JP2008153222A - 電界放出型ランプ - Google Patents
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- Vessels, Lead-In Wires, Accessory Apparatuses For Cathode-Ray Tubes (AREA)
Abstract
【課題】本発明は、電界放出型ランプに係り、特にカーボンナノチューブを含む電界放出型ランプに関する。
【解決手段】本発明の電界放出型ランプは、透明チューブと、陽極と、電子放出層を有する陰極と、二つの柱体と、を含む。前記陽極は、前記透明チューブの内壁に塗布される導電膜と、該導電膜の表面に形成される蛍光層と、陽極電極と、を含む。前記陰極はエミッタと、陰極電極と、を含む。さらに、前記陰極電極及び前記陽極電極は、それぞれ異なる柱体に設置される。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の電界放出型ランプは、透明チューブと、陽極と、電子放出層を有する陰極と、二つの柱体と、を含む。前記陽極は、前記透明チューブの内壁に塗布される導電膜と、該導電膜の表面に形成される蛍光層と、陽極電極と、を含む。前記陰極はエミッタと、陰極電極と、を含む。さらに、前記陰極電極及び前記陽極電極は、それぞれ異なる柱体に設置される。
【選択図】図１
Description
本発明は、電界放出型ランプに係り、特にカーボンナノチューブを含む電界放出型ランプに関する。
現在広く応用されている蛍光ランプでは、電流が流れると蛍光管フィラメントから電子が飛び出し、内部に封入されている気体の水銀と衝突、紫外線が発せられる。蛍光ガラス管の内側には蛍光体が塗布されており、紫外線が当たると発光して、蛍光管の外に可視光線を放ち、これにより照明の用途をなす。しかし、蛍光ランプは水銀を含有するので、環境汚染が問題となっている。また、ランプ点灯中に起こる、電極に塗布された電子放出性物質（主にタングステン酸バリウム等）の蒸発、飛散による消耗が主となり、蛍光ランプは始動時に最も負荷がかかり、グロースターターの場合、一回の点灯で約１時間寿命が縮むので、蛍光ランプの寿命が短いという課題もある。
このため、蛍光ランプに代わる省エネで水銀レスの環境負荷が少ない電界放出型ランプ（ＦＥＬ：Ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｌａｍｐ）の研究開発が世界中で行われている。ＦＥＬは、エミッタ電極から放出された電子が蛍光体を励起して可視光とするカソードルミネッセンスを原理とし、ブラウン管と同じ発光方式を用いている。ＦＥＬは、環境汚染源となる水銀を利用せず、蛍光灯と同程度の発光効率があるので、新型の光源として注目されている。
しかし、現在のＦＥＬにおいて、陰極及び陽極はＦＥＬの同じ端部に設置されるので、ＦＥＬの構成が複雑であり、製造が困難になるという課題がある。
従って、本発明は、構成が簡単であり、製造工程も簡単である電界放出型ランプを提供する。
本発明の電界放出型ランプは、透明チューブと、陽極と、電子放出層を有する陰極と、二つの柱体と、を含む。前記陽極は、前記透明チューブの内壁に塗布される導電膜と、該導電膜の表面に形成される蛍光層と、陽極電極と、を含む。前記陰極はエミッタと、陰極電極と、を含む。さらに、前記陰極電極及び前記陽極電極は、それぞれ異なる柱体に設置される。
前記導電膜はカーボンナノチューブを含む。
前記導電膜の前記陽極電極に近接する露出領域の下方にコロイド黒鉛部を設置することが好ましい。
一つの前記柱体には排気パイプが差し込まれる。且つ、前記排気パイプは、一端が前記透明チューブの内部に近接され、もう一端が前記透明チューブの外部へ延伸して排気穴が形成されるように設置される。
前記排気パイプを備える前記柱体に二つのゲッターを設置することが好ましい。
従来技術と比べて、本発明の電界放出型ランプでは、陰極及び陽極は電界放出型ランプの異なる端部に設置されるので、電界放出型ランプの構成が簡単になる。従って、本発明の電界放出型ランプの製造方法も簡単になる。
図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態のＦＥＬ（電界放出型ランプ）１０は、透明チューブ２０と、陽極３０と、陰極４０と、二つの柱体５０と、を含む。前記陽極３０及び前記陰極４０はそれぞれ前記透明チューブ２０の内部に設置される。
前記透明チューブ２０はガラスからなり、二つの端部２２を有する。前記二つの柱体５０もガラスからなる。前記二つの柱体５０はそれぞれ前記透明チューブ２０の前記二つの端部２２に設置され、前記透明チューブ２０の内部が密封空間にされる。一つの前記柱体５０には排気パイプ５２が差し込まれている。前記排気パイプ５２は、一端が前記透明チューブ２０の密封空間に近接され、もう一端が前記透明チューブ２０の外部へ延伸して排気穴５４が形成されるように設置される。前記排気穴５４に真空排気ポンプ（図示せず）を接続して、前記透明チューブ２０の内部のガスを排気することができる。
前記陽極３０は、前記透明チューブ２０の内壁に塗布される導電膜３２と、前記導電膜３２に形成される蛍光層３４と、陽極電極３６と、を含む。前記導電膜３２は、ＩＴＯ膜又はカーボンナノチューブを含む膜である。前記導電膜３２がカーボンナノチューブを含む場合、カーボンナノチューブの長さが１〜１００μｍ、直径が１〜１００ｎｍにされる。さらに、前記カーボンナノチューブの長さは１０μｍにされることが好ましい。
前記導電膜３２の前記陽極電極３６に近接する部分を露出させて、露出領域３２０が形成されるように、前記導電膜３２に蛍光層３４を形成する。さらに、導電膜３２及び陽極電極３６の間の電気伝導性を高めるために、前記導電膜３２の露出領域３２０の下方にコロイド黒鉛部３８を設置することができる。前記蛍光層３４は、高効率、低電圧、長残光性などの特徴がある蛍光物からなることが好ましい。また、前記蛍光層３４は、白色又は有色の蛍光物からなることができる。
前記陽極電極３６は、引き出しシート３６０と、引き出し柱３６２と、引き出し線３６４と、を備える。前記引き出しシート３６０は、前記導電膜３２に電気に接続されるように前記露出領域に設置される。前記引き出し柱３６２は、前記透明チューブ２０の中心軸に平行して一つの前記柱体５０に嵌入させて固定される。前記引き出し柱３６２の一つの端部は前記透明チューブ２０の内部に設置され、前記引き出し線３６４を介して、前記引き出しシート３６０が電気に接続されるが、もう一つの端部は前記透明チューブ２０の外部に設置され、前記陽極３０の外接電極３６６として利用される。前記陽極電極３６は、前記陽極３０と外接素子（図示せず）との電気接続のために設置される。
代わりに、前記陽極電極３６を、次のように設置することもできる。例えば、前記陽極電極３６が柱状又は線状の導電部材からなる場合、一つの端部は前記導電膜３２に接続され、もう一つの端部は前記透明チューブ２０の外部へ延伸して前記陽極電極３０の外接電極３６６として利用される。又は、前記陽極電極３６が前記引き出しシート３６０及び柱状又は線状の導電部材を含む場合、前記導電部材は、一つの端部が前記引き出しシート３６０に接続され、もう一つの端部が記透明チューブ２０の外部へ延伸して前記陽極電極３０の外接電極３６６として利用されるように設置される。
前記陰極４０は、エミッタ４２及び陰極電極４４を備える。図２を参照すると、前記エミッタ４２は、導電体４２０と、該導電体４２０の表面に設置される電子放出層４２２と、を含む。前記導電体４２０は細棒状であり、直径が０．１〜２ｍｍ以上になり、導電金属又はその合金からなる。本実施形態において、前記導電体４２０はニッケルからなる。前記導電体エミッタ４２の一つの端部はニッケル細棒（図示せず）を介して、前記陽極３０の前記陽極電極３６に近接する一つの前記柱体５０に固定され、もう一つの端部は前記陰極電極４４に固定されている。前記陰極電極４４は柱状に形成され、前記排気パイプ５２を備えるもう一つの前記柱体５０に嵌入して固定される。前記陰極電極４４の一つの端部は前記エミッタ４２に電気に接続され、もう一つの端部は前記透明チューブ２０の外部へ延伸して設置され、前記陰極４０の外接電極４４０として利用される。
代わりに、前記エミッタ４２及び前記陰極電極４４の間にスプリング（図示せず）を設置することができる。前記ＦＥＬ１０に接続される電源（図示せず）のオン／オフによる前記エミッタ４２の熱膨張／冷収縮が原因で、前記エミッタ４２の寸法が変化するので、前記スプリングを介して前記エミッタ４２及び前記陰極電極４４の間の平衡を保持することができる。なお、前記陰極電極４４を設置せず、前記エミッタ４２の一つの端部を前記透明チューブ２０の外部までに延伸して、外接電極４４０として利用することができる。
図２を参照すると、前記電子放出層４２２は、ガラス４２６と、該ガラス４２６の内に分散されるカーボンナノチューブ４２４と、導電金属粒子４２８と、を含む。代わりに、前記電子放出層４２２は、タングステンなどの低い仕事関数を有する材料からなることもできる。
さらに、図１を参照すると、前記透明ガラス２０の内部に生じるガス、及び、電子が前記蛍光層３４に衝突することによるガスを吸着させるために、前記排気パイプ５２を備える前記柱体５０に二つのゲッター７０を設置することができる。従って、前記ＦＥＬ１０の真空度を効率的に保持することができる。
前記ＦＥＬ１０が作動する場合、前記導電膜３２及び前記陰極４０の前記電子放出層４２２の間に電界が印加されると、前記電子放出層４２２の前記カーボンナノチューブ４２４は、前記電界の作用で電子を放出して、放出された電子が前記蛍光層３４に衝突して、光が放出される。
１０ ＦＥＬ
２０ 透明チューブ
２２ 端部
３０ 陽極
３２ 導電膜
３２０ 露出領域
３４ 蛍光層
３６ 陽極電極
３６０ 引き出しシート
３６２ 引き出し柱
３６４ 引き出し線
３６６ 外接電極
３８ コロイド黒鉛部
４０ 陰極
４２ エミッタ
４２０ 導電体
４２４ カーボンナノチューブ
４２６ ガラス
４２８ 導電金属粒子
４４ 陰極電極
４４０ 外接電極
５０ 柱体
５２ 排気パイプ
５４ 排気穴
７０ ゲッター
２０ 透明チューブ
２２ 端部
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４４ 陰極電極
４４０ 外接電極
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５２ 排気パイプ
５４ 排気穴
７０ ゲッター
Claims (5)
- 透明チューブと、陽極と、電子放出層を有する陰極と、二つの柱体と、を含む電界放出型ランプであり、
前記陽極は、前記透明チューブの内壁に塗布された導電膜と、該導電膜の表面に形成された蛍光層と、陽極電極と、を含み、
前記陰極は、エミッタと、陰極電極と、を含み、
前記陰極電極及び前記陽極電極は、それぞれ異なる柱体に設置されていることを特徴とする電界放出型ランプ。 - 前記導電膜はカーボンナノチューブを含むことを特徴とする、請求項１に記載の電界放出型ランプ。
- 前記導電膜の前記陽極電極に近接する露出領域の下方にコロイド黒鉛部が設置されていることを特徴とする、請求項１に記載の電界放出型ランプ。
- 一つの前記柱体に排気パイプが差し込まれ、
前記排気パイプは、一端が前記透明チューブの内部に近接され、もう一端が前記透明チューブの外部へ延伸して排気穴が形成されるように設置されていることを特徴とする、請求項１に記載の電界放出型ランプ。 - 前記排気パイプを備える前記柱体に二つのゲッターが設置されていることを特徴とする、請求項４に記載の電界放出型ランプ。
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