JP2008147193A - 電界放出型ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、電界放出型ランプに関し、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、透明なチューブと、陽極と、電子放出層を有する陰極と、を含む。ここで、前記陽極は、前記透明なチューブの内壁に局部的に塗布される反射層と、該反射層の表面に形成される蛍光層と、を含む。且つ、前記反射層は導電金属材料からなる。前記電界放出型ランプは立体角度αで照明し、前記反射層は、前記透明なチューブの中心軸の方向に沿って、角度が３６０°−αの範囲で前記透明なチューブに塗布される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電界放出型ランプに関し、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。

現在広く応用される蛍光ランプは、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、蛍光管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もっとも負荷がかかり、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は全方位に光を放出するので、所定の範囲を照明することができない。

従って、本発明は、所定の範囲を照明することができ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、透明なチューブと、陽極と、電子放出層を有する陰極と、を含む。ここで、前記陽極は、前記透明なチューブの内壁に局部的に塗布される反射層と、該反射層の表面に形成される蛍光層と、を含む。且つ、前記反射層は導電金属材料からなる。

前記電界放出型ランプは立体角度αで照明する場合、前記反射層は前記透明なチューブの中心軸の方向に沿って、角度が３６０°−αの範囲で前記透明なチューブに塗布される。

前記反射層は、銀又はアルミニウムからなることが好ましい。

さらに、前記反射層は、複数のカーボンナノチューブを含む。

前記透明なチューブは、少なくとも一つの端部が開口される。この場合、該開口の端部は封止部材で密封される。

前記透明なチューブ及び前記封止部材はガラスからなることが好ましい。

従来技術と比べて、本発明の電界放出型ランプを利用することにより、局部領域を高輝度に照明することができる。

図面を参照すると、本発明の実施形態について説明する。

図１及び図２に示すように、本実施形態のＦＥＬ（電界放出型ランプ）１０は、透明なチューブ２０と、陽極３０と、陰極４０と、前記透明なチューブ２０の端部２２を密封するための封止部材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なチューブ２０の内部に設置される。

前記透明なチューブ２０はガラスからなり、二つの端部２２を有する。前記封止部材５０もガラスからなる。前記封止部材５０で前記二つの端部２２を密封させ、前記透明なチューブ２０の内部に密封の空間を形成させる。前記陽極３０及び前記陰極４０はそれぞれ前記透明なチューブ２０の前記二つの端部２２近接して設置される。

前記陽極３０は、前記透明なチューブ２０の内壁に塗布される金属の反射層３２と、前記反射層３２に形成される蛍光層３４と、陽極電極３６と、を含む。前記ＦＥＬ１０で照明しようとする範囲により、前記反射層３２の寸法を設定することができる。例えば、前記ＦＥＬ１０は、左方向に、立体角度αで照明する場合、前記反射層３２は前記透明なチューブ２０の中心軸の方向に沿って、角度が３６０°−αの範囲で、前記透明なチューブ２０の右側に塗布される。αは数式１の条件を満足する。

０＜α＜３６０° （数式１）

前記反射層３２は、金属からなる不透明な層である。前記反射層３２は、アルミニウム又は銀からなることが好ましい。前記反射層３２はアルミニウムからなる場合、真空蒸着方法により前記透明なチューブ２０の内壁に塗布される。

前記反射層３２の前記透明なチューブ２０の端部２２に近接する部分を露出させて、露出領域（図示せず）を形成し、前記反射層３２に蛍光層３４を形成する。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、白色又はカラー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、前記反射層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、前記透明なチューブ２０の中心軸に平行して前記封止部材５０に嵌入して固定される。前記引き出し柱３６２の一つの端部は前記透明なチューブ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なチューブ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は、次のように設置されることもできる。例えば、前記陽極電極３６は柱状又は線状の導電部材からなる場合、一つの端部は前記反射層３２に接続され、もう一つの端部は前記透明なチューブ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は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なチューブ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３を参照して、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０．３ｍｍ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は銀からなる。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に近接する前記封止部材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、前記封止部材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なチューブ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なチューブ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３を参照して、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を参照して、前記透明なガラス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、前記一つの封止部材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。

本実施形態における前記ＦＥＬ１０の前記透明なチューブ２０は、二つの開口の端部を有し、該二つの開口の端部は、それぞれ前記封止部材５０で密封される。前記陽極電極３６及び前記陰極電極４４は、それぞれ前記二つの封止部材５０に設置されている。代わりに、前記陽極電極３６及び前記陰極電極４４は、一つの前記封止部材５０に設置されることができる。なお、前記透明なチューブ２０は、一つの端部が開口の端部であり、もう一つの端部は無開口の端部であるように構成されることができる。この場合、前記透明なチューブ２０の開口の端部は、前記封止部材５０で密封され、前記陽極電極３６及び前記陰極電極４４は、全て前記封止部材５０に設置される。

前記ＦＥＬ１０が作動する場合、前記反射層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に衝突されて、光が放出される。前記光の一部は、前記透明なチューブ２０の前記反射層３２が塗布されない領域から透過して射出され、他の部分は前記反射層３２で反射されて、前記透明なチューブ２０の前記反射層３２が塗布されない領域から透過して射出される。

本実施形態のＦＥＬの模式図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。

符号の説明

１０ ＦＥＬ
２０ 透明なチューブ
２２ 端部
３０ 陽極
３２ 反射層
３４ 蛍光層
３６ 陽極電極
３６０ 引き出しシート
３６６ 外接電極
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 封止部材
７０ ゲッター

Claims (6)

1. 透明なチューブと、陽極と、電子放出層を有する陰極と、を含む電界放出型ランプであり、
   前記陽極は、前記透明なチューブの内壁に局部的に塗布される反射層と、該反射層の表面に形成される蛍光層と、を含み、
   前記反射層は導電金属材料からなることを特徴とする電界放出型ランプ。
2. 前記電界放出型ランプは立体角度αで照明し、
   前記反射層は、前記透明なチューブの中心軸の方向に沿って、角度が３６０°−αの範囲で前記透明なチューブに塗布され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。
3. 前記反射層は、銀又はアルミニウムからな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。
4. 前記反射層は、複数の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。
5. 前記透明なチューブは、少なくとも一つの端部が開口され、
   該開口の端部は封止部材で密封され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。
6. 前記透明なチューブ及び前記封止部材は、ガラスからな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。

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