CN103811275A - 一种场发射灯管 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种场发射灯管，包括一个透光管、至少3个阳极板、至少3个阴极板和电子发射源，所述阳极板包括阳极基板、形成在阳极基板上的导电膜和形成在导电膜上的发光层，所述阴极板包括阴极基板和形成在阴极基板上的导电层，所述阳极板和所述阴极板两两相对并垂直于所述透光管的径向轴设置在所述透光管内，每对所述两两相对设置的阳极板和阴极板形成一密闭内部空间，所述电子发射源为气体，所述电子发射源填充于每个所述密闭内部空间内。该场发射灯管可实现双面、高亮度、大面积均匀出光，因而具有稳定、均匀、高亮度光源。

Description

一种场发射灯管

技术领域

本发明涉及场发射光源领域，具体涉及一种场发射灯管。

背景技术

场发射荧光管是一种新型绿色节能照明光源，它是利用场发射阴极的新型荧光光源。人们认为这种用冷阴极电子源激励产生可见光的场发射真空荧光光源具有很多种优点：能精确测定发光谱的谱线，在特征谱线上发光亮度高，视角宽，光效高，可获得全色，工作温度范围宽，响应时间短，结构简单，省电，符合绿色环保要求等。和传统荧光管（即日光灯管）相比，场发射荧光管在保持日光灯管高效节能优点的同时，又避免了日光灯管的环境污染、脉冲光闪导致人们视觉疲劳等缺点，是一种绿色节能照明光源。

图1是传统的一种场发射荧光管的基本结构。荧光管中心是一根丝状冷阴极13，具有高效电子发射能力，而外围的玻璃管14内壁是一层镀有荧光粉12的透明导电膜11，作为阳极。在阴极、阳极间（左、右两个末端15间）加以电压，阴、阳极间形成一高电场，在这一电场作用下，电子从阴极13发射到阳极11，从而轰击阳极板11上的荧光粉12而发光。

一般而言，在上述传统场发射荧光管中，电子发射层所释放出的电子仅能撞击发光层表面，故发光层表层将会是发光效率最高的一侧，亦即，发光层所能发出的光大部分会局限于装置内部而无法向外发光；另一方面，由于传统场发射荧光管装置的出光面背对发光层表面，因而发光层所放出的光必须再穿透发光层，阳极及玻璃管内壁才能向外发光，其造成的光效率损耗将进一步降低出光率。故传统场发射荧光管普遍有发光效率不佳的问题。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种场发射灯管，其具有稳定、均匀、高亮度光源，提高场发射灯管的发光效率。

本发明提供了一种场发射灯管，包括一个透光管、至少3个阳极板、至少3个阴极板和电子发射源，所述阳极板包括阳极基板、形成在所述阳极基板上的导电膜和形成在所述导电膜上的发光层，所述阴极板包括阴极基板和形成在所述阴极基板上的导电层，所述阳极板和所述阴极板两两相对并垂直于所述透光管的径向轴设置在所述透光管内，每对所述两两相对设置的阳极板和阴极板形成一密闭内部空间，所述电子发射源为气体，所述电子发射源填充于每个所述密闭内部空间内。

该场发射灯管的工作原理为：当在两极施加高电压时，两极间产生一强电场，使所述气体原子或分子中的电子获得足够的能量，摆脱原子核的束缚而成为自由电子，该电子轰击阳极发光层发出可见光。

所述阳极板和所述阴极板两两相对并垂直于所述透光管的径向轴设置在所述透光管内，这样发光层发出的光将可以从双面直接穿过一层透光管向外发出，从而可提高灯管的发光效率。所述阳极板和所述阴极板两两相对设置是指阳极基板设置有导电膜和发光层的一侧与阴极基板设置有导电层的一侧相向设置。

在本发明中，所述阳极板和阴极板可具体根据透光管的不同型号设置不同数量。对于同一型号的透光管，也可根据实际需要设置不同数量的阳极板和阴极板，所述阳极板和阴极板的数量越多，即两两相对设置的阳极板和阴极板对数越多，则在整个透光管内发生的气体放电产生电子轰击发光层发光的行为更多，从而最终能使场发射灯管获得更加均匀的高亮度光源。

优选地，所述气体为第一电离能小于25.0eV的气体中的一种或其任意组合。气体的第一电离能越小，所需施加的电压就越小，即越容易电离产生电子轰击发光层发光。

更优选地，所述气体为氮气、氦气和氩气中的一种或其任意组合。

优选地，所述两两相对设置的每对阳极板和阴极板之间的距离相同。优选地，所述两两相对设置的每对阳极板和阴极板之间的距离为1~2mm。

所述透光管为场发射灯管的外壳，其材料要求具有较高的透光率。因此，所述透光管可以是普通透明玻璃管，也可以是高透光性PC管，也可以是高透光的PC磨砂管。

优选地，所述阳极基板为透光基板。所述阳极基板可以是普通玻璃板。

优选地，所述导电膜为氧化铟锡（ITO）导电膜。

本发明对所述发光层的材料无特殊限制。优选地，所述发光层为荧光粉层。所述发光层可以为任何现有适用的荧光粉材料；同时，发光层可依据各种用途和需求，使用一种或混合使用多种光色的荧光粉。

优选地，所述阴极基板为透光基板。所述阴极基板可以是普通玻璃板。

优选地，所述导电层的材料为金属或非金属导电材料。具体地，所述导电层的材料可以为铜、铝、金或银，也可以是氧化铟锡导电膜。

优选地，所述导电层的厚度为0.2~1μm。

本发明场发射灯管利用气体作为电子发射源来代替传统场发射荧光管装置中的电子发射体，主要依靠气体电离的方法来激发电子。工作过程中，在同轴电极上加上高压，使两极间产生一强电场，从而使其间的中性气体原子或分子中的电子获得足够的能量，摆脱原子核的束缚而成为自由电子；同时中性的原子或分子由于失去电子而变成带正电荷的正离子。利用所发射的电子轰击阳极发光层发出可见光，可获得稳定、均匀、高亮度的照明光源。

同时，本发明场发射灯管其装置内部设置有多个阴极板和多个阳极板，且各阴、阳极板均是垂直于灯管的。相比于传统的场发射灯管，一方面，解决了发光层所发出的光大部分局限于装置内部而无法向外发光的问题；另一方面，也解决了发光层所放出的光必须穿透发光层、阳极及玻璃灯管内壁才能向外发光，其造成的光效率损耗而进一步降低出光率的问题。由此，本发明的场发射灯管可实现双面、高亮度、大面积均匀出光。

附图说明

图1是传统的场发射灯管的结构示意图；

图2是本发明实施例中的场发射灯管的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图2，一种场发射灯管，其包括一透光管10，9个阳极板20、9个阴极板30，所述阳极板20包括阳极基板21、形成在阳极基板21一表面上的ITO导电膜和形成在ITO导电膜上的发光层22，ITO导电膜和发光层22设置在阳极基板21朝向阴极板30一侧的表面上，所述阴极板30包括阴极基板31和形成在阴极基板31上的导电层32，所述导电层32设置在阴极基板31朝向阳极板20一侧的表面上，9个所述阳极板20和9个所述阴极板30分别两两相对并垂直于所述透光管的径向轴设置在所述透光管10内，每对所述两两相对设置的阳极板20和阴极板30形成一密闭内部空间40，所述密闭内部空间40内充满氮气作为电子发射源。

本实施方式中，在密闭内部空间40内充满氮气作为电子发射源。在其他实施方式中，可充入氦气、氩气或氮气与氦气的混合气体作为电子发射源。

本实施方式中，所述阳极板20和阴极板30设置的数量为9个。在其他实施方式中，可根据透光管10的型号，以及实际需要设置其他数量的阳极板20和阴极板30。

本实施方式中，两两相对设置的每对阳极板20和阴极板30之间的距离为2mm。在其他实施方式中，两两相对设置的每对阳极板20和阴极板30之间的距离可以为1mm，也可以为1~2mm范围内的其他距离长度。

本实施方式中，阳极基板21和阴极基板31均为普通透明玻璃板。本实施方式中，透光管10为普通透明玻璃管。在其他实施方式中，所述透光管10可以是高透光性PC管，也可以是高透光的PC磨砂管。其中，PC磨砂管的透光率也可达90%以上，具有抗黄及防火防震的特性。磨砂灯管能全面解决眩光问题，使光线更加柔和，感觉更加舒适。

本实施方式中，所述发光层22为荧光粉层。所述荧光粉为Y₂O₂S:Eu。在其他实施方式中，所述发光层22可以为任何现有适用的荧光粉材料，同时，发光层22可依据各种用途和需求，使用一种或混合使用多种光色的荧光粉。

本实施方式中，阴极基板表面覆盖的导电层32是ITO膜。所述导电层的厚度为0.2~1μm。在其他实施方式中，导电层32可以是不透明、具有高反射率的铝膜或铜、金或银材质薄膜。当导电层为不透明材质时，虽然不能在同一相对设置的阴、阳极形成的小区域内实现双面出光，但是纵观整个发光区域，其发光亦是双面的，可展现较高的发光效率。此种实施方式下的阴极不仅作为电极用，其也具有反射光线的功能，可进一步提高场发射灯管的光利用率。

该场发射灯管使用时，在灯管两端施加不同电压，对应于每个阴极板30及阳极板20，从而于每个内部密闭空间40内即两极间产生一强电场，在电场作用下，其间的氮气发生电离，失去电子而变成带正电荷的正离子，同时摆脱原子核的束缚而成为自由电子的部分发射电子轰击阳极发光层22发出可见光，获得稳定、均匀、高亮度的照明光源。

本发明提供的场发射灯管其装置内部设置有多个阴极及多个阳极，且各阴、阳极均是垂直于灯管的。相比于传统的场发射荧光管，一方面，解决了发光层所发出的光大部分局限于装置内部而无法向外发光的问题，另一方面，也解决了发光层所放出的光必须穿透发光层、阳极及玻璃管内壁才能向外发光，其造成的光效率损耗将进一步降低出光率的问题。由此，本发明的场发射灯管可实现双面、高亮度、大面积均匀出光。

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 (10)

1.一种场发射灯管，其特征在于，包括一个透光管、至少3个阳极板、至少3个阴极板和电子发射源，所述阳极板包括阳极基板、形成在所述阳极基板上的导电膜和形成在所述导电膜上的发光层，所述阴极板包括阴极基板和形成在所述阴极基板上的导电层，所述阳极板和所述阴极板两两相对并垂直于所述透光管的径向轴设置在所述透光管内，每对所述两两相对设置的阳极板和阴极板形成一密闭内部空间，所述电子发射源为气体，所述电子发射源填充于每个所述密闭内部空间内。

2.如权利要求1所述的场发射灯管，其特征在于，所述气体为第一电离能小于25.0eV的气体中的一种或其任意组合。

3.如权利要求2所述的场发射灯管，其特征在于，所述气体为氮气、氦气和氩气中的一种或其任意组合。

4.如权利要求1所述的场发射灯管，其特征在于，所述两两相对设置的每对阳极板和阴极板之间的距离相同。

5.如权利要求4所述的场发射灯管，其特征在于，所述两两相对设置的每对阳极板和阴极板之间的距离为1~2mm。

6.如权利要求1所述的场发射灯管，其特征在于，所述阳极基板为透光基板。

7.如权利要求1所述的场发射灯管，其特征在于，所述导电膜为氧化铟锡导电膜。

8.如权利要求1所述的场发射灯管，其特征在于，所述发光层为荧光粉层。

9.如权利要求1所述的场发射灯管，其特征在于，所述阴极基板为透光基板。

10.如权利要求1所述的场发射灯管，其特征在于，所述导电层的材料为金属或非金属导电材料，所述导电层的厚度为0.2~1μm。

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