(57)【要約】      （修正有）【課題】寿命を延ばすことのできる電界放出型照明装置を提供する。【解決手段】少なくとも部分的に蛍光体層１１４で覆われたアノード構造体１１２と、内側にアノード構造体１１２が配置されている、排気された外囲器１１０と、電界放出カソード１０４とゲート電極１０６、１０８を有する電界放出型照明装置１００に関し、この電界放出型照明装置１００は、電界放出型照明装置１００に電力を供給するための駆動信号を受信し、および、発光させるために蛍光体層１１４の選択された部分を順次活性化するように構成される。【選択図】図１
2019024005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界放出型照明装置であって、
−  少なくとも部分的に蛍光体層によって覆われたアノード構造体と、
−  内側にアノード構造体が配置されている、排気された外囲器と、
−  電界放出カソードとを有し、
前記電界放出型照明装置は、前記電界放出型照明装置に電力を供給するための駆動信号を受信し、および、発光させるために前記蛍光体層の選択された部分を順次活性化するように構成されている、電界放出型照明装置。
【請求項２】
前記蛍光体層の前記部分は、少なくとも部分的に重なり合っている、請求項１に記載の電界放出型照明装置。
【請求項３】
前記蛍光体層の前記部分の各々が、所定の周波数で順次活性化される、請求項１または２に記載の電界放出型照明装置。
【請求項４】
前記所定の周波数は、前記蛍光体層の放出減衰に基づいて選択される、請求項３に記載の電界放出型照明装置。
【請求項５】
少なくとも一つのゲート電極をさらに備える、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電界放出型照明装置。
【請求項６】
前記アノード構造は、好ましくは、前記電界放出カソードよって放出された電子を受け取るように構成され、前記電界放出カソードよって放出された前記電子の方向を制御するために少なくとも一つのゲート電極が設けられている、請求項５に記載の電界放出型照明装置。
【請求項７】
前記所定の周波数は、１０ｋＨｚよりも高く、好ましくは３０ｋＨｚよりも高い、請求項３に記載の電界放出型照明装置。
【請求項８】
前記所定の周波数は、前記電界放出型照明装置の共振時おける電力半値幅に対応する範囲内になるように選択される、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電界放出型照明装置。
【請求項９】
前記蛍光体層の部分を順次活性化するために設けられた少なくとも一つのゲート電極をさらに備える、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電界放出型照明装置。
【請求項１０】
個々に制御可能な複数の電界放出カソードをさらに備える、請求項１に記載の電界放出型照明装置。
【請求項１１】
前記電界放出型照明装置は、電界放出光源、電界放出ディスプレイ、Ｘ線源のうちの少なくとも一つに含まれる、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の電界放出型照明装置。
【請求項１２】
電界放出型照明システムであって、第１および第２の電界放出光源と、電源と、前記第１および第２の電界放出光源に接続された制御ユニットとを有し、前記第１および第２の電界放出光源に電力を供給するための駆動信号を提供するように構成され、前記電源および制御ユニットは、さらに、前記第１および第２の電界放出光源に順次電力を供給するための駆動信号を提供するように構成されている、電界放出型照明システム。
【請求項１３】
前記第１及び第２の電界放出光源の各々に電力を順次供給するための前記駆動信号は、前記蛍光体層の放出減衰に基づいて予め選択された所定の周波数を有している、請求項１２に記載の電界放出型照明システム。
【請求項１４】
前記所定の周波数が、１０ｋＨｚよりも高く、好ましくは３０ｋＨｚよりも高い、請求項１３に記載の電界放出型照明システム。
【請求項１５】
前記所定の周波数は、前記電界放出光源の各々の共振時における電力半値幅に対応する範囲内になるように選択される、請求項１３または１４に記載の電界放出型照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界放出型照明装置に関するものである。より詳しくは、本発明は、発光させるために、蛍光体層の選択された部分が順次活性化される電界放出型照明装置に関するものである。また、本発明は、同様の電界放出型照明システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、従来の電球を、よりエネルギー効率がよい代替物により交換する傾向がある。また、従来の電球に似ている形の蛍光光源が示されており、しばしばコンパクト型蛍光ランプ（ＣＦＬ）と呼ばれる。周知のように、すべての蛍光光源は少量の水銀を含み、水銀暴露による健康への影響があるために問題を提起する。その上、水銀の廃棄に関する厳重な規制のために、蛍光光源のリサイクルは手間がかかり高価なものになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このため、蛍光光源に対する代替物を提供することが望まれている。そのような代替物の例がＷＯ２００５０７４００６において提供されており、水銀あるいは他のいかなる健康有害物質も含んでいない電界放出型光源を開示している。その電界放出光源は、アノードとカソードを含み、そのアノードは、透明な導電層と、円筒形ガラス・チューブの内表面に被覆された蛍光体の層とからなる。蛍光体は、電子によって励起されると発光する。
電子放出は、アノードとカソードの間での電圧によって引き起こされる。高い発光を得るためには、４〜１２ｋＶの範囲で電圧を印加することが望ましい。
【０００４】
ＷＯ２００５０７４００６に開示された電界放出光源は、例えば、水銀を使用しないことが要求される、より環境に優しい照明に向けた有望なアプローチを提供する。しかしながら、ランプの寿命を延ばし、および／またはランプの発光効率を上げるために改善を行うことが常に望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一つの態様によれば、上記目的の少なくとも一部は、少なくとも部分的に蛍光体層によって覆われたアノード構造体と、内側にアノード構造体が配置されている排気された外囲器（エンベロープ）と、電界放出カソードとを含む電界放出型照明装置であって、電界放出型照明装置に電力を供給するための駆動信号を受信し、蛍光体層の選択された部分を発光させるために順次活性化するように構成された電界放出型照明装置により達成される。
【０００６】
従来技術の電界放出型照明装置の構造は、一般に、動作中に、カソードが、電界放出型照明装置の蛍光体層の全体に向かって加速される電子を放出するように構成されている。
そして、放出された電子が蛍光体粒子に衝突したときに蛍光体層が発光する。発光過程では、電界放出型照明装置の寿命を縮めるであろう熱の発生を伴う。
【０００７】
従来技術と比較して、本発明によれば、電界放出型照明装置は、例えば、蛍光体層の全体に向かって電子を加速する代わりに、蛍光体層の選択された部分のみを順次活性化して発光させるように構成されているので、例えば、これらが再び活性化される前にアノード層の選択された部分が冷却されることを可能にする。それ故、本発明の利点は、電界放出型照明装置の寿命が延びることであり、これにより、電界放出型照明装置を交換する頻度を減らすことができるようになるため、エンドユーザーにとっては照明コストも低減させ得る。
【０００８】
蛍光体層の選択された部分は、蛍光体層の大多数の部分を含んでもよい。したがって、電界放出型照明装置は、このように一つ以上の選択された部分が一度に活性化されるように、また、例えば、電源および制御ユニットを用いて、選択された部分を順次活性化するための所定の方式（スキーム）に応じて、これら大多数の部分の各々が活性化されるように構成してもよい。もちろん、所定の方式は、蛍光体層の全体が活性化される総時間の一部で単一の部分が活性化される限り、ランダムであってもよい。また、蛍光体層の部分は、少なくとも部分的に重なっていてもよい。
【０００９】
好ましい実施形態では、電界放出型照明装置は、選択された部分が「スイープ」様式で活性化されるように構成してもよい。このような実施形態では、電界放出型照明装置は、少なくとも１つのゲート電極をさらに備えてもよい。少なくとも１つのゲート電極は、電界放出カソードによって放出される電子の方向が、少なくとも１つのゲート電極に印加される制御電圧（電界放出カソードに印加される電圧電位を基準にした）に依存するようにして、活性化されるように構成することができる。電界放出型照明装置は、さらに、ゲート電極を備えてもよい。
【００１０】
蛍光体層の部分の順次活性化は、好ましくは所定の周波数で行われる。所定の周波数は、例えば、蛍光体層の放出減衰に依存し得る。一般に、電界放出型照明装置に適した蛍光体層用放出減衰は、このように「高い」所定の周波数を示すマイクロ秒の範囲で行われる。光の放出時に生成される熱を考慮に入れて、所定の周波数は、好ましくは１０ｋＨｚよりも高く、好ましくは３０ｋＨｚよりも高くになるように選択される。
【００１１】
電界放出型照明装置の構造に応じて、カソードとアノードの材料が一旦選択されると、電界放出型照明装置の構成と物理的寸法が決定され、電界放出型照明装置の物理的特性を決定することができる。電気回路の観点から、これらの特性のいくつかは、所定の抵抗、キャパシタンスおよびインダクタンスを有するダイオード、コンデンサおよび誘電子のような電子コンポーネントのものと同一視することができる。したがって、全体として電界放出型照明装置は、これらのコンポーネントを異なる方法で具現し、最も重要なのは、ＤＣ、駆動、「低い」周波数駆動、及び共振周波数駆動のような異なる運転条件の下での共振回路である。共振周波数より低い周波数が低周波数として定義される。ランプの内側および／または外側のキャパシタンスおよび／またはインダクタンスを調整することにより、所望の共振周波数と入力電圧と電流の間の位相関係を選択することが可能となる。これについては、さらにその全体が参考として援用される本出願人によるＥＰ０９１８０１５５に開示されている。したがって、電界放出型照明装置の共振時における電力半値幅に対応する範囲内にあるような所定の周波数を選択することが好ましい。
【００１２】
好ましくは、電界放出カソードとアノード構造の両方が、排気された外囲器の内側に配置される。また、アノード構造は、電圧がアノード構造および電界放出カソードとの間に印加されたときに電界放出カソードによって放出された電子を受け取り、光を生成するように構成されることが好ましい。アノード構造を透明にすることができ、これによって、光がアノード構造を透過して排気された外囲器の外に導かれ、または反射型のものにすることによって、生成された光が、排気された外囲器から反射される。また、外囲器は、好ましくはガラス製であり、駆動電圧は２〜１２ｋＶの範囲であることが好ましい。さらに、電界放出装置が電界放出型光源であるか、または電界放出装置の近傍に配置されるような場合には、例えばソケット／ベース／側面内のように、電源は、電界放出装置に電気的に接続されるか、または物理的に接触してもよい。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、第１及び第２の電界放出型光源と、第１及び第２の電界放出型光源に接続された電源および制御ユニットとを含み、第１及び第２の電界放出型光源に電力を供給するための駆動信号を提供する電界放出照明システムが提供され、電源および制御ユニットは、さらに、第１および第２の電界放出型光源に順次電力を供給するための駆動信号を供給するように構成されている。
【００１４】
上述したように、電界放出照明システムは、第１および第２の光源を備え、第１および第２の光源の各々が順次活性化されて発光するように構成されている。さらに、上述したとおり、１つの光源のみを合計時間の一部だけ活性化することによって、電界放出照明システムの寿命を延ばすことが可能となり、電界放出型光源の各々における蛍光体層の放出減衰の肯定的な効果を考慮に入れると、電界放出照明システムは、少ない頻度で交換することができるようになり、エンドユーザーのための照明コストを低減することが可能となる。電界放出型照明システムは、もちろん、２つ以上の電界放出型光源を備えることができ、各々の光源が、あるいは複数の光源が、順次一度に活性化される。
【００１５】
また、本発明の概念は、個々に制御され得る電界放出カソードを複数用いても、上述したような同様の利点を提供することができる。
【００１６】
また、例えば照明器具、またはディスプレイ用のバックライトとして、照明システムをコンパクトに単一のコンポーネントとして統合することもできる。さらに、本発明による電界発光型照明装置またはシステムは、例えば電界放出ディスプレイ、Ｘ線源などのように、照明を必要とする任意のアプリケーションの一部を形成することができる。
【００１７】
加えて、本発明の主制御の概念は、また、「瞬時始動」光源に基づく他の蛍光体にも適用可能であることに留意すべきである。
【００１８】
本発明の更なる特徴および利点は、添付の特許請求の範囲および以下の説明を検討することにより明らかになる。当業者は、本発明の範囲を逸脱することなく、以下に記載される実施態様以外のものを創出するために、本発明の異なる特徴を組み合わせることができることを理解する。
【００１９】
固有な特徴および効果を含む本発明の種々の態様が、以下の詳細な説明と添付の図面から容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の現在の好ましい実施形態に係る電界放出照明装置の側面図である。
【図２】図１に示す電界放出照明装置の断面を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る代替的な電界放出照明装置を示す。
【図４】本発明の例示的な実施形態に係る概念的な電界放出照明システムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を、本発明の現在好ましい実施形態が示される添付図面を参照しながら、詳細に説明する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で具現化することができ、本明細書に記載した実施形態に限定されると解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、徹底して完全を期すために提供されており、当業者に本発明の範囲を十分に伝えるものである。同じ参照符号は、全体を通じて同じ要素を指している。
【００２２】
次に、図面を参照するが、特に、図１に注目すると、本発明の現在の好ましい実施形態に係る電界放出型照明装置１００の側面図が示されている。電界放出型照明装置１００は、シャープな複数の放射体を備え、電界放出カソード１０４を形成している基板１０２を含む。シャープな放射体は、例えばナノ壁、ナノチューブ、等を含むＺｎＯナノ構造体で形成してもよい。シャープな複数の放射体は、炭素系ナノ構造体であってもよい。電界放出カソード１０４に隣接して、第１のゲート電極１０６および第２のゲート電極１０８が設けられている。
【００２３】
さらに、電界放出型照明装置１００は、例えば、ＩＴＯ層１１２のように透明な電界放出アノードがその上に設けられたガラス外囲器（ガラスエンベロープ）１１０の形態で、外部接続基板を有している。発光させるため、電界放出カソード１０４に面して、ＩＴＯ層１０２の内部に蛍光体層１１４が備えられている。基板１０２は、制御ユニットと電源１１６によって、電界放出カソード１０４と電界放出アノード、ＩＴＯ層１１２との間に電界の印加を可能にするための手段（例えば、導電性のもの）であったり、或いは該手段を含んでもよい。加えて、電界放出型照明装置１００は、ゲート電極１０６、１０８と制御ユニットと電源１１６との間の接続を可能にするよう構成されている。
【００２４】
２〜１５ｋＶの電圧範囲に対応する電界の印加によって、電界放出型照明装置１００の動作中に、電界放出カソード１０４は電子を放出し、電子は蛍光体層１１４に向かって加速される。放出された電子が蛍光体層１１４の蛍光体粒子と衝突したとき、蛍光体層１１４は発光する。蛍光体層１１４で発生した光は、透明なＩＴＯ／アノード層１１２およびガラス外囲器１１０を介して伝播する。光は、好ましくは白色であるが、着色された光であっても、もちろん可能である。光はまた、ＵＶ光であってもよい。
【００２５】
また、（アノード１１２とカソード１０４との間に印加された２〜１５ｋＶに関して）小さな電位差がゲート電極１０６、１０８（数百ボルトの範囲で）と電界放出カソード１０４との間に印加されるように制御部及び電源１１６を制御することにより、放出される電子を調整することができ、かくして、一度に蛍光体層１１４の選択された部分のみが順次活性化され得るように、蛍光体層１１４の一部が光を発する。
【００２６】
さらに、制御ユニットと電源１１６によって、ゲート電極１０６、１０８を個別に制御することを可能にして、例えば、光が１１８または１２０の方向に放出されるように、アノード１１２の方向に提供される電子ビームを「掃引」することも可能である。
【００２７】
図２に移るが、この図は、図１に示された電界放出照明装置の断面斜視図である。図１に開示されているものに加えて、この斜視図は、電界放出型照明装置１００が扁平な形状で提供され得ることを示している。さらに、電界放出型照明装置１００は、「アドレス指定」することができる多数のゲート電極１０６、１０８、２０２、２０４および２０６を備え、これらのゲート電極は個別におよび／または列毎に制御することができ、これにより、蛍光体層１１４の部分的で且つ順次の活性化の可能性がさらに増大し、かくして、蛍光体層１１４の部分は光を生成する。
【００２８】
図３は、電界放出カソード３０６が内部に（例えば内部中央に）配置された円筒状のガラス外囲器３１０を備える、本発明による代替的な電界放出型照明装置３００を示している。電界放出カソード３０６は、ナノ壁、ナノチューブなどを含む、例えばＺｎＯナノ構造を備える、シャープな複数の放射体が配置されている導電性基板を備えることができる。シャープな放射体は、炭素系ナノ構造物（例えば、ＣＮＴなど）も含んでよい。蛍光体層３１４の選択された部分を順次活性化する可能性を提供するために、図１においてＩＴＯ層１１２として設けられた電界放出アノードの機能が、２つの分離された電界放出アノード３１２，３２２として備えられ、それぞれが個々に制御され得る。２つの分離された電界放出アノード３１２，３２２は、図３に示すように、例えば蛇行構造に配置することができる。
【００２９】
したがって、電界放出型照明装置３００の動作中に、光を発生するための電界の印加が、第１のモードでの電界放出カソード３０６と電界放出アノード３１２との間における電界の印加と、他のモードでの電界放出カソード３０６と電界放出アノード３２２との間における電界の印加と、更なるモードでの電界放出カソード３０６と電界放出アノード３１２および３２２の両方との間における電界の印加とを含んで、所定のスキームに従って行われ、これにより、光を発生するための蛍光体層３１４の選択された部分を順次活性化する可能性が得られる。もちろん、例えば、３つまたは４つの電界放出アノードを含めて２つよりも多くの電界放出アノードを備えた電界放出照明装置３００を提供することは可能である。
【００３０】
最後に図４を参照するが、この図には本発明の代替実施形態が、電界放出型照明システム４００として開示されている。電界放出型照明システム４００は、照明器具／反射体４１４の内部に配置された複数の電界放出光源４０２，４０４，４０６，４０８，４１０および４１２を備える。電界放出光源４０２，４０４，４０６，４０８，４１０および４１２の各々は、好ましくは、排気された外囲器内に配置された電界放出アノードおよび電界放出カソードを有しており、電界放出アノードは蛍光体層を備えている。さらに、電界放出照明システム４００は、例えば、照明器具／反射体４１４の基部に配置され、幹線（電気系統）に接続された電気コネクタ４１８を介してエネルギー供給される制御ユニットおよび電源４１６を備える。
【００３１】
電界放出型照明システム４００の動作中に、例えば、電界放出光源４０２，４０４，４０６，４０８，４１０および４１２の各々に順次電力を供給するために、制御ユニットと電源４１６の駆動信号により、一度に電界放出光源４０２，４０４，４０６，４０８，４１０および４１２の１つのみを活性化することができる。電界放出光源４０２，４０４，４０６，４０８，４１０および４１２は、またさらに、電界放出光源４０２，４０４，４０６，４０８，４１０および４１２の選択された複数のものが一度に活性化される所定のスキームに従って作動させることもできる。上述したように、制御ユニットと電源４１６からの駆動信号は、例えば、蛍光体層の放出減衰に基づいて選択される周波数成分でもよい。
【００３２】
たとえ本発明が、その特定の例示的な実施形態に関して説明されたとしても、多くの異なる変更、修正等が当業者にとって明らかであろう。開示された実施形態に対する変形は、図面、明細書および添付の特許請求の範囲を検討することによって、特許請求される発明を実施する当業者によって理解され、達成され得る。
【００３３】
例えば、駆動信号は、ＡＣ、ＤＣ、パルス化ＤＣまたは制御されたデューティサイクルＡＣ／ＤＣ等を含む任意の適切な形態を有していてもよい。光が電界放出光源および／またはアノードを複数用いて生成される場合には、異なるアノード／光源との間で若干の重なりをもって行われるように、位相シフトされた駆動信号を印加することが適切である。
駆動信号の他のタイプも、もちろん可能であり、本発明の範囲内である。
【００３４】
なお、特許請求の範囲において、「有する(comprising)」という用語は、他の要素またはステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」も複数を排除するものではない。
【図１】
2019024005.tif 000003
【図２】
2019024005.tif 000004
【図３】
2019024005.tif 000005
【図４】
2019024005.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月22日(2018.8.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界放出型照明装置であって、
−  少なくとも部分的に蛍光体層によって覆われたアノード構造体と、
−  電界放出カソードと、
−  内側に前記アノード構造体および前記電界放出カソードが配置されている、排気された外囲器と、
−  前記アノード構造体および前記電界放出カソードに電気的に接続された電源および制御ユニットであって、前記電界放出型照明装置に電力を供給するための駆動信号を提供するように構成されている、電源および制御ユニットと、
前記電源および制御ユニットと電気的に接触するように配置され、前記電源および制御ユニットによって個別に制御される前記少なくとも１つのゲート電極と、を有し、
前記駆動信号は、前記電界放出カソードによって放出される電子の方向を制御することで前記蛍光体層の選択された部分を順次活性化して発光させるように構成された制御信号を有し、前記制御信号は、少なくとも１つのゲート電極と前記電界放出カソードとの間に電位差を印加するように構成される、電界放出型照明装置。
【請求項２】
前記蛍光体層の前記選択された部分は、少なくとも部分的に重なり合っている、請求項１に記載の電界放出型照明装置。
【請求項３】
前記蛍光体層の前記部分の各々が、所定の周波数で順次活性化される、請求項１に記載の電界放出型照明装置。
【請求項４】
前記所定の周波数は、前記蛍光体層の放出減衰に基づいて選択される、請求項３に記載の電界放出型照明装置。
【請求項５】
前記アノード構造体は、好ましくは、前記電界放出カソードよって放出された電子を受け取るように構成され、前記電界放出カソードよって放出された前記電子の方向を制御するために少なくとも一つのゲート電極が設けられている、請求項１に記載の電界放出型照明装置。
【請求項６】
前記所定の周波数は、１０ｋＨｚよりも高い、請求項３に記載の電界放出型照明装置。
【請求項７】
前記蛍光体層の前記選択された部分を順次活性化するために設けられた少なくとも一つのゲート電極をさらに備える、請求項１に記載の電界放出型照明装置。
【請求項８】
個々に制御可能な複数の電界放出カソードをさらに備える、請求項１に記載の電界放出型照明装置。
【請求項９】
前記制御信号は、バイアス電位を有する、請求項１に記載の電界放出型照明装置。
【請求項１０】
前記蛍光体層の選択された部分の活性化は、ランダムである、請求項１に記載の電界放出型照明装置。
【外国語明細書】
2019024005000001.pdf