Катодолюминесцентная излучающая лампа

Катодолюминесцентная излучающая лампа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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.

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.