(57)【要約】【課題】フィールドエミッションランプから高効率で蛍光体の発光を出射可能な照明装置を提供すること。【解決手段】フィールドエミッションランプ４と、このフィールドエミッションランプ４の後方に設置されて該フィールドエミッションランプ４の後方側からの出射光を前方に反射する反射シート（反射部材）１８とを備え、フィールドエミッションランプ４が、円筒状のランプ管２０の管中央に表面に電界電子放出サイトを備えたワイヤ状陰極２２を配置し、かつ、該ランプ管２０の前方側半周部分２０ａに蛍光体付き陽極２４を設けると共に後方側半周部分２０ｂが上記蛍光体２４ｂの発光を反射シート１８に向けて出射光として透過させるために透明になっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィールドエミッションランプと、
このフィールドエミッションランプの後方に設置されて該フィールドエミッションランプの後方側からの出射光を前方に反射する反射部材と、
を備え、
上記フィールドエミッションランプが、
円筒状のランプ管の管中央に表面に電界電子放出サイトを備えたワイヤ状陰極を配置し、かつ、
該ランプ管の、前方側部分の内面に蛍光体付き陽極を設けると共に、後方側部分が上記蛍光体の発光を反射板に向けて出射光として透過させるために透明になっている、ことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
上記ワイヤ状陰極は、上記ランプ管の前方側部分の内面に対向する表面領域に電界電子放出サイトを備え、後方側部分の内面に対向する表面領域には電界電子放出サイトを備えていない、ことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
フィールドエミッションランプと、
このフィールドエミッションランプの後方に設置されて該フィールドエミッションランプの後方側からの出射光を前方に反射する反射部材と、
を備え、
上記フィールドエミッションランプが、
円筒状のランプ管の管中央に表面に電界電子放出サイトを備えたワイヤ状陰極を配置し、かつ、
該ランプ管の、後方側部分の内面に蛍光体付き陽極を設けて蛍光体の発光を後方に向けて透過させると共に、前方側部分が上記蛍光体の発光を透過させるために透明になっている、ことを特徴とする照明装置。
【請求項４】
上記ワイヤ状陰極は、上記ランプ管の後方側部分の内面に対向する表面領域に電界電子放出サイトを備え、前方側部分の内面に対向する表面領域には電界電子放出サイトを備えていない、ことを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
上記ランプ管の前方側部分と後方側部分が当該ランプ管の円周方向ほぼ半周部分である、ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の照明装置。
【請求項６】
上記電界電子放出サイトが、多数のｎｍサイズの鋭端を有する炭素膜により構成されている、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の照明装置。
【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を用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術には、照明ランプの後方に反射板を設置し該照明ランプの後方側からの出射光を前方に反射させるものが既に提案されている（特許文献１，２参照）。これらの反射板にあっては、並設された複数の照明ランプに対応して反復屈曲する形状に形成されている。しかしながら、上記従来では照明ランプの内部構造を考慮することなく反射板を単に照明ランプの後方に配置しただけであった。
【０００３】
照明ランプのうち、フィールドエミッションランプにおいては、円筒状で内部が真空であるランプ管の管中央に表面に電界電子放出サイトを備えたワイヤ状陰極を配置し、かつ、該真空管の内面全域に蛍光体付き陽極を設け、陽・陰極間に電界を印加することにより陰極表面の電界電子放出サイトから陽極に向けて電子放出し、この放出した電子を蛍光体に衝突させて当該蛍光体を励起発光させるものがある。
【０００４】
このようなフィールドエミッションランプでは、電界電子放出のため内部に放電ガスを含まない真空状態であり、蛍光体の励起発光を外部に出射光として直接、放出するようになっている。そして、上記蛍光体付き陽極がランプ管の内面全周に面状に設けられているために、蛍光体の発光が当該蛍光体内部から陽極を通過する過程でランプ管全周で吸収減衰を受けるために、前方出射光だけでなく後方出射光も反射板で前方に反射されるとしても相当程度に発光量が低下するものとなる。
【特許文献１】特開２００５−２６７８５２
【特許文献２】特開２００２−１５６５１２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、本発明により解決すべき課題は、フィールドエミッションランプから高効率で蛍光体の発光を出射可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明第１による照明装置は、フィールドエミッションランプと、このフィールドエミッションランプの後方に設置されて該フィールドエミッションランプの後方側からの出射光を前方に反射する反射部材とを備え、上記フィールドエミッションランプが、円筒状のランプ管の管中央に表面に電界電子放出サイトを備えたワイヤ状陰極を配置し、かつ、該ランプ管の、前方側部分の内面に蛍光体付き陽極を設けると共に、後方側部分が上記蛍光体の発光を反射板に向けて出射光として透過させるために透明になっている、ことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明第１では、蛍光体からの発光は蛍光体付き陽極内部を通過して外部前方に出射する前方出射光以外に、蛍光体からの直接発光をランプ管の透明部分を通過させて外部後方に出射する後方出射光とがあり、この後方出射光は蛍光体付き陽極で減衰を受けることなく透明なランプ管部分を通過し、反射板で反射させることができるので、ランプ管内面の全周に蛍光体付き陽極を設ける場合よりも、全体としての発光輝度を効率的に大きく向上させることができるようになる。
【０００８】
本発明第１の好適な一態様は、上記ワイヤ状陰極が、上記ランプ管の前方側部分の内面に対向する表面領域に電界電子放出サイトを備え、後方側部分の内面に対向する表面領域には電界電子放出サイトを備えていないことが好ましい。
【０００９】
この態様では、ワイヤ状陰極の全周に電界電子放出サイトを設けた場合(第１の場合)にその全周から放出される全電子のうち蛍光体に衝突して該蛍光体を励起発光させる電子の割合と、ランプ管の前方側部分の内面に対向する表面領域に電界電子放出サイトを設けた場合(第２の場合)にその表面領域から放出される全電子のうち蛍光体に衝突して該蛍光体を励起発光させる電子の割合とを比較すると、第２の場合の方が割合が高い。そして、蛍光体を同一の輝度で励起発光させるために必要な印加電力に関して第１の場合よりも第２の場合の方が小さく済む結果、電力低減の効果が極めて大きい。
【００１０】
本発明第２による照明装置は、フィールドエミッションランプと、このフィールドエミッションランプの後方に設置されて該フィールドエミッションランプの後方側からの出射光を前方に反射する反射部材とを備え、上記フィールドエミッションランプが、円筒状のランプ管の管中央に表面に電界電子放出サイトを備えたワイヤ状陰極を配置し、かつ、該ランプ管の、後方側部分の内面に蛍光体付き陽極を設けて蛍光体の発光を後方に向けて透過させると共に、前方側部分が上記蛍光体の発光を透過させるために透明になっている、ことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明第２では、蛍光体からの発光は蛍光体付き陽極内部を通過して外部後方に出射し反射部材で反射する後方出射光以外に、蛍光体からの直接発光をランプ管の前方透明部分を通過させて外部前方に出射する前方出射光とがあり、この前方出射光は蛍光体付き陽極で減衰を受けることなく透明なランプ管部分を通過することができるので、ランプ管内面の全周に蛍光体付き陽極を設ける場合よりも、全体としての発光輝度を大きく向上させることができるようになる。
【００１２】
本発明第２の好適な一態様は、上記ワイヤ状陰極が、上記ランプ管の後方側部分の内面に対向する表面領域に電界電子放出サイトを備え、前方側部分の内面に対向する表面領域には電界電子放出サイトを備えていないことが好ましい。
【００１３】
この態様では、ワイヤ状陰極の全周に電界電子放出サイトを設けた場合(第１の場合)にの全周から放出される全電子のうち蛍光体に衝突して該蛍光体を励起発光させる電子の割合と、ランプ管の後方側部分の内面に対向する表面領域に電界電子放出サイトを設けた場合(第２の場合)にその表面領域から放出される全電子のうち蛍光体に衝突して該蛍光体を励起発光させる電子の割合とを比較すると、第２の場合の方が割合が高い。そして、蛍光体を同一の輝度で発光させるために第１の場合よりも第２の場合の方が電子放出させるに要する電力が小さく済む結果、電力低減の効果が大きい。
【００１４】
本発明第１、第２において、ランプ管部分が透明であることの意は、完全な透明に限定する意味ではなく、透明ないし半透明を含むものであり、このランプ管部分は蛍光体付き陽極よりも光透過性が高い材料から構成されている。例えばこのランプ管はガラス製である。
【００１５】
本発明第１、第２において、ランプ管の前方側部分は、ランプ管の外周面のうち、主に前方出射光が前方へ直接出射する部分であり、ランプ管の後方側部分は、主に後方出射光が後方へ直接出射する部分である。
【００１６】
本発明第１、第２では、反射部材はフィールドエミッションランプを収納する筐体の一部に設けた部材で構成してもよいし、筐体とは別途の反射板で構成してもよい。
【００１７】
本発明第１、第２では、反射部材はフィールドエミッションランプの後方位置において凹部を有する反射構造であることが好ましいが、これに限定しない。また、この凹部の断面形状は限定しないが、屈曲した形状、湾曲した形状、等を含むことができる。
【００１８】
本発明第１、第２では、前方側部分と後方側部分とのランプ管の円周方向に占める割合は任意に制御することができる。例えば前方側部分と後方側部分を円周方向半周ずつに分けることができる。
【００１９】
本発明第１、第２では、陽極をＩＴＯ(酸化インジウム・酸化錫)やＩＺＯ(酸化インジウム・酸化亜鉛)、ＺｎＯ、ＳｎＯ2またはその合金等の透明電極とし、ランプ管内面に陽極を設け、その陽極の上に蛍光体を設けることができる。また、ランプ管内面に蛍光体を設け、その蛍光体の上にアルミニウムを設けたメタルバック構成とすることができる。
【００２０】
本発明第１、第２では、ランプ管の前方側部分と後方側部分が円周方向ほぼ半周部分である。こうした場合では、蛍光体の発光を前方と後方に効率的に放出させることができるようになる。
【００２１】
本発明第１、第２では、上記電界電子放出サイトが、多数のｎｍサイズの鋭端を有する炭素膜により構成されている。こうした場合では、蛍光体の発光を効率的に出射光として外部に放出可能としたうえで、低電界で電界電子放出サイトから電子放出が可能なフィールドエミッションランプの特徴を損なうことがなくなって好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、フィールドエミッションランプから高効率で蛍光体の発光を出射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る照明装置を説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１の照明装置の外観構成を示し、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面構成を示し、図３は図２のＢ−Ｂ線に沿う断面構成を示し、図４（ａ）（ｂ）は動作説明に供するため要部構成を示す。これらの図を参照して、この照明装置２は、複数のフィールドエミッションランプ４と、これら複数のフィールドエミッションランプ４を互いに平行かつ一定間隔の配列状態で収納するランプ収納筐体６を有している。このランプ収納筐体６は合成樹脂で成形することができる。収納筐体６は底壁８の外周縁前後左右から垂直に立ち上がる側壁１０，１２を備える。長手方向で対向する一対の側壁１２はランプホルダとしてその内側面にフィールドエミッションランプの両端を支持する構造を備えるとともに、その構造内部にフィールドエミッションランプに点灯電源電圧源１４から電源電圧を印加するための配線が敷設されている。
【００２５】
収納筐体６の底壁８は、フィールドエミッションランプ４の後方（背部）からの後方出射光を前方に反射させる反射構造を構成する。この反射構造は、各フィールドエミッションランプ４それぞれの後方（背後）位置に対応して屈曲凹部１６が平行に形成されて構成されている。これら屈曲凹部１６は、フィールドエミッションランプ４の長手方向に延びている。この屈曲凹部１６の表面には白色樹脂からなる反射シート１８が敷設されている。
【００２６】
上記屈曲凹部１６の形状は屈曲した形状ではなく、断面円弧状等、他の形状でもよい。反射シート１８を設けずに直接、屈曲凹部１６を光反射性を有する樹脂で構成することができる。また、反射構造は、底壁８上に複数の凹部付き反射板を設けた構成を含むことができる。
【００２７】
フィールドエミッションランプ４は、円筒状で内部が真空気密にされたランプ管２０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陰極２２を配置している。このワイヤ状陰極２２は、導体ワイヤ２２ａの表面に電界電子放出サイトとして炭素膜２２ｂが成膜されている。炭素膜２２ｂ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であればよく、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２２ａは中実、中空等のワイヤである。導体ワイヤ２２ａ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。
【００２８】
フィールドエミッションランプ４は、ランプ管２０の円周方向ほぼ半周の前方側半周部分２０ａの内面に陽極２４ａと蛍光体２４ｂとを積層した蛍光体付き陽極２４を設け、円周方向の残りほぼ半周の後方側半周分２０ｂには蛍光体付き陽極２４を設けずに、ランプ管２０の光透過性を持つ透明部分の状態として残した構成になっている。
【００２９】
一方、ワイヤ状陰極２２は、その全周領域のうち、ランプ管２０の前方側半周部分２０ａの内面に対向する表面半周領域に電界電子放出サイトとしての炭素膜２２ｂを備え、後方側半周分２０ｂの内面に対向する残り表面半周領域には炭素膜２２ｂを備えていない。
【００３０】
上記構成を備えたフィールドエミッションランプ４は、図４（ａ）で示すように、蛍光体付き陽極２４とワイヤ状陰極２２との間に直流電圧を印加されることにより、ワイヤ状陰極２２表面から直径ｎｍサイズの鋭端な針状に延びる多数の炭素膜２２ｂから電界電子放出サイトとして電子が放出され、その放出した電子を蛍光体２４ｂに衝突することにより、蛍光体２４ｂが励起発光するようになっている。
【００３１】
この場合、電界電子放出サイトとしての炭素膜２２ｂは、ワイヤ状陰極２２の全周領域のうち蛍光体付き陽極２４が形成されているガラス管２０の内面の前方側半周部分２０ａに対向する表面半周領域にのみ形成されているので、電子放出はその表面半周領域に形成された炭素膜２２ｂからのみ矢印Ｐで示すように放出されて蛍光体２４ｂに衝突して該蛍光体２４ｂを励起発光させることができる。また、炭素膜２２ｂは蛍光体２４ｂに対向していないワイヤ状陰極２２の残り表面半周領域には形成されていないので、その領域に炭素膜が形成されて電子放出が行われても当該電子が蛍光体２４ｂに到達して衝突することができず無駄に消費されずに済み、電力効率が向上する。
【００３２】
また、上記実施の形態１の照明装置においては、図４（ｂ）で示すように、蛍光体付き陽極２４をランプ管２０の前方側半周部分２０ａの内面に設け、ランプ管２０の後方側半周部分２０ｂの内面には設けていないから、この蛍光体２４ｂからの発光は、蛍光体付き陽極２４内部を通過して外部前方に出射する前方出射光Ｑだけではなく、この前方出射光Ｂに加えて蛍光体付き陽極２４内部を通過せずに蛍光体２４ｂからの直接発光をランプ管２０の後方側半周部分２０ｂを通過して外部後方に出射する後方出射光Ｒがある。そして、この場合、実施の形態１では、ランプ管２０の内面全周に蛍光体付き陽極２４を設けていないので、この後方出射光Ｒは蛍光体付き陽極２４で減衰を受けることなく透明なランプ管後方側半周部分２０ｂを通過し、上記反射シート１８で反射させることができるので、ランプ管２０内面全周に蛍光体付き陽極２４を設けた場合よりも、全体としての発光輝度を大きく向上させることができるようになる。
【００３３】
（実施の形態２）
図５および図６を参照して本発明の実施の形態２に係る照明装置を説明する。図５は同照明装置の断面構成を示し、図６はその動作説明に供する同照明装置の要部構成を示す。この実施の形態２の照明装置２は、フィールドエミッションランプ４と、収納筐体６とを備える。この収納筐体６の反射構造は実施の形態１と同様である。
【００３４】
実施の形態２ではフィールドエミッションランプ４の上記反射構造に対する関係が実施の形態１とは逆になる。
【００３５】
以下、説明すると、実施の形態２では、フィールドエミッションランプ４のランプ管２０の内面において、蛍光体付き陽極２４は後方側半周部分２０ｂの内面に設ける一方で、前方側半周部分２０ａの内面には設けず、かつ、ワイヤ状陰極２２は、その全周領域のうち、ランプ管２０の後方側半周部分２０ｂの内面に対向する表面半周領域に電界電子放出サイトとしての炭素膜２２ｂを備え、前方側半周分２０ａの内面に対向する表面半周領域には炭素膜２２ｂを備えていない。
【００３６】
実施の形態の照明装置においては、図６（ａ）で示すように、蛍光体付き陽極２４とワイヤ状陰極２２との間に直流電圧を印加されることにより、ワイヤ状陰極２２表面の炭素膜２２ｂの多数のｎｍサイズの鋭端から電子放出し、その放出した電子を蛍光体２４ｂに電子衝突させることにより、蛍光体２４ｂを励起発光させることができるようになっている。この場合、電界電子放出サイトとしての炭素膜２２ｂは蛍光体付き陽極２４が形成されているガラス管４の内面と対向するワイヤ状陰極２２の表面半周領域にのみ形成されているので、電子放出はその表面半周領域に形成された炭素膜２２ｂからのみ矢印Ｐ１で示すように放出されて蛍光体２４ｂに衝突して該蛍光体２４ｂを励起発光させることができ、また、炭素膜２２ｂは蛍光体２４ｂに対向していないワイヤ状陰極２２の残り表面半周領域には形成されていないので、電子放出が無駄に行われずに済み、電力効率が向上する。
【００３７】
また、実施の形態２の照明装置においては、ランプ管４の、後方側部分の内面に蛍光体付き陽極２４を設けて蛍光体２４ｂの発光を後方に向けて透過させると共に、前方側部分が上記蛍光体２４ｂの発光を透過させるために透明になっている構造であるので、図６（ｂ）で示すように前方出射光Ｑ１は、蛍光体２４ｂからの発光を直接、外部前方に出射することができると共に、後方出射光Ｒ１については蛍光体付き陽極２４で減衰を受けるもののランプ管部分２０ｂを通過した後、反射シート１８で前方に反射させることができるので、ランプ管２０内面全周に蛍光体付き陽極２４を設けた場合よりも、全体としての発光輝度を大きく向上させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は本発明の実施の形態１に係る照明装置の外観を示す斜視図である。
【図２】図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図３は図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図４】図４（ａ）は実施の形態１の照明装置の要部構成においてワイヤ状陰極の電界電子放出サイトからの電子放出状態を示す図、図４（ｂ）は実施の形態１の照明装置の要部構成において前方出射光と後方出射光とを示す図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態２に係る照明装置に係り、図２に対応する断面図である。
【図６】図６（ａ）は実施の形態２の照明装置の要部構成においてワイヤ状陰極の電界電子放出サイトからの電子放出状態を示す図、図６（ｂ）は実施の形態２の照明装置の要部構成において前方出射光と後方出射光とを示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
２  照明装置
４  フィールドエミッションランプ
６  収納筐体
１６  屈曲凹部
１８  反射シート
２０  ランプ管
２０ａ  前方側半周部分
２０ｂ  後方側半周部分
２２  ワイヤ状陰極
２２ａ  導体ワイヤ
２２ｂ  炭素膜（電界電子放出サイト）
２４  蛍光体付き陽極
２４ａ  陽極
２４ｂ  蛍光体
Ｐ，Ｐ１  電子放出
Ｑ，Ｑ１  前方出射光
Ｒ，Ｒ１  後方出射光
【図１】
2008010169.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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