КАТОДОЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ ИЗЛУЧАЮЩАЯ ЛАМПА Российский патент 2005 года по МПК H01J1/28 H01J63/04 

Настоящее изобретение относится к светотехнике и может быть использовано в осветительных устройствах, а также в качестве светящихся элементов цветных, монохромных, динамических и статических видеоэкранов, информационных табло.

Известны катодолюминесцентные излучающие лампы, описанные в патентах США: № 5,877,588 «Автокатод и источник света с автокатодом» и № 6,359,383 «Дисплей с катодом из нанотрубок и метод его изготовления».

Наиболее близким к заявляемому изобретению является патент РФ № 2180145 «Автоэмиссионное устройство», в котором содержится описание основной части лампы - автоэмиссионное устройство, содержащее размещенные в вакуумной колбе автоэмиссионный катод из пучка углеродных волокон, анод, модулятор с отверстием, выводы катода, анода и модулятора, изолирующие, крепящие и центрирующие элементы.

Однако известное устройство имеет следующие недостатки: нестабильность и малый срок службы в связи с несовершенной структурой эмитирующей поверхности автоэмиссионного катода (далее катода) из-за неконтролируемых изменений распределения электрического поля в области катода, вызываемых несовершенством центровки модулятора и катода, а также возникновением паразитных зарядов в примыкающих к катоду и модулятору деталях и недостаточной виброустойчивостью. Перечисленные факторы увеличивают рабочие напряжения, ухудшают модуляционные свойства и не позволяют получить автоэмиссию с повторяемыми характеристиками.

Техническим результатом настоящего изобретения является улучшение стабильности и долговечности люминесцентных ламп.

Указанный результат достигается за счет того, что в известном устройстве, содержащем, размещенные в вакуумной колбе люминесцентный анод с высоковольтным вводом, модулятор с диафрагмой и выводом, катод с выводом, элементы, крепящие и центрирующие катод и модулятор, предложено элементы крепящие и центрирующие выполнить из электропроводного материала или с электропроводным покрытием кроме неэлектропроводных изолирующих областей, имеющих минимальные размеры, достаточные для исключения электрического пробоя при рабочих напряжениях на аноде, модуляторе и катоде, причем проводящие элементы электрически соединить с выводами модулятора, катода или с отдельными выводами.

Дополнительно предложено катод выполнить из пучка углеродных волокон с фибриллами на торцах с длиной 250÷1000Е и диаметром 20÷50 Е, заключенного в проводящую оболочку, электрически соединенную с выводом катода, или в оболочку из диэлектрика с проводящим покрытием по длине пучка, кроме части пучка волокон, эмитирующей электроны.

Также предложено в качестве крепящих и центрирующих элементов применить, по крайней мере, одну центрирующую шайбу, в отверстии которой соосно с диафрагмой модулятора размещены катод и элементы с изолирующими областями, расположенные в пазах по периметру центрирующей шайбы и модулятора, и крепящие их, при этом контактный узел, электрически соединяющий катод с катодным выводом, предложено выполнить из электропроводящего вещества, нанесенного на противоположный от эмиттера конец пучка углеродных волокон, и контактирующей с ним металлической обечайки, которая посредством электропроводных траверс жестко связана с электропроводной центрирующей шайбой, контактирующей с катодным выводом.

Улучшение стабильности и увеличение долговечности катодолюминесцентной лампы достигается за счет того, что элементы крепящие и центрирующие выполнены из электропроводного материала или имеют электропроводное покрытие кроме неэлектропроводных изолирующих областей, причем проводящие изолированные друг от друга области, расположенные вблизи модулятора и катода, электрически соединены соответственно с выводами модулятора и катода в простейшем случае или с отдельными выводами, на которые подаются фиксированные потенциалы, позволяющие дополнительно оптимизировать формирование электронного пучка. Это приводит к тому, что на указанных деталях не могут скапливаться и храниться паразитные заряды, вызванные попадающими на них электронами, а неэлектропроводные изолирующие области, в которых могут накапливаться заряды, предложено выполнять с минимальными размерами, достаточными для исключения электрического пробоя при рабочих напряжениях на аноде, модуляторе и катоде.

Дополнительный признак изобретения направлен на повышение долговечности катодолюминесцентной лампы. Катод, выполненный из пучка углеродных волокон с фибриллами на торцах с длиной и диаметром обладает повышенной надежностью из-за большего среднего числа самовосстанавливающихся эмиттирующих электроны фибрилл, а проводящая оболочка, электрически соединенная с выводом катода или оболочка из диэлектрика, но с проводящим покрытием с аналогичным соединением, предотвращает ее от накопления паразитных зарядов.

Другой дополнительный признак изобретения улучшает стабильность, надежность и вибропрочность лампы за счет того, что крепящие и центрирующие элементы обеспечивают жесткую, точно сцентрированную конструкцию, благодаря центрирующей шайбе, в отверстии которой соосно с диафрагмой модулятора размещен катод, и элементам с изолирующими областями, крепящим центрирующую шайбу с катодом и модулятор по их периметру.

Перечень графических материалов, иллюстрирующих заявляемое изобретение: на Фиг.1 приведена конструкция катодолюминесцентной излучающей лампы; на Фиг.2 - детали предлагаемой конструкции.

Катодолюминесцентная излучающая лампа (см. Фиг.1 и 2) содержит в вакуумной колбе 1 люминесцентный анод 2 с высоковольтным вводом 3, модулятор 4 с диафрагмой, контактный вывод 5 катода, контактный вывод 6 модулятора, катод 7, состоящий из пучка углеродных волокон 8 и диэлектрической обечайки 9, покрывающей пучок углеродных волокон по его длине кроме торцевых частей, одна из которых является эмиттирующей 10, а другая контактной, центрирующую шайбу 11, изолирующие элементы 12, расположенные в пазах по периметру центрирующей шайбы 11 и модулятора 4, и крепящие их, контактный узел, электрически соединяющий катод 7 с выводом 5 катода 7 через электропроводное вещество 13, нанесенное на противоположный от эмиттера 10 конец пучка углеродных волокон 8 и контактирующую с ним металлическую обечайку 14, электропроводные траверсы 15 и жестко связанную с ней электропроводную центрирующую шайбу 11. Все элементы 9, 11, 12, 14, 15, крепящие и центрирующие, выполнены из электропроводного материала или имеют электропроводное покрытие 16 кроме изолирующих областей 17 изолирующих элементов 12, имеющих минимальные размеры, достаточные для исключения электрического пробоя при рабочих напряжениях на аноде, модуляторе и катоде, причем изолированные друг от друга проводящие области этих элементов соединены с выводами модулятора 5, катода 6 или с отдельными выводами.

Прелагаемая катодолюминесцентная лампа работает следующим образом.

Между модулятором 4 и анодом 2 прикладывается разность потенциалов, как правило, положительный потенциал к аноду, отрицательный - к модулятору. Управляющая интенсивностью свечения лампы разность потенциалов прикладывается к промежутку катод 7 - модулятор 4, причем положительный потенциал - к модулятору, отрицательный потенциал - к катоду. Под действием управляющей разности потенциалов между катодом и модулятором у поверхности торцов углеродных волокон 10 создается электрическое поле, достаточное для туннельной (автоэлектронной) эмиссии электронов проводимости из фибрилл углеродных волокон в вакуумный промежуток катод 7 - модулятор 4. Ускоренные разностью потенциалов между катодом и модулятором электроны частично проходят через диафрагму модулятора 4 в вакуумный промежуток модулятор 4 - анод 2. В этом промежутке электроны дополнительно ускоряются разностью потенциалов между модулятором и анодом до энергии, необходимой для эффективного возбуждения люминофора, входящего в состав анода 2. Под действием электронной бомбардировки люминесцентный анод 2 излучает свет.

Преимущество предложенной конструкции состоит в том, что все вспомогательные детали, расположенные у катода 7 и модулятора 4, не создают неконтролируемых искажающих полей, вызываемых зарядами из захваченных электронов, так как они выполнены из проводящих материалов или имеют проводящее покрытие 16, и соединены с выводами, имеющими фиксированные потенциалы, кроме минимальных изолирующих областей 17 на изолирующих элементах 12.

Преимущество также состоит в том, что катод выполнен вибропрочным и точноцентрируемым, т.к. состоит из пучка углеродных волокон, заключенного в диэлектрическую, в частности стеклянную, оболочку с достаточным для центровки диаметром, а эмиттирующая поверхность торца пучка, состоящая из множества фибрилл, по мере постепенного разрушения в процессе эксплуатации самовосстанавливается с сохранением общего среднего числа эмитирующих фибрилл.

Настоящее описание изобретения, в т.ч. состава и работы устройства, включая предлагаемый вариант его исполнения, предполагает дальнейшее возможное совершенствование специалистами и не содержит каких-либо ограничений в части реализации. Все притязания сформулированы исключительно в формуле изобретения.

Изобретение относится к светотехнике и может быть использовано в осветительных устройствах, а также в виде светящихся элементов цветных, монохромных, динамических и статических видеоэкранов информационных табло. Техническим результатом изобретения является улучшение стабильности и долговечности люминесцентных ламп. Указанный результат достигается за счет того, что в известном устройстве, содержащем размещенные в вакуумной колбе люминесцентный анод с высоковольтным вводом, модулятор с диафрагмой и выводом, элементы, крепящие и центрирующие катод и модулятор, крепящие и центрирующие элементы выполнены из электропроводного материала или с электропроводным покрытием кроме изолирующих областей, имеющих минимальные размеры, достаточные для исключения электрического пробоя при рабочих напряжениях на аноде, модуляторе и катоде, причем проводящие области этих элементов электрически соединены с выводами модулятора, катода или с отдельными выводами. Катод может быть выполнен из пучка углеродных волокон с фибриллами на торцах с длиной 250÷1000 Е и диаметром 20÷50 Е, заключенного в проводящую оболочку, электрически соединенную с выводом катода, или в оболочку из диэлектрика с проводящим покрытием по длине пучка, кроме конца пучка волокон, эмитирующего электроны. Крепящие и центрирующие элементы могут быть снабжены, по крайней мере, одной центрирующей шайбой, при этом контактный узел катода может быть выполнен из электропроводящего вещества, нанесенного на конец пучка углеродных волокон, противоположный концу, эмитирующему электроды и металлической обечайки, жестко связанной с центрирующей шайбой при помощи электропроводных траверс. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Катодолюминесцентная излучающая лампа, содержащая в вакуумной колбе люминесцентный анод с высоковольтным выводом, модулятор с диафрагмой и выводом, катод с выводом, элементы, крепящие и центрирующие катод и модулятор, отличающаяся тем, что элементы крепящие и центрирующие выполнены из электропроводного материала или имеют электропроводное покрытие кроме изолирующих областей, имеющих минимальные размеры, достаточные для исключения электрического пробоя при рабочих напряжениях на аноде, модуляторе и катоде, причем проводящие области этих элементов электрически соединены с выводами модулятора, катода или с отдельными выводами.2. Катодолюминесцентная излучающая лампа по п.1, отличающаяся тем, что катод выполнен из пучка углеродных волокон с фибриллами на торцах с длиной 250-1000 Å и диаметром 20-50 Å, заключенного в проводящую оболочку, электрически соединенную с выводом катода или в оболочку из диэлектрика с проводящим покрытием по длине пучка, кроме конца пучка волокон, эмиттирующего электроны.3. Катодолюминесцентная излучающая лампа по любому из пп.1 и 2, отличающаяся тем, что элементы крепящие и центрирующие содержат, по крайней мере, одну центрирующую шайбу, в отверстии которой соосно с диафрагмой модулятора размещен катод и элементы с изолирующими областями, расположенные в пазах по периметру центрирующей шайбы и модулятора, при этом контактный узел катода выполнен в виде электропроводного вещества, нанесенного на конец пучка углеродных волокон, противоложный концу, эмиттирующему электроны, и металлической обечайке, жестко связанной с центрирующей шайбой посредством электропроводных траверс.