專利名稱：用于陰極發(fā)光的系統(tǒng)和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及具有散焦的陰極射線裝置和驅(qū)動電路的發(fā)光裝置，并且還涉及具有加強(qiáng)的功率因子的發(fā)光裝置。
背景技術(shù)：
通常，用于普通照明的燈具運(yùn)用加熱的鎢絲來產(chǎn)生光。但是由于大量的能量都以外熱和看不見的紅外線和紫外線的形式消耗到環(huán)境中，所以這個(gè)過程通常效率不高。用于照明的其它可選裝置包括熒光燈和發(fā)光二極管。雖然比具有鎢絲的白熾燈效率更高，但是熒光燈往往沒有合意的光譜特性，而發(fā)光二極管又太昂貴。至少在一個(gè)世紀(jì)前就已經(jīng)知道，在真空中通過高電壓來加速的電子，也被稱為陰極射線，可以引起被稱為熒光體的化合物在受到電子撞擊時(shí)發(fā)光。在過去的一個(gè)世紀(jì)里，人們在陰極發(fā)光管(CRT)方面作出的大量的努力集中于使用緊聚焦的可偏轉(zhuǎn)的電子束來選擇性地激發(fā)這種熒光體的裝置，以用在電視、無線電探測器、聲納、計(jì)算機(jī)、示波器和其它信息顯示裝置中；這些裝置在下文中稱為數(shù)據(jù)顯示CRT。CRT通常并不用于普通照明的目的。數(shù)據(jù)顯示CRT通常用偏轉(zhuǎn)電路來操控電子束，并且沒有偏轉(zhuǎn)的緊聚焦電子束會 “燃燒”其熒光涂層從而導(dǎo)致對CRT的永久損傷。這些CRT經(jīng)常但不總是通過與其偏轉(zhuǎn)電路相連的高電壓電源來工作。由反相器驅(qū)動的電壓倍增器用于提供給數(shù)據(jù)顯示CRT中的電子加速所需的高電壓。例如，第5，331，255號美國專利描述了一種DC到DC整流器，其中的反相器以約IMHz驅(qū)動科克羅夫特-沃爾頓(Cockroft-Walton)電壓倍增器以產(chǎn)生用于驅(qū)動小型數(shù)據(jù)顯示CRT 的高電壓。例如緊湊型熒光燈的電子負(fù)載也往往會產(chǎn)生電流尖波，主要在輸入的AC波形的電壓峰值處。該電流尖波導(dǎo)致負(fù)載具有較低的“功率因子”，這將使電源系統(tǒng)效率低下。使用一連串的電子來激發(fā)熒光體的裝置通常需要至少一個(gè)電子源。通常使用熱電子陰極來產(chǎn)生用于CRT、電子顯微鏡、χ射線管以及其它應(yīng)用的電子束。在CRT的常見用途中，目標(biāo)通常是高電流、對發(fā)射的電子束的快速調(diào)制、緊密聚焦、以及穩(wěn)定的發(fā)射。陰極通常是用于發(fā)射、聚焦和調(diào)制所發(fā)射電子束的電子槍的組成部件。

發(fā)明內(nèi)容
本文公開了用于陰極發(fā)光系統(tǒng)的電子源。電子源是具有用于發(fā)射電子的陰極和反射器和/或次級發(fā)射電極的寬射束反射型電子槍，該電子源中沒有柵格。可選的電子槍具有陰極，陰極具有焊接到盤體的加熱器，盤體在朝向拱形的散焦柵格和陽極的一側(cè)上具有發(fā)射面。并入電子源的發(fā)光系統(tǒng)包括具有透明面的外殼、帶有熒光體層以發(fā)射光線穿過透明面的陽極、和導(dǎo)體層。發(fā)光系統(tǒng)還包括用于向發(fā)光裝置提供5到30千伏電力的電源以從陰極向陽極抽取電子并激發(fā)陰極射線的熒光體，并且從陰極向陽極所傳送的電子基本是不聚焦的。本文還公開了功率因子校正的實(shí)施方式。在一個(gè)實(shí)施方式中，在發(fā)光裝置中使用的直熱式熱電子泛發(fā)射陰極具有加熱元件和基底，該加熱元件是倒“U”形并且具有平整頂部，基底附接至加熱元件的平整頂部。在基底的與附接加熱器的一側(cè)相反的一側(cè)上是發(fā)射涂層。在另一實(shí)施方式中，發(fā)光裝置具有電子槍，該電子槍具有陰極和加熱元件，該加熱元件具有平整的頂部，并且基底附接至加熱元件的平整頂部。在基底的與附接加熱器的一側(cè)相反的一側(cè)上是發(fā)射涂層。加熱器被支承在兩個(gè)金屬加熱棒上。電子槍還包括與發(fā)光材料對齊的金屬的抽取環(huán)、與該金屬的抽取環(huán)對齊的并且比其更遠(yuǎn)離發(fā)光材料的金屬的場成型環(huán)、凸形的金屬柵格、和用于支承電子槍的電極的其它部分。發(fā)光裝置還具有涂覆了陽極和熒光體的外殼。在另一實(shí)施方式中，陰極發(fā)射發(fā)光系統(tǒng)具有帶透明面的外殼和用于在寬發(fā)射模式下發(fā)射電子的反射電子槍，陽極和熒光屏形成于外殼上；以及電源用于在陰極發(fā)光系統(tǒng)的陰極和陽極之間提供至少兩千伏特的電量。在這個(gè)實(shí)施方式中，從陰極射向陽極的電子基本是不聚焦的。


圖1是包含陰極發(fā)光裝置的發(fā)光系統(tǒng)的方框圖；圖1是包含具有功率因子校正和調(diào)光可控性的陰極發(fā)光裝置的發(fā)光系統(tǒng)的方框圖；圖2是包含具有熱電子陰極和反相器的陰極發(fā)光裝置的發(fā)光系統(tǒng)的示意圖，其中反相器具有陽極接地的的電感器；圖3是具有用于功率因子校正和調(diào)光可控性的附加電路的圖1的發(fā)光系統(tǒng)的示意圖；圖4是包含具有熱電子陰極和單獨(dú)的下變頻器和反相器的陰極發(fā)光裝置的發(fā)光系統(tǒng)的示意圖，其中反相器具有陽極接地的電感器；圖5是用在陰極反射的發(fā)光裝置中的管狀的已盤繞鎢絲的直熱式陰極和倒杯式反射器的橫截面的圖解說明；圖6是對圖5的陰極模擬的電子軌跡圖形；圖7是位于平板反射器之前的半球狀的已盤繞細(xì)絲的陰極的橫截面的圖解說明；圖8是模擬的圖7的陰極電子軌跡圖形；圖9是具有半球狀的反射器的筒式陰極的橫截面的圖解說明；圖10圖解說明了模擬的圖9的變體的陰極電子軌跡圖形；
圖11圖解說明了具有平整的反射器的圓錐形陰極；圖12圖解說明了用在反射的發(fā)光裝置中的管狀已盤繞鎢絲的直熱式陰極和截頭錐形反射器的橫截面圖；圖13圖解說明了具有與發(fā)針細(xì)絲附接的盤狀發(fā)射器的可選陰極；圖14圖解說明了在泛發(fā)射的電子槍中的圖13的陰極；圖15圖解說明了包含圖14的電子槍的發(fā)光裝置；圖16圖解說明了從圖14的右角度看去的泛發(fā)射電子槍中的圖13的陰極。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，陰極發(fā)光系統(tǒng)100(參見圖1-4)由外部的AC電源102供電。來自電源102的AC功率通過整流器104整流為DC功率并且被電容器105過濾，整流器104可以是橋式整流器(參見圖3)。在以120伏的AC電源102工作的實(shí)施方式中，可以得到大約 160伏的DC電壓。在整流器104中還可以存在濾波部件以阻止不期望的發(fā)射耦合回電源 102中，并且可以保護(hù)陰極發(fā)光系統(tǒng)100不會有尖刺和突波進(jìn)入AC電源102中。DC功率被輸入到控制器-反相器單元106以提供高頻的AC功率。高頻的AC功率反過來供給至電壓倍增整流器108以提供適于為陰極發(fā)光管110供電的高電壓，并且在另一示例中還可以提供為陰極發(fā)光管110的陰極加熱器供電的低電壓(參見圖3，元件168)，并且在其它示例中還可以提供為陰極發(fā)光管110的反射器和/或次級發(fā)射電極供電的中間電壓。圖3圖解說明了包含具有用于功率因子校正和調(diào)光可控性的附加電路的陰極發(fā)光裝置的發(fā)光系統(tǒng)100的實(shí)施方式。在這個(gè)實(shí)施方式中，電力由外部的AC電源102來提供， 其也被稱為主電源AC。來自電源102的AC功率通過橋式整流器104整流為具有內(nèi)部接地電位148的DC功率并且通過電容器105進(jìn)行濾波。在以120伏的AC電源102工作的實(shí)施方式中，可以得到大約160伏的DC電壓。在一些實(shí)施方式中，電容器105的尺寸較小從而使得所產(chǎn)生的DC電壓具有大量的波動，在這個(gè)實(shí)施方式中，可以看見已改進(jìn)的功率因子。在以240伏的AC電源102工作的實(shí)施方式中，可以得到大約320伏的DC電壓。在橋式整流器104塊中還可以存在濾波部件以阻止不期望的發(fā)射(例如來自控制器-反相器單元156 的射頻噪聲)耦合回電源102中。來自整流器104和電容器105的DC功率給控制器-反相器單元156供電以提供高頻的AC功率，該高頻的AC功率反過來給電壓倍增整流器158供電以提供適于從陰極發(fā)光管160的陽極到陰極的高電壓。陰極發(fā)光管160還接收來自加熱功率源168的熱功率。在一些實(shí)施方式中，加熱功率源168通過電感耦合170耦接到高頻的AC輸出以從控制器-反相器單元156中抽取功率。在其它的實(shí)施方式中，加熱功率源168通過電容耦合173耦接以從電壓倍增器158 中的節(jié)點(diǎn)或者電容器(未示出)中抽取功率。在具有功率因子校正和/或調(diào)光可控性的實(shí)施方式中，相位和調(diào)光探測器174可以通過整流器104耦接以監(jiān)測引入的功率。在具有功率因子校正的實(shí)施方式中，控制器-反相器單元156可以響應(yīng)于由相位和調(diào)光探測器174探測到的相位。在具有調(diào)光可控性電路的實(shí)施方式中，控制器-反相器單元156可以通過以下方式來響應(yīng)于所探測到的、通過相位和調(diào)光探測器174所測定的調(diào)光設(shè)置改變供給電壓倍增器158的AC電壓，由此改變供給陰極發(fā)光管160的陽極至陰極的電壓和管的亮度；或者改變由加熱功率源168供給陰極發(fā)光管160的陰極加熱器(未示出)的功率量，由此改變電子槍的發(fā)射和管的亮度。在許多實(shí)施方式中，將由控制器-反相器單元156供給電壓倍增器158的AC電壓、或者從電壓倍增器158的早期級(early stage)分接出的DC電壓反饋178回到控制器-反相器156以提供一定程度的電壓調(diào)節(jié)。由此，這些實(shí)施方式可以使提供給陰極發(fā)光管160的陽極至陰極的電壓穩(wěn)定。在一些實(shí)施方式中，相位和調(diào)光探測器174對陰極發(fā)光管160的加熱功率166或者柵格電壓162進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖2中圖解說明了圖1或圖3的陰極發(fā)光系統(tǒng)100的實(shí)施方式。在這個(gè)實(shí)施方式中，控制器-反相器單元106 (作為虛線框示出的)包括控制開關(guān)晶體管204的控制器-驅(qū)動器202。如現(xiàn)有技術(shù)已知的，開關(guān)晶體管204可以是NMOS晶體管或者是例如NPN或IGBT 晶體管的其它適當(dāng)?shù)拈_關(guān)裝置。如圖2中所示，當(dāng)晶體管204導(dǎo)通時(shí)，在控制器-反相器單元106的輸出處和電壓倍增整流器108的輸入處的電壓接近于零，并且在電感器206中的電流增強(qiáng)，該電感器206可以被卷繞在鐵氧體磁芯208上。通過晶體管204施加電流到電感器206被稱為“反沖(kicking)”電感器。當(dāng)電流到達(dá)由控制器-驅(qū)動器202通過晶體管 204的工作時(shí)間的有效脈沖寬度來確定的最高值時(shí)，晶體管204關(guān)斷。電感器206暫時(shí)繼續(xù)傳輸電流，因此導(dǎo)致在電壓倍增整流器108的輸入處的電壓增加為遠(yuǎn)高于電容器105處的DC電壓。在倍增整流器108的輸入處的電壓可以出現(xiàn)在這樣的電容兩端，即，與小噪聲抑制電容器210并聯(lián)后的電壓倍增整流器108的輸入電容代表的電容量。當(dāng)在倍增整流器108的輸入處的電壓超過電容器105處的DC電壓時(shí)，電感器206 中的電流將反轉(zhuǎn)，最后將電壓倍增整流器108的輸入電壓驅(qū)動為低于電容器105處的DC電壓，并且還有可能低于接地電壓。當(dāng)倍增整流器108的輸入電壓低于接地電壓時(shí)，在晶體管 204的寄生結(jié)上的電流可以被二極管212抑制。電感器206可以有效地形成具有倍增整流器108和噪聲抑制電容器210的并聯(lián)輸入電容的直列共振電路。在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間(優(yōu)選地在電壓倍增整流器108的輸入電壓的波形的適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)處被同步以便從倍增整流器108和輸入電容210的恢復(fù)最高能量)時(shí)，控制器-驅(qū)動器202再次導(dǎo)通開關(guān)晶體管204使得電感器206中的電流得到增加，由此在倍增整流器108的輸入處維持高頻的AC信號。參考電感器206、晶體管204和控制器-驅(qū)動器202描述的反相器在下文中稱為 “諧振反激反相器”電感器206中的峰值電流、從電容器105中抽取的功率、以及因此在倍增整流器 108的輸入處的峰值電壓和倍增整流器108的輸出電壓可都依賴于晶體管204的脈沖頻率和脈沖寬度。可選的實(shí)施方式可以不偏離本發(fā)明的范圍具有不同于圖2所示的其它的反相器設(shè)計(jì)。例如，可以使用變壓器耦合反相器，其中二次繞組與電感器206耦接以驅(qū)動電壓倍增整流器108。在另一實(shí)施方式中，使用傳統(tǒng)的E類級(class-Ε stage)向電壓倍增整流器 108提供AC功率。電壓倍增整流器108可以是類似于Cockroft-Walton型的多級倍增器。該單元的基本級214 (由虛線框所示)具有耦合電容器216、濾波電容器218和兩個(gè)高壓二極管220、 222。級214的DC輸出在濾波電容器218的輸出側(cè)，并且DC-抵消的AC輸出在耦合電容器
9216處。然后這些輸出被饋送至接下來的級224、226、228、230、232。在多級電壓倍增整流器 108中級的數(shù)量可以隨著AC電源102的線電壓的選擇和所需的工作狀態(tài)來變化，所需的工作狀態(tài)包括陰極發(fā)光管110的陽極242至陰極MO的工作電壓和控制器-反相器單元106 的特性。例如，在230伏(英國常用的)AC電源102下工作的陰極發(fā)光裝置中的多級電壓倍增整流器可以比在115伏(美國常用的)AC電源102下工作的陰極發(fā)光裝置中需要更少的級。電壓倍增整流器108的最后一級232的內(nèi)部接地電壓和輸出電壓被耦合以向陰極發(fā)光管Iio的陽極242和管110的陰極240之間提供高電壓，使得陽極242相對于陰極MO 的電壓為正的兩千伏到三十千伏。在圖2中，所示的陰極240被驅(qū)動為相對于內(nèi)部的地電位239和陽極242具有負(fù)的兩千伏到三十千伏的電壓。但是，在具有不同的電壓倍增整流器108的可選實(shí)施方式中，陰極240處于內(nèi)部的地電位239處，同時(shí)陽極242被驅(qū)動為相對于內(nèi)部的地電位239是正的兩千伏到三十千伏。對發(fā)光裝置的工作而言，陽極242和陰極 240之間的電壓差以及任何反射器電極的偏置電壓比相對于內(nèi)部的地電位239或者任何外部的地電位的電壓更重要。在其它的實(shí)施方式中，陽極242相對于陰極240處于正的十四到十六千伏?？梢赃\(yùn)用具有低于內(nèi)部的接地電壓的陰極240和處于內(nèi)部的接地電壓的陽極242 的實(shí)施方式?？梢灶A(yù)期的是，如果外殼250破裂，陰極240與相對較大的陽極242相比來說更不可能接觸生物或者人類。在一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)該裝置已正確接線的照明插座連接時(shí)， 為了安全，內(nèi)部的地電位239可被連接到來自AC電源102的中性線。當(dāng)該裝置耦接到未正確接線的AC電源102時(shí)，為了安全，內(nèi)部的地電位239可以通過高值電阻被連接到AC電源 102的中性線以限流。陰極240是用于發(fā)出寬的、不聚焦的電子束248的電子泛射槍243的一部分，以使陽極242和陰極240之間的電壓差可以使電子加速朝向陽極M2。在許多實(shí)施方式中的電子泛射槍243都具有反射電極對4。陽極242是薄的、金屬(例如鋁)的反光層。電子槍 243和陽極242被容納在真空外殼250內(nèi)。外殼259是由例如玻璃的無孔材料制成并且有透明或半透明的面板252。如在陰極射線管顯示器技術(shù)中已知的，在陽極242和面板252之間的分層至少包括一個(gè)熒光材料層252，并且根據(jù)將在陰極發(fā)光系統(tǒng)100的工作下穿過面板252發(fā)射出的光線257的期望光譜特征來選擇。在制造中可以在熒光體層2M和陽極層 242之間使用薄的、暫時(shí)的、“涂漆”層，用于阻止光線從陽極層242漫射進(jìn)入熒光體層2M 并增強(qiáng)陽極層242的反射性。陽極層242可以足夠地薄以允許最多的電子撞擊該層并從其穿過進(jìn)入熒光體層254，或者撞擊該層并將來自陽極252的額外的電子散射進(jìn)熒光體層2M 中?？蛇x的實(shí)施方式(未示出)可以在鄰近面板252處運(yùn)用具有薄的、透明的導(dǎo)電陽極層的陽極，該陽極層反過來被涂上熒光體層。再次參見圖2，陰極240是熱的、熱電子的、自熱式的、涂釷的鎢絲陰極M0。陰極 240需要半瓦特到兩瓦特的電力來工作。功率源包括用于給陰極MO的細(xì)絲供電的加熱功率源。在圖2中，通過芯208磁力地與電感器206耦合的繞組262被作為向陰極240提供功率的功率源示中，當(dāng)系統(tǒng)100首次開啟時(shí)，加熱電流通過集成電路調(diào)節(jié)器以第一級供給陰極M0，一旦陰極240到達(dá)適當(dāng)?shù)墓ぷ鳒囟葧r(shí)，加熱電流就被降為第二級以繼續(xù)工作。當(dāng)系統(tǒng)100首次開啟時(shí)，還可提供附加的電路以允許在預(yù)熱期間具有維持或者增加的加熱電流。
包括電壓倍增整流器108和控制器-反相器單元106在內(nèi)的電源是通過使用集成電路和現(xiàn)有技術(shù)已知的表面裝配技術(shù)來組裝的，并且裝配有合適的高壓封裝化合物以阻止電弧作用。在實(shí)施方式中，來自電壓倍增整流器108的濾波電容器(未示出)的電壓被分接并通過電子分壓器(未示出)反饋270至反相器106的控制器-驅(qū)動器202，使得陽極對2 和陰極240之間加速電勢差被維持在期望的水平。在可選實(shí)施方式中，控制器-反相器單元106的反饋控制通過晶體管204的脈沖頻率和脈沖寬度的調(diào)整允許陰極發(fā)光系統(tǒng)100在 110伏到250伏以及50赫茲到60赫茲的AC電壓范圍下工作，以便在與美國相同的120伏 AC電壓下或者在與歐洲國家相同的240伏電壓下可以工作。現(xiàn)在參見圖4，陰極發(fā)光系統(tǒng)100的實(shí)施方式可以具有不同形狀的反射電極443和反射器偏置電源410。在這個(gè)實(shí)施方式中，橋式整流器104和控制器-反相器106(例如諧振反相器)的工作與圖2的類似電路的工作基本相同，因此這里就不分別描述了。雖然在與圖4的實(shí)施方式類似的一些實(shí)施方式中可以使用與圖2類似的電感耦合加熱功率源，但是在圖4中所示的實(shí)施方式中，從電壓倍增整流器108中分接出的AC信號向加熱功率源402供電以驅(qū)動陰極MO的細(xì)絲。類似地，從電壓倍增整流器108中分接出的AC信號可以用于向偏置電源410供電以偏置反射電極443。圖4的實(shí)施方式可以任選地具有調(diào)光探測器(未示出)以監(jiān)測進(jìn)入的AC電源102 的工作周期。在另一個(gè)不需要有調(diào)光探測器的實(shí)施方式中，控制器-反相器106將其開關(guān)裝置 204的脈沖寬度維持為大致恒定。在這個(gè)實(shí)施方式中，假設(shè)具有較大的電容器105，那么加速電壓可以與電容器105的DC電壓大致成比例。雖然電壓維持為大致恒定并且輸入的AC 功率維持為主AC的每個(gè)半循環(huán)的一半以上，但是當(dāng)外部的調(diào)光器將輸入的AC功率切斷為小于每個(gè)半循環(huán)的一半時(shí)，電容器105處的電壓可以隨著輸入的AC功率的脈沖寬度的減少而下降，并且因此加速電壓會減少以及亮度會變?nèi)?。在陰極發(fā)光裝置100中，為了得到最優(yōu)化的發(fā)光效率，面板252上的熒光涂層2M 和陽極M2的盡可能大的范圍被電子束248均勻地照射。對于電子束248來說，廣泛地照射外殼250的其它部分是浪費(fèi)的。在一些實(shí)施方式中，電子槍243發(fā)出至少六十度，在一些實(shí)施方式中可以發(fā)出九十度或者更多，在寬度上均勻的、寬廣的、對稱的電子束。在一些實(shí)施方式中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)反射式電子槍適于產(chǎn)生這種寬廣的、均勻的電子束。 許多這樣的反射式電子槍具有位于反射元件的陽極側(cè)的發(fā)射的、熱的陰極，并且反射元件相對于該陰極具有預(yù)定電壓的偏壓。在實(shí)施方式中，如在圖5的橫截面圖中所示，電子槍1102具有加熱的、桿狀熱電子陰極1104，熱電子陰極1104直徑為0. 08英寸并具有半徑為0. 04英寸的圓形端部。反射電極1106被形成為約0. 520英寸直徑的帽狀并具有測量為0. 150英寸直徑的中心孔1108，其中陰極1104在中心孔的中間?？?108根據(jù)實(shí)際情況被制成足夠的小使得由反射電極1106 產(chǎn)生的靜電反射場不會因?yàn)榭椎某霈F(xiàn)而被破壞，但是又要足夠大以避免反射電極1106及
11其連接會接觸陰極1104。陰極1104可以穿過孔1108延伸，或者可以位于反射電極1106 的前方并由延伸通過孔1108的引線1110驅(qū)動。這樣的配置通過避開在電子槍的陽極側(cè)上的引線和電線從而避免了破壞所發(fā)射電子的模式。大約在陰極1104的細(xì)絲1112的最遠(yuǎn)端 0. 166英寸處被涂上釷或者其它發(fā)光材料。陰極的發(fā)射面的背面超過反射電極1106的中心孔1108的距離為0. 05英寸到0. 25英寸，并且可以約為0. 126英寸。在圖6中圖解說明了所模擬的來自陰極1104的發(fā)射圖形。類似的實(shí)施方式可以具有直徑為0.5英寸到0.75英寸的反射電極帽1106，并且中心孔1108的直徑在0. 050英寸到0. 200英寸的范圍內(nèi)。陰極1104可以由釷或其它發(fā)光材料處理過的細(xì)絲盤繞形成具有所需的形狀。在陽極電勢相對于陰極為正的14. 5KV到16KV的陰極發(fā)光管中，陰極1104的模擬顯示了如圖 6所示的電子束圖形600，該電子束產(chǎn)生了對陽極相對均勻的照度。在如圖7所示的實(shí)施方式中，電子槍1302具有形成為涂釷鎢燈絲的半球狀的陰極 1304，該陰極1304是通過將雙螺旋燈絲繞著半球狀心軸(未示出)卷繞形成。在形成燈絲后移除心軸。在可選實(shí)施方式中，可以用半球狀陶瓷體代替心軸，并且陶瓷體可以被允許作為支承部件留在陰極中。所形成的半球狀陰極1304可以具有約0. 18+/-0.025英寸的直徑 1306，并且被放置在平板或者平面板狀反射器1308的前方0. 05到0. 2英寸或者約0. 13英寸的距離1307處。板狀反射器1308具有約1英寸的直徑，并且中心孔1310具有約0. 200 英寸的直徑1312。因此陰極1304可以被放置在反射器1308之前距離大致為陰極直徑的四分之三處。穿過反射器1308的孔1310突出的引線(未編號)驅(qū)動陰極1304以避免破壞由電子槍的陽極側(cè)的引線形成的電子束圖形。在具有相對于陰極為正的15KV的陽極電勢的陰極發(fā)光管中，例如對圖7所示的實(shí)施方式的模擬顯示了圖8所示的電子束圖形602，該電子束產(chǎn)生了對陽極均勻的照度。類似的實(shí)施方式可以具有直徑在0. 5到0. 75英寸之間、且中心孔1310的直徑為約0. 200+/-0. 025英寸的反射器1308。電子槍1302可以具有卷繞成所需的形狀的摻釷的燈絲。也可以使用其它的發(fā)光材料來摻雜或涂在燈絲上，并且這些實(shí)施方式可以在2KV到30KV之間的陽極電勢或者14KV 到16KV的陽極電勢下工作。圖7的電子槍1302的變體是用如圖4所示的弧形反射器代替了圖7中所示的平面反射器1308。在其它的實(shí)施方式中，如圖9所示，電子槍1502的桿狀陰極1504形成為卷繞的涂釷鎢燈絲。陰極1504的實(shí)施方式是具有直徑為0. 025英寸到之間且長度為0. 150英寸的圓柱體，其被放置在直徑約為1英寸的半球狀的反射器1506前，反射器1506具有測量為 0. 060到0. 200英寸的直徑的中心孔1508。陰極1504穿過反射器1506中的中心孔1508 延伸。在具有相對于陰極為正的15KV的陽極電勢的陰極發(fā)光管中，對陰極1504的電子發(fā)射圖形的第一模擬在圖10中示出。除了較小的中心區(qū)接收了稍微減弱的照明之外，這個(gè)實(shí)施方式的圖形可產(chǎn)生對陽極均勻的照明?？梢韵嘈牛ㄟ^形成如圖9所示具有圓錐形的或者半球狀的頂部區(qū)域的線圈使陰極1504具有有效地圓形頂部，可以為陽極提供充足的、均勻的照明?；⌒蔚姆瓷淦?506不需要是精確地半球狀。例如，具有拋物線狀的弧形反射器也可以提供基本相同的性能。
12
類似的實(shí)施方式可以具有直徑為0. 5英寸到0. 75英寸的反射器1506，并且中心孔 1508的直徑范圍在0. 050英寸到0. 200英寸。參見圖11，該實(shí)施方式具有盤繞細(xì)絲的陰極1602，陰極1602成型為頂點(diǎn)面對陽極 (未示出)的圓錐形。例如陰極1602可以由涂釷鎢絲形成。陰極1602可以被支承在穿過反射器1610的中心孔1608突出的中心電線1604和外圍電線1606上。反射器1610還可以被支承電線1612支承。反射器1610可與陰極1602電氣連接并且陰極1602的燈絲可以被電源(未示出)輸出的約一伏的電壓加熱。在實(shí)施方式中，圓錐形陰極1602形成的角1616在十度到四十度之間。陰極1602可以進(jìn)一步具有卷繞成所需形狀的摻釷的細(xì)絲(未示出)。還可以使用其它的發(fā)光材料來摻雜或涂在燈絲上。這些實(shí)施方式可以在約14. 5KV到16KV之間的陽極電勢下工作。圖5至圖10的實(shí)施方式不僅可以提供在寬度上為至少六十度并且在多數(shù)實(shí)施方式中為九十度的電子束，還可以提供對陽極相對均勻的照明。此外，在陰極和陽極之間不需要網(wǎng)狀柵格和控制柵格。雖然電子被負(fù)電荷排斥，使得電子的軌跡偏斜于帶負(fù)電荷的表面，但是在與圖5 至圖10的實(shí)施方式類似的實(shí)施方式中，反射器相對于陰極具有負(fù)偏壓。在這些實(shí)施方式中，例如反射器1106、1308、1506、1610并不分別與陰極1104、1304、1504、1602電氣連接， 而是連接到由電壓倍增整流器驅(qū)動的適當(dāng)?shù)钠珘弘娫?，例如元?08、158。從陰極1104、 1304、1504、1602之一流向陽極M2的電子的軌跡可在發(fā)散之前會聚或交叉以均勻地照射陽極對2?，F(xiàn)在參見圖12，發(fā)射器1650具有大致為桿狀的居中的熱電子陰極1652，陰極1652 的長度約為0. 150英寸。陰極1652可以是連接到第一支承和第二支承(未示出)和/或電氣連接電線16M、1656的盤繞的釷鎢細(xì)絲。陰極1652還可以有沿著其軸線(未標(biāo)號) 的絕緣柱(未示出)，例如陶瓷桿，以向其細(xì)絲(未示出)提供機(jī)械支承。陰極1652在軸向?qū)ΨQ的反射器和/或次級發(fā)射電極1660的狹窄端部(未標(biāo)號) 處的孔1658的居中位置具有中心軸線(未標(biāo)號)，反射器和/或次級發(fā)射電極1660可以是凹形的和/或截錐形的。陰極1652可以位于反射器和/或次級發(fā)射電極1660的孔1658 前大約0. 02英寸處。在實(shí)施方式中，反射器和/或次級發(fā)射電極1660具有涂覆有材料(例如氧化鎂) 的內(nèi)表面(未示出)，其可以具有良好的次級電子發(fā)射質(zhì)量。在工作中，反射器和次級電子發(fā)射電極1660具有一定電壓的正向偏壓以提供將陰極1652發(fā)射的電子朝著反射器1660 的有益引導(dǎo)。然后當(dāng)來自陰極1652的電子撞擊反射器和/或次級發(fā)射電極1660時(shí)，將會發(fā)射次級電子。于是幾何形狀和電壓可被調(diào)整以提供將次級電子朝著陽極的有益引導(dǎo)，從而對發(fā)光區(qū)域進(jìn)行均勻照明。在實(shí)施方式中，反射器和/或次級發(fā)射電極1660可以是曲率半徑約為0. 5英寸的凹形，并且具有測量為大約0. 075英寸直徑的孔1658。在實(shí)施方式中，反射器和/或次級發(fā)射電極1660相對于陰極1652具有足夠的正偏壓，例如為一千伏，使得陰極1652所發(fā)射的合理比例的電子以足夠的能量撞擊次級發(fā)射電極1660以引起次級電子的發(fā)射。來自陰極1552的一些剩余的電子(在下文中被稱為初級電子)和來自發(fā)射器和/或次級發(fā)射電極1660的次級電子被吸引到陰極發(fā)光裝置100的陽極242并照亮陰極發(fā)光裝置100的陽極M2。在圖12所示的實(shí)施方式中，反射器和/或次級發(fā)射電極1660可以連接到由電壓倍增整流器108、158之一所分接的AC電壓驅(qū)動的適當(dāng)?shù)钠珘弘娫?10 (例如圖4所示)，或者可選地可以被次級發(fā)射電流流經(jīng)電阻器(未示出)所得到的電壓正向自偏置。雖然圖5至12的電子槍給出了具體的尺寸，但是這些精確的尺寸僅代表設(shè)計(jì)的選擇；可以理解，反射器和陰極的尺寸都可以根據(jù)本申請的教導(dǎo)進(jìn)行調(diào)整，以從更小的或更大的電子槍中產(chǎn)生類似的和/或相同的電子束圖形。如圖13圖解說明的，在電子源的另一實(shí)施方式中，陰極1700具有鎳(Ni)盤基底1702，在其上形成了發(fā)光材料1704以提供發(fā)射面1706。發(fā)光材料1704例如為氧化鋇 (BaO)；但是也可以使用其它的發(fā)光材料而不偏離本發(fā)明的范圍。還可以使用涂有如真空管和陰極射線管的技術(shù)中已知的其它的熱電子的發(fā)射陰極材料的盤狀或者可選形狀的基底而不會偏離本發(fā)明的范圍。將鎢絲或者鎢合金電線1708彎曲以提供具有平坦的頂部1710的倒“U”形的加熱元件1707。在平坦的頂部1710處，基底1702電氣連接并且機(jī)械地附接至電線1708。例如， 可以使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的電阻點(diǎn)焊、激光焊接、銅焊或者其它附著工藝來將基底1702附接至電線1708。鎢絲1708變?yōu)榘谉峄⑶抑苯蛹訜峄?702和發(fā)光材料1704。在這個(gè)實(shí)施例中，基底1702和鎢絲1708也是電氣連接的。在另一實(shí)施方式中，使用具有發(fā)光材料涂層的、但是沒有附接到任何陰極基底的簡單的白熱化的鎢絲來發(fā)射電子。除了鎢絲還可以使用其它材料并且可成型為線狀之外的其它形狀而不偏離本發(fā)明的范圍。例如，具有合適的高溫機(jī)械強(qiáng)度的其它電阻材料也適合于加熱基底1702和發(fā)光材料1704，并且可以成型為如線形、板狀、帶狀、條狀、棒狀或者任何其它物理形態(tài)。例如可以通過將“三重碳酸鹽”(主要是碳酸鋇混合物)應(yīng)用到基底1702來成型發(fā)光材料1704。三重碳酸鹽在真空條件下轉(zhuǎn)化為BaO層。為了使均勻性最大化，發(fā)光材料被小心地在基底1702上形成圖案，因此不需要使用附加的電子光學(xué)器件來獲得均勻性。流經(jīng)鎢絲1708的電流(S卩，通過在鎢絲1708(A)和鎢絲1708(B)之間施加電壓差)使得基底1702和發(fā)光材料1704被鎢絲1708直接加熱。流過鎢絲1708的電流可以是直流電流(DC)、交流電流(AC)或者是脈沖電流。通過將基底1702與電線1708直接緊密的接觸，可以使成本和復(fù)雜性最小化，并且還實(shí)現(xiàn)了與其相連的發(fā)光裝置具有快速的啟動時(shí)間。因此，燈具可以表現(xiàn)為“立即”開啟。在工作的一個(gè)實(shí)施方式中，基底1702及其涂上的發(fā)光材料1704被鎢絲1708加熱至900C，并且在接近發(fā)射面1706處產(chǎn)生電場1712。如箭頭1714所示的由發(fā)射面1706發(fā)出的電子產(chǎn)生大約ImA的總陰極發(fā)射電流?？傟帢O發(fā)射電流在0. ImA到5mA之間而不偏離本發(fā)明的范圍。所發(fā)射的電子在撞擊發(fā)光裝置中所安裝的陰極發(fā)射熒光體(例如熒光體層 806，圖1 時(shí)被允許蔓延為大約IOOmm直徑的泛電子束而沒有任何焦點(diǎn)。低發(fā)射電流(例如ImA)的使用允許熱電子泛發(fā)射陰極1700比其它已知的陰極可以在更低的溫度(例如 900C)下工作并由此使陰極1700的工作壽命最大化。圖14顯示了在示例的多形裝配件700中的圖13的熱電子泛發(fā)射陰極1700，示例的多形裝配件700包括金屬的抑制器或防護(hù)環(huán)702、金屬的抽取環(huán)704、金屬的場成型環(huán) 706、金屬的支承環(huán)708和金屬的散射柵格710(例如金屬織物網(wǎng)格)。圖16顯示了圖14的多形裝配件700的側(cè)視圖。裝配件700適合于大量生產(chǎn)的制品，通過在安裝進(jìn)發(fā)光裝置之前部分成型為單個(gè)的單元來構(gòu)建。最好將圖14和圖16和以下的描述一起考慮。第一金屬加熱棒714附接至加熱元件707的線形部分1708 (A)并且第二金屬加熱棒716附接至加熱元件707的線形部分1708(B)。線形部分708(A)和708(B)的附接可以通過使用電阻點(diǎn)焊、激光焊接、銅焊或者其它已知的連接方法之一來實(shí)現(xiàn)。金屬部件702、 704、706、708、712、714和716可以由不銹鋼、鉬和鎳、鉻鎳鐵合金(Inconel )和具有類似特性的其它材料中的多個(gè)之一制成。金屬防護(hù)環(huán)702由支承環(huán)712支承，并且具有與陰極1700基本相同的電勢，或者比陰極1700具有更大的負(fù)電勢。金屬防護(hù)環(huán)702使陰極1700的側(cè)面避開不期望的電場。 金屬抽取環(huán)704具有比陰極1700更高的電勢以形成電場1712，電場1712導(dǎo)致電子從陰極 1700的發(fā)射面1706射出(參見圖13)并由此加速離去。金屬的場成型環(huán)706具有與金屬的抽取環(huán)704相同的或者更高的電勢并且產(chǎn)生電場722，電場722將從陰極1700所發(fā)射的電子散開(即，漫射)成可以在發(fā)光裝置(例如發(fā)光裝置800，圖1 中使用的泛光配置。 金屬的支承環(huán)708附接至金屬的場成型環(huán)706并且支承金屬的散射柵格710，金屬的散射柵格710具有與金屬的場成型環(huán)706和金屬的支承環(huán)708相同的電勢。金屬的散射柵格710 形成電場722使得從陰極1700所發(fā)射出的電子1714形成均勻的并且有合適的圖案的電子束724。電子1714以最小的截?cái)嗷蛘咦钚〉拇渭夒娮映尚蛡鬏斖ㄟ^金屬的散射柵格710。 第三電場7 使電子1714朝著陽極(參見陽極804，圖15)加速(在圖14中未示出陽極)， 并且該電場7 是通過向陽極施加大于金屬的散射柵格710的電勢的電勢而生成。金屬部件702、704、706和714被兩個(gè)相對的介電連接棒(在圖14中未示出，參見圖16中的介電連接棒808(A)和808(B))緊固在適當(dāng)?shù)奈恢蒙弦孕纬啥嘈窝b配件700。介電連接棒808(A)和808(B)可以由陶瓷或者玻璃制成。但是，還可以使用其它的介電材料， 例如云母，而不偏離本發(fā)明的范圍。裝配件700在發(fā)光裝置中的功能是作為電子源。任選地，當(dāng)運(yùn)用更大的精度在基底1702上成型發(fā)光材料1704時(shí)，可以省去金屬的防護(hù)環(huán)702。此外，例如為了使尺寸最小化還可以將金屬部件制成立體的。部件的立體形狀還可以使電場限制得到優(yōu)化。金屬部件 702、704、706、712和714(平坦的和立體的)可以運(yùn)用沖壓技術(shù)花費(fèi)不多地由金屬薄片制成。圖15顯示了并入圖14的多形配件700的示例性發(fā)光裝置800。發(fā)光裝置800包括透明外殼802和基座部分824。透明外殼802例如是玻璃。外殼802具有表面部分803，當(dāng)用來形成發(fā)光裝置(例如發(fā)光裝置800，圖15)時(shí)， 在發(fā)光裝置800工作期間光線可以通過表面部分803發(fā)出。外殼802的表面部分803的內(nèi)表面涂有熒光體層806。外殼802具有饋通底部810，饋通底部810上形成有多個(gè)從外殼802 內(nèi)部穿到外部的導(dǎo)電體812(為了圖解說明的清楚僅示出了導(dǎo)體812(A)和812(B))。多形裝配件700附接至饋通底部810的導(dǎo)體812的內(nèi)部端以使得導(dǎo)體812支承裝配件700。例如，所示的導(dǎo)體812 (A)附接至加熱棒714并支承該加熱棒，并且所示的導(dǎo)體812 (B)附接至金屬抽取環(huán)704并支承該抽取環(huán)。由于裝配件700通過介電連接棒808連接在一起，因此其整體由導(dǎo)體812支承。在一個(gè)實(shí)施方式中，導(dǎo)體812直徑大約是1mm。在形成外殼802之前，饋通底部810可以與多形裝配件700形成到一起。裝配件700還包括與鏡面陽極804電氣接觸的陽極連接座818，鏡面陽極804成型在外殼802的熒光體層806上并朝向外殼 802的頸部820。連接座818、陰極1700、金屬的防護(hù)環(huán)702、金屬的抽取環(huán)704和金屬的場成型環(huán)706中的每個(gè)都可以與導(dǎo)體812連接使陽極804、陰極1700、金屬的防護(hù)環(huán)702、金屬的抽取環(huán)704和金屬的場成型環(huán)706的電勢能夠得以控制。任選地，形成吸氣環(huán)81以支承在外殼802中的吸氣材料，并且吸氣環(huán)81與一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)體812連接以允許激活并移除來自外殼的內(nèi)部的雜散氣體。除了所示的環(huán)狀之外，還可以為吸氣材料使用其它形狀而不偏離本發(fā)明的范圍?；糠?jǐn)M4提供了與外部電源的電氣連通性(在這個(gè)示例中所示為愛迪生螺紋 (Edison thread))，其可以包括一個(gè)或多個(gè)功率變流器826(和/或其它電子電路)以向連接座818、陰極1700、金屬的防護(hù)環(huán)702、金屬的抽取環(huán)704和金屬的場成型環(huán)706提供適當(dāng)?shù)碾妱莶⒂纱耸拱l(fā)光裝置800工作以發(fā)出光線。在發(fā)光裝置800中使用裝配件700可以相信是獨(dú)特的。雖然上文公開所示出的和所描述的內(nèi)容參考了其具體的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀并理解本申請后可以知道，可對形式和細(xì)節(jié)上作出不同的其它改變而不偏離本發(fā)明的范圍或精神。應(yīng)該知道，可作出各種改變以使說明書適于不同的實(shí)施方式而不偏離本公開的更廣的概念，并且這些改變都包含在所附的權(quán)利要求中。
權(quán)利要求
1.一種用于發(fā)光裝置的直熱式熱電子泛發(fā)射陰極，包括 加熱元件，所述加熱元件是具有平整頂部的倒“U”形的形狀；基底，所述基底具有附接至所述加熱元件的所述平整頂部的第一表面和與所述第一表面相對的第二表面；以及發(fā)光材料，所述發(fā)光材料形成在所述第二表面上；其中，流過所述加熱元件的電流產(chǎn)生足夠的熱量以對所述基底和所述發(fā)光材料直接加熱，使得能夠從所述發(fā)光材料中抽取電子來撞擊所述發(fā)光裝置的熒光體層。
2.如權(quán)利要求1所述的直熱式熱電子泛發(fā)射陰極，其中所述基底是盤體，并且所述第二表面是大致平整的。
3.如權(quán)利要求1所述的直熱式熱電子泛發(fā)射陰極，其中所述發(fā)光材料包括氧化鋇。
4.如權(quán)利要求3所述的直熱式熱電子泛發(fā)射陰極，其中所述發(fā)光材料由碳酸鋇混合物構(gòu)成，所述碳酸鋇混合物在真空中轉(zhuǎn)化成包含氧化鋇的材料。
5.如權(quán)利要求1所述的直熱式熱電子泛發(fā)射陰極，其中所述發(fā)光材料僅形成在所述第二表面上。
6.如權(quán)利要求1所述的直熱式熱電子泛發(fā)射陰極，其中所述加熱元件包括鎢。
7.一種用于發(fā)光裝置的直熱式熱電子泛發(fā)射陰極，包括 加熱元件；與所述加熱元件電氣連接的基底，所述基底具有與所述加熱元件附接的第一表面和與所述第一表面相對的第二表面；以及形成在所述第二表面上的發(fā)光材料；其中，流過所述加熱元件的電流產(chǎn)生足夠的熱量以對所述基底和所述發(fā)光材料直接加熱，使得能夠從所述發(fā)光材料中抽取電子來撞擊所述發(fā)光裝置的熒光體層。
8.如權(quán)利要求7所述的直熱式熱電子泛發(fā)射陰極，其中所述基底是盤體，并且所述第二表面是大致平整的。
9.如權(quán)利要求7所述的直熱式熱電子泛發(fā)射陰極，其中所述發(fā)光材料包括氧化鋇。
10.如權(quán)利要求7所述的直熱式熱電子泛發(fā)射陰極，其中所述發(fā)光材料僅形成在所述第·~ 表面上。
11.如權(quán)利要求7所述的直熱式熱電子泛發(fā)射陰極，其中所述加熱元件包括鎢。
12.一種發(fā)光裝置，包括 多形裝配件，包括 陰極，包括加熱元件，基底，所述基底具有附接到所述加熱元件的第一表面和與所述第一表面相對的第二表面，以及形成在與所述第一表面相對的所述基底的所述第二表面上的發(fā)光材料；第一金屬加熱棒和第二金屬加熱棒，用于電連接于所述加熱元件并支承所述加熱元件；與所述發(fā)光材料對齊的金屬的抽取環(huán)；與所述金屬的抽取環(huán)對齊的金屬的場成型環(huán)，所述金屬的場成型環(huán)被放置在比所述金屬的抽取環(huán)更遠(yuǎn)離所述發(fā)光材料處；具有凸形的形狀的金屬柵格，所述金屬柵格與所述發(fā)光材料之間的距離大致相同，并且被放置在比所述金屬的場成型環(huán)更遠(yuǎn)離所述發(fā)光材料處；金屬支承環(huán)，所述金屬支承環(huán)被附接到所述金屬的場成型環(huán)，并且用于支承所述金屬柵格；以及第一介電棒和第二介電棒，所述第一介電棒和第二介電棒用于支承所述第一加熱棒和第二加熱棒、所述金屬防護(hù)環(huán)、所述金屬的抽取環(huán)和所述金屬的場成型環(huán)；以及外殼，形成用于容納所述陰極和所述多形裝配件的真空罩，并且具有形成在所述外殼的內(nèi)部前透明面的陽極和穿過所述外殼的多個(gè)電供應(yīng)件。
13.如權(quán)利要求12所述的發(fā)光裝置，其中所述加熱元件被形成為具有平整頂部的倒 “ U ”形的形狀，所述基底附接至所述平整頂部。
14.如權(quán)利要求12所述的發(fā)光裝置，其中所述發(fā)光材料僅形成在所述第二表面上。
15.如權(quán)利要求12所述的發(fā)光裝置，進(jìn)一步包括與所述發(fā)光材料對齊的金屬防護(hù)環(huán)，所述金屬防護(hù)環(huán)被放置在所述發(fā)光材料和所述金屬的抽取環(huán)之間。
16.一種用在發(fā)光裝置中的電子源，包括 直熱式熱電子泛發(fā)射陰極；第一金屬加熱棒，所述第一金屬加熱棒附接到所述直熱式熱電子泛發(fā)射陰極的加熱元件的第一端部；第二金屬加熱棒，所述第二金屬加熱棒附接到所述加熱元件的第二端部； 金屬的抽取環(huán)，所述金屬的抽取環(huán)與所述直熱式熱電子泛發(fā)射陰極的發(fā)射面對齊； 與所述金屬抽取環(huán)對齊的金屬的場成型環(huán)，所述金屬的場成型環(huán)被放置在比所述金屬的抽取環(huán)更遠(yuǎn)離所述發(fā)光材料處；具有大致凸形的形狀的金屬散射柵格，所述金屬散射柵格與所述發(fā)射面之間的距離大致相同，并且被放置在比所述金屬的場成型環(huán)更遠(yuǎn)離所述發(fā)射材料處；與所述金屬的場成型環(huán)附接的金屬支承環(huán)，所述金屬支承環(huán)用于支承所述金屬散射柵格；以及第一介電連接棒和第二介電連接棒，所述第一介電連接棒和第二介電連接棒被放置在所述第一加熱棒和第二加熱棒、所述金屬的抽取環(huán)和所述金屬的場成型環(huán)的對側(cè)以使得所述第一加熱棒和第二加熱棒、所述金屬的抽取環(huán)和所述金屬的場成型環(huán)相對于彼此位于適當(dāng)?shù)奈恢谩?br> 17.如權(quán)利要求16所述的電子源，其中所述第一金屬加熱棒、所述第二金屬加熱棒、所述金屬的抽取環(huán)、所述金屬的場成型環(huán)、所述金屬散射柵格和所述金屬支承環(huán)都包括不銹鋼、鉬和鎳之一。
18.如權(quán)利要求16所述的電子源，進(jìn)一步包括與所述發(fā)射面基本對齊并圍繞所述發(fā)射面的周長放置的金屬的防護(hù)環(huán)。
19.一種發(fā)光裝置，包括 電子源，包括陰極，所述陰極包括加熱元件，基底，所述基底具有與所述加熱元件附接的第一表面和與所述第一表面相對的第二表面，以及形成在與所述第二表面上的發(fā)光材料；第一金屬加熱棒和第二金屬加熱棒，所述第一金屬棒和第二金屬棒用于與所述加熱元件電連接并支承所述加熱元件；與所述發(fā)光材料對齊的金屬抽取環(huán)；與所述金屬抽取環(huán)對齊的金屬場成型環(huán)，所述金屬場成型環(huán)被放置在比所述金屬抽取環(huán)更遠(yuǎn)離所述發(fā)光材料處；具有大致凸形的形狀的金屬散射柵格，所述金屬散射柵格與所述發(fā)光材料之間的距離大致相同，并且被放置在比所述金屬場成型環(huán)更遠(yuǎn)離所述發(fā)光材料處；與所述金屬的場成型環(huán)附接的金屬支承環(huán)，所述金屬支承環(huán)用于支承所述金屬散射柵格；以及第一介電連接棒和第二介電連接棒，所述第一介電連接棒和第二介電連接棒用于支承所述第一加熱棒和第二加熱棒、所述金屬的抽取環(huán)和所述金屬的場成型環(huán)；以及透明的外殼，形成用于容納所述電子源的真空罩，并且具有形成在所述外殼的內(nèi)部前透明面上的陽極和穿過所述外殼的多個(gè)電力供應(yīng)件，所述多個(gè)電力供應(yīng)件與所述電子源連接并支承所述電子源。
20.如權(quán)利要求19所述的發(fā)光裝置，所述電子源進(jìn)一步包括與所述發(fā)光材料對齊的金屬防護(hù)環(huán)，所述金屬防護(hù)環(huán)被放置在所述發(fā)光材料和所述金屬的抽取環(huán)之間，并被所述第一介電連接棒和所述第二介電連接棒支承。
21.一種陰極發(fā)光系統(tǒng)，包括陰極發(fā)光裝置，所述陰極發(fā)光裝置進(jìn)一步包括 具有透明面的外殼；電子槍，所述電子槍用于在寬射模式下發(fā)射電子，并且包括熱電子陰極和反射電極；以及陽極，所述陽極包括熒光體層和導(dǎo)體層，所述熒光體層被配置為發(fā)出穿過所述外殼的透明面的光線；電源，用于向所述陰極發(fā)光裝置提供電力，其中，所述電源能夠在所述陰極發(fā)光裝置的所述陰極和所述陽極之間提供至少兩千伏特的電勢差，并且所述電子是基本不聚焦的。
22.如權(quán)利要求21所述的陰極發(fā)光系統(tǒng)，其中所述陰極和所述陽極之間沒有插入柵格。
23.如權(quán)利要求21所述的陰極發(fā)光系統(tǒng)，其中所述陰極被放置在所述反射電極的前方距離為所述陰極的直徑的大約四分之三處。
24.如權(quán)利要求21所述的陰極發(fā)光系統(tǒng)，其中所述反射電極具有靠近所述陰極的平坦表面。
25.如權(quán)利要求21所述的陰極發(fā)光系統(tǒng)，其中所述反射電極是彎曲的。
26.如權(quán)利要求21所述的陰極發(fā)光系統(tǒng)，其中所述陰極是盤繞成半球狀的細(xì)絲，并且包括發(fā)光材料。
27.如權(quán)利要求21所述的陰極發(fā)光系統(tǒng)，其中所述電源提供電力以加熱所述陰極，所述電源能夠探測由外部的調(diào)光器所引起的進(jìn)入的AC電源的相位的變化，并且所述電源能夠通過更改所述陰極的溫度來改變由所述熒光體層發(fā)出的光線的級別以響應(yīng)于相位的變化。
28.如權(quán)利要求21所述的陰極發(fā)光系統(tǒng)，其中所述陰極是大致管狀的形狀，所述陰極的發(fā)射區(qū)域位于所述反射電極的陽極側(cè)，并且所述陰極具有延伸穿過所述反射電極中的孔的連接件。
29.如權(quán)利要求觀所述的陰極發(fā)光系統(tǒng)，其中所述陰極具有圓形的頂端。
30.如權(quán)利要求四所述的陰極發(fā)光系統(tǒng)，其中所述反射電極是彎曲的。
31.如權(quán)利要求21所述的陰極發(fā)光系統(tǒng)，其中所述陰極具有在離所述反射電極的第一距離處所測定的第一直徑和在離所述反射電極的第二距離處所測定的第二直徑，所述第一距離大于所述第二距離，并且所述第一直徑基本小于所述第二直徑。
32.如權(quán)利要求31所述的陰極發(fā)光系統(tǒng)，其中所述反射電極具有范圍在0.5英寸到 0. 75英寸之間的外徑。
33.如權(quán)利要求31所述的陰極發(fā)光系統(tǒng)，其中所述反射電極具有直徑在0.050英寸到 0. 200英寸之間的中心孔，并且所述陰極被延伸穿過所述中心孔的線支承。
34.如權(quán)利要求31所述的陰極發(fā)光系統(tǒng)，其中所述陰極位于所述反射電極的陽極側(cè)， 所述陰極具有從離所述反射電極的第一距離處所測定的第一直徑和從離所述反射電極的第二距離處所測定的第二直徑，所述第一距離大于所述第二距離，并且所述第一直徑基本小于所述第二直徑，并且所述第二直徑小于所述反射電極中的所述中心孔的直徑。
35.如權(quán)利要求21所述的陰極發(fā)光系統(tǒng)，其中所述反射電極相對于所述陰極正偏置， 并且所述發(fā)射電極提供次級電子發(fā)射。
36.一種陰極發(fā)光系統(tǒng)，包括發(fā)光裝置，所述發(fā)光裝置具有外殼，所述外殼具有透明表面；陰極，所述陰極用于發(fā)射電子；陽極，所述陽極具有熒光體層和導(dǎo)體層；以及電源，所述電源用于在所述陽極和所述陰極之間提供至少兩千伏特的電力，其中所述陰極具有自熱式熱電子的電子發(fā)射器和反射器，所述熒光體層發(fā)射穿過所述外殼的所述透明表面的光線，從所述陰極向所述陽極傳送的電子基本是不聚焦的，并且從所述陰極發(fā)出的和被反射器反射的電子高效地進(jìn)入朝著所述外殼的所述透明表面的路徑中。
全文摘要
本文公開了用于陰極發(fā)光系統(tǒng)的電子源。電子源是具有用于發(fā)射電子的陰極和反射器和/或次級發(fā)射電極的寬射束反射型電子槍，該電子源中沒有柵格?？蛇x的電子槍具有陰極，陰極具有焊接到盤體的加熱器，盤體在朝向拱形的散焦柵格和陽極的一側(cè)上具有發(fā)射面。并入電子源的發(fā)光系統(tǒng)包括具有透明面的外殼、帶有熒光體層以發(fā)射光線穿過透明面的陽極、和導(dǎo)體層。發(fā)光系統(tǒng)還包括用于向發(fā)光裝置提供5到30千伏電力的電源以從陰極向陽極抽取電子并激發(fā)陰極射線的熒光體，并且從陰極向陽極所傳送的電子基本是不聚焦的。本文還公開了功率因子校正的實(shí)施方式。
文檔編號H01J9/04GK102210003SQ200980144852
公開日2011年10月5日 申請日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月12日
發(fā)明者伯納德·K·萬希爾, 托馬斯·哈希里克, 托馬斯·斯谷佩恩, 查爾斯·E·亨特, 理查德·賀嬰, 維克托·杰里奈克 申請人:Vu1公司