专利名称：低压放电灯以及采用该放电灯的背景光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于各类液晶显示器等的背景光的低压放电灯。具体而言，本发明涉及一种小管径的冷阴极荧光灯，它包括适合长期使用的中空结构的圆柱形电极，以及采用该放电灯的背景光装置。
背景技术：
传统技术中，随着液晶显示器的多样化，为了实现细管结构、高亮度和长寿命等等，已在背景光装置的低压放电灯方面做了各种研究。作为实现这些目的的方法之一，人们知道了将用低工作函数材料(如镍)制造的电极构造成各种形状的方法，所述形状包括棒形、圆柱形、带底圆柱形、帽形等，条件是尺寸尽可能地小。该方法抑制了因低压放电灯在照明过程中产生溅射而导致的电极消耗。
例如，在日本4(1992)-137429A中描述的圆柱形电极情况下，阴极辉光放电进入圆柱形电极内部。于是，这就抑制了因溅射而散射出的电极材料废料到达低压放电灯的内壁部分、从而引起变黑的现象。此外，已溅射出的电极物质返回圆柱形电极内的电极上，得以重新利用。于是，由于电极物质消耗而导致的汞消耗也得到抑制。于是，从低压放电灯的性能方面考虑，采用小型圆柱形电极或类似物是有效的。
但是，在需要低压放电灯达到较高亮度、以便用于大电流范围的情况下，以及为了满足液晶显示帧尺寸缩小的要求而要求低压放电灯是细管结构、并采用较小电极的情况下，还应当解决以下问题。
即，在采用较小电极并增大灯电流的情况下，阴极辉光放电密度(通过电极的每单位有效放电表面积的电流密度除以稀有气体密封压力的平方获得的值)和阴极电压降增加，以补偿电极有效放电表面积的不足。这就产生了辉光放电从正常辉光转变为异常辉光的现象。由于该异常辉光，使得电极材料的溅射量迅速增加，于是低压放电灯内密封的稀有气体的消耗加速，由此产生了灯寿命变短的问题。
此外，采用细管结构和大电流密度，以及缩小低压放电灯单元的空间都会引起低压放电灯照明过程中气温过度升高，达到不低于能维持最佳水平的发射光通量的温度，于是又产生了发射光通量减小的问题。
发明公开本发明提供了一种低压放电灯，包括内径范围为1到5mm的玻璃管和一对布置在所述玻璃管端部的电极。该对电极含有选自过渡金属IV到VI族中的至少一种过渡金属。在玻璃管内部密封了汞和含氩和氖的稀有气体。在该低压放电灯中，阴极辉光放电密度(转换成电流密度)J和低压放电灯的密封稀有气体的组成系数α之间的关系满足以下表达式α≤J＝I/(S·P2)≤1.5α(其中，J表示通过电极的每单位有效放电表面积的电流密度除以稀有气体密封压力的平方得到的值，S表示电极的有效放电表面积(mm2)，I表示RMS灯的电流(mA)，P表示密封稀有气体的压力(kPa)，α表示密封稀有气体的组成系数，是常量，当氩的组成比例A和氖的组成比例N的总和用A+N＝1表达时，用α＝(90.5A+3.4N)×10-3表示)。
此外，本发明提供了一种低压放电灯，该放电灯包括内径范围为1到5mm的玻璃管和一对布置在所述玻璃管的端部的电极。该对电极含有选自过渡金属IV到VI族中的至少一种过渡金属。在玻璃管内部密封了汞以及含氩和氖的稀有气体。在该低压放电灯中，阴极辉光放电密度(转换成电流密度)J和低压放电灯的密封稀有气体的组成系数α之间的关系满足以下表达式α≤J＝I/(S·P2)≤1.5α(其中，J表示通过电极的每单位有效放电表面积的电流密度除以稀有气体密封压力的平方得到的值，S表示电极的有效放电表面积(mm2)，I表示RMS灯的电流(mA)，P表示密封稀有气体的压力(kPa)，α表示密封稀有气体的组成系数，是常量，当氩的组成比例A、氖的组成比例N和氪的组成比例K的总和用A+N+K＝1表达时，用α＝(90.5A+3.4N+24.3K)×10-3表示)。
图1是表示依照本发明的低压放电灯的例子的剖视图。
图2是表示图1主体部分的放大剖视图。
图3是本发明所用电极的另一例子的剖视图。
图4是本发明所用电极的再一例子的剖视图。
图5是本发明所用电极的又一例子的剖视图。
图6是表示代表电极电流密度与稀有气体密封压力之间的关系的稀有气体消耗边界曲线的视图。
图7是表示依照本发明的电极的另一例子的剖视图。
最佳实施方式依照本发明的低压放电灯可以抑制小型电极的溅射，从而可以抑制灯内密封的稀有气体的消耗，由此延长了它的寿命，避免了发射光通量的降低。下面，将通过实施例方式对本发明进行描述。
依照本发明的低压放电灯的例子包括内径范围为1到5mm的玻璃管和一对布置在所述玻璃管的端部的电极。该对电极含有至少一种选自过渡金属IV到VI族的过渡金属。在玻璃管内部密封了汞以及含氩和氖的稀有气体。在低压放电灯中，阴极辉光放电密度(转换成电流密度)J和低压放电灯的密封稀有气体的组成系数α之间的关系满足以下表达式α≤J＝I/(S·P2)≤1.5α(其中，J表示通过电极的每单位有效放电表面积的电流密度除以稀有气体密封压力的平方得到的值，S表示电极的有效放电表面积(mm2)，I表示RMS灯的电流(mA)，P表示密封稀有气体的压力(kPa)，α表示密封稀有气体的组成系数，是常量，当氩的组成比例A和氖的组成比例N的总和用A+N＝1表达时，用α＝(90.5A+3.4N)×10-3表示)。
此外，依照本发明的低压放电灯的另一例子包括内径范围为1到5mm的玻璃管和一对布置在所述玻璃管的端部的电极。该对电极含有至少一种选自IV到VI族过渡金属中的过渡金属。在玻璃管内部密封了汞以及含氩和氖的稀有气体。在低压放电灯中，阴极辉光放电密度(转换成电流密度)J和低压放电灯的密封稀有气体的组成系数α之间的关系满足以下表达式α≤J＝I/(S·P2)≤1.5α(其中，J表示通过电极的每单位有效放电表面积的电流密度除以稀有气体密封压力的平方得到的值，S表示电极的有效放电表面积(mm2)，I表示RMS灯的电流(mA)，P表示密封稀有气体的压力(kPa)，α表示密封稀有气体的组成系数，是常量，当氩的组成比例A、氖的组成比例N和氪的组成比例K的总和用A+N+K＝1表达时，用α＝(90.5A+3.4N+24.3K)×10-3表示)。
依照上述结构，密封稀有气体的组成系数a和阴极辉光放电密度之间的关系能够得到优化。此外，由于电极材料限于IV到VI族的过渡金属，因此由于铁的冲击发生溅射的速率很小，工作函数很低。于是，即使在采用大电流时，由于电极放电面积不足而引起的正常辉光放电向异常辉光放电转化受到抑制。于是，电极的溅射量增加也受到抑制，进而消除了低压放电灯寿命变短的原因。
上述密封稀有气体组成系数α的表达式中的参数(即90.5，3.4，24.3)是与玻璃管内的氩、氖和氪的各个分压相对应的值。
此外，优选的是，在依照该实施例的低压放电灯中，该对电极含有选自铌和钽中的至少一种金属作为主要成分。
电极材料采用不会烧结的高熔点金属如铌、钽等，因此这也有利于一些初等工作如制造金属板和金属箔等，以及有利于次等工作如将这些制品加工成圆柱形等。另外，在IV到VI族过渡金属中，铌、钽等金属是具有稳定物理性能的电极材料，它们几乎不会受灯制造过程中的不纯气体和所产生的热的影响，并且它们的工作函数很低。于是，就可以获得不受灯制造工艺影响的寿命性能稳定的低压放电灯。在此，主要成分是指相对总重量占到不低于90wt％的成分。
此外，在依照本发明的低压放电灯中优选的是，该对电极作成圆柱形，而且该对电极中每一个的外径d(mm)与玻璃管的内径D(mm)之间的关系满足表达式d≥D-0.4(mm)。
将电极做成圆柱形就可以利用圆柱形电极的外表面和内表面。于是，与仅能使用外表面的棒形电极相比，该电极用于放电的有效放电表面积S增加，由此为低压放电灯提供了更长的寿命。另外，圆柱形电极与玻璃管内表面之间的关系被设定成圆柱形电极的外径d(mm)相对玻璃管的内径(D)可表达为d≥D-0.4(mm)。该结构使得辉光放电仅在圆柱形电极的内表面上进行，其不会被引导到圆柱形电极的外表面上，于是就实现了圆柱形电极的中空效应(hollow effect)，借此获得了寿命更长的低压放电灯。
上面提到的电极有效放电表面积S是指实际发生放电的那部分电极的表面积。例如，在圆柱形电极情况下，有效放电表面积S仅指(i)圆柱形电极的内表面积，或者(ii)圆柱形电极的内外表面积。即，在玻璃管内径与圆柱形电极外径之间差较大的情况下，圆柱形电极的内外表面上都发生放电。
此外，在依照该实施例的低压放电灯中优选的是，低压放电灯明亮照明过程中每单位有效放电表面积的电流密度I/S不高于1.5(mA/mm2)。
依照该结构，产生这样一种作用电极部分的灯表面温度被抑制在不高于100℃(该温度会影响液晶工作)的温度上。因此，低压放电灯能用于稳定的电流密度范围。
此外，在依照该实施例的低压放电灯中优选的是，在暗照明时，低压放电灯按照高频照明的方式通过脉冲宽度调制驱动(PWM驱动)起作用，而RMS灯的电流I是在电流峰值处获得的值。
依照这种结构，即使在为了获得高图象质量的液晶屏而通过PWM驱动方式(此时峰值电流变大)进行高频照明时，电极也能经得住溅射。由此就获得了寿命性能稳定的低压放电灯。
此外，在依照该实施例的低压放电灯中优选的是，玻璃管的厚度范围为0.15mm≤t≤0.20mm。
将玻璃管的厚度设定在上述范围内，这样与传统情况相比，减小了玻璃管的外表面积。于是，在低压放电灯中，即使在利用大电流进行放电时，也能抑制灯的热耗散，并且能避免汞蒸气压降低，由此也获得了寿命性能更高的灯。
此外，依照本发明的背景光装置的例子配备了上述低压放电灯。
依照该结构，能够获得适合利用大电流、厚度得以降低并且也增强了寿命延长效果的液晶设备的背景光装置。
此外，上面提到的实施例中所述的低压放电灯安装在厚度和尺寸减小的诸如液晶显示器之类的装置中。这就实现了尺寸减小和拥有大电流密度、进而实现了高亮度和长寿命的背景光装置。
此外，依照上面提到的结构，即使在为了获得图象质量高的液晶显示屏而通过PWM驱动方式(它是采用大电流工作的)进行高频照明的过程中，电极也能经得住溅射。由此，能够获得寿命性能稳定的低压放电灯。
下面，将参照附图描述本发明的实施例。
图1是表示依照本发明的低压放电灯的例子的剖视图。图1中，低压放电灯1是冷阴极荧光灯，由Kovar玻璃、钠钙玻璃、硼硅玻璃和其它材料制成。低压放电灯1的管内径范围为1到5mm，按以下方式构造。即，在任意长度的玻璃管2内密封了预定材料如汞和含氩、氖等的稀有气体。此外，在管端设置了一对冷阴极的电极3，玻璃管2的内侧表面上涂覆了磷4。每个电极3都通过内部引线5与玻璃管2的外部相连。
电极3由IV到VI族的过渡金属如铌、钽等制成，具有带底的圆柱体、不带底的圆柱体、帽、棒等形状。
如图1所示，磷4涂覆在玻璃管2的整个内侧表面上。但是，仅需至少将磷4涂覆到玻璃管2与该对电极3之间距离U相对应的那部分内侧表面上。
上面提到的低压放电灯按上述方式构造，阴极辉光放电密度(转换成电流密度)J和密封稀有气体的组成系数α之间的关系满足α≤J＝I/(S·P2)≤1.5α。
图2是表示图1所示低压放电灯的主体部分的放大剖视图。在依照该实施例的低压放电灯中，让电极3的外径d(mm)和玻璃管2的内径D(mm)之间的关系满足d≥D-0.4(mm)，所以它们之间的差很小。于是，在采用圆柱形电极3的情况下，仅在圆柱形电极的内表面上进行辉光放电，而不会将辉光放电引到电极外层的微小间隙中。于是，就获得了较低的阴极电压降，从而通过中空效应实现了长寿命的低压放电灯。
此外，在采用具有图3或图4所示形状的电极3的情况下，与上面提到的情况相同，优选的是，电极3在其开口端部处的外径d’(mm)和玻璃管2的内径D(mm)之间的关系满足表达式d’≥D-0.4(mm)。在采用具有图5所示形状的电极3的情况下，与上面提到的情况相同，优选的是，在电极3前端附近最接近玻璃管2的那部分电极3的外径d”(mm)和玻璃管2的内径D(mm)之间的关系满足表达式d”≥D-0.4(mm)。
另外，在将电极3作成圆柱形的情况下，如果电极3在其开口端部处与玻璃管2之间的最大间隙M不超过0.2mm，那么即使在电极3朝玻璃管2略微倾斜时，也不会将辉光放电引到电极外侧的微小间隙中。
此外，在依照该实施例的低压放电灯中，优选将电极3做成带底的圆柱体，并且电极3的底部和与该底部相对的玻璃管2的表面之间的距离L不超过0.2mm。一般而言，要将带底圆柱形电极3的底部作成可利用内部引线5接合起来，所述引线由强度比其它部分低的材料制成。由于距离L值的在该范围内，就不会将辉光放电引到电极的接合部分中，从而获得了较长寿命的低压放电灯。但是，该情况下，如果距离L＝0，当内部引线5与玻璃管2密封结合时，就会在玻璃管2内产生裂纹。因此，必要的是让距离L的值至少为0.05mm，对应于磷的涂覆厚度。
此外，在依照该实施例的低压放电灯中，玻璃管的厚度范围为0.15mm≤t≤0.20mm。于是，在该低压放电灯中，即使在利用大电流进行放电时，也能抑制灯的热耗散，并且能获得较高寿命性能的灯。
下面，通过举例方式详细描述依照本发明的低压放电灯的例子。
(例1)首先，按以下方式制造图1所示的低压放电灯。即，将色温为5000K的三个波长范围的发光磷涂覆到玻璃管的内表面上，使其厚度约20μm。玻璃管由硼硅玻璃构成，其外径为1.8mm，内径1.4mm，长度约300mm。
接着，形成图2中所示的带底圆柱形电极。该圆柱形电极由铌构成，其外径为1.1mm，内径为0.9mm，长度为1.5mm。对于内部引线，可以使用外径为0.6mm的钨线。内部引线通过电阻焊接与圆柱形电极相连。在该玻璃管中，以不同的密封压力密封着1500μg的汞和由体积比为95％的氖、5％的氩组成的氖-氩混合气体，由此就获得了密封压力变化的样品灯。
将上面提到的样品灯归为样品灯组(a)。为了比较，按与上述情况相同的方式，除了采用镍作为电极材料以外，在与样品灯组(a)的情况相同的条件下制造样品灯组(b)。对于上述样品灯组(a)和(b)中的每盏低压放电灯的样品灯，按以下方式进行照明实验。即，按照60kHz的高频照明方式通过脉冲宽度调制驱动(PWM驱动)进行暗照明。在该照明过程中，将电极的电流密度I/S设定成变化的。
在前面提到的照明实验中，通过测量确定每盏低压放电灯的样品灯中的稀有气体在照明1000小时以后的消耗程度。然后，如图6所示，对于每盏其稀有气体的密封压力比实验开始前零小时时获得的密封压力小的低压放电灯的样品灯，分别在纵轴和横轴上绘制电极的电流密度(I/S)和稀有气体的密封压力(P)曲线，由此获得图6所示的稀有气体消耗边界曲线。
结果，如图6所示，样品灯组(a)形成曲线(A)，样品灯(B)形成边界曲线(B)。对于每条曲线(A)和(B)，左边的区域限定了异常辉光放电区域，而右边的区域限定了正常辉光放电区域。根据图6，与采用镍电极的样品灯组(b)的异常辉光放电区域和正常放电区域之间的边界曲线(B)(阈值)相比，在密封压力相同的情况下，采用铌电极的样品灯组(a)的边界曲线(A)朝较大电流密度偏移。这证实，即使在采用尺寸比镍电极小的电极和小管径灯的情况下，也能抑制正常辉光放电向异常辉光放电的转化，从而使得灯寿命维持较长时间。
于是，在低压放电灯中，为了获得较小的管径和尺寸比镍电极小的电极，必需确保由边界曲线(A)和边界曲线(B)限定的正常辉光放电区域，它们决定了正常辉光放电与异常辉光放电之间的界线。
(例2)下面，仅相对上述样品灯组(a)，将密封气体中氩和氖的各组成比例设成变化的。通过这种方式，制造氩和氖的组成比例变化的样品灯，并将它们归为样品灯组(c)。对于每盏这种样品灯，实施照明实验以确定阴极辉光放电密度(J)。其结果表明，通过满足上面提到的表达式(下面也示出了)能实现以下方面。即，不会引起因电极溅射增强而导致的稀有气体消耗，可维持正常的辉光放电，几乎不发生光通量降低。于是，能确保长寿命(50000小时)，并且直到寿命末期还能获得优良的启动特性。
表达式α≤J＝I/(S·P2)≤1.5α[α＝(90.5A+3.4N)×10-3]
在上面提到的表达式中，1.5α表示上限值对应于图6所示的边界曲线(A)，α表示下限值对应于图6所示的边界曲线(B)。
上面提到的实验证实了以下内容。即，在阴极辉光放电密度(J)的值低于前述表达式中的α的情况下，即使在镍电极中也能获得寿命性能。该情况下，本发明的优势仅在于它能让电极略微减小，因此从实践角度考虑是不太有益的。
此外，在阴极辉光放电密度J的值高于1.5a的情况下，低压放电灯照明过程中，密封气体会含在电极的溅射物质中，从而产生低压放电灯中的密封气体压力减小的现象。该情况下，已证实密封气体压力的减小进一步增强了溅射，进而妨碍了对理想寿命的保障。
(例3)下面，在电极棒7上安装图7所示的帽状电极6，其形状不同于上述样品灯组(a)情况下采用的图2所示的形状。利用帽状电极6和电极棒7，依照各种条件制造样品灯组(d)的样品灯。为每盏样品灯确定阴极辉光放电密度(J)。该情况下，样品灯组(d)的结构除了电极形状外都与样品灯组(c)的结构相同。帽状电极6的外径r1为0.9mm，长度1为2.5mm。电极棒7的直径r2为0.6mm。
作为实施确定过程的结果，对于在样品灯组(d)情况下获得的阴极辉光放电密度(J)，与在样品灯组(c)情况下获得的实验结果一样的是，在满足表达式α≤J＝I/(S·P2)≤1.5α的每盏低压放电灯的样品灯中可实现以下内容。即，不会引起由于电极溅射增大所导致的稀有气体消耗，可维持正常的辉光放电，并且几乎不发生光通量减小。于是，可确保长寿命(40000小时)。此外，到寿命末期也能获得优良的启动特性。相反，在不满足上述表达式的每盏低压放电灯的样品灯中，由于电极溅射引起的稀有气体消耗致使寿命缩短，使光通量高度地减小，以及引起缺陷启动操作，从实践角度考虑，这是有问题的。
基于上述实验结果，利用铌以外的钽和钼作为电极材料，制造出与样品灯组(c)结构相同的低压放电灯的样品灯作为采用钽电极的样品组(e)的样品灯和采用钼电极的样品灯组(f)的样品灯。接着，确定阴极辉光放电密度(J)。结果，象样品灯组(c)的情况那样，在样品灯组(e)和(f)的满足表达式“α≤J＝I/(S·P2)≤1.5α”的每盏样品灯中，不会引起由于电极溅射所致的密封气体的快速消耗，并能维持长寿命(50000小时)。此外，还可维持启动特性，并且几乎不发生光通量减少。相反，在每盏不满足上述表达式的低压放电灯的样品灯中，寿命因为电极溅射增强而缩短，光通量加速减少，并且启动操作受到阻碍，从实践角度看，这是有问题的。
(例4)下面，相对电极的外径，为了确定图2所示带底圆柱形电极的外径d与玻璃管内径D之间的关系，按照与样品灯组(a)的情况相同的条件，制造出仅改变了电极外径d的样品灯组(g)的样品灯，然后确定它们的性能。
结果显示出以下信息。即，对于电极外径d与玻璃管内径D之间的关系，将每盏满足d≥D-0.4(mm)的样品灯做成使其圆柱形电极与玻璃管内壁之间的间隙缩小到能阻碍放电转移到圆柱形电极外侧的程度。于是，在每盏上面提及的样品灯中，照明过程中放电主要在圆柱形电极的内表面上进行，而辉光放电仅在圆柱形电极的内表面上进行。于是，通过圆柱形电极的中空效应，阴极电压降降低，能够获得让溅射材料再利用的效果，由此可以维持低压放电灯的长寿命(70000小时)和启动特性，光通量的降低也会减少。
相反，在d＜D-0.4(mm)的情况下，已证实，由于部分辉光放电也在圆柱形电极的外表面上进行，因此不能完全获得让溅射材料再利用的效果，所以该产品不适合在长于50000小时的长寿命时间内使用。
(例5)下面，除了电极尺寸以外，按照与样品灯组(a)的情况相同的条件制造样品灯组(h-1)和样品灯组(h-2)的样品灯，然后确定它们的性能。对于样品灯组(h-1)的样品灯，采用包括了内径5mm、外径6mm和长度500mm的玻璃管的低压放电灯。对于样品灯组(h-2)的样品灯，采用包括了内径6mm、外径7mm和长度500mm的玻璃管的低压放电灯。
采用图2所示的带底圆柱体形状的电极，其内径为2.5mm，外径为3mm，长度为3mm，然后确定这两组样品灯中的样品灯性能。结果，从实践角度看，这两组样品灯都展现出令人满意的寿命。
但是，与样品灯组(h-1)相比，在样品灯组(h-2)的每盏样品灯中，由于采用了较大内径的玻璃管，低压放电灯的表面温度约降低5℃。随着表面温度降低，低压放电灯内的汞蒸气压力也变得低于最佳值。于是，与样品灯组(h-1)相比，在样品组(h-2)的每盏样品灯中，低压放电灯照明过程中获得的光通量总量降低10％，于是就得不到液晶显示器所需的光通量的量。这表明，利用内径大于5mm的玻璃管得不到最初的光通量性能。
基于上述各实验结果，为了避免具有小型电极的细管低压放电灯发生异常辉光放电，制造密封气体组分变化的样品灯组(i)的样品灯。经证实，氖中含3到10％氩的低压放电灯完全可以实现以约40到100kHz进行正弦波照明的长寿命。
即，在密封气体中含太多氩的细管灯中，电子的温升减少。该情况下，氖含量增加使得灯内电子温度升高，进而使得发射的光通量增加。此外，在不含氩的情况下，在低压放电灯开始照明后会立即发出主要源自氖的红光。该情况下，尤其是在低温下，上述红光放电持续几分钟，从实践角度来看，这是不利的。
(例6)下面，根据利用上述各类样品灯组(a)到(i)中的样品灯进行实验，将从实践角度令人满意的低压放电灯安装到具有超薄型液晶背景光显示系统的背景光装置中。结果，即使在采用小型电极的情况下，也能实现高亮度和长寿命，由此有助于实现小尺寸、薄厚度、高亮度和长寿命的背景光装置。
(例7)除了在玻璃管内密封1500μg汞和含体积比为95％的氖、3％的氩、和2vol％的氪的氖-氩-氪混合气体之外，按照与例1到6的情况相同的方式制造低压放电灯。结果，除了建立前面提到的关系α＝(90.5A+3.4N+24.3K)×10-3以外，获得与例1到6相同的结果。
依照本发明的上述低压放电灯的结果不限于在本发明的最佳实施方式和例子中描述的材料、尺寸、形状等，也可以任意选择其它形式。例如，在采用相对举例描述的材料以外的材料(如包括Kovar玻璃的各类玻璃)作为玻璃管材料的情况下，也能完全实现上述效果。此外，还可以任意选择电极形状。
工业应用性按照前述讨论所描述的，依照本发明，在紧凑的低压放电灯中，当低压放电灯用于包括大电流范围的宽电流范围时，能抑制密封气体的快速消耗。于是，即使在采用小型电极的情况下，也能获得高亮度和长寿命，从而有助于实现小尺寸和低厚度、高亮度和长寿命的背景光装置，这在工业领域相当有价值。
权利要求
1.一种低压放电灯，包括玻璃管，其内径范围为1到5mm；以及一对电极，布置在所述玻璃管的端部，其中该对电极含有选自IV到VI族过渡金属中的至少一种过渡金属，在所述玻璃管内部密封了汞以及含有氩和氖的稀有气体，以及低压放电灯的阴极辉光放电密度(转换成电流密度)J和密封稀有气体的组成系数α满足以下表达式α≤J＝I/(S·P2)≤1.5α(其中，J表示通过电极的每单位有效放电表面积的电流密度除以稀有气体密封压力的平方获得的值，S表示电极的有效放电表面积(mm2)，I表示RMS灯的电流(mA)，P表示密封稀有气体的压力(kPa)，α表示密封稀有气体的组成系数，是常量，当氩的组成比例A和氖的组成比例N的总和用A+N＝1表示时，用α＝(90.5A+3.4N)×10-3表示)。
2.根据权利要求1所述的低压放电灯，其中该对电极含有选自铌和钽中的至少一种金属作为主要成分。
3.根据权利要求1所述的低压放电灯，其中该对电极被构造成圆柱形，以及该对电极中每个电极的外径d(mm)与玻璃管的内径D(mm)之间的关系满足表达式d≥D-0.4(mm)。
4.根据权利要求1所述的低压放电灯，其中该对电极被构造成圆柱形，以及该对电极中每个电极在其开口的端部处的外径d(mm)与所述玻璃管的内径D(mm)之间的关系满足表达式d≥D-0.4(mm)。
5.根据权利要求1所述的低压放电灯，其中该对电极被构造成圆柱形，以及该对电极中每个电极在其开口端部处与所述玻璃管之间的最大间隙M不超过0.2mm。
6.根据权利要求1所述的低压放电灯，其中该对电极被构造成有底的圆柱体，以及该对电极中每个电极的底部和所述玻璃管与该底部相对的表面之间的最大间隙M不超过0.2mm。
7.根据权利要求1所述的低压放电灯，其中在低压放电灯的光亮照明过程中，每单位有效放电表面积的电流密度I/S不高于1.5(mA/mm2)。
8.根据权利要求1所述的低压放电灯，其中在暗照明过程中，可通过高频照明方式利用脉冲宽度调制驱动(PWM驱动)来使用低压放电灯，以及RMS灯电流I是在峰值电流处获得的值。
9.根据权利要求1所述的低压放电灯，其中玻璃管的厚度范围为0.15mm≤t≤0.2mm。
10.一种背景光装置，装配了依照权利要求1到9中任一项所述的低压放电灯。
11.一种低压放电灯，包括玻璃管，其内径范围为1到5mm；以及一对电极，布置在玻璃管端部，其中该对电极含有选自IV到VI族过渡金属中的至少一种过渡金属，在玻璃管内部密封了汞和含有氩、氖和氪的稀有气体，以及低压放电灯的阴极辉光放电密度(转换成电流密度)J和密封稀有气体的组成系数α满足以下表达式α≤J＝I/(S·P2)≤1.5α(其中，J表示通过电极的每单位有效放电表面积的电流密度除以稀有气体密封压力的平方获得的值，S表示电极的有效放电表面积(mm2)，I表示RMS灯的电流(mA)，P表示密封稀有气体的压力(kPa)，α表示密封稀有气体的组成系数，是常量，当氩的组成比例A、氖的组成比例N和氪的组成比例K的总和用A+N+K＝1表示时，用α＝(90.5A+3.4N+24.3K)×10-3表示)。
12.根据权利要求11所述的低压放电灯，其中该对电极含有选自铌和钽中的至少一种金属作为主要成分。
13.根据权利要求11所述的低压放电灯，其中该对电极被构造成圆柱形，以及该对电极中每个电极的外径d(mm)与玻璃管的内径D(mm)之间的关系满足表达式d≥D-0.4(mm)。
14.根据权利要求11所述的低压放电灯，其中该对电极被构造成圆柱形，以及该对电极中每个电极在其开口的端部处的外径d(mm)与玻璃管的内径D(mm)之间的关系满足表达式d≥D-0.4(mm)。
15.根据权利要求11所述的低压放电灯，其中该对电极被构造成圆柱形，以及该对电极中每个电极在其开口端部处与玻璃管之间的最大间隙M不超过0.2mm。
16.根据权利要求11所述的低压放电灯，其中该对电极被构造成带底的圆柱体，以及该对电极中每个电极的底部和玻璃管的与该底部相对的表面之间的最大间隙M不超过0.2mm。
17.根据权利要求11所述的低压放电灯，其中在低压放电灯的光亮照明过程中，每单位有效放电表面积的电流密度I/S不高于1.5(mA/mm2)。
18.根据权利要求11所述的低压放电灯，其中在暗照明过程中，可通过高频照明方式利用脉冲宽度调制驱动(PWM驱动)来使用低压放电灯，以及RMS灯电流I是在峰值电流处获得的值。
19.根据权利要求11所述的低压放电灯，其中玻璃管的厚度范围为0.15mm≤t≤0.2mm。
20.一种背景光装置，装配了依照权利要求11到19中任一项所述的低压放电灯。
全文摘要
一种低压放电灯(1)，包括玻璃管(2)，其内径范围为1到5mm；以及一对电极(3)，布置在玻璃管(2)的端部。该对电极(3)含有选自IV到VI族过渡金属中的至少一种过渡金属。在玻璃管(2)内部密封了汞和含有氩、氖的稀有气体。低压放电灯(1)的阴极辉光放电密度J和密封稀有气体的组成系数是α≤J＝I/(S·P
文档编号F21Y103/00GK1653584SQ03810630
公开日2005年8月10日 申请日期2003年7月17日 优先权日2002年7月19日
发明者山下博文, 山崎治夫, 寺田年宏, 木原慎二 申请人:松下电器产业株式会社, 西部电气股份有限公司