CN102222597B - 一种场发射灯管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种场发射灯管，包括：透明玻璃管，其两端密封，管内抽真空，透明玻璃管的内壁上涂覆有透明导电膜，透明导电膜上涂覆有荧光粉层；阳极引出线，其与透明导电膜电连接，并由透明玻璃管的一端引出；阴极丝，其为表面设置有电子发射层的金属丝，设置在透明玻璃管内；阴极引出线，其与阴极丝电连接，并由透明玻璃管的一端引出；还包括：栅极筒，其为由金属网制成的圆筒体，套设在所述阴极丝的外围；栅极引出线，其与栅极筒电连接，并由透明玻璃管的一端引出。在本发明的场发射灯管中，由于在阴极丝的外围套设有栅极筒，一方面降低了灯管的开启电压，另一方面分散了电子束，使灯管发出的光更为均匀。

Description

一种场发射灯管

技术领域

本发明涉及场发射光源，更具体地说，涉及一种场发射灯管。

背景技术

荧光灯是一种比较常用的光源，其包括一透明的玻璃管，玻璃管内壁上涂覆有白色或彩色荧光粉，玻璃管内充有汞蒸气。其发光原理是利用热阴极发射的电子激发汞蒸气发出紫外线，这些紫外线照射在荧光粉上发出白色或彩色的光。荧光灯是一种热阴极光源，发光效率高于白炽灯，但是这种气体放电光源的脉冲光闪容易导致人视觉疲劳，而且管内的汞蒸气有毒，当灯管打破之后，汞蒸气将对环境和人体有害。

为解决上述问题，一种场发射灯管被提供。场发射灯管是一种绿色照明光源，它具有以下优点：节约能源；环保(无汞)；启动快；发热量低，属于冷光源；可做成轻薄的产品等等。作为一种绿色环保照明光源，场发射光源有着巨大的潜力。传统技术上，场发射灯管多为二极结构。阴极表面设有电子发射层，阳极与电子发射层对应设置有荧光层。当在阴极和阳极之间施加一定电压时，阴极的电子发射层发射电子轰击阳极的荧光粉层发光。这种结构的场发射灯管，其发光的均匀性一直是个难题，而发光的均匀性主要取决于电子发射层发射电子的均匀性，而要从阴极电子发射层材料制备方面来改善均匀性还是比较困难的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发光均匀的场发射灯管。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种场发射灯管，包括：透明玻璃管，其两端密封，管内抽真空，透明玻璃管的内壁上涂覆有透明导电膜，透明导电膜上涂覆有荧光粉层；

阳极引出线，其与透明导电膜电连接，并由透明玻璃管的一端引出；

阴极丝，其为表面设置有电子发射层的金属丝，设置在透明玻璃管内；

阴极引出线，其与阴极丝电连接，并由透明玻璃管的一端引出；

还包括：

栅极筒，其为由金属网制成的圆筒体，套设在所述阴极丝的外围；

栅极引出线，其与栅极筒电连接，并由透明玻璃管的一端引出。

在本发明所述的场发射灯管中，所述栅极筒与所述阴极丝同轴心设置。

在本发明所述的场发射灯管中，所述金属网具有圆形或多边形的网孔，所述金属网上的网孔均匀分布。

在本发明所述的场发射灯管中，所述金属网的透过率为70％～90％。

在本发明所述的场发射灯管中，所述金属网与所述阴极丝之间的距离为0.1～10mm。

在本发明所述的场发射灯管中，所述栅极筒由铁、镍、钼、铜或不锈钢材料制成。

在本发明所述的场发射灯管中，所述导电膜为纳米铟锡金属氧化物膜，所述纳米铟锡金属氧化物膜的透光度大于85％，所述纳米铟锡金属氧化物膜的电阻率不大于50欧姆/□。

在本发明所述的场发射灯管中，所述电子发射层为碳纳米管层、纳米金刚石层或纳米类金刚石层。

在本发明所述的场发射灯管中，所述透明玻璃管的一端设有排气管，所述排气管与所述透明玻璃管熔封连接。

在本发明所述的场发射灯管中，所述透明玻璃管的内壁的位于所述导电膜边沿处涂覆有与导电膜连接的银膜带，所述阳极引出线与所述银膜带钎焊连接。

在本发明所述的场发射灯管中，所述透明玻璃管内设置有用于固定所述栅极筒的绝缘支架。

实施本发明的场发射灯管，具有以下有益效果：在本发明的场发射灯管中，由于在阴极丝的外围套设有栅极筒，一方面降低了灯管的开启电压，另一方面分散了电子束，使灯管发出的光更为均匀。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的场发射灯管的优选实施例的示意图；

图2是图1中A部放大图；

图3是本发明的场发射灯管的优选实施例的截面示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1至图3所示，为本发明的场发射灯管的一个优选实施例。该场发射灯管具有一个透明玻璃管10，透明玻璃管10的两端密封，其内壁上涂覆有透明导电膜20，导电膜20上涂覆有荧光粉层30，阴极丝40居中设置在透明玻璃管10中，阴极丝40沿透明玻璃管10长度方向延伸。

为了使灯管发出的光比较均匀，本发明的场发射灯管还包括一栅极筒50，栅极筒50为由金属网51制成筒体，栅极筒50套在阴极丝40的外围。栅极筒50与阴极丝40同轴心设置，金属网51具有均匀分布的方孔511，金属网51的透过率为80％，即方孔511的总面积占金属网51的面积的80％。在栅极筒50施加电压可以控制阴极丝40的电子发射，栅极筒50的内径越小，即金属网51与阴极丝40之间的距离越小，引发阴极丝40发射电子的开启电压越小，但是，距离太小时，工艺上制作比较困难，栅极筒50与阴极丝40之间容易放电形成电火花，金属网51与阴极丝40之间的距离优选0.1～10mm，在本实施例中，金属网51与阴极丝40之间的距离为5mm。

阴极丝40是一根表面设置有电子发射层的金属丝，该金属丝可以是镍、不锈钢、钼等金属丝，在本实施例中，阴极丝40为镍丝。电子发射层可以是沉积在金属丝表面的碳纳米管层、纳米金刚石层或纳米类金刚石层(DLCDiamond Like Carbon)，在本实施例中，采用碳纳米管作为电子发射层。由于电子发射层在生长的过程中，受各种因素的影响，电子发射层的发射尖端分布是不均匀的，这就导致阴极丝40表面有些局部区域发射电子，而有些局部区域不发射电子。参看图3，为电子束轨迹示意图，从图上可以看出，由阴极丝40发出的束状的电子束1并不是沿其表面均与分布的，具有定向的性质。经过栅极筒50的金属网51后，一小部分的电子打在金属网上被吸收，大部分的电子穿过金属网5上的网孔511被分散到各个方向，打在荧光粉层30的电子分布比较均匀，因此使场发射灯管发出的光比较均匀。电子的分散情况可以通过控制栅极筒50的金属网51的网孔的形状、金属网51与阴极丝40之间的距离、栅极筒50与阴极丝40之间的相对电压来控制。

透明玻璃管10的两端熔封形成两个封头11、12，与透明导电膜20电连接的阳极引出线21、与阴极丝40电连接的阴极引出线41以及与栅极筒50电连接的栅极引出线52由封头11中引出，这些引出线与透明玻璃管10熔封形成封头11时被封在封头11中。为了固定阴极丝40和栅极筒50，阴极丝40的与阴极引出线41相对的一端也引出阴极引出线41’，栅极筒50的与栅极引出线52相对的一端也引出栅极引出线52’，阴极引出线41’和栅极引出线52’封在封头12中。为了很好的固定栅极筒50以及阴极丝40也可以在透明玻璃管10内设置绝缘支架，例如石英支架，来固定阴极丝40和栅极筒50。

在本实施例中，阳极引出线21，阴极引出线41、41’，以及栅极引出线52、52’都采用4J50铁镍合金丝，实际应用中，并不局限于铁镍合金丝，其他导电性能良好的金属丝都可以作为引出线，但该金属丝的膨胀系数要与玻璃的膨胀系数相当，减小应力。各引出线必要时可以做一些打弯处理，即在金属丝设置一些折弯的缓冲部。阴极引出线41、41’与阴极丝40可以采用点焊的方式连接，栅极引出线52、52’与栅极筒50也采用点焊的方式连接。为了保证阳极引出线21与透明导电膜20之间保持良好的导通，可以在透明玻璃筒10的内壁上位于透明导电膜20的边沿的位置涂覆银浆以形成与透明导电膜20连接的银膜带，然后将阳极引出线21钎焊在银膜带上。

栅极筒50的金属网51的材质可以是铁、镍、钼、筒或不锈钢等金属材质，在本实施例中采用镍制成。金属网51上的网孔还可以是圆形或其他多边形的孔，这些孔均匀分布在金属网上，金属网透过率过高则分散效果不好，透过率太低，则会吸收太多阴极丝发射出的电子，金属网的透过率优选在70％～90％。

透明导电膜20优选透光度在85％以上，电阻率不大于50欧姆/□的导电膜。在本实施例中采用纳米铟锡金属氧化物膜(ITO Indium Tin Oxides)，其透光度为90％，电阻率为50欧姆/□。导电膜电阻率与总电阳R的关系如下：

R＝ρL/W

其中R——总电阻，单位为Ω；

ρ——电阻率(方块电阻)，一般表示为R/□；

L——所测矩形导电膜的两电极间的距离；

W——所测矩形导电膜的宽度(与电极连线垂直方向)。

荧光粉层20可以根据需要涂覆白光荧光粉或者彩色光荧光粉，在本实施例中，采用白色荧光粉。

透明玻璃管10可以采用钠钙玻璃或者石英玻璃，在本实施例中采用钠钙玻璃。

为了保证透明玻璃管10内处于真空态，在透明玻璃管10的一端设置有排气管13，排气管13与透明玻璃管10熔封连接，在灯管制作的最后，从排气管13抽真空并进行封离。

在本发明的场发射灯管中，由于在阴极丝的外围套设有栅极筒，一方面降低了灯管的开启电压，另一方面分散了电子束，使灯管发出的光更为均匀。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (5)

1.一种场发射灯管，包括:

透明玻璃管，其两端密封，管内抽真空，透明玻璃管的内壁上涂覆有透明导电膜，透明导电膜上涂覆有荧光粉层；

阳极引出线，其与透明导电膜电连接，并由透明玻璃管的一端引出；

阴极丝，其为表面设置有电子发射层的金属丝，设置在透明玻璃管内；

阴极引出线，其与阴极丝电连接，并由透明玻璃管的一端引出；

其特征在于，还包括：

栅极筒，其为由金属网制成的圆筒体，套设在所述阴极丝的外围；

栅极引出线，其与栅极筒电连接，并由透明玻璃管的一端引出；

所述栅极筒与所述阴极丝同轴心设置；

述金属网具有圆形或多边形的网孔，所述金属网上的网孔均匀分布；

所述金属网的透过率为70%～90%。

所述金属网与所述阴极丝之间的距离为0.1～10mm；

所述透明玻璃管内设置有用于固定所述栅极筒的绝缘支架；

述透明玻璃管的内壁的位于所述导电膜边沿处涂覆有与导电膜连接的银膜带，所述阳极引出线与所述银膜带钎焊连接。

2.根据权利要求1所述的场发射灯管，其特征在于，所述栅极筒由铁、镍、钼、铜或不锈钢材料制成。

3.根据权利要求1所述的场发射灯管，其特征在于，所述导电膜为纳米铟锡金属氧化物膜，所述纳米铟锡金属氧化物膜的透光度大于85%，所述纳米铟锡金属氧化物膜的电阻率不大于50欧姆/□。

4.根据权利要求1所述的场发射灯管，其特征在于，所述电子发射层为碳纳米管层、纳米金刚石层或纳米类金刚石层。

5.根据权利要求1所述的场发射灯管，其特征在于，所述透明玻璃管的一端设有排气管，所述排气管与所述透明玻璃管熔封连接。

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