下所述，引線296(圖31)延伸穿過(guò)套筒292并由印刷電路板290支承。相似的，燈的高壓側(cè)端部由印刷電路板304來(lái)支承(圖31)。
圖31是圖30所示的燈278的截面圖，其從管軸線截取。
如上所述，套筒292裝接到燈278的接地側(cè)端部上。引線296分別與玻璃泡體294的兩個(gè)端部連接，引線296均包括內(nèi)引線296B和外引線296A。外引線296A延伸穿過(guò)在印刷電路板290中形成的通孔290A。延伸穿過(guò)通孔290A的外引線296A的末端借助焊接部分298與導(dǎo)線290B連接，導(dǎo)線290B形成在印刷電路板290上。
燈278的高壓側(cè)端部的連接是相似的。即，套筒300裝接到燈278的高壓側(cè)端部上。引線302分別與玻璃泡體294的兩個(gè)端部連接，引線302均包括內(nèi)引線302B和外引線302A。外引線302A延伸穿過(guò)在印刷電路板304中形成的通孔304A。延伸穿過(guò)通孔304A的外引線302A的末端借助焊接部分306與導(dǎo)線304B連接，導(dǎo)線304B形成在印刷電路板304上。
在此應(yīng)當(dāng)注意，與高壓側(cè)引線302連接的高壓側(cè)導(dǎo)線304B的橫截面面積設(shè)定成大于與接地側(cè)引線296連接的接地側(cè)導(dǎo)線290B的橫截面面積。即，在導(dǎo)熱性方面上接地側(cè)導(dǎo)線290B低于高壓側(cè)導(dǎo)線304B。因此，如同具有邊緣照明式的基本結(jié)構(gòu)的背光單元一樣，由溫度不平衡引起的燈壽命縮短的問(wèn)題出現(xiàn)在直下式背光單元中。
為了解決該問(wèn)題，在本實(shí)施例中，接地側(cè)套筒292的熱輻射面積設(shè)定成大于高壓側(cè)套筒300的熱輻射面積，(高壓側(cè)套筒300的熱輻射面積設(shè)定成小于接地側(cè)套筒292的熱輻射面積)。這是因?yàn)榻柚黾訌慕拥貍?cè)端部表面輻射出的熱量，通過(guò)降低在接地側(cè)端部處的溫度從而消除了在玻璃泡體294的兩個(gè)端部之間的溫度不平衡。
另外，對(duì)于具有相同橫截面的套筒292和300，接地側(cè)套筒292的總長(zhǎng)度Le設(shè)定成大于高壓側(cè)套筒300的總長(zhǎng)度Lh。
借助這種結(jié)構(gòu)，解決了由于溫度不平衡引起的燈壽命縮短的問(wèn)題。
在本實(shí)施例中，在高壓側(cè)和接地側(cè)套筒之間由于套筒的熱輻射區(qū)域不同而引起熱輻射的不同。然而，使得熱輻射不同的方法不限于此。例如，即使使用相同形狀和尺寸的套筒，高壓側(cè)套筒的材料在導(dǎo)熱性方面低于接地側(cè)套筒的材料(或相反，接地側(cè)套筒的材料在導(dǎo)熱性方面高于高壓側(cè)套筒的材料)。更具體地說(shuō)，高壓側(cè)套筒由碳氟橡膠制成，接地側(cè)套筒由帶有較高導(dǎo)熱性的填料的硅制成。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明已經(jīng)參照特定實(shí)施例進(jìn)行了描述，這對(duì)于本發(fā)明的示意性的，而不理解成限定性的。本發(fā)明可以其它的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。其它變型、改變、變化的實(shí)施例也在后附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種冷陰極熒光燈，其包括玻璃泡體；和一對(duì)柱形電極，該電極分別插入到該玻璃泡體的兩個(gè)端部中，其中，該玻璃泡體的兩個(gè)端部部分在橫截面中是大致圓形的，該兩個(gè)端部部分在長(zhǎng)度上分別對(duì)應(yīng)于該對(duì)插入的電極，并且該玻璃泡體的中部的至少一部分在橫截面中是大致扁平的，該中部對(duì)應(yīng)于在該玻璃泡體中位于該對(duì)電極之間的空間。
2.如權(quán)利要求1所述的冷陰極熒光燈，其特征在于，該玻璃泡體的一部分對(duì)應(yīng)于當(dāng)該冷陰極熒光燈點(diǎn)亮?xí)r在玻璃泡體中產(chǎn)生陽(yáng)極區(qū)的區(qū)域的中部，該玻璃泡體的所述部分在橫截面中是大致扁平的。
3.如權(quán)利要求1所述的冷陰極熒光燈，其特征在于，一數(shù)值按以下方式獲得，即用(i)由陽(yáng)極區(qū)放電消耗的功率量的數(shù)值除以(ii)玻璃泡體的一部分的外表面面積，該部分對(duì)應(yīng)于當(dāng)該冷陰極熒光燈點(diǎn)亮?xí)r在玻璃泡體中產(chǎn)生陽(yáng)極區(qū)的區(qū)域，所述獲得的數(shù)值設(shè)定在45-90mW/cm2的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的冷陰極熒光燈，其特征在于，該玻璃泡體在橫截面中的扁平形狀的最小內(nèi)徑在1.0-3.0毫米的范圍內(nèi)。
5.一種背光單元，其包括矩形外容器，其底部是反射板，其側(cè)面是板；以及以規(guī)則的間隔彼此平行地布置在該外容器中的多個(gè)冷陰極熒光燈，其中，多個(gè)冷陰極熒光燈中每一個(gè)包括玻璃泡體和一對(duì)柱形電極，該電極分別插入到該玻璃泡體的兩個(gè)端部中，其中該玻璃泡體的兩個(gè)端部部分在橫截面中是大致圓形的，該兩個(gè)端部部分在長(zhǎng)度上分別對(duì)應(yīng)于該對(duì)插入的電極，并且該玻璃泡體的中部的至少一部分在橫截面中是大致扁平的，該中部對(duì)應(yīng)于在該玻璃泡體中位于該對(duì)電極之間的空間，并且所述多個(gè)冷陰極熒光燈布置成使得該玻璃泡體在橫截面中的扁平形狀的長(zhǎng)軸與該反射板的主表面大致平行。
6.如權(quán)利要求1所述的冷陰極熒光燈，其特征在于，該玻璃泡體填充有包括至少氖和氪的稀有氣體的混合氣體。
7.如權(quán)利要求1所述的冷陰極熒光燈，其特征在于，其還包括裝接到玻璃泡體的第一端部上的第一引線；和裝接到玻璃泡體的第二端部上的第二引線，其中，作為該對(duì)電極中的一個(gè)電極的第一電極在玻璃泡體內(nèi)連接到該第一引線的端部上，和作為該對(duì)電極中的另一個(gè)電極的第二電極在玻璃泡體內(nèi)連接到該第二引線的端部上，其中，該第一引線在玻璃泡體外側(cè)的端部連接到與外電源連接的高壓側(cè)接線裝置上，并且該第二引線在玻璃泡體外側(cè)的端部連接到與外電源連接的接地側(cè)接線裝置上，該接地側(cè)接線裝置在熱導(dǎo)性上低于該高壓側(cè)接線裝置，以及第一電極和第二電極的材料如此選擇，即，使得當(dāng)冷陰極熒光燈點(diǎn)亮?xí)r，該第一電極在發(fā)熱量上大于該第二電極。
8.如權(quán)利要求7所述的冷陰極熒光燈，其特征在于，第一電極在有效電極表面面積上小于第二電極。
9.如權(quán)利要求8所述的冷陰極熒光燈，其特征在于，用第一電極的有效電極表面面積的數(shù)值除以第二電極的有效電極表面面積的數(shù)值，從而獲得一面積比率，該面積比率設(shè)定在0.5-0.9的范圍內(nèi)。
10.如權(quán)利要求7所述的冷陰極熒光燈，其特征在于，形成第一電極的金屬材料在功函數(shù)上大于形成第二電極的金屬材料。
11.如權(quán)利要求1所述的冷陰極熒光燈，其特征在于，其還包括裝接到玻璃泡體的第一端部上的第一引線；和裝接到玻璃泡體的第二端部上的第二引線，其中，作為該對(duì)電極中的一個(gè)電極的第一電極在玻璃泡體內(nèi)連接到該第一引線的端部上，和作為該對(duì)電極中的另一個(gè)電極的第二電極在玻璃泡體內(nèi)連接到該第二引線的端部上，其中，該第一引線在玻璃泡體外側(cè)的端部連接到與外電源連接的高壓側(cè)接線裝置上，并且該第二引線在玻璃泡體外側(cè)的端部連接到與外電源連接的接地側(cè)接線裝置上，該接地側(cè)接線裝置在導(dǎo)熱性上低于該高壓側(cè)接線裝置，以及該第一引線在導(dǎo)熱性上低于該第二引線。
12.如權(quán)利要求11所述的冷陰極熒光燈，其特征在于，第一引線在截面面積上小于第二引線。
13.如權(quán)利要求12所述的冷陰極熒光燈，其特征在于，第一和第二引線在橫截面中是圓形的，并且用第一引線的外徑的數(shù)值除以第二引線的外徑的數(shù)值，從而獲得一引線直徑比率，該引線直徑比率設(shè)定在0.65-0.85的范圍內(nèi)。
14.一種背光單元，其包括如權(quán)利要求1所述的冷陰極熒光燈，其中與作為該對(duì)電極中的一個(gè)電極的第一電極連接的第一引線從該玻璃泡體的兩個(gè)端部中的一個(gè)端部伸出，與作為該對(duì)電極中的另一個(gè)電極的第二電極連接的第二引線從該玻璃泡體的兩個(gè)端部中的另一個(gè)端部伸出；與第一引線連接的高壓側(cè)接線裝置，以便從電源電路供應(yīng)電力；與第二引線連接的接地側(cè)接線裝置，以便從電源電路供應(yīng)電力，接地側(cè)接線裝置在導(dǎo)熱性上低于該高壓側(cè)接線裝置；緊固地裝接到玻璃泡體的端部上的第一電絕緣套筒，第一引線從其伸出，并且覆蓋玻璃泡體的端部和第一引線；緊固地裝接到玻璃泡體的端部上并覆蓋該端部的第二電絕緣套筒，第二引線從其伸出；支承件，其有導(dǎo)熱性大于第一和第二電絕緣套筒的材料制成，以便支承第一和第二電絕緣套筒，其中，一結(jié)構(gòu)如此構(gòu)造，即，使得在導(dǎo)熱性上從第一電絕緣套筒傳導(dǎo)到支承件的熱量低于從第二電絕緣套筒傳導(dǎo)到支承件的熱量。
15.如權(quán)利要求14所述的背光單元，其特征在于，在導(dǎo)熱性上低于第一電絕緣套筒的隔熱介質(zhì)設(shè)置在第一電絕緣套筒與支承件之間，并且第二電絕緣套筒與支承件直接接觸。
16.如權(quán)利要求14所述的背光單元，其特征在于，第一電絕緣套筒與支承件接觸的區(qū)域小于第二電絕緣套筒與支承件接觸的區(qū)域。
17.如權(quán)利要求14所述的背光單元，其特征在于，第一電絕緣套筒與支承件接觸的接觸壓力小于第二電絕緣套筒與支承件接觸的接觸壓力。
18.一種背光單元，其包括如權(quán)利要求1所述的冷陰極熒光燈，其中與作為該對(duì)電極中的一個(gè)電極的第一電極連接的第一引線從該玻璃泡體的兩個(gè)端部中的一個(gè)端部伸出，與作為該對(duì)電極中的另一個(gè)電極的第二電極連接的第二引線從該玻璃泡體的兩個(gè)端部中的另一個(gè)端部伸出；與第一引線連接的高壓側(cè)接線裝置，以便從電源電路供應(yīng)電力；與第二引線連接的接地側(cè)接線裝置，以便從電源電路供應(yīng)電力，接地側(cè)接線裝置在導(dǎo)熱性上低于該高壓側(cè)接線裝置；緊固地裝接到玻璃泡體的端部上并覆蓋該端部的第一電絕緣套筒，第一引線從其伸出；緊固地裝接到玻璃泡體的端部上并覆蓋該端部的第二電絕緣套筒，第二引線從其伸出；其中，當(dāng)冷陰極熒光燈點(diǎn)亮?xí)r，對(duì)于從玻璃泡體的表面吸收的熱量，第一電絕緣套筒在熱輻射上低于第二電絕緣套筒。
19.如權(quán)利要求18所述的背光單元，其特征在于，第一電絕緣套筒的熱輻射區(qū)域小于第二電絕緣套筒的熱輻射區(qū)域。
20.如權(quán)利要求18所述的背光單元，其特征在于，第一電絕緣套筒由在導(dǎo)熱性上低于第二電絕緣套筒材料的材料制成。
全文摘要
一種冷陰極熒光燈，其包括玻璃泡體；和一對(duì)柱形電極，該電極分別插入到該玻璃泡體的兩個(gè)端部中，其中該玻璃泡體的兩個(gè)端部部分在橫截面中是大致圓形的，該兩個(gè)端部部分在長(zhǎng)度上分別對(duì)應(yīng)于該對(duì)插入的電極，并且該玻璃泡體的中部的至少一部分在橫截面中是大致扁平的，該中部對(duì)應(yīng)于在該玻璃泡體中位于該對(duì)電極之間的空間。
文檔編號(hào)H01J1/62GK1661766SQ20051005169
公開日2005年8月31日 申請(qǐng)日期2005年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月25日
發(fā)明者山下博文, 寺田年宏, 森裕介, 山崎治夫, 馬庭隆司, 高崎晃史 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社