DE60218897T2

DE60218897T2 - Anordnung und verfahren zum emittieren von licht

Info

Publication number: DE60218897T2
Application number: DE60218897T
Authority: DE
Inventors: Tom Francke
Original assignee: Lightlab Sweden AB
Current assignee: Lightlab Sweden AB
Priority date: 2001-12-11
Filing date: 2002-12-10
Publication date: 2008-01-17
Anticipated expiration: 2022-12-11
Also published as: US7134761B2; ATE357053T1; EP1461819A1; WO2003054902A1; EP1461819B1; DE60218897D1; JP2005513732A; CN1618113A; KR20040078647A; US20050062413A1; SE0104162D0; AU2002358370A1; SE523574C2; SE0104162L; CN100372043C

Description

Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft generell kathodolumineszierende Lichtquellen. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Anordnung und ein Verfahren zum Emittieren von Licht durch Elektronen emittierende Kathoden und fluoreszierende Substanzen.
Hintergrund
Eine Art einer Lichtquelle ist die Leuchtstoffröhre. In der Leuchtstoffröhre emittiert eine Gasentladung ultraviolettes (UV) Licht auf ein fluoreszierendes Material. Die Lichtquelle hat erhebliche Nachteile. Zum Beispiel entsteht immer eine Verzögerung nachdem die Lichtquelle angeschaltet wird bis dass die Lichtquelle in voller Kraft leuchtet. Weiterhin benötigt sie komplizierte Steuerungsgeräte, die Platz benötigen und Kosten verursachen. Ferner ist es leider notwendig, Materialien, wie beispielsweise Quecksilber, zu verwenden, die negative Umwelteinflüsse haben. Des Weiteren beschränkt sich die Wahl von fluoreszierendem Material auf UV-empfindliche Materialien. Die meisten dieser UV-empfindlichen Materialien emittieren Licht in einer Spektralform, die für das Auge und die menschliche Behaglichkeit nicht optimal ist. Schließlich ist diese Art Lichtquelle oft ziemlich temperaturempfindlich, dahingehend, dass die Intensität der Emission eine lange Zeit nach dem Einschalten bei niedrigen Temperaturen bedeutend schwächer ist als bei hohen Temperaturen.
Eine andere Art Lichtquelle ist die kathodolumineszierende Lichtquelle. In einer kathodolumineszierenden Lichtquelle werden Elektronen von einer Kathode emittiert, entweder durch Heizen der Kathode, also thermische Emission der Elektronen, oder durch die Anwendung eines starken elektrischen Feldes in der Umgebung der Oberfläche der Kathode, also Emission der Elektronen durch Feldemission.
Beispiele von Lichtquellen mit Feldemissionskathoden, die ein starkes elektrisches Feld in der Umgebung der Oberfläche der Kathode anwenden, sind in der US 5877588 und der US 6008575 offenbart.
Der Hauptnachteil einer thermischen Emissionskathode ist, dass eine große Menge Energie beim Heizen der Kathode verloren geht. Der Hauptnachteil sowohl der Feldemissionskathode als auch der thermischen Emissionskathode ist, dass hohe Emissionsströme die Abnutzung der Kathode verursachen, da alle das Licht produzierenden Elektronen von der Kathode emittiert werden müssen. Dies bedeutet, dass ein hoher Elektronenstrom von der Oberfläche der Kathode emittiert werden muss, was den Aufbau der Kathode und deren Produktion verkompliziert. Ferner arbeiten die gegenwärtigen kathodolumineszierenden Lichtquellen nur im Vakuum, was starke Wandungen um die Lichtquelle erfordert.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine verbesserte Lichtquelle bzw. ein verbessertes Verfahren für helleres Licht, verglichen mit Lichtquellen des Standes der Technik, bereitzustellen, ohne dass wenigstens einige der vorbeschriebenen Nachteile gegeben sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter anderem dieser Zweck durch Anordnungen bzw. Methoden erreicht, wie sie in den beiliegenden Ansprüchen definiert sind.
Indem ein Gas, das für Elektronenlawinenverstärkung in einer kathodolumineszierenden Lichtquelle geeignet ist, vorgesehen wird, kann helleres Licht erreicht werden. Weiterhin wird der Emissionsstrom der Kathode reduziert, da eine Mehrzahl der Elektronen von dem Gas und nicht von der Oberfläche der Kathode freigesetzt werden, was den Aufbau der Kathode vereinfacht und deren Lebensdauer verlängert.
Da der Druck in einer gasgefüllten Lichtquelle erheblich höher als Vakuum ist, üblicherweise atmosphärischer Druck, können die Wandungen der Lichtquelle dünner erstellt werden, was die Lichtquelle leichter macht.
Da während der Lawinenverstärkung neben Elektronen auch UV-Licht emittiert wird, welches das fluoreszierende Material anregen kann und so Lichtemission verursacht, ist der gesamte Elektronenstrom pro Einheit der Lichtausbeute geringer als in einer konventionellen kathodolumineszierenden Lichtquelle, was die Bauweise der Lichtquelle vereinfacht.
Da es einfach ist, den Emissionsstrom in einer Feldemissionskathode und/oder in der Lawinenverstärkung zu ändern, indem eine Lawinenspannung geändert wird, kann die Lichtquelle ohne weiteres gedämpft werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen und die begleitenden Abbildungen deutlich, die nur zur Erläuterung gegeben werden, und daher die vorliegende Erfindung nicht beschränken, und in denen:
1–6 Querschnitte der Seitenansichten von Lichtquellen gemäß sechs verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind; und
7–9 Perspektivansichten dreier verschiedener Lampengehäuse sind, die zusammen mit den Lichtquellen vorliegender Erfindung verwendet werden können.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf 1A und 1B beschrieben.
Eine kathodolumineszierende Lichtquelle umfasst eine planare Kathode 1, eine planare Anode 2 parallel zur Kathode 1 und eine fluoreszierende Schicht 3 innerhalb eines Gehäuses 4. Das Gehäuse 4 hat ein Fenster 10, durch das Licht der Lichtquelle austreten kann. Die fluoreszierende Schicht 3 ist auf der Innenseite des Fensters 10 angeordnet, und die Anode 2 ist auf der zur Kathode 1 weisenden Oberfläche der fluoreszierenden Schicht 3 angeordnet.
Das Gehäuse 4 ist hermetisch versiegelt und mit einem für Elektronenlawinenverstärkung geeigneten Gas gefüllt. Ein Diffusor kann außerhalb des Gehäuses 4 angeordnet sein (nicht dargestellt). Ein Diffusor sorgt für einen Ausgleich der Leuchtintensität, um unterschiedliche Leuchtintensität an unterschiedlichen Stellen der Lichtquelle auszugleichen.
Die planare Kathode 1 kann jede Art Kathode sein, die zum Emittieren von Elektronen von ihrer zur Anode 2 weisenden Oberfläche 1A angeregt werden kann. Sie kann eine glatte oder unregelmäßige Oberfläche haben. Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche 1A können z.B. durch Bestrahlung mit Laserlicht, Ätzungen, mechanische Aufrauung oder die Ablagerung von Materialien, die Unregelmäßigkeiten produzieren, wie z.B. Kohlenstoffnanoröhren, Fulerene etc., geschaffen werden. Das Emittieren von Elektronen wird entweder durch das Heizen der Kathode 1 bewirkt, was ein thermisches Emittieren der Elektronen verursacht, oder es wird ein starkes elektrische Feld in der Umgebung der Oberfläche der Kathode 1 angelegt, was ein Emittieren der Elektronen durch Feldemission verursacht. Es ist weiterhin möglich, eine Feldemissionskathode zu heizen, um ein Emittieren von Elektronen unter Anwendung eines niedrigeren elektrischen Feldes zu erreichen, verglichen mit einer nicht geheizten Feldemissionskathode.
Die planare Anode 2 ist für energiereiche Elektronen durchlässig, um solchen Elektronen zu ermöglichen, die Anode zu durchdringen und die fluoreszierende Schicht 3 zu bombardieren. Die planare Anode 2 kann z.B. eine dünne Folie oder maschenartig sein.
Alternativ ist die Anode 2 zwischen der fluoreszierenden Schicht 3 und dem Gehäuse 4 angeordnet, wie in 1B dargestellt. Die planare Anode 2 muss dann für Licht durchlässig sein und kann aus einem transparenten Leiter gefertigt oder maschenartig sein. Jedoch muss die Anode nicht für Elektronen durchlässig sein. Die Anode 2 kann in diesem Fall Teil des Gehäuses sein, z.B. kann das Gehäuse 4 aus einem leitenden Material gefertigt sein, z.B. leitendem Glass oder Plastik.
Die fluoreszierende Schicht 3 kann aus einem einzelnen Material bestehen oder aus einem Gemisch aus Materialien, z.B. ein Gemisch aus Y₂O₂S:Eu, Zns:Cu:Al und ZnS:Cl.
Ein für die Elektronenlawinenverstärkung geeignetes Gas kann z.B. jedes Edelgas, Stickstoff oder ein Edelgas gemischt mit einem Kohlenwasserstoff sein, wie etwa 90% Argon und 10% Methan. Das Gas steht vorzugsweise unter atmosphärischem Druck, kann sich jedoch auch bei Unter- oder Überdruck befinden, vorzugsweise zwischen 0,001–20 atm.
Beim Einsatz wird eine Spannung U zwischen der Anode 1 und der Kathode 2 angelegt. Die Spannung U sollte hoch genug sein, damit Elektronen im Falle der Feldemission von der Kathode 1 emittiert werden. Die Spannung U sollte in jedem Fall hoch genug sein, um die Elektronen im Gas lawinenartig zu verstärken. Die lawinenartig verstärkten Elektronen werden in Richtung der Anode 2 und so zur fluoreszierenden Schicht 3 beschleunigt. Die Elektronen werden von der fluoreszierenden Schicht 3 aufgenommen und regen so deren fluoreszierendes Material an. Durch Relaxation emittiert die fluoreszierende Schicht 3 ein helles sichtbares Licht.
Während der Lawinenverstärkung wird neben Elektronen auch UV-Licht emittiert, das das fluoreszierende Material anregt, und es zum Emittieren von Licht bringt. Dieser physikalische Prozess kann zusammen mit der Elektronenbombardierung oder separat benutzt werden, um Licht zu produzieren.
Ein Vorteil bei der Verwendung von Lawinenverstärkung in einem Gas ist, dass von der Kathode emittierte Elektronen von einem elektrischen Feld zwischen der Kathode 1 und der Anode 2 beschleunigt werden und das Gas ionisieren, und neue Elektronen von dem Gas emittiert werden, welche wie derum beschleunigt werden und das Gas weiter ionisieren. Daher stammt der Hauptteil der Licht gebenden Elektronen von dem Gas und nicht von der Kathode, was die Abnutzung der Kathode vermindert. Das Gas wirkt wie ein Katalysator, da positive Ionen, die während der Ionisierung des Gases entstehen, in Richtung der Kathode treiben, wo sie neutralisiert werden und zum Gas zurückgehen.
Bei der Verwendung eines Abstandes von 1 mm zwischen der Anode 2 und der Kathode 1 in einem Gas aus Argon und Methan bei einem Druck von 1 atm. ist üblicherweise eine Spannung von 1000 V ausreichend, um Elektronen von der Kathode 1 zu emittieren, und die emittierten Elektronen lawinenartig zu verstärken.
Die Abmessungen der Lichtquelle können erheblich variieren, abhängig vom beabsichtigten Verwendungszweck, und die Lichtquelle kann mit quadratischen bis zu sehr lang gestreckten, Licht emittierenden Oberflächen hergestellt werden.
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug zu 2 beschrieben. Diese zweite Ausführungsform ist mit Ausnahme des Folgenden mit der ersten Ausführungsform identisch.
Die planare kathodolumineszierende Lichtquelle in 2 umfasst weiterhin eine Modulatorelektrode 5, die zwischen der Anode 2 und der Kathode 1 positioniert ist, vorzugsweise näher zur Anode 2 als zur Kathode 1. Vorzugsweise hat die Modulatorelektrode 5 eine maschenartige Form, um Elektronen durchzulassen.
Ein elektrisches Feld, das für das Emittieren eines Elektrons von einer Kathode durch Feldemission erforderlich ist, ist normalerweise niedriger als ein elektrisches Feld für Lawinenverstärkung von Elektronen. Indem die Modulatorelektrode 5 in der Nähe der Anode 2 vorgesehen wird, kann daher ein ausreichend hohes elektrisches Feld erhalten werden, ohne sehr hohe Spannung anwenden zu müssen, um die Elektronen, die von der Kathode 1 emittiert werden, lawinenartig in der Nähe der Anode 2 zu verstärken.
Indem eine Modulatorelektrode in der Lichtquelle vorgesehen wird, treiben positive Ionen, die während der Ionisierung des Gases entstehen, in Richtung der Kathode, wo sie neutralisiert und werden und zum Gas zurückgehen.
Eine erste Spannung U1 wird während des Gebrauchs zwischen der Modulatorelektrode 5 und der Kathode 1 angelegt, und bewirkt das Emittieren von Elektronen von der Kathode 1 und/oder die Beschleunigung der von der Kathode 1 emittierten Elektronen. Eine zweite Spannung U2 wird zwischen der Anode 2 und der Modulatorelektrode 5 angelegt, und ist hoch genug, um die emittierten Elektronen lawinenartig in dem Gas zu verstärken und ihnen ausreichende kinetische Energie zu geben, so dass die lawinenartig verstärkten Elektronen in der Lage sind, die Anode 2 zu durchdringen und die fluoreszierende Schicht 3 zu bombardieren, welche als Reaktion darauf Licht emittiert.
Als nächstes wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 3 beschrieben. Diese dritte Ausführungsform ist mit Ausnahme des Folgenden mit der zweiten Ausführungsform identisch.
Die planare kathodolumineszierende Lichtquelle umfasst weiterhin eine Lawinenelektrode 6, die zwischen der Anode 2 und der Modulatorelektrode 5 angeordnet wird, vorzugsweise näher an der Modulatorelektrode 5 als an der Anode 2. Vor zugsweise hat die Lawinenelektrode 6 eine maschenartige Form, um Elektronen durchzulassen. Um die maschenartige Form der Modulatorelektrode 5 und der Lawinenelektrode 6 zu erreichen, können Gitter verwendet werden. Die Elektroden 5 und 6 sollten vorzugsweise parallel zueinander angeordnet sein und miteinander ausgerichtete Öffnungen haben.
Ein Dielektrikum 21, wie Polyamidfilm, kann zwischen der Modulatorelektrode 5 und der Lawinenelektrode 6 angeordnet werden, um sie auf einen wohl definierten Abstand zu halten. Das Dielektrikum kann Öffnungen, die denen des Gitters genau entsprechen, aufweisen, oder Öffnungen ausweisen, die breiter oder schmaler als die Öffnungen der Gitter 5 und 6 sind. Wenn ein Dielektrikum 21 benutzt wird, um die Elektroden 5 und 6 zu stabilisieren, können die Gitter der Elektroden hergestellt werden, indem das Dielektrikum 21 metallisiert wird.
Indem eine Modulatorelektrode und eine Lawinenelektrode in der Lichtquelle vorgesehen werden, treiben die während der Ionisierung des Gases entstandenen positiven Ionen zu der Modulatorelektrode bzw. Lawinenelektrode, wo sie neutralisiert werden und zu Gas übergehen.
Eine erste Spannung U1 wird während des Gebrauchs zwischen der Modulatorelektrode 5 und der Kathode 1 angelegt, und bewirkt das Emittieren von Elektronen von der Kathode 1 und/oder die Beschleunigung der von der Kathode 1 emittierten Elektronen. Eine zweite Spannung U2 wird zwischen der Lawinenelektrode 6 und der Modulatorelektrode 5 angelegt, und beschleunigt die emittierten Elektronen im Gas; möglicherweise kann die Spannung U2 hoch genug sein, um eine lawinenartige Verstärkung der emittierten Elektronen zu bewirken. Eine dritte Spannung U3 wird zwischen der Anode 2 und der Lawinenelektrode 6 angelegt, und ist hoch genug, um entweder die vorher verstärken Elektronen weiter lawinenartig zu verstärken, oder um die Elektronen zu und durch die Anode 2 zu treiben, und die fluoreszierende Schicht 3 zu bombardieren, welche in Reaktion darauf Licht emittiert.
Vorausgesetzt, dass die zweite Spannung U2 die Elektronen lawinenartig verstärkt, kann die dritte Spannung U3 ein umgekehrtes elektrisches Feld haben, das die Elektronen auf der Lawinenelektrode anstatt auf der Anode 2 sammelt. In dem Zwischenraum zwischen den Elektroden 5 und 6 entsteht durch die Lawinenwirkung UV-Licht, welches die fluoreszierende Schicht 3 beleuchtet, ohne sie mit Elektronen zu bombardieren. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Anode 2 zwischen der fluoreszierenden Schicht 3 und dem Fenster 10 angeordnet ist, oder wenn die Anode 2 ein Teil des Gehäuses 4 ist.
Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf 4A und 4B beschrieben.
Eine zylindrische kathodolumineszierende Lichtquelle umfasst eine Stabkathode 1, die einen kreisförmigen Querschnitt hat, eine zylindrische Anode 2, die einen ringförmigen Querschnitt hat, und eine zylindrische fluoreszierende Substanz 3 innerhalb eines Gehäuses (nicht dargestellt). Das Gehäuse hat ein Fenster, das Licht von der Lichtquelle austreten lässt. Die fluoreszierende Schicht 3 kann so angeordnet sein, dass sie die Innenseite des Fensters überdeckt. Die Anode 2 ist vorzugsweise zur Kathode 1 weisend auf der zylindrischen fluoreszierenden Substanz angeordnet.
Das Gehäuse ist hermetisch versiegelt und mit einem für Elektronenlawinenverstärkung geeigneten Gas gefüllt. Ein Diffusor (nicht dargestellt) kann außerhalb des Gehäuses angeordnet sein, um für einen Ausgleich der Leuchtintensi tat zu sorgen, um unterschiedliche Leuchtintensität an unterschiedlichen Stellen der Lichtquelle auszugleichen.
Die Stabkathode 1 kann eine ähnliche Oberfläche haben, wie die Kathodenoberfläche, die im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform oben beschrieben wurde, d.h. glatt Order unregelmäßig. Alternativ kann die Kathode 1 auch aus einer Vielzahl von Fasern bestehen, z.B. Kohlefasern, Kohlenstoffnanoröhren, Fulerene usw., die sich radial erstrecken, und so in einer Vielzahl von Scheiben eine Stabform bilden, wie in 4B dargestellt.
Die Anode 2 ist für energiereiche Elektronen durchlässig, um solchen Elektronen zu ermöglichen, die Anode 2 zu durchdringen und die fluoreszierende zylindrische Schicht 3 zu bombardieren. Die Anode 2 kann z.B. eine dünne Folie oder maschenartig sein.
Abstände, fluoreszierende Substanz, Gasinhalte und angelegte Spannungen können mit denen der oben beschriebenen ersten Ausführungsform identisch sein.
Diese vierte Ausführungsform wurde in einer symmetrischen Form beschrieben, kann aber alternativ eine sphärische Symmetrie ausweisen.
Weiterhin kann diese Ausführungsform auch eine Modulatorelektrode, wie in der zweiten Ausführungsform beschrieben, enthalten, und ferner eine Lawinenelektrode und ein Dielektrikum, wie in der dritten Ausführungsform beschrieben.
Eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in 5 dargestellt, ist mit der vierten Ausführungsform identisch, außer, dass die Kathode 1 einen quadratischen Querschnitt hat und dass die Anode einen quadratischen Querschnitt 2 hat.
Eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf 6 beschrieben. Diese sechste Ausführungsform ist mit Ausnahme des Folgenden mit der ersten Ausführungsform identisch.
Die Kathode 1 wird mittels eines Heizers 20 geheizt, um das Emittieren der Elektronen von der Kathode 1 zu verstärken.
Die Anode 2 ist nicht planar, sondern hat eine Oberfläche teilweise parallel zur Kathode 1 und teilweise rechtwinklig zur Kathode 1. Daher ein elektrisches Feld (in 6 durch Pfeile dargestellt) bildend, das Lichtemission in nichtparallelen Ebenen bewirkt.
Weiterhin kann diese Ausführungsform eine Modulatorelektrode beinhalten, wie sie die zweite Ausführungsform umfasst, und kann ferner eine Lawinenelektrode und ein Dielektrikum, wie im Zusammenhang mit der dritten Ausführungsform beschrieben, enthalten.
Verschiedene Arten von Lampengehäusen werden als nächstes mit Bezug auf 7–9 beschrieben. Ein Diffusor, wie oben beschrieben, kann in solch einem Lampengehäuse enthalten sein.
Eine erste Art Lampengehäuse ist in 7 dargestellt, und beinhaltet eine Lampenfassung 7 und ein Glasteil 8. Die Lampenfassung 7 ist lichtundurchlässig und nimmt eine Lichtquelle, z.B. eine der ersten bis dritten Ausführungsform oder der sechsten Ausführungsform, innerhalb des Lampengehäuses auf, und enthält Mittel, um das Lampengehäuse an einer Wand, einer Decke oder einer anderen Halterung zu befestigen. Das Lampengehäuse kann auch die mit der Lichtquelle verbundene Elektronik aufnehmen. Das Glasteil 8 ist lichtdurchlässig oder transluzent und ist so angeordnet, dass die Lichtquelle geschützt wird und Licht von der Lichtquelle ausgesendet werden kann.
Eine andere Konstruktion des Lampengehäuses ist in 9 dargestellt, und enthält eine Lampenfassung 7 und ein Glasteil 8. Die Lampenfassung 7 ist lichtundurchlässig und so angeordnet, dass sie eine Lichtquelle, z.B. die sphärische Alternative der vierten Ausführungsform, in dem Lampengehäuse und das Lampengehäuse an der Decke hält. Das Glasteil 8 ist lichtdurchlässig oder transluzent.
Alle oben beschriebenen Ausführungsformen können ohne Umstände mit einem Dimmer versehen werden. Indem eine an die Lichtquelle angelegte Spannung verändert wird, kann der Emissionsstrom und/oder die Lawinenverstärkung verändert werden, was wiederum die Intensität des von der Lichtquelle emittierten Lichtes verändert.
Es ist offensichtlich, dass die vorliegende Erfindung auf eine Vielzahl von Weisen variiert werden kann. Solche Variationen können nicht als Abweichung von dem Umfang der vorliegenden Erfindung betrachtet werden, sofern solche Variationen in den durch die Ansprüche umfassten Schutzbereich fallen.

Claims

Anordnung zum Emittieren von Licht, die umfasst: – ein hermetisch abgedichtetes Gehäuse (4) mit einem transparenten oder transluzenten Fenster (10); – eine Schicht (3) einer fluoreszierenden Substanz, die mindestens einen größeren Teil des Fensters über deckend in dem Gehäuses angeordnet ist; – eine Elektronen emittierende Kathode (1), die zum Emittieren von Elektronen in dem Gehäuse angeordnet ist; und – eine Anode (2); dadurch gekennzeichnet, dass – das Gehäuse mit einem Gas gefüllt ist, das zur Elektronenlawinenverstärkung geeignet ist; – die Kathode und Anode während des Gebrauchs auf elektrischen Potentialen gehalten werden, so dass die emittierten Elektronen in dem Gas beschleunigt und lawinenartig verstärkt werden; und – die Schicht so angeordnet ist, dass sie in Reaktion darauf, dass sie durch lawinenartig verstärkte Elektronen bombardiert wird, und/oder in Reaktion darauf, dass sie ultraviolettem Licht ausgesetzt wird, wie es in dem Gas infolge von Wechselwirkungen zwischen den lawinenartig verstärkten Elektronen und dem Gas emittiert wird, Licht durch das Fenster emittiert.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Kathode eine thermische Emissionskathode ist und wobei die Anordnung Heizungsmittel (20) zum Heizen der Kathode, um dadurch Elektronen zu emittieren, umfasst.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Kathode eine Feidemissionskathode ist und wobei die Anode während des Gebrauchs auf einem elektrischen Potential gehalten wird, das höher als jenes der Kathode ist, so dass Elektronen aus der Kathode emittiert werden können.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Anode während des Gebrauchs auf einem elektrischen Potential gehalten wird, das höher als jenes der Kathode ist, um die Emission von Elektronen aus der Kathode zu erzeugen, und wobei die Anordnung Heizungsmittel (20) zum Heizen der Kathode umfasst, um dadurch das Erzeugen der Emission von Elektronen zu erleichtern.
Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, die eine Modulatorelektrode (5) aufweist, die zwischen der Anode und der Kathode angeordnet ist, wobei die Modulatorelektrode während des Gebrauchs auf einem elektrischen Potential gehalten wird, das höher als jenes der Kathode und niedriger als jenes der Anode ist, um ein erstes elektrisches Feld zwischen der Kathode und der Modulatorelektrode zur Emission von Elektronen zu erzeugen und um ein zweites elektrisches Feld zwischen der Modulatorelektrode und der Anode zur lawinenartigen Verstärkung von emittierten Elektronen zu erzeugen.
Anordnung nach Anspruch 5, wobei die Modulatorelektrode näher zur Anode als zur Kathode angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, die eine Lawinenelektrode (6) aufweist, die zwischen der Modulatorelektrode und der Anode angeordnet ist, wobei die Lawinenelektrode während des Gebrauchs auf einem elektrischen Potential gehalten wird, das höher als jenes der Modulatorelektrode und niedriger als jenes der Anode ist, um die lawinenartige Verstärkung in zwei verschiedenen Schritten von verschiedenen elektrischen Feldern zu erzeugen.
Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, die eine Lawinenelektrode (6) aufweist, die zwischen der Modulatorelektrode und der Anode angeordnet ist, wobei die Lawinenelektrode während des Gebrauchs auf einem elektrischen Potential gehalten wird, das höher als jenes der Modulatorelektrode und höher als jenes der Anode ist, um die lawinenartig verstärkten Elektronen auf der Lawinenelektrode zu sammeln.
Anordnung nach Anspruch 7 oder 8, wobei ein Dielektrikum (21) zwischen der Modulatorelektrode und der Lawinenelektrode angeordnet ist, um die Modulatorelektrode und die Lawinenelektrode auf einen wohl definierten Abstand zu halten.
Anordnung nach Anspruch 9, wobei die Modulatorelektrode und die Lawinenelektrode als Metallisierungen auf dem Dielektrikum bereitgestellt sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 7–10, wobei die Lawinenelektrode näher zur Anode als zur Modulatorelektrode angeordnet ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1–11, wobei die Anode auf der fluoreszierenden Schicht, die zur Kathode weist, angeordnet ist und wobei die Anode für die lawinenartig verstärkten Elektronen durchlässig ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1–11, wobei die Anode zwischen der fluoreszierenden Schicht und dem Gehäuse angeordnet ist und wobei die Anode für Licht durchlässig ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1–13, wobei die Kathode eine unregelmäßige zur Anode weisende Oberfläche hat.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1–14, die eine Vielzahl von Kathoden umfasst.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1–15, wobei die fluoreszierende Substanz ein einziges Material oder ein Gemisch aus Materialien, wie etwa ein Gemisch aus Y₂O₂S:Eu, ZnS:Cu:Al und ZnS:Cl, umfasst.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1–16, wobei die Anode und die Kathode ebene, zylindrische oder kugelförmige Symmetrien aufweisen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1–17, wobei das Gehäuse von einem Diffusor umgeben ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1–18, die Elektronik aufweist, die es gestattet, dass die Potentiale geändert werden, um dadurch das Licht zu ändern, das aus der fluoreszierenden Schicht emittiert wird.
Zweiteiliges Lampenhaus, das eine Anordnung nach einem der Ansprüche 1–19, einen Halter, der die Anordnung trägt, und einen Diffusor, der die Anordnung umgibt, umfasst.
Verfahren zum Emittieren von Licht in einer Vorrichtung, die umfasst: ein Gas, das zur Elektronenlawinenverstärkung geeignet ist, eine fluoreszierende Substanz (3), eine Elektronen emittierende Kathode (1) und eine Anode (2), gekennzeichnet durch den folgenden Schritt: – Halten der Anode und der Kathode auf elektrischen Potentialen, so dass die Emission von Elektronen aus der Kathode erzielt wird, aus der Kathode emittierte Elektronen in dem Gas lawinenartig verstärkt werden und die lawinenartig verstärkten Elektronen so angeordnet werden, dass sie die fluoreszierende Substanz bombardieren, wobei die fluoreszierende Substanz in Reaktion darauf, dass sie durch die lawinenartig verstärkten Elektronen bombardiert wird, und/oder in Reaktion darauf, dass sie ultraviolettem Licht ausgesetzt wird, wie es in dem Gas infolge von Wechselwirkungen zwischen den lawinenartig verstärkten Elektronen und dem Gas emittiert wird, Licht emittiert.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei die Vorrichtung weiterhin eine Modulatorelektrode (5) umfasst und das Verfahren den folgenden Schritt umfasst: – Halten der Modulatorelektrode auf einem elektrischen Potential, das höher als jenes der Kathode und niedriger als jenes der Anode ist, so dass die Emission von Elektronen aus der Kathode und die lawinenartige Verstärkung der emittierten Elektronen an zwei verschiedenen elektrischen Feldern durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei die Vorrichtung weiterhin eine Lawinenelektrode (6) umfasst und das Verfahren den folgenden Schritt umfasst: – Halten der Lawinenelektrode auf einem elektrischen Potential, das höher als jenes der Modulatorelektrode und niedriger als jenes der Anode ist, so dass die lawinenartige Verstärkung in zwei Schritten von verschiedenen elektrischen Feldern durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 22, wobei die Vorrichtung weiterhin eine Lawinenelektrode (6) umfasst und das Verfahren den folgenden Schritt umfasst: – Halten der Lawinenelektrode auf einem elektrischen Potential, das höher als jenes der Modulatorelektrode und höher als jenes der Anode ist, so dass die lawinenartig verstärkten Elektronen auf der Lawinenelektrode gesammelt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21–24, das den weiteren Schritt des Änderns der Potentiale umfasst, um dadurch das Licht zu ändern, das aus der fluoreszierenden Substanz emittiert wird.
Verfahren zum Emittieren von Licht in einer Vorrichtung, die umfasst: ein Gas, das zur Elektronenlawinenverstärkung geeignet ist, eine fluoreszierende Substanz (3), eine Elektronen emittierende Kathode (1) und eine Anode (2), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: – Heizen der Kathode, so dass die Emission von Elektronen aus der Kathode erzielt wird; und – Halten der Anode und der Kathode auf elektrischen Potentialen, so dass aus der Kathode emittierte Elektronen in dem Gas lawinenartig verstärkt werden und die lawinenartig verstärkten Elektronen so angeordnet werden, dass sie die fluoreszierende Substanz bombardieren, wobei die fluoreszierende Substanz in Reaktion darauf, dass sie durch die lawinenartig verstärkten Elektronen bombardiert wird, und/oder in Reaktion darauf, dass sie ultraviolettem Licht ausgesetzt wird, wie es in dem Gas infolge von Wechselwirkungen zwischen den lawinenartig verstärkten Elektronen und dem Gas emittiert wird, Licht emittiert.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei die Vorrichtung weiterhin eine Modulatorelektrode (5) umfasst und das Verfahren den folgenden Schritt umfasst: – Halten der Modulatorelektrode auf einem elektrischen Potential, das höher als jenes der Kathode und niedriger als jenes der Anode ist, so dass die lawinenartige Verstärkung der emittierten Elektronen in zwei Schritten von verschiedenen elektrischen Feldern durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21–27, wobei die Vorrichtung von einem Diffusor umgeben ist, so dass Unregelmäßigkeiten in der Lichtverteilung von emittiertem Licht aus der Vorrichtung ausgeglichen werden.