RU2479064C2

RU2479064C2 - Light source

Info

Publication number: RU2479064C2
Application number: RU2011121212/07A
Authority: RU
Inventors: Борис Исаакович Горфинкель; Николай Павлович Абаньшин; Александр Николаевич Якунин
Original assignee: ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "Волга-Свет" (ООО "Волга-Свет")
Priority date: 2011-05-25
Filing date: 2011-05-25
Publication date: 2013-04-10
Also published as: RU2011121212A

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: in a light source, having a vacuum envelope inside of which there are cathodic electrodes in form of extended surfaces, having an emitter layer in form of a coating of nano-sized current-conducting structures and anodic electrodes having a phosphor layer, the emitter layer is in form of a heterogeneous structure in which there are additional electrostatic field concentrators in form of a set of nano-sized and/or micro-sized dielectric structures, wherein there are nano-sized gaps between the surfaces of the nano-sized current-conducting structures and the nano-sized dielectric structures.

EFFECT: providing activation of existing and formation of additional autoemission centres on conducting nano-structured particles of the emitter layer, reduced intensity of loading emitting nano-sized structures, eliminating criticality of the autoemission structure of the light source to the dimensional scatter of the nano-sized current-conducting structures and improved consumer properties of the light source, simplification of technological processes of making said light source.

4 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к энергосберегающим светотехническим приборам. Преимущественной сферой его применения являются бытовые и промышленные системы освещения помещений, наружного освещения, подсветки ЖК экранов с активной матрицей, динамические и статические информационные экраны, экраны дисплеев.The invention relates to energy-saving lighting devices. The predominant scope of its application is domestic and industrial lighting systems for rooms, outdoor lighting, backlight LCD screens with an active matrix, dynamic and static information screens, display screens.

Известен осветительный прибор, который представляет собой стеклянную газоразрядную лампу, внутренняя сторона которой покрыта люминесцентным слоем - люминофором (см. патент RU №2354085, МПК: Н05В 41/295, опубл. 27.04.2009). Люминофор возбуждается ультрафиолетовым излучением, источником которого является заполняющая лампу газовая среда с присутствием паров ртути при протекании через нее потока электронов, и реагирует свечением в видимой области спектра. Светоотдача современных люминесцентных ламп составляет 50-90 Лм/Вт (соответствует энергетической эффективности 8 - 13%), что в несколько раз превышает аналогичные параметры стандартных ламп накаливания (см. Диденко А.Н., Зверев Б.В. СВЧ - энергетика. М.: Наука, 2000, с.103).Known lighting device, which is a glass discharge lamp, the inner side of which is covered with a luminescent layer - a phosphor (see patent RU No. 2354085, IPC: Н05В 41/295, publ. 04/27/2009). The phosphor is excited by ultraviolet radiation, the source of which is a gas medium filling the lamp with the presence of mercury vapor during the flow of electrons through it, and reacts by glowing in the visible region of the spectrum. The light output of modern fluorescent lamps is 50-90 Lm / W (corresponding to an energy efficiency of 8 - 13%), which is several times higher than the similar parameters of standard incandescent lamps (see Didenko A.N., Zverev B.V. Microwave - energy. M .: Nauka, 2000, p. 103).

Вместе с высокой энергетической эффективностью люминесцентные лампы характеризуются хорошим цветовым спектром и отсутствием критичности к температуре окружающей среды. Последнее преимущество является весьма важным, поскольку исключает необходимость применения специальных систем охлаждения для обеспечения заданного теплового режима осветительного прибора.Together with high energy efficiency, fluorescent lamps are characterized by a good color spectrum and a lack of criticality to ambient temperature. The latter advantage is very important because it eliminates the need for special cooling systems to provide a given thermal regime of the lighting device.

Светодиоды, которые обладают высоким КПД, тем не менее не могут быть признаны достойной альтернативой люминесцентным лампам, поскольку уступают им как по качеству цветового спектра, так и по степени критичности к температуре окружающей среды. Более того, по мере повышения мощности источника света указанные различия только усугубляются.LEDs that have high efficiency, however, cannot be recognized as a worthy alternative to fluorescent lamps, because they are inferior to them both in the quality of the color spectrum and in the degree of criticality to ambient temperature. Moreover, as the power of the light source increases, these differences only worsen.

Основным недостатком люминесцентных ламп является наличие в их рабочей атмосфере высокоядовитых паров ртутьсодержащих соединений, что делает люминесцентные лампы экологически небезопасными, создает проблемы при их утилизации после выхода из строя, а также может приводить к возникновению чрезвычайных ситуаций заражения помещений в случаях разрушения ламп.The main disadvantage of fluorescent lamps is the presence of highly toxic vapors of mercury-containing compounds in their working atmosphere, which makes fluorescent lamps environmentally unsafe, creates problems when they are disposed of after failure, and can also lead to emergency situations of contamination of premises in cases of lamp destruction.

Известны катодолюминесцентные лампы, принцип действия которых основан на использовании эффекта полевой эмиссии электронного потока с катодного электрода, ускорения его электронного потока в электрическом поле прибора и оседания электронного потока на анодный электрод, покрытый люминофором, с генерацией светового потока (см. патент RU №2260224, МПК: H01J 1/28, H01J 63/04, опубл. 10.09.2004). Катод в такой лампе выполнен в виде пучка углеродных волокон с фибриллами на торцах длиной 25-100 нм и диаметром 2-5 нм, заключенного в проводящую оболочку по длине, кроме конца пучка волокон, эмитирующего электроны.Known cathodoluminescent lamps, the principle of which is based on using the effect of field emission of the electron beam from the cathode electrode, accelerating its electron beam in the electric field of the device and settling the electron beam on the anode electrode coated with a phosphor, with the generation of light flux (see patent RU No. 2260224, IPC: H01J 1/28, H01J 63/04, publ. 09/10/2004). The cathode in such a lamp is made in the form of a bundle of carbon fibers with fibrils at the ends with a length of 25-100 nm and a diameter of 2-5 nm, enclosed in a conductive shell along the length, except for the end of the fiber bundle emitting electrons.

Сохраняя все преимущества люминесцентных ламп, катодолюминесцентные лампы лишены основного недостатка люминесцентных, являясь экологически безопасными.Keeping all the advantages of fluorescent lamps, cathodoluminescent lamps are devoid of the main disadvantage of fluorescent lamps, being environmentally friendly.

Вместе с тем для рассматриваемого источника света характерны как неравномерность распределения интенсивности свечения поверхности люминофора, так и нестабильность этого распределения во времени, что отрицательно сказывается на потребительских качествах дампы. Причиной такого поведения источника света является существенная нелинейность зависимости тока автоэмиссии от напряженности электростатического поля. Поэтому исходная неравномерность свечения является следствием сложности достижения сбалансированного токоотбора со всей поверхности эмиттера. К тому же в результате малых изменений взаимного положения углеродных волокон с фибриллами (например, из-за действия пондеромоторных сил) происходит существенное перераспределение электростатического поля в микро- и нанокрестности элементарных центров эмиссии и, соответственно, локальное изменение плотности тока эмиссии и перераспределение плотности тока на поверхности анодного электрода, покрытого люминофором.At the same time, the light source under consideration is characterized by both the uneven distribution of the intensity of the glow of the phosphor surface and the instability of this distribution over time, which negatively affects the consumer qualities of the dump. The reason for this behavior of the light source is the significant non-linearity of the dependence of the field emission current on the intensity of the electrostatic field. Therefore, the initial irregularity of the glow is a consequence of the difficulty of achieving a balanced current collection from the entire surface of the emitter. In addition, as a result of small changes in the relative position of carbon fibers with fibrils (for example, due to the action of ponderomotive forces), there is a significant redistribution of the electrostatic field in the micro- and nanoscale of elementary emission centers and, accordingly, a local change in the emission current density and redistribution of the current density by the surface of the anode electrode coated with a phosphor.

Применение распределенного автоэмиссионного эмиттера, содержащего наноразмерные центры эмиссии, способствует устранению этого недостатка. Так, в низковольтном катодолюминесцентном матричном экране, описанном в патенте RU №2258974, МПК: H01J 31/12, H01J 1/30, опубл. 20.08.2005, распределенные катодные электроды выполняются на плоской диэлектрической пластине, противолежащей другой пластине с системой анодных электродов, покрытых люминофором. Для обеспечения полевой эмиссии на катодные электроды нанесены углеродные нанотрубки.The use of a distributed field emission emitter containing nanoscale emission centers helps to eliminate this drawback. So, in the low-voltage cathodoluminescent matrix screen described in patent RU No. 2258974, IPC: H01J 31/12, H01J 1/30, publ. 08/20/2005, distributed cathode electrodes are performed on a flat dielectric plate opposite to another plate with a system of anode electrodes coated with a phosphor. To ensure field emission, carbon nanotubes are deposited on the cathode electrodes.

Наиболее близким аналогом - прототипом по технической сущности является известный катодолюминесцентный источник света в виде вакуумного прибора с полевой эмиссией, анодные и катодные электроды которого расположены внутри вакуумной оболочки, противолежат друг другу и выполнены в виде развитых выпукло/вогнутых поверхностей, причем поверхность анодных электродов покрыта люминофором, а поверхность катодных электродов покрыта слоем наноразмерных токопроводящих структур - углеродных нанотрубок, образующих шероховатую эмитирующую поверхность.The closest analogue to the prototype in technical essence is the well-known cathodoluminescent light source in the form of a vacuum device with field emission, the anode and cathode electrodes of which are located inside the vacuum shell, are opposite to each other and made in the form of developed convex / concave surfaces, and the surface of the anode electrodes is covered with a phosphor and the surface of the cathode electrodes is covered with a layer of nanoscale conductive structures - carbon nanotubes, forming a rough emitting surface shit.

Недостаток этой конструкции связан с существованием разброса как длины нанотрубок, так и их направления по отношению к катодной поверхности. Взаимная экранировка соседних произвольно направленных нанотрубок приводит к критичности эмиттера по отношению к уровню приложенного ускоряющего напряжения. Устранение этого недостатка и обеспечение однородности эмиссии ведет к необходимости удовлетворения жесткого требования идентичности нанотрубок. Практическая реализация его существенно усложняет технологию изготовления.The disadvantage of this design is associated with the existence of a spread in both the length of the nanotubes and their direction with respect to the cathode surface. The mutual screening of adjacent randomly directed nanotubes leads to the emitter being critical with respect to the level of the applied accelerating voltage. The elimination of this drawback and ensuring uniformity of emission leads to the need to satisfy the stringent requirements of the identity of nanotubes. Its practical implementation significantly complicates the manufacturing technology.

Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в обеспечении активизации существующих и образовании дополнительных центров автоэмиссии на проводящих наноструктурных частицах эмиттерного слоя, в уменьшении интенсивности нагружения эмитирующих наноразмерных структур, в устранении критичности автоэмиссионной структуры источника света к разбросу размеров наноразмерных токопроводящих структур и, соответственно, к повышению потребительских качеств источника света, а также в упрощении технологических процессов при его изготовлении.The problem to be solved by the claimed invention is aimed at ensuring the activation of existing and the formation of additional centers of field emission on conductive nanostructured particles of the emitter layer, in reducing the intensity of loading of the emitting nanoscale structures, in eliminating the criticality of the field emission structure of the light source to the size spread of nanoscale conductive structures and, accordingly to improve the consumer qualities of the light source, as well as to simplify the technological processes owls in its manufacturing.

Указанный технический результат достигается тем, что в источнике света, содержащем вакуумную оболочку, внутри которой в виде развитых поверхностей выполнены катодные электроды с эмиттерным слоем в виде покрытия наноразмерных токопроводящих структур и анодные электроды со слоем люминофора, эмиттерный слой выполнен в виде гетерогенной структуры, в которой выполнены дополнительные концентраторы электростатического поля в виде совокупности наноразмерных и/или микроразмерных диэлектрических структур, причем между поверхностями наноразмерных токопроводящих структур и наноразмерных диэлектрических структур выполнены наноразмерные зазоры.The indicated technical result is achieved in that in a light source containing a vacuum shell, inside which cathode electrodes with an emitter layer in the form of a coating of nanoscale conductive structures and anode electrodes with a phosphor layer are made in the form of developed surfaces, the emitter layer is made in the form of a heterogeneous structure, in which additional concentrators of the electrostatic field are made in the form of a combination of nanoscale and / or microdimensional dielectric structures, and between the surfaces of the nanor dimensional conductive structures and nanoscale dielectric structures made nanoscale gaps.

Кроме того в источнике света вакуумная оболочка выполнена в виде стеклянного цилиндра, внутренняя поверхность стеклянного цилиндра покрыта последовательно прозрачным электропроводящим слоем и люминофором, а катодный электрод выполнен в виде цилиндрического стержня, поверхность которого покрыта эмиттерным слоем в виде гетерогенной структуры, при этом катодный электрод расположен вдоль оси цилиндра; в источнике света на поверхность слоя люминофора нанесена тонкая металлическая пленка, прозрачная для электронов; в источнике света между катодным электродом и анодным электродом расположена вытягивающая металлическая сетка, обеспечивающая эмиссию электронов пониженным напряжением.In addition, the vacuum shell in the light source is made in the form of a glass cylinder, the inner surface of the glass cylinder is sequentially covered with a transparent conductive layer and a phosphor, and the cathode electrode is made in the form of a cylindrical rod, the surface of which is covered with an emitter layer in the form of a heterogeneous structure, while the cathode electrode is located along cylinder axis; in the light source, a thin metal film transparent to electrons is deposited on the surface of the phosphor layer; In the light source between the cathode electrode and the anode electrode there is a pulling metal grid, which provides low-voltage electron emission.

В данном техническом решении используется обнаруженный и исследованный авторами эффект усиления напряженности электрического поля в неоднородных структурах «металл-диэлектрик». В основе этого эффекта лежит известное физическое явление скачка нормальной составляющей напряженности электростатического поля на границе двух диэлектрических сред с различными значениями диэлектрической проницаемости. На примере двумерной структуры ранее было показано, что неоднородное диэлектрическое включение с типичными для автоэмиссионной электроники геометрическими параметрами (десятки нанометров) и относительной диэлектрической проницаемостью ε=6, помещенное на электрод диода, обеспечивает усиление напряженности электростатического поля на уровне 1,4-2,6 раза.This technical solution uses the effect of amplification of electric field strength in inhomogeneous metal-insulator structures discovered and studied by the authors. This effect is based on the well-known physical phenomenon of a jump in the normal component of the electrostatic field strength at the interface of two dielectric media with different values of permittivity. By the example of a two-dimensional structure, it was previously shown that an inhomogeneous dielectric inclusion with geometric parameters typical of field emission electronics (tens of nanometers) and a relative permittivity ε = 6, placed on the diode electrode, provides an increase in the electrostatic field strength at the level of 1.4-2.6 times.

В отличие от случая помещения непрерывного неограниченного слоя диэлектрика в диод, когда напряженность поля меняется на границе скачком, оставаясь постоянной в каждой из подобластей - и в диэлектрике, и в вакууме, локальная диэлектрическая неоднородность изменяет характер скачка напряженности поля на границе. Электростатическое поле перестает быть однородным в каждой из подобластей. Вблизи границы сопряжения «диэлектрик-вакуум» наблюдаются как зоны повышения напряженности поля (выше первоначальной средней напряженности поля), так и зоны его ослабления (ниже первоначальной средней напряженности поля). Этот эффект визуально проявляется в «выталкивании» эквипотенциалей из объема диэлектрика в направлении внешнего поля и является следствием поляризации связанных зарядов диэлектрика.In contrast to the case of placing a continuous unbounded dielectric layer in the diode, when the field strength changes abruptly at the boundary, remaining constant in each of the subregions, both in the dielectric and in vacuum, the local dielectric inhomogeneity changes the nature of the field strength jump at the boundary. The electrostatic field ceases to be uniform in each of the subregions. Near the dielectric – vacuum interface, both zones of increasing field strength (above the initial average field strength) and zones of its weakening (below the initial average field strength) are observed. This effect is visually manifested in the “pushing” of the equipotentials from the dielectric volume in the direction of the external field and is a consequence of the polarization of the bound charges of the dielectric.

Из-за поляризации диэлектрика во внешнем поле на поверхности диэлектрического включения возникает граничный заряд, который и является причиной возникновения локальных неоднородностей напряженности электростатического поля в малой окрестности диэлектрического включения. Поэтому внедрение в эмиттерный слой нано- и/или микроразмерных частиц диэлектрического материала приводит к образованию дополнительных концентраторов электростатического поля и обеспечивает появление дополнительных центров автоэмиссии с наноразмерных токопроводящих структур как на поверхности эмиттерного слоя, так и внутри него. Совокупность наноразмерных токопроводящих структур, внедренных нано- и/или микроразмерных частиц диэлектрического материала и зазоров между поверхностями токопроводящих и диэлектрических частиц образуют гетерогенную структуру, характеризующуюся существенным увеличением числа автоэмиссионных центров при пониженном уровне рабочего потенциала.Due to the polarization of the dielectric in an external field, a boundary charge arises on the surface of the dielectric inclusion, which is the reason for the appearance of local inhomogeneities of the electrostatic field strength in a small neighborhood of the dielectric inclusion. Therefore, the introduction of nano- and / or micro-sized particles of a dielectric material into the emitter layer leads to the formation of additional electrostatic field concentrators and provides the appearance of additional field emission centers from nanoscale conductive structures both on the surface of the emitter layer and inside it. The combination of nanoscale conductive structures embedded by nano- and / or micro-sized particles of dielectric material and the gaps between the surfaces of the conductive and dielectric particles form a heterogeneous structure, characterized by a significant increase in the number of field emission centers with a reduced level of working potential.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, примером конкретного исполнения и описанием.The invention is illustrated by graphic materials, an example of a specific implementation and description.

На фиг.1 схематично изображен источник света.Figure 1 schematically shows a light source.

На фиг.2 схематично изображен катодный электрод.Figure 2 schematically shows a cathode electrode.

На фиг.3 схематично изображена гетерогенная структура.Figure 3 schematically shows a heterogeneous structure.

На фиг.4 схематично изображен источник света с металлической пленкой.Figure 4 schematically shows a light source with a metal film.

На фиг.5 схематично изображен источник света с металлической сеткой.Figure 5 schematically shows a light source with a metal mesh.

На чертежах приняты следующие обозначения:In the drawings, the following notation:

1 - источник света;1 - light source;

2 - вакуумная оболочка;2 - a vacuum shell;

3 - катодный электрод;3 - cathode electrode;

4 - эмиттерный слой;4 - emitter layer;

5 - анодные электроды;5 - anode electrodes;

6 - электропроводящий слой;6 - conductive layer;

7 - люминофор;7 - phosphor;

8 - гетерогенная структура;8 - heterogeneous structure;

9 - наноразмерные токопроводящие структуры;9 - nanoscale conductive structures;

10 - наноразмерные диэлектрические структуры;10 - nanoscale dielectric structures;

11 - наноразмерные зазоры между токопроводящими структурами и диэлектрическими структурами;11 - nanoscale gaps between conductive structures and dielectric structures;

12 - металлическая пленка;12 - a metal film;

13 - металлическая сетка;13 - metal mesh;

14 - катодный узел.14 - cathode assembly.

Источник света 1 состоит из вакуумной оболочки 2. Вакуумная оболочка 2 может быть выполнена любой геометрической формы, например, в виде лампочки, цилиндра и т.д. Внутри вакуумной оболочки 2 в виде развитых поверхностей расположен, по крайней мере, один катодный электрод 3 с эмиттерным слоем 4 в виде покрытия наноразмерных токопроводящих структур 9, содержащий дополнительные концентраторы электрического поля в виде внедренных нано - и/или микроразмерных частиц диэлектрического материала - наноразмерные диэлектрические структуры 10 в совокупности с наноразмерными токопроводящими структурами 9 образуют гетерогенную структуру 8. В гетерогенной структуре 8 выполнены наноразмерные зазоры 11 между наноразмерными токопроводящими структурами 9 и наноразмерными диэлектрическими структурами 10.The light source 1 consists of a vacuum shell 2. The vacuum shell 2 can be made of any geometric shape, for example, in the form of a bulb, cylinder, etc. At least one cathode electrode 3 with an emitter layer 4 in the form of a coating of nanoscale conductive structures 9 is located inside the vacuum shell 2 in the form of developed surfaces. It contains additional concentrators of the electric field in the form of embedded nanoscale and / or microsized particles of a dielectric material - nanoscale dielectric structures 10 in conjunction with nanoscale conductive structures 9 form a heterogeneous structure 8. In a heterogeneous structure 8, nanoscale gaps 11 between nano azmernymi conductive structures 9 and nanoscale dielectric structures 10.

На поверхности вакуумной оболочки 2, по крайней мере, частично прозрачной для прохождения света расположены анодные электроды 5, на электропроводящий слой 6 которых нанесен слой люминофора 7 (см. фиг.1). Эмиттерный слой 4 выполнен в виде гетерогенной структуры 8 (см. фиг.2 и фиг.3).On the surface of the vacuum shell 2, at least partially transparent for the passage of light, anode electrodes 5 are located, on the electrically conductive layer 6 of which a phosphor layer 7 is deposited (see FIG. 1). The emitter layer 4 is made in the form of a heterogeneous structure 8 (see figure 2 and figure 3).

Вакуумная оболочка 2 может быть выполнена, по крайней мере, в виде стеклянного цилиндра, внутренняя поверхность стеклянного цилиндра покрыта последовательно прозрачным электропроводящим слоем 6 и люминофором 7, а катодный электрод 3 выполнен в виде цилиндрического стержня, поверхность которого покрыта эмиттерным слоем 4 в виде гетерогенной структуры 8, при этом катодный электрод 3 расположен вдоль оси цилиндра.The vacuum shell 2 can be made at least in the form of a glass cylinder, the inner surface of the glass cylinder is sequentially coated with a transparent conductive layer 6 and a phosphor 7, and the cathode electrode 3 is made in the form of a cylindrical rod, the surface of which is coated with an emitter layer 4 in the form of a heterogeneous structure 8, while the cathode electrode 3 is located along the axis of the cylinder.

Источник света работает следующим образом.The light source operates as follows.

Для варианта конструкции источника света без металлической сетки 13 (диодный вариант) на катодный электрод 3 через вывод подается потенциал U_к, а на электропроводящий слой 6 анодного электрода 5 через вывод подается потенциал U_а, причем U_к<U_а. При этом под воздействием электрического поля эмитируемые из катодного электрода 3 автоэмиссионные электроны бомбардируют люминофор 7 на анодном электроде 5. Под действием бомбардировки электронами происходит свечение люминофора.For the embodiment of the light source 13 without the metal grid (diode embodiment) to the cathode electrode 3 via the output potential supplied _{to the} U, and the conductive layer 6 of the anode electrode 5 is supplied via terminal potential U _a, U _a and <U _a. In this case, under the influence of an electric field, field emission electrons emitted from the cathode electrode 3 bombard the phosphor 7 on the anode electrode 5. Under the influence of electron bombardment, the phosphor glows.

Для варианта конструкции источника света с металлической сетки 13 (триодный вариант) на катодный электрод 3 через вывод подается потенциал U_к, на металлическую сетку 13 подается потенциал U_с, и на электропроводящий слой 6 анодного электрода 5 через вывод подается U_а, причем U_к<U_с<U_а. Под воздействием электрического поля сетки 13 с поверхности катодного электрода 3 вытягиваются электроны и под действием более высокого потенциала на анодном электроде 5 электроны движутся мимо металлической сетки 13 в направлении анодного электрода 5 и бомбардируют люминофор 7 на анодном электроде 5. Под действием бомбардировки электронами происходит свечение люминофора 7 - люминофор 7 испускает свет.For the embodiment of the light source with a metallic mesh 13 (triode embodiment) to the cathode electrode 3 via the output fed potential U _k, on the metal net 13 applied potential U _s, and the conductive layer 6 of the anode electrode 5 via the pin is U _a, wherein U _to <U _c <U _a . Under the influence of the electric field of the grid 13, electrons are drawn from the surface of the cathode electrode 3 and, under the action of a higher potential, on the anode electrode 5, the electrons move past the metal grid 13 in the direction of the anode electrode 5 and bombard the phosphor 7 on the anode electrode 5. Under the influence of electron bombardment, the phosphor glows 7 - phosphor 7 emits light.

Пример конкретного исполнения.An example of a specific implementation.

Был изготовлен источник света 1, вакуумная оболочка 2 которого выполнена из стеклянной колбы грушевидной формы, на часть которой нанесена методом напыления, например, алюминия, металлическая пленка 6, и катафоретическим способом нанесен люминофор 7. Автоэлектронный катодный электрод 3 с эмиттерным слоем 4 сформирован на поверхности основания катодного электрода 3 катодного узла 14. При этом эмиттерный слой 4 содержит наноразмерные токопроводящие структуры 9, смешанные с наноразмерными диэлектрическими структурами 10 в определенной пропорции. Проводят послойное электрофоретическое высаживание наноразмерных токопроводящих структур 9 и наноразмерных диэлектрических структур 10.A light source 1 was made, the vacuum shell 2 of which is made of a pear-shaped glass flask, part of which is deposited by spraying, for example, aluminum, a metal film 6, and a phosphor 7 is applied by cataphoretic method. An autoelectronic cathode electrode 3 with an emitter layer 4 is formed on the surface the base of the cathode electrode 3 of the cathode assembly 14. In this case, the emitter layer 4 contains nanoscale conductive structures 9 mixed with nanoscale dielectric structures 10 in a certain proportion and. A layer-by-layer electrophoretic planting of nanoscale conductive structures 9 and nanoscale dielectric structures 10 is carried out.

Использование описываемой конструкции источника света с автоэлектронной эмиссией по сравнению с известными конструкциями источников света с автоэлектронной эмиссией позволяет получить следующие преимущества:The use of the described design of a light source with field emission compared with the known designs of light sources with field emission allows to obtain the following advantages:

- локализация поля в окрестности диэлектрических частиц обеспечивает активацию существующих и образование дополнительных центров автоэмиссии на проводящих наноструктурных частицах эмиттерного слоя, при этом используется выявленный эффект локализации электростатического поля в окрестности граничной поверхности нано- и микроразмерных диэлектрических частиц; максимальный коэффициент усиления напряженности внешнего поля составляет 2,0÷3,5 раза при изменении относительной диэлектрической проницаемости в диапазоне 4-40 и размера диэлектрической частицы в диапазоне 20÷2000 нм. На расстоянии 0,2 d (d - поперечный размер частицы, измеренный в направлении вектора напряженности) приложенного внешнего поля обеспечивается коэффициент усиления внешнего поля не ниже 1,5;- localization of the field in the vicinity of dielectric particles ensures the activation of existing and the formation of additional field emission centers on the conductive nanostructured particles of the emitter layer, using the revealed effect of localization of the electrostatic field in the vicinity of the boundary surface of nano- and micro-sized dielectric particles; the maximum gain of the external field is 2.0 ÷ 3.5 times with a change in the relative dielectric constant in the range of 4-40 and the size of the dielectric particle in the range of 20 ÷ 2000 nm. At a distance of 0.2 d (d is the transverse particle size measured in the direction of the intensity vector) of the applied external field, the external field gain is not lower than 1.5;

- одновременно достигается снижение пороговой разности потенциалов для обеспечения требуемого уровня автоэмиссионного тока эмиттера, уменьшение интенсивности нагружения эмитируемых наноразмерных структур, замедляются процессы деградации эмиттера и повышается его долговечность, обеспечивается защита эмитируемых наноразмерных структур от ионной бомбардировки, снижается разрушающее влияние пондеромоторных сил, повышается стабильность работы источника света.- at the same time, a reduction in the threshold potential difference is achieved to ensure the required emitter field current, a decrease in the loading intensity of the emitted nanoscale structures, the emitter degradation processes are slowed down and its durability is increased, the emitted nanoscale structures are protected from ion bombardment, the destructive effect of the ponderomotive forces is reduced, and the source operation stability is improved Sveta.

Claims

1. A light source containing a vacuum shell, inside which a cathode electrode with an emitter layer is made in the form of developed surfaces in the form of a coating of nanoscale conductive structures and anode electrodes with a phosphor layer, characterized in that the emitter layer is made in the form of a heterogeneous structure, in which additional electrostatic field concentrators in the form of a combination of nanoscale dielectric structures, and between the surfaces of nanoscale conductive structures and nanoscale dielectric an insulating structure is nanoscale gaps.

2. The light source according to claim 1, characterized in that the vacuum shell is made in the form of a glass cylinder, the inner surface of the glass cylinder is sequentially coated with a transparent conductive layer and a phosphor, and the cathode electrode is made in the form of a cylindrical rod, the surface of which is coated with an emitter layer in the form of a heterogeneous structure, while the cathode electrode is located along the axis of the cylinder.

3. The light source according to claim 2, characterized in that a thin metal film transparent to electrons is deposited on the surface of the phosphor layer.

4. The light source according to claim 2, characterized in that between the cathode electrode and the anode electrode there is a pulling metal grid that provides low-voltage electron emission.