RU1790011C - Катодолюминесцентна лампа - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к катодолюминесцентным источникам света. Целью изобретени   вл етс  повышение светоотдачи лампы. На внутреннюю поверхность шарообразной ча сти стекл нного баллона 1 нанесено свето- пропускающее электропроводное покрытие - анод 2, на который нанесен слой люминофора 3. Рабоча  поверхность катода 6 покрыта высокоэмиссионным материалом . При подаче напр жени  возникает электронно-лучевой разр д с полым катодом . Часть электронов вызывает свечение люминофора, а электроны, сформировавшиес  в электронный луч, разогревают полусферический полый элемент 9, установленный в точке фокусировки луча. В результате разогрева элемента 9 с его внешней стороны, покрытой высокоэмиссионным материалом, эмиттируютс  термоэлектроны, которые вызывают дополнительное свечение люминофора. 2 ил. В СО с

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к разработке катодолюми- несцентных источников света, предназначенных дл  использовани  в светильниках местного назначени , светосиг- нализаторах и других светотехнических устройствах.

Целью изобретени   вл етс  повышение светоотдачи лампы.

На фиг. 1 приведен общий вид катодо- люминесцентной лампы; на фиг. 2 - зависи- мобть концентраций электронного потока, излуча1могб:г10ль м катодом, от напр жени  и на электродах и давлени  наполн ющего газа(Р1 Р2 Рз, Ui ).

Катодолюминесцентна  лампа содержит стекл нный баллон 1, аналогичный баллону стандартной лампы накаливани  общего назначени , на внутреннюю поверхность шарообразной части которого нанесено светопропускающее электропроводное покрытие - анод 2, поверх которого нанесен слой люминофора 3, резьбовой цо- коль4. В цилиндрической части стекл нного баллона 1 над гребешковой ножкой 5 уста- новлен полый катод 6, изготовленный из фольги металла, например никел , молибдена и др. Рабоча  поверхность катода 6 покрыта высокоэмиссионным материалом, имеющим металлическую структуру, напри- мер торированным вольфрамом. Над полым катодом 6 по оси симметрии лампы, при помощи стекл нного стержн  7, прикрепленного к гребешку гребешковой ножки 5 и молибденовой поддержки 8, установлен по- лусферический полый элемент 9, обращенный полостью к полому катоду 6. Он выполнен из фольги металла, температура плавлени  которого выше 1000°С, например никел , вольфрама, молибдена и покрыт с внешней стороны высокоэмиссионным материалом 10, имеющим металлическую или порошкообразную структуру. На боковой поверхности цокол  4 вмонтирован контакт 11, соединенный с анодом лампы 2 дл  подключени  положительного полюса источника напр жени . На торце цокол  в электроизол ционной трубке расположен контакт 12, соединенный с полым катодом 6

дл  подключени  отрицательного полюса

источника напр жени . Полый катод 6 и полусферический элемент 9, которые обраще- ны полост ми друг к другу, а также гребешкова  ножка 5 и цоколь 4 размещены по общей оси симметрии баллона. Объем лампы наполнен инертным газом до давлени  9-10 2-2-10 2мм рт.ст.

Линии 13, 14 и 15 на фиг. 2 - линии пересечени  электронных лучей с поверхностью колбы соответственно при давлении

5

0 5

0 5 0 5 0 5

0

5

наполн ющего газа Pi, P2 и Рз и напр жении на электродах Ui, 1)2 и 1)з.

Параметры ламп, соответствующие случаю Ui. PI (см. фиг. 2), подобраны таким образом, что фокус полого катода, помещенного в цилиндрической части стекл нного баллона находитс  на оси симметрии лампы а в месте перехода цилиндрической части стекл нного баллона в его шарообразную часть. Свечение люминофора в области ниже линии 15 (см. фиг. 2), вызванное той частью электронов, котора  не вошла в электронный луч, не менее интенсивное, чем в катодолюминесцентной лампе без полого элемента 9. Это объ сн етс  тем, что параметры электронно-лучевого разр да в предлагаемой катодолюминесцентной лампе (напр жение и давление) обеспечивают большую энергию электронам, достигающим люминофорное покрытие. Друга  часть электронов, сформировавша с  в электронный луч, разогревает полусферический полый элемент, который, излуча  электроны, обеспечивает увеличение светового потока, чем и достигаетс  положительный эффект.

Форма, размеры и место установки полусферического полого элемента выбраны с учетом особенностей электронно-лучевого разр да с полым катодом и шарообразным анодом.

Формирование потока электронов, излучаемых полым катодом, распределение  ркости по площади источника света, и энергетические характеристики лампы завис т от давлени  наполн ющего газа и величины напр жени  между электродами, необходимого дл  осуществлени  электронно-лучевого разр да.

Из фиг. 2 следует, что уменьшение давлени , инертного газа в баллоне лампы от Pi до Рз вызывает необходимость увеличени  напр жени  зажигани  лампы от Ui до Us. При этом плотность электронного тока в электронном луче увеличиваетс , и если при параметрах lh, Pi, удовлетвор ющих режиму работы лампы наблюдаетс  равномерное свечение по всей площади источника света (выше линии 13, фиг. 2), то в случае параметров Us,Рз наблюдаетс   ркоеп тно на куполе баллона по оси лампы, (выше линии 15 на фиг. 2). Основна  часть излучаемых полым катодом электродов формируетс  в электронный луч, вызыва   ркое свечение люминофора выше линии 13, 14, 15 (см. фиг. 2), а оставша с  часть равномерно распредел етс  электрическим полем и вызывает менее интенсивное свечение ниже указанных линий в каждом из трех случаев соответственно. Контрастность свечени  по обе стороны указанный линий хорошо различима визуально. Максимальна  концентраци  электронов в электронном луче наблюдаетс  в точке его фокусировки F (см. фиг. 2), рассто ние которой от катода по оси лампы может мен тьс  в зависимости от параметров разр да в широких пределах, например, от поверхности кол бы (точка А) до положени  F и не зависит от диаметра полого катода.

Диаметр п тна электронного луча в точке его фокусировки определ етс  при помощи стекл нного баллона с нанесенным на его внутреннюю поверхность светопрозрач- ным электропроводным покрытием, но без нанесени  сло  люминофора - баллон должен просматриватьс  насквозь. Точка фокусировки электронного луча дл  конкретного соотношени  давлени  в баллоне лампы и напр жени  на электродах определ етс  визуально по свечению инертного газа, которое вызвано действием данного потока электронов и в точке его фокусировки (см. фиг. 2) имеет минимальное сечение. В эту точку помещаетс  тонка  металлическа  фольга с нанесенными миллиметровыми делени ми или сетка с известными размерами  чейки, например 0,5 мм, выполненные из вольфрама или никел . Бомбардировка электронами сетки или тонкой фольги, размещенных в точке фокусировки электронного луча в плоскости перпендикул рной направлению его распространени , вызывает их свечение. По  чейкам сетки или делени м на пластинке фольги визуально определ етс  диаметр п тна электронного луча в точке фокусировки.

Диаметр полусферического полого элемента Ьэл должен быть таким, чтобы его отношение к диаметру п тна dn электронного луча в точке фокусировки находилось в пределах 1,1 dn

1,2 . Экспериментально

установлено, что отклонение этого соотношени  от указанных границ в меньшую сторону приводит к краевой дифракции электронов, а в большую сторону - к неравномерности нагрева полусферического элемента . В первом случае наблюдаетс  неравномерность распределени  электронов по поверхности люминофорного покрыти , а во втором случае - неравномерность плотности эмиссии термоэлектронов с поверхности полусферического элемента.

. Поверхность элемента, помещенного в точку фокусировки электронного луча, выбираетс  полусферической. В этом случае она будет эквидистантна  эквипотенциальным поверхност м электрического пол , что обеспечит равномерное распределение термоэлектронов по поверхности люминофорного покрыти , и тем самым равномерную  ркость поверхности источника света. Как указывалось выше, диаметр п тна электронного луча в точке его фокусировки определ етс  не диаметром полого катода или другим конструктивными элементами лампы , а взаимосв зью напр жени  на электродах лампы и давлени  наполн ющего газа. В св зи с этим выразить диаметр полусферического полого элемента через линейные размеры конструктивных элементов лампы не представл етс  возможным. Дл  каждого конкретного соотношени  напр жени  на электродах и давлени  наполн ющего газа , диаметр п тна электронного луча в точке его фокусировки и, соответственно, диаметр полусферического элемента в границах соотношени  1,1 1.2 опреОп

дел етс  экспериментально.

Экспериментально установлено, что дл  стекл нного баллона стандартных ламп накаливани  мощностью 60 и 100 Вт диаметр D шарообразной части которых составл ет 60 мм, диаметр п тна dn электронного луча в точке его фокусировки при напр жении питани  1400 В и давлени  наполн ющего газа (аргон) мм рт.ст. составл ет

5,2 мм. Рассто ние от верхней кромки полого катода до нижней кромки полусферического полого элемента составило 12 мм.

Лампа работает следующим образом. При подаче на электроды лампы посто нного напр жени  1400 В возникает электронно-лучевой разр д с полым катодом. Та часть электронов, котора  не сформировалась в электронный луч, с момента включени  лампы вызывает свечение люминофора,

а электроны, сформировавшиес  в электронный луч, разогревают полусферический полый элемент 9, установленный в точке фокусировки луча. В результате разогрева элемента 9 с его внешней стороны, покрытой высокоэмиссионным материалом 10 эмиттируютс  термоэлектроны, которые движутс  перпендикул рно к эквипотенциальной поверхности электрического пол  в направлении анода 4, вызыва  дополнительное свечение люминофора.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Катодолюмийёсцентна  лампа, содержаща  наполненный инертным газом стеклённый баллон, имеющий цилиндрическую Масть, переход щую в шарообразную, на внутреннюю поверхность которой нанесен анод, выполненный в виде свётопрозрачно- го электропроводного сло  и покрытый люминофором , и полый катод с рабочей поверхностью отрицательной кривизны в

   каждой ее точке, покрытой высокоэмиссионным материалом, установленный внутр / баллона в месте перехода его шарообраз ной части в цилиндрическую, отличаю- щ и и с   тем, что, с целью повышена светоотдачи, она дополнительно снабжена полусферическим полым элементом, обра щенным вогнутой частью к полому катоду, установленным соосно с ним и покрытым с внешней стороны высокоэмиссионным материалом .