【課題】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。
【解決手段】フィールドエミッションランプ１は、内面に蛍光体付の陽極が形成されるとともに、前記陽極に対向するようにワイヤ状の陰極が収容された発光管２と、電源入力端としての口金５と、発光管２を外囲する外管グローブ６とを備える電球型の構成とされている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィールドエミッションランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
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)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４-２５９６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
蛍光体付陽極および陰極の形状や位置は、任意である。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【発明の効果】
【００１８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】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。
【図２】図１の発光管を示す図である。
【図３】図２の一部拡大断面図である。
【図４】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。
【図５】図４の側面図である。
【図６】図４の発光管を示す図である。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】図８の蛍光体付の陽極の上端付近の斜視図である。
【図１０】図８の平面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
（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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
（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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
(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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
(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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、電球型の照明装置として有用である。
【符号の説明】
【００４６】
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

【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

【図８】

【図９】

【図１０】

【図１１】

【公開番号】特開２０１１−８１９４７（Ｐ２０１１−８１９４７Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３１４８３（Ｐ２００９−２３１４８３）
【出願日】平成２１年１０月５日（２００９．１０．５）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り　発行者名　社団法人応用物理学会　刊行物名　応用物理　第７８巻第４号　発行年月日　２００９年４月１０日
【出願人】（５０９２７７５４５）ナノン電工株式会社 (1)
【Ｆターム（参考）】