JP2011081947A

JP2011081947A - Field emission lamp

Info

Publication number: JP2011081947A
Application number: JP2009231483A
Authority: JP
Inventors: Akio Hiraki; 昭夫平木; Hirohisa Hiraki; 博久平木
Original assignee: NANON DENKO KK
Current assignee: NANON DENKO KK
Priority date: 2009-10-05
Filing date: 2009-10-05
Publication date: 2011-04-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lamp with high efficiency which can be used in place of an incandescent lamp. <P>SOLUTION: The field emission lamp 1 includes a bulb type structure and includes an arc tube 2 having a positive electrode with a phosphor formed on an inner surface and a wire-shaped negative electrode housed facing to the positive electrode, a base 5 as a power supply input terminal, and an outer tube globe 6 for surrounding the arc tube 2. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、フィールドエミッションランプに関する。 The present invention relates to a field emission lamp.

一般に、照明の光源として白熱電球は、色々な場面で多数使用されている(例えば、特許文献１参照)。 Generally, many incandescent light bulbs are used as illumination light sources in various situations (for example, see Patent Document 1).

特開２００４-２５９６５１号公報JP 2004-259651 A

しかしながら、白熱電球は、電力の多くが赤外線や熱として放出されるために効率が極めて低く、省エネあるいは地球環境の観点からは好ましくない。 However, the incandescent lamp is very inefficient because most of the electric power is emitted as infrared rays or heat, and is not preferable from the viewpoint of energy saving or global environment.

このため、今まで白熱電球が使用されている用途に、そのまま置き換えて使用できる効率の高いランプが望まれる。 Therefore, a highly efficient lamp that can be used as it is for an application in which an incandescent bulb has been used is desired.

本発明は、上述のような点に鑑みて為されたものであって、白熱電球と置き換えて使用できる効率の高いランプを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a highly efficient lamp that can be used in place of an incandescent bulb.

本発明では、上記目的を達成するために、次のように構成している。 In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.

本発明のフィールドエミッションランプは、蛍光体付の陽極と、該陽極に対向する共に電界電子放出サイトを有する陰極と、電源入力端としての口金と、前記陽極および前記陰極を外囲する外管グローブとを備えている。 The field emission lamp of the present invention includes an anode with a phosphor, a cathode facing the anode and having a field electron emission site, a base as a power input end, and an outer tube globe surrounding the anode and the cathode. And.

外管グローブ内を真空気密にしてもよいし、外管グローブ内に、前記蛍光体付陽極および前記陰極を設けた真空気密な発光管を収納してもよい。 The outer tube globe may be vacuum-tight, or a vacuum-tight arc tube provided with the phosphor-attached anode and the cathode may be housed in the outer tube globe.

蛍光体付陽極および陰極の形状や位置は、任意である。 The shape and position of the anode with a phosphor and the cathode are arbitrary.

本発明のフィールドエミッションランプによると、蛍光体付の陽極と電界電子放出サイトを有する陰極とを外管グローブ内に収納するとともに、電源入力端としての口金を設けて、電球型に構成したので、白熱電球に置き換えて使用することができるとともに、白熱電球に比べて高効率となる。 According to the field emission lamp of the present invention, an anode with a phosphor and a cathode having a field electron emission site are housed in the outer tube globe, and a base as a power input end is provided, so that it is configured as a light bulb. It can be used by replacing it with an incandescent bulb, and it is more efficient than an incandescent bulb.

本発明の一つの実施態様では、前記陽極および前記陰極を収容する透光性の発光管を備え、前記発光管が、前記外管グローブ内に配置されるようにしてもよい。この発光管は、１つであってもよいし、複数であってもよい。 In one embodiment of the present invention, a translucent arc tube that accommodates the anode and the cathode may be provided, and the arc tube may be disposed in the outer tube globe. There may be one or more arc tubes.

本発明の他の実施態様では、前記蛍光体付の陽極は、多角柱状の各側面を、断面円弧状の曲面とした柱状であって、前記陰極は、前記曲面に対向するように前記円弧の略中心に配置されたワイヤ状である。 In another embodiment of the present invention, the anode with a phosphor has a columnar shape in which each side surface of a polygonal column has a curved surface with an arcuate cross section, and the cathode has a circular arc shape so as to face the curved surface. It is in the shape of a wire arranged at substantially the center.

多角柱は、三角柱以上の多角柱であり、正多角柱であるのが好ましい。 The polygonal prism is a triangular prism or more, and is preferably a regular polygonal prism.

この実施態様では、断面円弧状の曲面を有する蛍光体付陽極に対向するように、ワイヤ状の陰極が、その円弧状の曲面の略曲率中心に、多角柱の軸線に沿うように配置されるので、蛍光体付陽極とワイヤ状の陰極との距離が等しくなって均一な発光が得られる。 In this embodiment, the wire-like cathode is disposed along the axis of the polygonal column at the approximate center of curvature of the arc-shaped curved surface so as to face the anode with a phosphor having an arc-shaped curved surface. Therefore, the distance between the phosphor-attached anode and the wire-like cathode becomes equal, and uniform light emission is obtained.

本発明の更に他の実施態様では、前記口金からの交流入力を、整流昇圧して前記陽極と前記陰極との間に印加する点灯回路を、前記口金と前記外管グローブとによって形成される空間内に配置してもよい。 In still another embodiment of the present invention, a lighting circuit that rectifies and boosts an alternating current input from the base and applies it between the anode and the cathode is a space formed by the base and the outer tube globe. You may arrange in.

本発明の好ましい実施態様では、前記陰極がワイヤ状であって、前記電界電子放出サイトとして炭素膜からなる。 In a preferred embodiment of the present invention, the cathode has a wire shape and is made of a carbon film as the field electron emission site.

本発明によれば、蛍光体付の陽極と電界電子放出サイトを有する陰極とを外管グローブ内に収納するとともに、電源入力端としての口金を設けて、電球型に構成したので、白熱電球に置き換えて使用することができるとともに、白熱電球に比べて高効率となる。 According to the present invention, an anode with a phosphor and a cathode having a field electron emission site are housed in an outer tube globe, and a base as a power input end is provided to form a light bulb. It can be used as a replacement and is more efficient than incandescent bulbs.

本発明の一つの実施の形態のフィールドエミッションランプの正面図である。It is a front view of the field emission lamp of one embodiment of the present invention. 図１の発光管を示す図である。It is a figure which shows the arc tube of FIG. 図２の一部拡大断面図である。It is a partially expanded sectional view of FIG. 本発明の他の実施形態のフィールドエミッションランプの正面図である。It is a front view of the field emission lamp of other embodiment of this invention. 図４の側面図である。FIG. 5 is a side view of FIG. 4. 図４の発光管を示す図である。It is a figure which shows the arc tube of FIG. 本発明の他の実施形態のフィールドエミッションランプの正面図である。It is a front view of the field emission lamp of other embodiment of this invention. 本発明の更に他の実施形態のフィールドエミッションランプの正面図である。It is a front view of the field emission lamp of other embodiment of this invention. 図８の蛍光体付の陽極の上端付近の斜視図である。It is a perspective view of the upper end vicinity of the anode with a fluorescent substance of FIG. 図８の平面図である。It is a top view of FIG. 本発明の他の実施形態の構成図である。It is a block diagram of other embodiment of this invention.

以下、図面によって本発明の実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

（実施形態１）
図１は、本発明の一つの実施形態に係るフィールドエミッションランプの正面図である。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a front view of a field emission lamp according to one embodiment of the present invention.

この実施形態のフィールドエミッションランプ１は、３本の発光管２と、この発光管２を点灯させるための点灯回路としてのインバータ回路３と、各発光管２の一端側を支持するとともに、インバータ回路３を収納する絶縁性のカバー４と、電源入力端としてのエジソンタイプのＥ２６形などの口金５と、発光管２を覆う透明の外管グローブ６とを備えた、いわゆる、電球型のフィールドエミッションランプである。 The field emission lamp 1 of this embodiment supports three arc tubes 2, an inverter circuit 3 as a lighting circuit for lighting the arc tube 2, and one end side of each arc tube 2, and an inverter circuit. 3, a so-called bulb-type field emission comprising an insulating cover 4 for housing 3, a base 5 such as an Edison type E26 as a power input end, and a transparent outer tube glove 6 covering the arc tube 2. It is a lamp.

発光管２は、図２および図３の一部拡大図に示すように、円筒状で内部が真空気密にされたガラス管７の管中央に、表面に多数の電界電子放出サイトを備えたワイヤ状の陰極８を配置し、ガラス管７の内面に陽極９と蛍光体１０とを積層した蛍光体付き陽極を設けている。このガラス管７の一端にステム１１が溶接固定される。 As shown in the partially enlarged views of FIGS. 2 and 3, the arc tube 2 is a wire having a large number of field electron emission sites on the surface in the center of a glass tube 7 which is cylindrical and vacuum-tight inside. The anode 8 with the fluorescent substance which laminated | stacked the anode 9 and the fluorescent substance 10 on the inner surface of the glass tube 7 is provided. A stem 11 is fixed to one end of the glass tube 7 by welding.

ワイヤ状の陰極８は、導体ワイヤの表面に電界電子放出サイトとして炭素膜が成膜されている。炭素膜としては電界電子放出する多数のｎｍサイズの鋭端を備えた炭素膜が好ましく、特に限定しないが、例えば、カーボンナノチューブ、カーボンナノウォール、先端に向けて外径が縮径する針状炭素膜、等を例示することができる。導体ワイヤは中実、中空等のワイヤである。導体ワイヤは、全体が導電金属で構成することができるが、これに限らず、内部が絶縁部材でその表面に導電部材を設けた構成でもよい。 The wire-like cathode 8 has a carbon film formed as a field electron emission site on the surface of the conductor wire. The carbon film is preferably a carbon film having a large number of nm-sized sharp edges that emit field electrons, and is not particularly limited. For example, carbon nanotubes, carbon nanowalls, and acicular carbon whose outer diameter decreases toward the tip. A film | membrane etc. can be illustrated. The conductor wire is a solid or hollow wire. The conductor wire can be entirely composed of a conductive metal, but is not limited thereto, and may be configured such that the inside is an insulating member and a conductive member is provided on the surface thereof.

ガラス管７のステム１１を介して陽極引き出し線１２および陰極引き出し線１３が、ガラス管７外に引き出されてインバータ回路３の正負の各端子に接続される。なお、図２では、１本の発光管２を代表的に示しているが、図１の他の２本の発光管２もインバータ回路３に並列に接続される。 The anode lead wire 12 and the cathode lead wire 13 are drawn out of the glass tube 7 through the stem 11 of the glass tube 7 and connected to the positive and negative terminals of the inverter circuit 3. In FIG. 2, one arc tube 2 is representatively shown, but the other two arc tubes 2 in FIG. 1 are also connected in parallel to the inverter circuit 3.

インバータ回路３は、ＡＣ１００Ｖの交流入力を整流し、数ｋＶに昇圧して発光管２の陽極と陰極との間に印加する。 The inverter circuit 3 rectifies AC 100V AC input, boosts it to several kV, and applies it between the anode and cathode of the arc tube 2.

上記構成を備えた電球型のフィールドエミッションランプ１は、蛍光体付の陽極９とワイヤ状の陰極８との間にインバータ回路３によって直流電圧を印加することにより、ワイヤ状の陰極８の表面の炭素膜から電界電子放出サイトとして電子が放出され、その放出した電子が蛍光体１０に衝突することにより、蛍光体１０が励起発光する。 The bulb-type field emission lamp 1 having the above-described configuration is configured such that a DC voltage is applied between the anode 9 with a phosphor and the wire-like cathode 8 by the inverter circuit 3, so that the surface of the wire-like cathode 8 is Electrons are emitted from the carbon film as field electron emission sites, and the emitted electrons collide with the phosphor 10, whereby the phosphor 10 emits light by excitation.

このようにフィールドエミッションランプ１は、電球型であるので、従来の白熱電球に置き換えて使用することができるとともに、高効率となる。 Thus, since the field emission lamp 1 is a light bulb type, it can be used in place of a conventional incandescent light bulb and is highly efficient.

（実施形態２）
図４は、本発明の他の実施形態に係る電球型のフィールドエミッションランプ１₁の正面図であり、図５は、その側面であり、上述の実施形態に対応する部分には、同一の参照符号を付す。 (Embodiment 2)
Figure 4 is a front view of a field emission lamp 1 ₁ bulb type according to another embodiment of the present invention, FIG 5 is a side, a portion corresponding to the embodiments described above, the same reference A sign is attached.

この実施形態のフィールドエミッションランプ１₁では、３本の発光管２₁は、その両端から陽極引き出し線１２および陰極引き出し線１３をそれぞれ引き出す構造となっており、各発光管２₁は、外管グローブ６内に水平に配置されている。また、これら発光管２₁を支持するめために、カバー４には、一対の支持部材４ａが設けられている。 In a field emission lamp 1 ₁ of this embodiment, three light emitting tube 2 ₁ has a structure to bring out the anode lead wire 12 and cathode lead wire 13 respectively from both ends, each of the light emitting tube 2 _1, an outer tube It is arranged horizontally in the globe 6. In order order to support these luminous tubes 2 _1, the cover 4 is provided with a pair of support members 4a.

発光管２₁は、図６に示すように、ガラス管７の一端側のステム１１ａから陽極引き出し線１２が引き出されてインバータ回路３の正側の端子に接続されるとともに、ガラス管７の他端側のステム１１ｂから陰極引き出し線１３が引き出されてインバータ回路３の負側の端子に接続される。その他の構成は、上述の実施形態１と同様である。 The arc tube 2 _1, as shown in FIG. 6, with the anode lead wire 12 from one end of the stem 11a of the glass tube 7 is drawn to be connected to the positive terminal of the inverter circuit 3, the other glass tube 7 The cathode lead wire 13 is drawn out from the end side stem 11 b and connected to the negative side terminal of the inverter circuit 3. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

この実施形態においては、発光管２₁の下面側に、反射シートなどの反射部材を設け、発光管２₁から出射される光の内、下方のカバー４側へ出射される光を反射させるようするのが好ましい。 In this embodiment, the lower surface side of the light emitting tube 2 _1, a reflecting member such as a reflective sheet provided, among the light emitted from the light emitting tube 2 _1, so as to reflect the light emitted downward the cover 4 side It is preferable to do this.

なお、本発明の他の実施形態として、図７に示すように、３本のガラス管２₁を垂直に配置してカバー４で支持するようにしてもよい。 As another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7, it may be supported by a cover 4 a glass tube 2 ₁ of the three arranged vertically.

(実施形態３)
図８は、本発明の他の実施形態に係るフィールドエミッションランプ１₃の正面図である。 (Embodiment 3)
Figure 8 is a front view of a field emission lamp 1 ₃ according to another embodiment of the present invention.

この実施形態のフィールドエミッションランプ１₃は、外管グローブ６の内部が真空気密にされ、この外管グローブ６内には、陽極の表面に蛍光体が積層された蛍光体付の陽極９₁と、この陽極９₁に対向するように配設されたワイヤ状の陰極８₁とが配設されている。 Field emission lamp 1 ₃ of this embodiment, the inside of the outer tube globe 6 is vacuum-tight, to the outer tube globe 6, an anode 9 ₁ of the fluorescent cylindrical body which phosphors are stacked on the surface of the anode A wire-shaped cathode 8 ₁ disposed so as to face the anode 9 ₁ is disposed.

蛍光体付きの陽極９₁は、図９の斜視図および図１０の平面図に示すように、六角柱の６つの各側面９₁ａを断面円弧状の曲面とした柱状をしており、６つの各曲面に対向するように、６本のワイヤ状の陰極８₁が円弧の曲率中心に配置されており、対向する曲面に対応するワイヤ状の陰極８₁が、蛍光体付の陽極９₁の上端面９₁ｂの上方で連続するように掛け渡されている。 As shown in the perspective view of FIG. 9 and the plan view of FIG. 10, the anode 9 ₁ with the phosphor has a columnar shape in which each of the six side surfaces 9 ₁ a of the hexagonal column is a curved surface having an arcuate section. one of so as to face each surface, and six wire-like cathode ₈₁ is disposed in the center of curvature of the arc, the wire-shaped cathode ₈₁ corresponding to opposing curved anode 9 ₁ of the attached phosphor The upper end surface 9 ₁ b is continuously stretched over.

このようにワイヤ状の陰極８₁を、円弧状の各曲面の曲率中心に配置することによって、蛍光体付きの陽極９₁とワイヤ状の陰極８₁とが等距離となり、均一な発光が得られる。 By arranging the wire-like cathode 8 ₁ at the center of curvature of each arc-shaped curved surface in this way, the anode 9 ₁ with phosphor and the wire-like cathode 8 ₁ are equidistant, and uniform light emission is obtained. It is done.

各ワイヤ状の陰極８₁は、図８に示されるように、カバー４の内部でインバータ回路３の負側の端子に接続され、蛍光体付の陽極９₁は、インバータ回路３の正側の端子に接続される。 As shown in FIG. 8, each wire-like cathode 8 ₁ is connected to the negative terminal of the inverter circuit 3 inside the cover 4, and the anode 9 ₁ with the phosphor is connected to the positive side of the inverter circuit 3. Connected to the terminal.

この実施形態では、蛍光体付の陽極９₁とワイヤ状の陰極８₁との間にインバータ回路３によって直流電圧を印加することにより、ワイヤ状の陰極８₁の表面の炭素膜から電界電子放出サイトとして電子が放出され、その放出した電子が曲面状の蛍光体付の陽極９₁に衝突することにより、蛍光体が励起発光し、図１０の矢符で示すように、外管グローブ６の外方へ出射される。 In this embodiment, a field voltage is emitted from the carbon film on the surface of the wire-like cathode 8 ₁ by applying a DC voltage between the anode 9 ₁ with phosphor and the wire-like cathode 8 ₁ by the inverter circuit 3. electronically as site release by electrons that release collide with the anode 9 ₁ dated curved phosphor, the phosphor is excited to emit light, as indicated by arrow marks in FIG. 10, the outer tube globe 6 The light is emitted outward.

この実施形態では、蛍光体付きの陽極９ａの上端面９₁ｂは、平面であったけれども、本発明の他の実施形態として、上方で円弧状に掛け渡されているワイヤ状の陰極８₁の曲率に合わせた球面状に形成するのが好ましい。 In this embodiment, although the upper end surface 9 ₁ b of the anode 9a with a phosphor is a flat surface, as another embodiment of the present invention, a wire-like cathode 8 ₁ that is stretched upward in an arc shape is used. It is preferable to form a spherical shape matching the curvature.

なお、蛍光体付陽極は、上記のような多角柱状に限らず、例えば、半円筒状などあってもよく、この半円筒状の蛍光体付陽極の内面に対向するようにワイヤ状の陰極を配置してもよい。 The phosphor-attached anode is not limited to the polygonal column shape as described above, and may be, for example, a semi-cylindrical shape. A wire-like cathode is provided so as to face the inner surface of the semi-cylindrical anode with a phosphor. You may arrange.

(その他の実施形態)
上述の各実施形態では、フィールドエミッションランプ１₁〜１₃のカバー４内にインバータ回路３を内蔵させたけれども、本発明の他の実施形態として、例えば、図１１に示すように、フィールドエミッションランプ１₄には、インバータ回路３を内蔵させることなく、陽極引き出し線１２および陰極引き出し線１３を、口金５に接続し、当該フィールドエミッションランプ１₄が装着されるソケット１４を介してインバータ回路３に接続する構成としてもよい。この場合には、複数のフィールドエミッションランプ１₄を同一のインバータ回路３で点灯させるのが好ましい。かかる構成によれば、フィールドエミッションランプ１₄にインバータ回路３を内蔵させる必要がないので、コストを低減することができる。 (Other embodiments)
In the embodiments described above, but was built inverter circuit 3 to the field emission lamp 1 ₁ to 1 ₃ of the cover 4, as another embodiment of the present invention, for example, as shown in FIG. 11, a field emission lamp 1 to _4, without a built-in inverter circuit 3, the anode lead wire 12 and cathode lead wire 13 is connected to the base 5, the inverter circuit 3 via a socket 14 to which the field emission lamp 1 ₄ is mounted It is good also as a structure to connect. In this case, it is preferable to light the plurality of field emission lamps 1 ₄ by the same inverter circuit 3. According to such a configuration, it is not necessary to incorporate the inverter circuit 3 to the field emission lamp 1 _4, it is possible to reduce the cost.

本発明では、フィールドエミッションランプの外管グローブ６内の発光管２，２₁の数は、上述の実施形態に限らず、任意であり、また、形状も任意である。 In the present invention, the number of the light emitting tube 2, 2 ₁ of the outer tube globe 6 field emission lamp is not limited to the above embodiment are arbitrary, The shape is also arbitrary.

また、上述の実施形態では、陽極と陰極との間に直流電圧を印加する直流駆動であったけれども、本発明の他の実施形態として、交流駆動であってもよい。 Further, in the above-described embodiment, the DC driving is performed by applying a DC voltage between the anode and the cathode. However, as another embodiment of the present invention, AC driving may be used.

本発明は、電球型の照明装置として有用である。 The present invention is useful as a bulb-type lighting device.

１〜１₄ フィールドエミッションランプ
２，２₁ 発光管
３インバータ回路
４カバー
５口金
６外管グローブ
８，８₁ 陰極
９，９₁ 陽極
１０蛍光体 1 to 1 ₄ Field emission lamp 2, 2 ₁ Arc tube 3 Inverter circuit 4 Cover 5 Base 6 Outer tube globe 8, 8 ₁ Cathode 9, 9 ₁ Anode 10 Phosphor

Claims

蛍光体付の陽極と、該陽極に対向する共に電界電子放出サイトを有する陰極と、電源入力端としての口金と、前記陽極および前記陰極を外囲する外管グローブとを備えたことを特徴とするフィールドエミッションランプ。 An anode with a phosphor, a cathode facing the anode and having a field electron emission site, a base as a power input terminal, and an outer tube globe surrounding the anode and the cathode Field emission lamp to be used.

前記陽極および前記陰極を収容する透光性の発光管を備え、前記発光管が、前記外管グローブ内に配置される請求項１に記載のフィールドエミッションランプ。 The field emission lamp according to claim 1, further comprising a light-transmitting arc tube that accommodates the anode and the cathode, wherein the arc tube is disposed in the outer tube globe.

前記蛍光体付の陽極は、多角柱状の各側面を、断面円弧状の曲面とした柱状であって、前記陰極は、前記曲面に対向するように前記円弧の略中心に配置されたワイヤ状である請求項１に記載のフィールドエミッションランプ。 The phosphor-attached anode is a columnar shape in which each side surface of a polygonal column has a curved surface with an arc-shaped cross section, and the cathode is in a wire shape arranged at the approximate center of the arc so as to face the curved surface. The field emission lamp according to claim 1.

前記口金からの交流入力を、整流昇圧して前記陽極と前記陰極との間に印加する点灯回路を、前記口金と前記外管グローブとによって形成される空間内に配置した請求項１ないし３のいずれかに記載の電球型フィールドエミッションランプ。 The lighting circuit for rectifying and boosting an alternating current input from the base and applying it between the anode and the cathode is disposed in a space formed by the base and the outer tube globe. A bulb-type field emission lamp according to any one of the above.

前記陰極がワイヤ状であって、前記電界電子放出サイトとして炭素膜からなる請求項１ないし４のいずれかに記載のフィールドエミッションランプ。 The field emission lamp according to any one of claims 1 to 4, wherein the cathode has a wire shape and is made of a carbon film as the field electron emission site.