[发明专利]场致发射照明系统的电功率控制

说明书

技术领域

本发明涉及场致发射照明装置。更具体地，本发明涉及按照顺序激发荧光粉层的选中部分来发光的场致发射照明装置。此外，本发明还涉及相应的场致发射照明系统。

背景技术

现在，用其它更节能的产品来代替传统灯泡成为趋势。已经出现了多种形式上类似传统灯泡的荧光光源，并且该荧光光源通常指紧凑型荧光灯(CFLs)。众所周知，所有的荧光光源都含有少量的汞，这就造成了问题，因为暴露于汞中对人体是有害的。此外，由于对汞处理的严格监管，所以荧光光源的回收利用是非常复杂和昂贵的。

因此，人们希望能提供荧光光源的替代品。WO2005074006提供了这种替代品的一个实例，它公开了一种不含汞和其它任何有害健康的物质的场致发射光源。这种场致发射光源包含阳极和阴极，阳极由透明的导电层和涂在圆柱形玻璃管内壁上的荧光粉层构成。荧光粉层在被电子激发时发光。电子发射是由阳极和阴极之间的电压引起的。为了得到高的光发射，需要施加4～12kV的范围的电压。

WO2005074006公开的场致发射光源为更加环保且舒适的照明提供了一种非常有前景的方法(例如，如它不使用汞)。但是，还需要改进灯的设计以延长寿命和/或增加灯的发光效率。

发明内容

依据本发明的一个方面，场致发射照明装置至少能部分满足上述需求，该场致发射照明装置包括至少部分被荧光粉层覆盖的阳极，内置有阳极结构的真空外壳和场致发射阴极，其中，场致发射照明装置被配置为接收用于激励场致发射照明装置的驱动信号并按照顺序对荧光粉层中被选择的多个部分进行激发来发光。

现有技术下，场致发射照明装置通常被配置为在工作过程中阴极发射电子，该电子朝场致发射照明装置的整个荧光粉层方向被加速。当发射电子与荧光粉粒子撞击时，荧光粉层可以发光。这个发光过程伴随着会缩短场致发射照明装置寿命的热量的产生。

作为对比并依据本发明，场致发射照明装置被配置为按照顺序对荧光粉层中被选择的多个部分进行激发来发光，而不是朝整个荧光粉层方向加速电子，例如，从而允许阳极层中被选择的多个部分在再次被激发前冷却。本发明的优势是由此可以延长场致发射照明装置的寿命，因此该场致发射照明装置能够以更低的频率进行更换，从而也可能降低用户的照明成本。

荧光粉层中被选择的多个部分包含荧光粉层的大量的部分。因此，场致发射照明装置被配置为同时激发多于一个被选择的部分，并且为了按照顺序激发这些部分，按预定方案对大量的被选择部分中的每个进行激发(例如，利用电源和控制单元)。预定方案当然也可以是随机的，每部分只在荧光粉层被激发的总时间的部分时间中被激发。另外，荧光粉层的这些部分至少部分重叠。

在优选实例中，场致发射照明装置也被设计为以“扫过”的方式激发选中的部分。在这种实例中，场致发光设备可以进一步包含至少一个栅电极。该至少一个栅电极可以被设置为被激发以使得场致发射阴极所发射的电子的方向就取决于施加到该至少一个栅电极上的控制电压(参考施加到场致发射阴极上的电势)。场致发射装置也可以进一步包含其多个栅电极。

按照顺序对荧光粉层的激发优选地按预定频率进行。例如，预定频率基于荧光粉层的发射衰减进行选择。通常情况下，适用于场致发射照明装置的荧光粉层的发射衰减都在微秒范围内发生，这意味着一个“高”预定频率。考虑到热量都是在发光的时候产生，所以最好将预定频率设定在10kHz以上并且优选地在30kHz以上。

依据的场致发射照明装置的结构，并且一旦选定了阴极和阳极的材质，场致发射照明装置的配置和物理尺寸也就确定了；也可以确定场致发射照明装置的物理性质。从电路的角度来看，有些性质可被看作电子元件的性质(预定电阻的二极管、预定电容的电容器以及预定电感的感应器)。作为一个整体的场致发射照明装置因而以不同的方式表现得类似于这些元件，最重要的是不同驱动条件(例如，直流驱动、低频驱动和谐振频率驱动)下的谐振电路。任何低于谐振频率的频率被定义为低频，通过调节灯外和/或灯内的电容和/或电感，就可以在输入电压和电流之间选择最想要的谐振频率以及电流和电压的相位关系。本发明人的在EP09180155中对此进行了进一步的公开，该文档以全文参考的形式并入本申请。因此，可以优选地参考它来选择预定频率，以使得预定频率在与所述场致发射照明装置谐振处的半功率宽度相对应的范围内。