CN100530512C - 一种场发射灯管 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及提供的一种场发射灯管，其包括：一外壳，一形成于该外壳内壁的阳极层，一形成于该阳极层表面的荧光层，一阴极灯丝，其表面形成碳纳米管层，其特征在于该外壳包括一封闭端和一开口端，以及一与开口端相配套的封装板，一阴极引线柱设置于该封装板，一阴极固定柱设置于该外壳封闭端，一阳极引线环设置于该外壳开口端附近并与该阳极层紧密接触，一阳极引线柱设置于该封装板并与该阳极引线环电连接，该阴极灯丝固定于该阴极固定柱和该阴极引线柱之间。本发明的场发射灯管由于只需一端封装，可有效简化封装工艺、提高成品率和降低生产成本。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种灯管，特别涉及一种场发射灯管。
【背景技术】
日光灯管为日常生活必需品，现有的日光灯管是通过管内的汞蒸气受激发，发出紫外光进而激发荧光层发光，以实现照明。由于这种灯管使用的汞蒸气对人体和环境有害，所以人们一直在寻找对环境友好的可以代替日光灯管的新型光源。
近几年随着对碳纳米管场发射性质及其应用的深入研究，人们已经制造出可以实用的二极型的用碳纳米管作为发射体的场发射灯管。
请参阅图1，瑞士Mirko Croci，Imad Arfaoui等人在《MicroelectronicsJournal》，35，(2004)，P329-336发表的《A Fully Sealed Luminescent Tube BasedOn Carbon Nanotube Field Emission》文章揭露一种采用碳纳米管作为发射体的场发射灯管。该场发射灯管20结构如下：一两端开口的玻璃圆柱外壳21，具有多个连接口(Feedthrough )211，212，213，214；在该玻璃圆柱外壳21内壁形成一导电层22，在该导电层22表面形成一荧光层23；与该玻璃圆柱外壳两开口相配套的第一金属封装板27和第二金属封装板28；一阴极固定柱241设置于第一金属封装板27；一阴极引线柱242设置于第二金属封装板28，一阴极灯丝24固定于该阴极固定柱241和该阴极引线柱242，其中间还设有一弹簧243，在阴极灯丝24表面形成一碳纳米管层(图未示)；在靠近第二金属封装板28一端，玻璃圆柱外壳21内壁的导电层22和荧光层23末端还设置一阳极环25，通过附近的连接口212连线于阳极(图未示)；固定于第一金属封装板27的多个消气剂29连线于附近连接口211，213；一排气管26设置于该第二金属封装板28。
上述场发射灯管20只要在阴极引线柱242加合适负电压，阳极(图未示)接零电位，这样就可以在阴极灯丝24的表面形成一个很强的足以使阴极灯丝24表面的碳纳米管发射电子的电场，从碳纳米管发射出的电子轰击到位于玻璃圆柱外壳21内壁的荧光层23上发光，实现照明。
然而，这种灯管的两端均是开口结构，需要与两金属封装板进行封装，这种两端均需封装的结构对封装工艺要求较高，不利于生产成本的降低。
有鉴于此，提供一种只需一端封口的场发射灯管实为必要。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种只需一端封口的场发射灯管。
为实现本发明的目的，提供一种场发射灯管，其包括：一外壳，一形成于该外壳内壁的阳极层，一形成于该阳极层表面的荧光层，一阴极灯丝，其表面形成碳纳米管层，其特征在于该外壳包括一封闭端和一开口端，以及一与开口端相配套的封装板，一阴极引线柱设置于该封装板，一阴极固定柱设置于该外壳封闭端，一阳极引线环设置于该外壳开口端附近并与该阳极层紧密接触，一阳极引线柱设置于该封装板并与该阳极引线环电连接，该阴极灯丝固定于该阴极固定柱和该阴极引线柱之间。
与现有技术相比较，本发明提供的场发射灯管由于只有一个封装口，所以只需一端封装，可以有效简化封装工艺、提高成品率和降低生产成本。由于本发明在制造的过程中没有使用任何有毒物质，使得本发明对环境是友好的，可以取代日光灯成为一种新型的光源。由于本发明灯管使用冷阴极，所以其电能利用率比较高，有一定的节能效果。
【附图说明】
图1是现有采用碳纳米管作为发射体的场发射灯管结构示意图。
图2是本发明场发射灯管的结构示意图。
【具体实施方式】
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参阅图2，本发明的场发射灯管30包括：一玻璃外壳31，该玻璃外壳31包括一封闭端和一开口端；一与该玻璃外壳31开口端相配套的绝缘封装板38；一设置于该玻璃外壳31封闭端中心的阴极固定柱341；一设置于该封装板38中心并延伸出管外的阴极引线柱342；一固定于该阴极固定柱341和该阴极引线柱342之间的阴极灯丝34，其表面覆盖碳纳米管层(图未示)；一形成于该玻璃外壳31内壁的阳极层32；一形成于该阳极层32表面的荧光层33；一设置于该玻璃外壳31开口端附近并与阳极层32紧密接触的阳极引线环321；一设置于该封装板38并与阳极引线环321相连接并延伸出管外的阳极引线柱322；一设置于该封装板的排气管36。
本发明的场发射灯管30的玻璃外壳31为管状结构，玻璃外壳31的封闭端为半圆形结构。该阴极固定柱341通过绝缘介质344与玻璃外壳31固定，并使其与玻璃外壳31内壁的阳极层32绝缘。该玻璃外壳31的直径范围为2毫米～40毫米，长度可根据实际需要进行设计。
在管状结构的玻璃外壳31内壁上形成的阳极层32可以为ITO膜，荧光层33可采用白色或彩色荧光层。为了控制阳极层32的电压，在玻璃外壳31开口端靠近封装板38的玻璃外壳31内壁有一裸露的阳极层32’。该阳极引线环321设置在该阳极层32’的表面，使阳极层32’与阳极引线环321紧密接触，形成良好的电连接。该阳极引线环321与设置在封装板38的阳极引线柱322相电性连接，以控制阳极层32的电压。
本发明的场发射灯管30的阴极灯丝34由金属材料制成的，其直径大于0.3毫米。该阴极灯丝34的表面通过CVD法或电泳沉积法形成一碳纳米管层(图未示)。该阴极灯丝34一端可进一步通过一弹簧343固定于阴极固定柱341和阴极引线柱342之间。当阴极灯丝34在连接(关闭)电源受热(冷却)情况下，阴极灯丝34将产生热胀(冷缩)作用，弹簧343可起到调节和平衡作用，另外，该弹簧343的高度以低于阳极引线环321的高度为佳。
本发明的场发射灯管30进一步包括一消气剂37，用于吸附场发射灯管30内残余气体，维持场发射灯管30内部的真空度。该消气剂37为一层导电薄膜，通过高频蒸镀形成于封装板38内表面和阳极引线环321上。镀膜时需保证该消气剂37不能覆盖荧光层33，也不能使阴极引线柱342和阳极引线柱322短路。
本发明的场发射灯管30使用的封装板38为绝缘材料制成，与该玻璃外壳31在封结处35通过低熔点玻璃进行封装。然后，该排气管36外接真空泵，用以场发射灯管30抽真空。封装时，先通过排气管36使场发射灯管30达到一定的真空度后进行最后封装。
本发明所述场发射灯管30工作时，可在阴极引线柱342加负的合适的直流或脉冲电压，阳极引线柱322接零电位，这样可以在阴极灯丝34的表面形成一个很强的足以使碳纳米管发射电子的电场，从阴极发射出的电子经过阳极层32电压加速后轰击到荧光层33上激发荧光材料发光。
本发明的场发射灯管由于采用了只有一端开口的玻璃外壳，使得排气封装工艺变得简单，从而使场发射灯管成品率得以提高，并降低生产成本。由于本发明在制造的过程中没有使用任何有毒物质，使得本发明对环境是友好的，可以取代日光灯成为一种新型的光源。由于本发明使用的是冷阴极，故其电能利用率比较高，有一定的节能效果。
Claims (9)
1.一种场发射灯管，其包括：一外壳，一形成于该外壳内壁的阳极层，一形成于该阳极层表面的荧光层，一阴极灯丝，其表面形成碳纳米管层，其特征在于该外壳包括一封闭端和一开口端，以及一与开口端相配套的封装板，一阴极引线柱设置于该封装板，一阴极固定柱设置于该外壳封闭端，一阳极引线环设置于该外壳开口端附近并与该阳极层紧密接触，一阳极引线柱设置于该封装板并与该阳极引线环电连接，该阴极灯丝固定于该阴极固定柱和该阴极引线柱之间。
2.如权利要求1所述的场发射灯管，其特征在于该外壳为管状透明玻璃。
3.如权利要求1所述的场发射灯管，其特征在于该外壳的直径范围为2毫米～40毫米。
4.如权利要求1所述的场发射灯管，其特征在于该阴极灯丝为金属丝。
5.如权利要求1所述的场发射灯管，其特征在于该阴极灯丝直径大于0.3毫米。
6.如权利要求1所述的场发射灯管，其特征在于该阴极灯丝通过一端进一步连接一弹簧固定于阴极固定柱和阴极阴线柱之间。
7.如权利要求1所述的场发射灯管，其特征在于场发射灯管进一步包括一设置于该封装板的排气管。
8.如权利要求1所述的场发射灯管，其特征在于场发射灯管进一步包括一消气剂形成于该封装板或阳极引线环表面。
9.如权利要求1所述的场发射灯管，其特征在于该外壳开口端与封装板通过绝缘玻璃进行封装。
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