Катодолюминесцентная лампа

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к катодолюминесцентным источникам света. Целью изобретения является повышение светоотдачи лампы. На внутреннюю поверхность шарообразной ча сти стеклянного баллона 1 нанесено светопропускающее электропроводное покрытие - анод 2, на который нанесен слой люминофора 3. Рабочая поверхность катода 6 покрыта высокоэмиссионным материалом . При подаче напряжения возникает электронно-лучевой разряд с полым катодом . Часть электронов вызывает свечение люминофора, а электроны, сформировавшиеся 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, эмиттируются термоэлектроны, которые вызывают дополнительное свечение люминофора. 2 ил. В СО с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ж

C 4

О

О

О (21) 3873628/07 (22) 26,03.85 (46) 23,01,93. Бюл. ¹ 3 (71) Львовский политехнический институт им, Ленинского комсомола (72) Т.А,Дякив, Т;В.Лахоцкий и B,Ñ.Äðó÷åê (56) Патент Великобритании

N 2070849, кл, H 01 J 63/06, 1981.

Патент Великобритании

N 2089561, кл. Н 01 J 63/06, 1982.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1730686, кл. H 01 J 63/06, 1983. (54) КАТОДОЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ ЛАМПА (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к катодолюминесцентным источникам света. Целью изобретения является повышение светоотдачи лампы. На внутреннюю поверхность шарообразной ча

„„5g„„1790011 А1 сти стеклянного баллона 1 нанесено светопропускающее электропроводное покрытие — анод 2, на который нанесен слой люминофора 3. Рабочая поверхность катода

6 покрыта высокоэмиссионным материалом. При подаче напряжения возникает электронно-лучевой разряд с полым катодом, Часть электронов вызывает свечение люминофора, а электроны, сформировавшиеся 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, эмиттируются термоэлектроны, которые вызывают дополнительное свечение люминофора. 2 ил.

1790011

Изобретение относится к электротехнике, в частности к разработке катодолюминесцентных источников света, предназначенных для использования в светильниках местного назначения, светосигнализаторах и других светотехнических устройствах.

Целью изобретения является повышение светоотдачи лампы.

На фиг. 1 приведен общий вид катодолюминесцентной лампы; на фиг, 2 — зависимость койцентрации электронного потока, излучаемого hQllblM катодом, от напряжения и на электродах и давления наполняющего газа (Р1 > Р2 > Рз, U> < Uz < Оз).

Катодолюминесцентная лампа содержит стеклянный баллон 1, аналогичный баллону стандартной лампы накаливания общего назначения, на внутреннюю поверхность шарообразной части которого нанесено светопропускающее электропроводное покрытие — анод 2, поверх которого нанесен слой люминофора 3, резьбовой цокол ь 4. В цилиндрической части стеклянного баллона 1 над гребешковой ножкой 5 установлен полый катод 6, изготовленный из фольги металла, например никеля, молибдена и др. Рабочая поверхность катода 6 покрыта высокоэмиссионным материалом, имеющим металлическую структуру, например торированным вольфрамом, Над полым катодом 6 по оси симметрии лампы, при помощи стеклянного стержня 7, прикрепленного к гребешку гребешковой ножки 5 и молибденовой поддержки 8, установлен полусферический полый элемент 9, обращенный полостью к полому катоду 6. Он выполнен из фольги металла, температура плавления которого выше 1000 С, например никеля, вольфрама, молибдена и покрыт с внешней стороны высокоэмиссионным материалом 10, имеющим металлическую или порошкообразную структуру. На боковой поверхности цоколя 4 вмонтирован контакт 11, соединенный с анодом лампы 2 для подключения положительного полюса источника напряжения. На торце цоколя в электроизоляционной трубке расположен контакт 12, соединенный с полым катодом 6 для подключения отрицательного полюса источника напряжения, Полый катод 6 и полусферический элемент 9, которые обращены полостями друг к другу, а также гребешковая ножка 5 и цоколь 4 размещены по общей оси симметрии баллона. Объем лампы наполнен инертным газом до давления 9.10 — 2 10 мм рт.ст.

Линии 13, 14 и 15 на фиг, 2 — линии пересечения электронных лучей с поверхностью колбы соответственно при давлении

55 наполняющего газа Р1, Рг и Рз и напря>кении на электродах 01, Uz и 0з.

Параметры ламп, соответствующие случаю U1, Р1 (см. фиг. 2), подобраны таким образом, что фокус полого катода, помещенного в цилиндрической части стеклянного баллона находится на оси симметрии лампы а в месте перехода цилиндрической части стеклянного баллона в его шарообразную часть. Свечение люминофора в области ниже линии 15 (см. фиг. 2), вызванное той частью электронов, которая не вошла в электронный луч, не менее интенсивное, чем в катодолюминесцентной лампе без полого элемента 9, Это объясняется тем, что параметры электронно-лучевого разряда в предлагаемой катодолюминесцентной лампе (напряжение и давление) обеспечивают большую энергию электронам, достигающим люминофорное покрытие. Другая часть электронов, сформировавшаяся в электронный луч, разогревает полусферический полый элемент, который, излучая электроны, обеспечивает увеличение светового потока, чем и достигается положительный эффект.

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

Формирование потока электронов, излучаемых полым катодом, распределение яркости по площади источника света, и энергетические характеристики лампы зависят от давления наполняющего газа и величины напряжения между электродами, необходимого для осуществления электронно-лучевого разряда.

Из фиг. 2 следует, что уменьшение давления инертного газа в баллоне лампы от Р1 до Рз вызывает необходимость увеличения напряжения зажигания лампы от U> до Оз.

При этом плотность электронного тока в электронном луче увеличивается, и если при параметрах U<, P>, удовлетворяющих режиму работы лампы наблюдается равномерное свечение по всей площади источника света (выше линии 13, фиг. 2), то в случае параметров 0з, Рз наблюдается яркое пятно на куполе баллона по оси лампы, (выше линии 15 на фиг, 2). Основная часть излучаемыхх и алым катодом электродов формируется в электронный луч, вызывая яркое свечение люминофора выше линии

13, 14, 15 (см. фиг. 2), а оставшаяся часть равномерно распределяется электрическим полем и вызывает менее интенсивное свечение ниже указанных линий в каждом из трех случаев соответственно, Контрастность све1790011

55 чения по обе стороны указанный линий хорошо различима визуально. Максимальная концентрация электронов в электронном луче наблюдается в точке его фокусировки Е (cM, фиг, 2), расстояние которой от катода по оси лампы может меняться в зависимости от параметров разряда в широких пределах, например, от поверхности колбы (точка А) до положения F и не зависит от диаметра полоГо катода.

Диаметр пятна электронного луча в точке его фокусировки определяется при помощи стеклянного баллона с нанесенным на

его внутреннюю поверхность светопрозрачным электропроводным покрытием, но без нанесения слоя люминофора — баллон должен просматриваться насквозь, Точка фокусировки электронного луча для конкретного соотношения давления в баллоне лампы и напряжения на электродах определяется 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 помещается тонкая металлическая фольга с нанесенными миллиметровыми делениями или сетка с известными размерами ячейки, например 0,5 мм, выполненные из вольфрама или никеля, Бомбардировка электронами сетки или тонкой фольги, размещенных в точке фокусировки электронного луча в плоскости перпендикулярной

- направлению его распространения, вызывает их свечение. По ячейкам сетки или делениям на пластинке фольги визуально определяется диаметр пятна электронного луча в точке фокусировки.

Диаметр полусферического полого элемента бэл должен быть таким, чтобы его отношение к диаметру пятна бл электронного луча в точке фокусировки находилось в пределах 1,1 " 1,2. Экспериментально оп установлено, что отклонение этого соотношения от указанных границ в меньшую сторону приводит к краевой дифракции электронов, а в большую сторону — к неравномерности нагрева полусферического элемента. В первом случае наблюдается неравномерность распределения электронов по поверхности люминофорного покрытия, а во втором случае — неравномерность плотности эмиссии термоэлектронов с поверхности полусферического элемента. . Поверхность элемента, помещенного в точку фокусировки электронного луча, выбирвется полусферической. В этом случае она будет эквидистантная эквипотенциальным поверхностям электрического поля, что обеспечитравномерноераспределениетермоэлектронов по поверхности люминофорного покрытия, и тем самым равномерную яркость поверхности источника света. Как указывалось выше, диаметр пятна электронного луча в точке его фокусировки определяется не диаметром полого катода или другим конструктивными элементами лампы, а взаимосвязью напряжения на электродах лампы и давления наполняющего газа.

В связи с этим выразить диаметр полусферического полого элемента через линейные размеры конструктивных элементов лампы не представляется возможным. Для каждого конкретного соотношения напряжения на электродах и давления наполняющего газа, диаметр пятна электронного луча в точке его фокусировки и, соответственно, диаметр полусферического элемента в границах соотношения 1,1 < — 1,2 опреоэл

С1п деляется экспериментально.

Экспериментально установлено, что для стеклянного баллона стандартных ламп накаливания мощностью 60 и 100 Вт диаметр D шарообразной части которых составляет 60 мм, диаметр пятна d электронного луча в точке его фокусировки при напряжении питания 1400 В и давления наполняющего газа(аргон) 4 10 мм рт.ст. составляет

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

Лампа работает следующим образом, При подаче на электроды лампы постоянного напряжения 1400 В возникает электронно-лучевой разряд с полым катодом. Та часть электронов, которая не сформировалась в электронный луч, с момента включения лампы вызывает свечение люминофора, а электроны, сформировавшиеся 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 эмиттируются термоэлектроны, которые движутся перпендикулярно к эквипотенциальной поверхности электрического поля в направлении анода 4, вызывая дополнительное свечение люминофора, 1790011

Формула изобретения > ) 3

Составитель В,Горчанова

Редактор С.Мельникова Техред М.Моргентал Корректор Н Милюкова

Заказ 351 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Катодолюминесцентная лампа, содер>кащая наполненный инертным газом стеклянный баллон, имеющий цилиндрическую 5 часть, переходящую в шарообразную, на внутреннюю поверхность которой нанесен анод, выполненный в виде светопрозрачного электропроводного слоя и покрытый люминофором, и полый катод с рабочей 10 поверхностью отрицательной кривизны в каждой ее точке, покрытой высокоэмисси. онным материалом, установленный внутр баллона в месте перехода его шарообраз ной части в цилиндрическую, о т л и ч а ю. шийся тем, что, с целью повышени светоотдачи, она дополнительно снабжен полусферическим полым элементом, обра щенным вогнутой частью к полому катоду, установленным соосно с ним и покрытым с внешней стороны высокоэмиссионным материалом,