RU2558331C1

RU2558331C1 - Emissive light source (vacuum light-emitting diode) and method for manufacture thereof

Info

Publication number: RU2558331C1
Application number: RU2014112190/07A
Authority: RU
Inventors: Николай Дмитриевич Жуков
Original assignee: Николай Дмитриевич Жуков
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2015-07-27

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: light source operating based on principles of field and secondary electron emission is made by: cutting glass plates; depositing film and powder coatings on structural elements; preparing and assembling the structural elements; evacuating, degassing and sealing. The source includes: a vacuum-sealed flat packet-housing, a cathode and an anode in the form of an active material coating - electron emitter and phosphor; an electron flux control structure and a gas absorber. The control structure is in the form of a microchannel plate, which is mechanically and electrically tightly connected to the covers of the packet-housing. The cathode, anode, emitter and phosphor coatings are combined and made on the surface of the microcapillaries of the microchannel plate. The phosphor and emitter coating is in the form of a nanopowder discontinuous layer, which is deposited in a process cycle from a common suspension of nanopowders in a volatile liquid after "saturation" of microcapillaries, followed by evaporation by heating with light and simultaneous exposure of the microchannel plate to ultrasound.

EFFECT: high light output and controllability of the radiation spectrum, providing adaptability to standard high-voltage electric mains, simple technique of making the emitting structure of light-emitting diodes and low cost of the products.

4 dwg

Description

Изобретение относится к светотехнике - энергосберегающим источникам света с управляемым спектром излучения, и может быть использовано в системах освещения широкого и специального назначений.The invention relates to lighting engineering - energy-saving light sources with a controlled emission spectrum, and can be used in lighting systems for wide and special purposes.

ВВЕДЕНИЕINTRODUCTION

Светодиоды - мощное направление науки и техники, проникающее во все сферы жизни людей [1]. Все перспективы развития освещения практически целиком связаны с использованием светодиодов.LEDs - a powerful area of science and technology, penetrating into all spheres of human life [1]. All prospects for the development of lighting are almost entirely associated with the use of LEDs.

Светодиод, светоизлучающий диод, СИД - полупроводниковый прибор с электронно-дырочным гетеропереходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении. Излучаемый свет лежит в узком диапазоне спектра. Его спектральные характеристики зависят в основном от состава использованных в нем полупроводников.LED, light emitting diode, LED - a semiconductor device with an electron-hole heterojunction, which creates optical radiation when electric current is passed through it in the forward direction. The emitted light lies in a narrow range of the spectrum. Its spectral characteristics depend mainly on the composition of the semiconductors used in it.

Светодиодная структура - эпитаксиальная гетероструктура, состоящая из нескольких слоев разных по составу монокристаллических полупроводников. Полупроводниковая гетероструктура позволяет иметь светодиоду преимущества перед всеми другими источниками света по светоотдаче - коэффициенту полезного действия (КПД). При этом, однако, значения КПД не превышают 35%. То есть две трети электрической мощности питания СИД уходят в тепло.The LED structure is an epitaxial heterostructure consisting of several layers of single-crystal semiconductors of different composition. The semiconductor heterostructure allows the LED to have advantages over all other light sources in terms of light output - coefficient of performance (COP). At the same time, however, the efficiency values do not exceed 35%. That is, two-thirds of the electrical power supply of the LED goes into heat.

СИД имеют присущие им недостатки - относительно большую стоимость, узкую направленность излучения, необходимость применения адаптера питания, отсутствие управляемости спектром излучения в готовом приборе.LEDs have their inherent disadvantages - relatively high cost, narrow radiation focus, the need to use a power adapter, the lack of controllability of the radiation spectrum in the finished device.

Все эти недостатки проистекают из свойств гетероструктуры. В ней излучает один активный слой. При этом происходят большие электрические и световые потери на границах внутри структуры. Упрощая, можно сказать, что неприятности у СИД связаны с необходимостью контактирования материалов к зоне излучения для обеспечения подачи (инжекции) возбуждающего заряда и замыкания тока через все элементы структурной схемы.All these disadvantages stem from the properties of the heterostructure. It emits one active layer. In this case, large electric and light losses occur at the boundaries within the structure. To simplify, we can say that LED troubles are connected with the necessity of materials contacting to the radiation zone to ensure supply (injection) of the exciting charge and current closure through all elements of the structural circuit.

Хорошо известен другой способ возбуждения излучения в полупроводниках - катодолюминесценция. На этом принципе работают кинескопы и дисплеи. В этом варианте возбуждающий заряд подается эмиссией и переносом электронов в вакууме.Another method for exciting radiation in semiconductors is well known — cathodoluminescence. Kinescopes and displays work on this principle. In this embodiment, the exciting charge is supplied by emission and electron transfer in a vacuum.

Если в инжекционном варианте (СИД) подаваемые в зону излучения электроны сами рекомбинируют с дырками, рождая фотоны света, то в катодолюминесценции - быстрые первичные электроны из вакуума возбуждают в полупроводнике электронно-дырочные пары, которые затем рекомбинируют с образованием фотонов. В таком механизме по самой природе процесса на первичное возбуждение тратится более 70% энергии, что означает соответствующее сильное уменьшение КПД. В результате, светоотдача катодолюминесцентных вариантов в разы меньше, чем у СИД. При этом катодолюминесцентный вариант лишен всех остальных недостатков, присущих СИД, за счет того, что все вторичные явления у него происходят с меньшими потерями. Это связано с отсутствием (существенным уменьшением) у катодолюминесценции электронных и световых потерь на контактирование, которое осуществляется в ней электронным потоком непосредственно.If in the injection variant (LED) the electrons supplied to the radiation zone themselves recombine with holes to produce light photons, in cathodoluminescence fast primary electrons from a vacuum excite electron-hole pairs in a semiconductor, which then recombine to form photons. In this mechanism, by the very nature of the process, more than 70% of the energy is spent on primary excitation, which means a corresponding strong decrease in efficiency. As a result, the luminous efficiency of cathodoluminescent options is several times less than that of LEDs. At the same time, the cathodoluminescent version is devoid of all other disadvantages inherent in LEDs, due to the fact that all secondary phenomena in it occur with less loss. This is due to the absence (significant decrease) in the cathodoluminescence of electronic and light losses due to contacting, which is carried out directly by the electron beam in it.

Основополагающая идея предложения состоит в том, чтобы совместить эти два варианта, взяв лучшее из каждого из них и добавив новое по отношению к обоим. То есть, в качестве возбуждаемого материала взять материалы светодиодов, а возбуждать их так, как в катодолюминесценции. При этом принципиально изменить характер взаимодействия электронов с люминофором и эмиттером и протекания тока между анодом и катодом.The fundamental idea of the proposal is to combine these two options, taking the best of each and adding a new one to both. That is, to take the materials of LEDs as the excited material, and to excite them as in cathodoluminescence. In this case, it is important to change the nature of the interaction of electrons with the phosphor and emitter and the flow of current between the anode and cathode.

Основная проблема при этом будет заключаться в синтезе соответствующих материалов. Материалы должны быть порошковыми, как обычно для катодолюминесценции, а не пленочные, как для СИД. Синтез таких материалов является изученным направлением и требует только постановки технологии производства [2, 3].The main problem in this case will be the synthesis of the corresponding materials. Materials should be powder, as usual for cathodoluminescence, and not film, as for LED. The synthesis of such materials is a studied area and requires only the formulation of production technology [2, 3].

Заявленный вариант работает на принципах полевой (автоэлектронной) и вторичной эмиссии электронов, инжекции электронов из вакуума в наночастицы полупроводника дырочной проводимости, рекомбинации в них электронов и дырок с излучением фотонов. Поскольку принципиальным и новым для такого источника света является сочетание двух видов эмиссии, прибор назван эмиссионным. Кроме того, он работает как двухэлектродный вакуумный электронный светоизлучающий прибор, поэтому он назван вакуумным светодиодом.The claimed version works on the principles of field (field-emission) and secondary electron emission, injection of electrons from vacuum into nanoparticles of hole conduction semiconductor, recombination of electrons and holes with emission of photons in them. Since the combination of two types of emission is fundamental and new for such a light source, the device is called emission. In addition, it works as a two-electrode vacuum electronic light emitting device, which is why it is called a vacuum LED.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDESCRIPTION OF THE INVENTION

Известны эмиссионные катодолюминисцентные источники света [4], например, источник света - патент РФ 2479065, вакуумный светодиод (варианты) - патент РФ 2479066, катодолюминесцентная лампа - патент РФ №2028695, которые имеют в своей конструкции: анод с нанесенными на него проводящей пленкой (анодный электрод) и микропорошковым слоем люминофора полупроводниковых соединений 2-й и 6-й групп таблицы Менделеева - А₂В₆; термоэмиссионный катод; управляющий электрод-сетка. Недостатком этих источников света является большая потребляемая мощность, низкий КПД, относительно небольшая яркость свечения. Преимущество таких источников - сравнительная простота технологии и получения спектра излучения в его широком диапазоне.Emission cathodoluminescent light sources are known [4], for example, a light source - RF patent 2479065, a vacuum LED (options) - RF patent 2479066, a cathodoluminescent lamp - RF patent No. 2028695, which have in their design: an anode with a conductive film deposited on it ( anode electrode) and a micropowder layer of a phosphor of semiconductor compounds of the 2nd and 6th groups of the periodic table - A ₂ B ₆ ; thermionic cathode; control electrode grid. The disadvantage of these light sources is the high power consumption, low efficiency, relatively low brightness. The advantage of such sources is the comparative simplicity of the technology and the production of a radiation spectrum in its wide range.

Известны катодолюминесцентные источники света с автоэлектронной эмиссией (автоэмиссионные) вместо термоэмиссии, например диодная катодолюминесцентная лампа - патент РФ 2382436, катодолюминесцентный источник света (варианты) - патент РФ 2274924, источник света высокой яркости - патент РФ 2155416, катодолюминесцентная излучающая лампа - патент РФ 2260224, общим недостатком которых являются высокое напряжение между катодом и анодом, малый срок службы катода, малые значения светоотдачи (КПД).Known cathodoluminescent light sources with field emission (field emission) instead of thermal emission, for example, a diode cathodoluminescent lamp - RF patent 2382436, cathodoluminescent light source (options) - RF patent 2274924, high brightness light source - RF patent 2155416, cathodoluminescent emitting lamp 22 RF patent 22 RF a common drawback of which are the high voltage between the cathode and the anode, a short cathode life, and low light output (COP).

Известен автоэмиссионный источник света [5], выбранный как прототип заявленному, содержащий подсоединенные к источнику питания автоэлектронный катод и экран, состоящий из подложки с нанесенным на нее слоем люминофора, отличающийся тем, что между автокатодом и экраном расположена вытягивающая сетка (управляющая структура), подсоединенная к источнику напряжения, причем зазор между автокатодом и сеткой и напряжение источника питания выбираются так, чтобы создать необходимое поле для эмиссии электронов из автокатода, при этом люминофорный слой располагается вне сильного электрического поля и не разрушается в процессе работы источника.A known field emission light source [5], selected as a prototype of the claimed one, comprising a field-independent cathode connected to a power source and a screen consisting of a substrate with a phosphor layer deposited on it, characterized in that a drawing grid (control structure) is connected between the field cathode and the screen, connected to the voltage source, and the gap between the cathode and the grid and the voltage of the power source are selected so as to create the necessary field for the emission of electrons from the cathode, while the phosphor the layer is located outside a strong electric field and is not destroyed during the operation of the source.

Вытягивающая сетка действует как управляющий электрод. Автоэмиссионный слой катода открыт бомбордировке ионами, образуемыми в прикатодной высоковольтной зоне. Используемые люминофоры - высоковольтные (на основе полупроводников А₂В₆).The pulling net acts as a control electrode. The cathode field emission layer is exposed to bombardment by ions formed in the near-cathode high-voltage zone. The phosphors used are high-voltage (based on A ₂ V ₆ semiconductors).

Недостатками прототипа являются высокое напряжение между катодом и анодом, малый срок службы катода, малые значения светоотдачи (КПД) и связанная с этим относительно небольшая яркость свечения.The disadvantages of the prototype are the high voltage between the cathode and the anode, a short cathode life, low light output (COP) and the associated relatively low brightness.

Эти недостатки обусловлены применением полупроводниковых высоковольтных люминофоров А₂В₆ и соответствующей конструкцией прибора.These disadvantages are due to the use of semiconductor high-voltage phosphors A ₂ B ₆ and the corresponding design of the device.

Описание конструкции.Description of the design.

Эти недостатки устраняются в заявленном варианте благодаря особой структуре управляющего электрода, размещению в ней люминофора и эмиттера, использованию в качестве люминофоров нанопорошков полупроводников А₃В₅.These disadvantages are eliminated in the claimed embodiment due to the special structure of the control electrode, the placement of a phosphor and emitter in it, and the use of A ₃ B ₅ semiconductors as phosphors.

Заявленный эмиссионный светодиод включает:The claimed emission LED includes:

1 - пластина стеклянная (крышка 1),1 - glass plate (cover 1),

2 - пластина стеклянная (крышка 2),2 - glass plate (cover 2),

3 - периметр спая пластин низкоплавким стеклом (периметр),3 - the perimeter of the junction plates low-melting glass (perimeter),

4 - пленочный прозрачный электрод,4 - film transparent electrode,

5 - пленочный отражающий электрод и газопоглотитель,5 - film reflective electrode and getter,

6 - микрокапиллярная пластина (МКП),6 - microcapillary plate (MCP),

7, 8 - подводящие внешние электроды (электроды),7, 8 - supplying external electrodes (electrodes),

9 - держатель-теплоотвод.9 - holder-heat sink.

Пластина-крышка 1 и пластина-крышка 2 - из термостойкого (например, молибденового) механически прочного стекла, тонкие (порядка 1 мм) для улучшения теплоотвода.Cover plate 1 and cover plate 2 are made of heat-resistant (for example, molybdenum) mechanically strong glass, thin (about 1 mm) to improve heat dissipation.

Пластины 1 и 2 сдвинуты относительно друг друга так, чтобы снаружи периметра прибора оказались некие зоны их поверхности, достаточные для присоединения электрических выводов 7 и 8.The plates 1 and 2 are shifted relative to each other so that outside the perimeter of the device there are certain zones of their surface, sufficient for connecting the electrical leads 7 and 8.

Периметр спая 3 пластин - низкоплавкое стекло с КТР, близким к пластинам 1 и 2.The perimeter of the junction of 3 plates is a low-melting glass with a CTE close to plates 1 and 2.

Пленочный электрод 4 - пленка проводящего отражающего материала, например алюминия. Содержит нанопленочное покрытие газопоглотителя.Film electrode 4 is a film of a conductive reflective material, such as aluminum. Contains a nanofilm getter coating.

Пленочный электрод 5 - пленка проводящего прозрачного материала, например окиси индия-олова (ITO).Film electrode 5 is a film of a conductive transparent material, for example indium tin oxide (ITO).

МКП 6 имеет нанопорошковое покрытие на поверхности стенок микроканалов. Нанопорошки - эмиттер и люминофор.MCP 6 has a nanopowder coating on the surface of the walls of the microchannels. Nanopowders - emitter and phosphor.

Подводящие электроды. 7 и 8 - металлическая проволока или плющенка, приклеенная токопроводящим клеем к поверхности пленочных электродов анода и катода.Lead electrodes. 7 and 8 - a metal wire or conditioner glued with conductive glue to the surface of the film electrodes of the anode and cathode.

Держатель-теплоотвод 9 - металлическая пластина, по размерам подбираемая в конкретных вариантах применения прибора.Holder-heat sink 9 - a metal plate, selected in size in specific applications of the device.

Структура МКП и ее действие.The structure of the MCP and its action.

МКП представляет собой соты, образованные большим числом микроканалов - микрокапилляров с внутренней полупроводящей поверхностью, фиг.2 [6]. Ось капилляров наклонена к плоскости пластины (обычно, до 30°). Когда налетающая частица-корпускула (электрон, фотон, рентгеновский или гамма-квант) попадает в канал, из его стенки выбиваются электроны, которые ускоряются электрическим полем, созданным напряжением, приложенным к концам канала. Электроны летят по своим траекториям, пока не попадут на стенку, в свою очередь, выбивая еще большее количество электронов. Этот процесс по мере пролета вдоль канала повторяется много раз, формируя электронную лавину. Это свойство используется для усиления и управления потоком электронов.MCP is a cell formed by a large number of microchannels - microcapillaries with an internal semiconducting surface, figure 2 [6]. The axis of the capillaries is inclined to the plane of the plate (usually up to 30 °). When an incident particle-corpuscle (electron, photon, X-ray or gamma ray) enters the channel, electrons are knocked out of its wall, which are accelerated by the electric field created by the voltage applied to the ends of the channel. Electrons fly along their trajectories until they hit the wall, in turn, knocking out even more electrons. This process is repeated many times as it travels along the channel, forming an electronic avalanche. This property is used to amplify and control the flow of electrons.

Коэффициент усиления в канале g определяется соотношением: g=ехр(G·(L/w), где G - коэффициент вторичной эмиссии, который зависит от свойств материала стенок канала, приложенного напряжения V, угла наклона оси канала к плоскости пластины; L и w - длина и диаметр канала. Отношение L/w (калибр) у стандартных МКП в пределах до 100. Значения коэффициента усиления потока электронов - 10-10⁵.The gain in the channel g is determined by the ratio: g = exp (G · (L / w), where G is the secondary emission coefficient, which depends on the properties of the material of the channel walls, the applied voltage V, the angle of inclination of the channel axis to the plane of the plate; L and w - channel length and diameter, L / w ratio (gauge) for standard MCPs up to 100. The values of the electron flux gain are 10–10 ⁵ .

Полупроводящая вторично-эмиссионная поверхность микроканалов МКП создается восстановлением на поверхности окислов при отжиге. На поверхности возникает тончайшая пленка металла, сопротивление которой не менее 10⁷ Ом. Большое сопротивление страхует от нежелательной утечки тока. Так, при напряжении на МКП 100 В эта утечка будет не более 10^-5 А - величина, на 2-3 порядка меньшая по сравнению с величинами рабочего тока прибора. Влияние проводящего слоя на поверхности микроканалов на параметры МКП необходимо учитывать при ее применении.The semiconductor secondary-emission surface of the MCP microchannels is created by the reduction of oxides on the surface during annealing. On the surface there is a very thin film of metal, the resistance of which is not less than 10 ⁷ Ohms. High resistance insures against unwanted current leakage. So, at a voltage on the MCP of 100 V, this leakage will be no more than 10 ^-5 A - a value that is 2-3 orders of magnitude lower than the values of the operating current of the device. The effect of the conductive layer on the surface of microchannels on the parameters of the MCP must be taken into account when applying it.

Фиг.3 показывает фрагмент расположения сечения одного микрокапилляра МКП с указаниями его диаметра w, угла наклона φ, толщины пластины L и напряжения на ней V.Figure 3 shows a fragment of the cross-sectional location of one MCP microcapillary with indications of its diameter w, tilt angle φ, plate thickness L, and voltage V thereon.

В России налажено производство МКП [7] специально для целей усиления электронного потока с параметрами: диаметр пластинок - 10-50 мм, толщина - более 0,2 мм, диаметр каналов - до 10 мкм.In Russia, the production of MCP has been established [7] specifically for the purpose of enhancing the electron beam with parameters: the diameter of the plates is 10-50 mm, the thickness is more than 0.2 mm, the diameter of the channels is up to 10 microns.

Описание активных материалов.Description of active materials.

Активные материалы - люминофор, эмиттер, газопоглотитель.Active materials - phosphor, emitter, getter.

Под люминофорами обычно понимают полупроводниковые соединения А₂В₆ в виде порошковых кристаллитов. Как указывалось выше, эти люминофоры имеют крайне низкие значения светоотдачи. Для получения удовлетворительных ее величин требуются энергии возбуждающих электронов более 10 кэВ.Under phosphors usually understand semiconductor compounds And ₂ In ₆ in the form of powder crystallites. As indicated above, these phosphors have extremely low light output values. To obtain satisfactory values, energies of exciting electrons of more than 10 keV are required.

В светодиодах используются материалы соединений А₃В₅, которые по известным физическим обстоятельствам имеют прекрасные излучательные свойства. Структуры светодиодов создаются на основе составов трех основных полупроводников: GaN, GaP, GaAs. Свойства этих материалов хорошо изучены, технологии производств имеют промышленный уровень [8]. Для создания излучений красно-зеленого спектра используют составы GaP_xAs_1-x, сине-зеленого - GaN_xP_1-x. Материалы p-типа проводимости получают легированием элементами 2-й группы (обычно, Mg, Са, Zn).The LEDs use materials of compounds A ₃ B ₅ , which, due to known physical circumstances, have excellent emissive properties. LED structures are created based on the compositions of three main semiconductors: GaN, GaP, GaAs. The properties of these materials are well studied, production technologies have an industrial level [8]. To create emissions of the red-green spectrum, the compositions GaP _x As _1-x and blue-green GaN _x P _{1-x are used} . Materials of p-type conductivity are obtained by doping with elements of the 2nd group (usually Mg, Ca, Zn).

Все материалы обоих вариантов синтезируют методами препаративной химии в различных исполнениях [2]. Наиболее удобным для применений в порошковом варианте является метод коллоидной химии, хорошо освоенный для материалов А₂В₆. Освоение этой технологии для синтеза материалов АЗВ5 не должно представлять принципиальных проблем [2].All materials of both variants are synthesized using preparative chemistry methods in various designs [2]. The most convenient for powder applications is the method of colloid chemistry, well mastered for materials A ₂ B ₆ . The development of this technology for the synthesis of materials АЗВ5 should not present fundamental problems [2].

Материалы для различных видов эмиссии - автоэлектронной, вторичной, фотоэлектронной - весьма разнообразны. Анализ и проведенные исследования [9, 10] приводят к выводу об оптимальном для заявленного прибора варианте эмиттера - антимониде индия. Он имеет самые высокие параметры по всем видам эмиссии. Его основные свойства - поле начала автоэмиссии, коэффициент вторичной эмиссии, энергия вторичных электронов - зависят от величин внешнего поля, энергии и угла налета первичных электронов. Оценочно значения параметров: поле для автоэмиссии 0,1-1 В/мкм, энергия первичных электронов - порядка 10 эВ, энергия вторичных электронов - единицы электронвольт.Materials for various types of emissions - field emission, secondary, photoelectronic - are very diverse. Analysis and studies [9, 10] lead to the conclusion about the optimal emitter variant for the claimed device — indium antimonide. It has the highest parameters for all types of emissions. Its main properties - the field of the onset of field emission, the coefficient of secondary emission, the energy of secondary electrons - depend on the magnitude of the external field, energy and angle of incidence of primary electrons. Estimated values of the parameters: field for field emission of 0.1-1 V / μm, the energy of primary electrons is of the order of 10 eV, the energy of secondary electrons is units of electron volts.

Газопоглотителей известно большое число. Для заявленного варианта важен нанопленочный высокоэффективный вариант. Такой вариант известен, например, с использованием напыления пленки Zr или Pt на подложки стандартным процессом. Изготовлением структурированного нанопленочного геттера толщиной от нескольких нанометров до субмикронов возможно обеспечить газопоглощающую способность около 4×10⁴ Па^.л/м² [11]. Такой пленке свойственна низкая температура активации - около 400°C. Активация (обезгаживание) происходит при герметизации (склейке) и обезгаживании баллона. Указанная газопоглощающая способность при площади пленки 1 см² и объеме обезгаживания 1 мм³ достаточна для достижения вакуума 10^-6-10^-7 мм рт.ст. Это с запасом соответствует реальному варианту заявленного прибора.A large number of getters are known. For the claimed option, a nanofilm highly effective option is important. Such an option is known, for example, by spraying a Zr or Pt film onto substrates by a standard process. By producing a structured nanofilm getter with a thickness from a few nanometers to submicrons, it is possible to provide a gas absorption capacity of about 4 × 10 ⁴ Pa ^. l / m ² [11]. Such a film is characterized by a low activation temperature of about 400 ° C. Activation (degassing) occurs during sealing (gluing) and degassing of the cylinder. The specified gas absorption capacity with a film area of 1 cm ² and a degassing volume of 1 mm ^{3 is} sufficient to achieve a vacuum of 10 ^-6 -10 ^-7 mm Hg. This with a margin corresponds to the real version of the claimed device.

Описание способа изготовления заявленного варианта.Description of the manufacturing method of the claimed option.

Способ изготовления включает следующие технологические операции.A manufacturing method includes the following process steps.

1. Нанесение на большие стеклянные пластины-заготовки материала периметра спая 3 методом сеткотрафаретной печати и последующего отжига из покупного стандартного материала (стеклопластин с покрытиями), изготавливаемого для производств дисплеев.1. Application of junction 3 perimeter material onto large glass plates-blanks by the method of screen printing and subsequent annealing from purchased standard material (coated glass plates) manufactured for display manufacturing.

2. Изготовление пластин 1 и 2 с пленочными покрытиями электродов 4 и 5 стандартными методами резки (из заготовок после операции 1) и обработки.2. The manufacture of plates 1 and 2 with film coatings of the electrodes 4 and 5 by standard methods of cutting (from blanks after operation 1) and processing.

3. Подготовка МКП.3. Preparation of the INC.

4. Сборка пакетов из стеклопластин 1 и 2 (после операции 2) и МКП 6 (после операции 3). Установка пакетов в специальные кассеты для вакуумирования.4. The assembly of packages from fiberglass plates 1 and 2 (after operation 2) and MCP 6 (after operation 3). Installation of packages in special cartridges for vacuumization.

6. Вакуумирование, обезгаживание и герметизация пакетов (после операции 4). В этом процессе проводится температурная активация газопоглотителя и обезгаживание всех элементов конструкции.6. Evacuation, degassing and sealing of packages (after operation 4). In this process, the temperature getter is activated and all the structural elements are degassed.

7. Присоединение электродных выводов 7 и 8 методами контактной сварки или приклейки токопроводящим клеем.7. Connection of the electrode leads 7 and 8 by the methods of resistance welding or gluing with conductive glue.

Из всей этой последовательности операций оригинальной является «подготовка МКП». Сама МКП как заготовка - покупное стандартное изделие с полупроводящим нанослоем на поверхности микрокапилляров.Of this entire sequence of operations, the original “MCP preparation” is original. MCP itself, as a preform, is a purchased standard product with a semiconducting nanolayer on the surface of microcapillaries.

«Подготовка МКП» состоит из нескольких следующих операций.“Preparation of the INC” consists of the following several operations.

3.1. Синтез нанопорошков материалов - с высоким уровнем люминесценции (группа А₃В₅); с высокой степенью полевой и вторичной эмиссии, например наночастицы узкозонного полупроводника антимонида индия. Данная операция выходит за рамки заявленного варианта изобретения. Она производится специализированными подразделениями промышленности. Для этого изготовления наилучшим образом подходят широко распространенные методы коллоидной химии. Продуктом такого метода является суспензия нанопорошка, взвешенного в хорошо летучем растворе (ацетон, спирт).3.1. Synthesis of nanopowders of materials - with a high level of luminescence (group A ₃ B ₅ ); with a high degree of field and secondary emission, for example, nanoparticles of a narrow-gap indium antimonide semiconductor. This operation is beyond the scope of the claimed embodiment of the invention. It is produced by specialized industry units. Widespread methods of colloidal chemistry are best suited for this manufacture. The product of this method is a suspension of nanopowder suspended in a well-volatile solution (acetone, alcohol).

3.2. Нанесение нанопорошков на поверхность микрокапилляров МКП из суспензии (после операции 3.1). Предлагается метод медленного испарения летучего компонента из микрокапилляров свободно висящей подогреваемой светом МКП при воздействии на нее ультразвуком слабого уровня. Ультразвук способствует равномерному осаждению нанопорошка на поверхность микрокапилляров. Режимы подогрева и воздействия ультразвуком подбираются в конкретных условиях производства и конструкции приборов. Количества наносимого материала варьируются и подбираются изменением их концентрации в суспензии.3.2. Application of nanopowders on the surface of microcapillaries of MCP from suspension (after operation 3.1). A method is proposed for the slow evaporation of a volatile component from microcapillaries of a free-hanging MCP heated by light when exposed to a weak level of ultrasound. Ultrasound promotes uniform deposition of nanopowder on the surface of microcapillaries. The modes of heating and exposure to ultrasound are selected in the specific conditions of production and design of devices. The amount of applied material varies and is selected by changing their concentration in suspension.

Описание работы заявленного источника света.Description of the claimed light source.

Заявленный источник света работает следующим образом.The claimed light source works as follows.

При подаче напряжения между электродами 7 и 8 под действием его поля внутри микроканалов МКП 6 происходит эмиссия электронов из наночастиц эмиттера, которые под действием поля пролетают, размножаясь за счет вторичной эмиссии на тех же наночастицах эмиттера, обладающего хорошей эмиссионной способностью. Внутри каналов происходит поток электронов вдоль канала между пленочными электродами 4 и 5. Часть этого тока воздействует на наночастицы люминофора, который люминесцирует, создавая свет той или иной длины волны излучения. Свет циркулирует в микроканалах, отражаясь от пленочного электрода 5 и выходя наружу прибора через прозрачный пленочный электрод 4. Газопоглотитель в виде субмикронной пленки на пленочном электроде 5 создает доводку вакуума до нужной степени в технологическом процессе герметизации пакета и в процессе работы прибора. Пластины-крышки 1 и 2 вместе с периметром 3 обеспечивают вакуумную герметичность и механическую прочность конструкции. Держатель-теплоотвод 9 обеспечивает общую прочность, отведение тепла, выделяемого в плоскотонком пакете прибора, удобство использования.When voltage is applied between the electrodes 7 and 8 under the influence of its field inside the MCP 6 microchannels, electrons are emitted from the emitter nanoparticles, which fly under the influence of the field, multiplying due to secondary emission on the same nanoparticles of the emitter, which has good emission ability. Inside the channels, a stream of electrons occurs along the channel between the film electrodes 4 and 5. A part of this current acts on the phosphor nanoparticles, which luminesce, creating light of one or another radiation wavelength. The light circulates in the microchannels, reflected from the film electrode 5 and exiting the device through the transparent film electrode 4. The getter in the form of a submicron film on the film electrode 5 creates a vacuum to the required degree in the technological process of sealing the bag and during the operation of the device. Cover plates 1 and 2 together with the perimeter 3 provide vacuum tightness and mechanical strength of the structure. The holder-heat sink 9 provides overall strength, the removal of heat generated in a flat-thin package of the device, ease of use.

Прибор работает на нескольких физических эффектах - полевой, вторичной и фотоэмиссии электронов из наночастиц, пролете электронов в вакууме, инжекции электронов в наночастицы дырочного полупроводника, излучательной рекомбинации электронов и дырок в наночастицах, излучении света из наночастиц, его многократном отражении от стенок микрокапилляров и выводе наружу МКП. Все эти процессы объединяют аналогичные, происходящие в светодиодах и катодолюминесцентных источниках света.The device operates on several physical effects - field, secondary, and photoemission of electrons from nanoparticles, electron passage in a vacuum, injection of electrons into a hole semiconductor nanoparticles, radiative recombination of electrons and holes in nanoparticles, radiation of light from nanoparticles, its multiple reflection from the walls of microcapillaries and output to the outside INC. All these processes combine similar processes occurring in LEDs and cathodoluminescent light sources.

Новизна проявлений этих физических процессов связана с использованием МКП. В каналах МКП происходят сложные физические процессы движений электронов в поле, их взаимодействий между собой и с наночастицами. При этом на электроны действуют фрагменты поля, создаваемые разностью потенциалов между противолежащими точками поверхности каналов - на фиг.3 точки А и Б. При этом влияет омическая проводимость между точками А и Б по покрытию поверхности микроканалов. Все эти процессы будут зависеть от напряжения V на МКП, толщины пластины L, диаметра каналов w, угла их наклона φ, количеств наночастиц эмиттера и люминофора, соотношений между ними. Рассчитать или предугадать их практически невозможно. Их конкретные свойства должны быть установлены эмпирически при разработках конкретных вариантов приборов.The novelty of the manifestations of these physical processes is associated with the use of MCP. Complex physical processes of electron motions in the field and their interactions with each other and with nanoparticles occur in the MCP channels. In this case, fragments of the field created by the potential difference between the opposite points of the channel surface — in Fig. 3, points A and B act on the electrons. In this case, the ohmic conductivity between points A and B over the surface coverage of the microchannels is affected. All these processes will depend on the voltage V on the MCP, the plate thickness L, the diameter of the channels w, their angle of inclination φ, the amounts of emitter and phosphor nanoparticles, and the ratios between them. It is practically impossible to calculate or predict them. Their specific properties should be established empirically when developing specific instrument variants.

На фиг.4 изображен срез параллельного вектору поля E=V/L сечения канала в виде эллипса, получаемого в результате наклона кругового сечения канала к линии, перпендикулярной плоскости МКП, параллельной вектору электрического поля. Видно, что в точке 1 разность потенциалов примерно нулевая. Между точками 2 и 3 она имеет какое-то заметное значение. Между точками 4 и 5 - максимальное значение, равное Vw(Lsinφ)^-1. Электрон эмитируется под действием поля из частицы эмиттера (например, точка 4), летит по его линии, ударяясь в частицу на стенке (точка 5) и создавая вторичные электроны (коэффициент размножения более 1), которые также летят в поле и ударяются в частицы стенки. И так далее. При этом часть электронов наталкиваются на частицы эмиттера, а часть - на частицы люминофора. Частицы люминофора излучают фотоны света. Свет циркулирует по каналу, частично воздействуя на эмиттер и заставляя его излучать электроны, дополнительно к вторичной эмиссии.Figure 4 shows a slice of the channel cross section parallel to the field vector E = V / L in the form of an ellipse, obtained as a result of the inclination of the channel circular section to a line perpendicular to the MCP plane parallel to the electric field vector. It can be seen that at point 1, the potential difference is approximately zero. Between points 2 and 3, it has some noticeable significance. Between points 4 and 5 is the maximum value equal to Vw (Lsinφ) ^-1 . An electron is emitted under the action of a field from an emitter particle (for example, point 4), flies along its line, striking a particle on the wall (point 5) and creating secondary electrons (multiplication factor of more than 1), which also fly into the field and hit the wall particles . And so on. In this case, part of the electrons encounter particles of the emitter, and part - on the particles of the phosphor. Phosphor particles emit light photons. Light circulates through the channel, partially affecting the emitter and causing it to emit electrons, in addition to secondary emission.

Материал эмиттера, его доля в общем составе нанопорошков, напряжение на МКП, угол наклона капилляров должны быть подобраны так, чтобы коэффициент вторичной эмиссии был больше единицы. Только при этом условии будет происходить размножение электронов в каналах.The emitter material, its share in the total composition of nanopowders, the voltage on the MCP, the angle of inclination of the capillaries should be selected so that the secondary emission coefficient is greater than unity. Only under this condition will the electron multiply in the channels.

Материалы люминофора подбираются по требованиям цветности излучения. Наиболее оптимальным будет, видимо, использование двух типов люминофоров - красного и синего свечения. Смешение их излучений создаст гамму цветности от красного до белого (с оттенками желтизны или голубизны). Поскольку энергии фотонов красного и синего цветов отличаются почти в 2 раза, возможно управление цветом источника путем изменения напряжения. При некоторых сравнительно малых его значениях высвечивается красное излучение. С увеличением напряжения с некоторого его значения появляется синяя составляющая, которая увеличивается с повышением напряжения. Таким образом, цвет изменяется от красного до бело-синего.Phosphor materials are selected according to the color requirements of the radiation. The most optimal is, apparently, the use of two types of phosphors - red and blue glow. Mixing their radiations will create a gamut of color from red to white (with shades of yellowness or blueness). Since the energies of red and blue photons differ almost 2 times, it is possible to control the color of the source by changing the voltage. At some relatively small values, red radiation is highlighted. With increasing voltage from a certain value, a blue component appears, which increases with increasing voltage. Thus, the color changes from red to white-blue.

Подбор состава смеси люминофоров производится с учетом того, что у них разные значения светоотдачи и разный вклад в интегральный свет.The composition of the mixture of phosphors is selected taking into account the fact that they have different values of light output and different contributions to the integral light.

Важно отметить, что, когда электрон вылетает из частицы, например точки 4, то это повышает ее потенциал на время пролета электрона до стенки в точку 5. Попав на частицу в точке 5, он понижает ее потенциал. В результате появляется разность потенциалов и ток на поверхности микрокапилляра по линии 4-5. Этот процесс устраняет нежелательное действие возможного накопления заряда на наночастицах. Время пролета электрона от точки 4 к точке 5 (примерно время процесса пролета и токопереноса) зависит от разности потенциалов и расстояния между точками. Оно примерно равно 10^-10-10^-12 с.It is important to note that when an electron takes off from a particle, for example, point 4, this increases its potential by the time the electron travels to the wall at point 5. When it hits a particle at point 5, it lowers its potential. As a result, a potential difference and a current appear on the surface of the microcapillary along line 4-5. This process eliminates the undesirable effect of possible charge accumulation on nanoparticles. The time of flight of an electron from point 4 to point 5 (approximately the time of the process of flight and current transfer) depends on the potential difference and the distance between the points. It is approximately equal to 10 ^-10 -10 ^-12 s.

Таким образом, заявленный источник света работает как устройство, интегрирующее все физические процессы люминесценции в вакууме и твердом теле. Каждый канал излучателя работает как множество последовательных взаимосвязанных микроизлучателей. При этом процесс их взаимосвязи приводит к последовательному (вдоль канала) усилению проявления эффектов. В каждом микроизлучателе все процессы работают параллельно, усиливая друг друга.Thus, the claimed light source works as a device that integrates all the physical processes of luminescence in a vacuum and a solid. Each emitter channel operates as a plurality of sequential interconnected micro-emitters. Moreover, the process of their interconnection leads to a sequential (along the channel) intensification of the manifestation of effects. In each microradiator, all processes work in parallel, reinforcing each other.

Принципиальное отличие в работе заявленного варианта от всех других заключается в том, что в нем цепь протекания электронного потока и электрического тока замкнута в каждом микроизлучателе. Во всех других вариантах эта цепь замыкается через все последовательные элементы структурной схемы прибора и внешний источник питания, что создает значительные паразитные энергетические потери. За счет этого в заявленном варианте, по оценке, минимум в два раза, должен вырасти КПД по отношению к лучшим результатам (светодиодам).The fundamental difference in the operation of the claimed variant from all others lies in the fact that in it the circuit of the flow of the electron flow and electric current is closed in each microradiator. In all other variants, this circuit is closed through all consecutive elements of the structural diagram of the device and an external power source, which creates significant spurious energy losses. Due to this, in the claimed version, as estimated, at least twice, the efficiency should increase in relation to the best results (LEDs).

ПРИМЕРЫ ИСПОЛНЕНИЯ, ПРЕИМУЩЕСТВА, ПРИМЕНЕНИЕEXAMPLES OF EXECUTION, ADVANTAGES, APPLICATION

Пусть МКП имеет параметры: L=500 мкм, w=25 мкм, φ=30°, диаметр пластины 30 мм. Площадь плоскости МКП - 650 мм².Let the MCP have parameters: L = 500 μm, w = 25 μm, φ = 30 °, plate diameter 30 mm. The area of the MCP plane is 650 mm ² .

Пусть выбранное напряжение питания - 200 В.Let the selected supply voltage be 200 V.

Максимальная величина рабочего напряжения на элементах каналов (фиг.3) Vw(Lsinφ)^-1=20 В. Это означает, что электрон от одной плоскости МКП до другой сделает в среднем 10 пролетов в канале. Тогда при коэффициенте вторичной эмиссии, равном 2, усиление тока на всей длине канала составит примерно 1000 раз (2¹⁰).The maximum value of the operating voltage on the channel elements (Fig. 3) Vw (Lsinφ) ^-1 = 20 V. This means that an electron from one plane of the MCP to another will make an average of 10 spans in the channel. Then, with the secondary emission coefficient equal to 2, the current amplification along the entire length of the channel will be approximately 1000 times (2 ¹⁰ ).

Пусть состав нанопорошков - два люминофора и эмиттер, всех трех компонентов поровну, частицы у всех - одинакового диаметра, 100 нм. Общая площадь покрытия МКП (3L/w)^.650=39000 мм²=390 см². Эту величину необходимо уменьшить, пусть, в 2 раза, для обеспечения условий малой общей проводимости слоя и, соответственно, малой утечки тока в МКП через источник питания. В случае если покрытие будет в один слой, надо примерно 2,5^.10^-3 см³ порошка. Это, примерно, 0,01 грамма всех трех компонентов.Let the composition of nanopowders be two phosphors and an emitter, all three components equally, all particles have the same diameter, 100 nm. Total MCP coverage (3L / w) ^. 650 = 39000 mm ² = 390 cm ² . This value must be reduced, albeit by a factor of 2, to ensure conditions of low overall conductivity of the layer and, accordingly, low current leakage in the MCP through the power source. If the coating will be in one layer, you need about 2.5 ^. 10 ^-3 cm ^{3 of} powder. This is approximately 0.01 grams of all three components.

Уменьшение площади покрытия необходимо для обеспечения того, чтобы увеличение утечки по проводящему слою было не существенным. Уменьшение площади покрытия в 2 раза (от полного покрытия) приведет к уменьшению в 2 раза сопротивления покрытия МКП. Оно будет не 10⁷ Ом, а 5^.10⁶, что не скажется на свойствах МКП.A reduction in coating area is necessary to ensure that the increase in leakage in the conductive layer is not significant. A decrease in the coating area by 2 times (from full coverage) will lead to a 2-fold reduction in the resistance of the MCP coating. It will not be 10 ⁷ Ohms, but 5 ^. 10 ⁶ , which will not affect the properties of the MCP.

Эмиттер должен иметь значения коэффициента вторичной эмиссии - не хуже трех, чтобы нивелировать разницу своей доли покрытия (треть площади). Для достижения указанного выше усиления 1000 раз коэффициент вторичной эмиссии тогда должен быть не меньше 6. Однако с учетом того, что будет некая дополнительная фотоэмиссия за счет воздействия на эмиттер фотонов люминесценции, коэффициент вторичной эмиссии может быть несколько меньше.The emitter must have values of the secondary emission coefficient - no worse than three, in order to level the difference in its share of coverage (one third of the area). To achieve the aforementioned gain of 1000 times, the secondary emission coefficient should then be no less than 6. However, taking into account that there will be some additional photoemission due to the action of luminescence photons on the emitter, the secondary emission coefficient may be somewhat lower.

Плотность тока в сечении одного микроканала МКП на расстоянии x - координаты, отсчитанной от плоскости МКП:The current density in the cross section of one microchannel of the MCP at a distance x is the coordinate counted from the plane of the MCP:

J₁(x)=J₀K(x),J ₁ (x) = J ₀ K (x),

где J₀ - плотность начального (для размножения) тока в сечении одного капилляра, созданного эмиссией из частиц эмиттера, K - коэффициент усиления в канале, K=ехр(kx).where J ₀ is the density of the initial (for propagation) current in the cross section of one capillary created by emission from emitter particles, K is the gain in the channel, K = exp (kx).

На поверхности канала на расстоянии x на полосе шириной dx ток будет:On the channel surface at a distance x in a strip of width dx, the current will be:

J(x)=J₀(πw)exp(kx)dx.J (x) = J ₀ (πw) exp (kx) dx.

Напряжение на элементе dx будет: V_x=Vw(L sin φ)^-1. Мощность электропитания элемента dx будет - J(x) V_x, а световая отдача - ηµJ(x)V_x, где η - световая эффективность люминофора (Лм/Вт), µ - доля покрытия люминофором поверхности капилляра. Подставив значения J(x) и V_x и интегрируя по длине капилляра, получится выражение для светоотдачи одного капилляра:The voltage on the element dx will be: V _x = Vw (L sin φ) ^-1 . The power supply of the element dx will be - J (x) V _x , and the light output - ηµJ (x) V _x , where η is the luminous efficiency of the phosphor (Lm / W), μ is the fraction of the capillary surface with the phosphor coating. Substituting the values of J (x) and V _x and integrating over the length of the capillary, we obtain the expression for the light output of one capillary:

i=πηµw²J₀VK(kL sin φ)^-1 i = πηµw ² J ₀ VK (kL sin φ) ^-1

Подставив в это выражение реальные для данного рассмотрения значения: V=200, K=1000, kL=7, sinφ=0,5, η=100, µ=0,3, получится: i=10⁷ w²J₀. Умножив левую и правую части на число микрокапилляров в МКП, получится светоотдача (в люменах) от всего прибора - I=10⁷w²J Лм, где J - плотность начального тока (для размножения) автоэмиссии МКП.Substituting into this expression the real values for this consideration: V = 200, K = 1000, kL = 7, sinφ = 0.5, η = 100, μ = 0.3, it turns out: i = 10 ⁷ w ² J ₀ . Multiplying the left and right parts by the number of microcapillaries in the MCP, you get the light output (in lumens) from the entire device - I = 10 ⁷ w ² J Lm, where J is the initial current density (for multiplication) of the MCP autoemission.

В работе [9] исследовалась автоэмиссия отдельных наночастиц антимонида индия и получены значения плотности тока примерно 10^-8 A/s, где s - площадь эмиссии наночастицы. Исследованные в работе [9] наночастицы примерно одинаковы с принятыми в данном рассмотрении. Тогда I=10⁷w²J=0,1w²/s=10³.In [9], field emission of individual indium antimonide nanoparticles was studied and current densities of about 10 ^-8 A / s were obtained, where s is the nanoparticle emission area. The nanoparticles studied in [9] are approximately identical to those accepted in this consideration. Then I = 10 ⁷ w ² J = 0,1w ² / s = 10 ³ .

Получилось, что светоотдача в рассматриваемом варианте - до 1000 лм. При принятом значении удельной светоотдачи 100 лм/Вт, прибор потребит электромощности - до 10 Вт.It turned out that the light output in the considered version is up to 1000 lm. With the adopted value of specific light output of 100 lm / W, the device will consume electric power - up to 10 watts.

Итак, данное оценочное рассмотрение показывает, что вариант заявленного источника света с габаритами примерно 40×40×20 мм (толщина пластины теплоотвода принята 17 мм) выдаст до 1000 лм желто-белого света, потребив до 10 Вт электромощности.So, this evaluation review shows that a variant of the claimed light source with dimensions of approximately 40 × 40 × 20 mm (heat sink plate thickness adopted 17 mm) will produce up to 1000 lm of yellow-white light, consuming up to 10 watts of electrical power.

Это означает, что такой источник заменит лампу накаливания мощностью 100 Вт. При этом потребляемая мощность будет в 10 раз меньше. Адаптером может быть простой миниатюрный мостиковый выпрямитель сетевого (220 В) питания. Принципиально возможен вариант прямого питания от сети переменного напряжения 220 В, поскольку прибор выполнен симметрично - двухполярно.This means that such a source will replace a 100 W incandescent lamp. In this case, the power consumption will be 10 times less. The adapter can be a simple miniature bridge rectifier network (220 V) power. In principle, the option of direct power supply from the AC 220 V network is possible, since the device is made symmetrically - bipolar.

Кроме этих преимуществ источник будет имеет спектр излучения, управляемый за счет изменения питающего напряжения. Этим он будет отвечать требованиям принципа «умный свет».In addition to these advantages, the source will have a radiation spectrum controlled by changing the supply voltage. In this way he will meet the requirements of the principle of “smart light”.

В особых случаях применений в качестве полупроводниковых люминофоров квантовых точек, прибор будет иметь управляемые спектральные характеристики в широком спектральном диапазоне - от инфракрасного до ультрафиолетового.In special cases of quantum dots used as semiconductor phosphors, the device will have controlled spectral characteristics in a wide spectral range - from infrared to ultraviolet.

Стоимость прибора при массовом производстве может составить 1-2 копейки за люмен света, что будет примерно в 5 раз меньше стоимости светодиодов и соответствовать стоимости ламп накаливания.The cost of the device in mass production can be 1-2 kopecks per lumen of light, which will be approximately 5 times less than the cost of LEDs and correspond to the cost of incandescent lamps.

Заявленный источник света может применяться вместо ламп накаливания, люминесцентных ртутных ламп, светодиодов. Как спектральные источники, может применяться в медицине и биологии.The claimed light source can be used instead of incandescent lamps, fluorescent mercury lamps, LEDs. As spectral sources, it can be used in medicine and biology.

Источники информацииInformation sources

1. Светодиоды. http://ru.wikipedia.org/wiki/.1. LEDs. http://ru.wikipedia.org/wiki/.

2. Хагенмюллер П. (ред.) Препаративные методы в химии твердого тела. Пер. с англ. З.З. Высоцкого. - М.: Мир, 1976. - 616 c. http://www.twirpx.com/file/588248/.2. Hagenmüller P. (eds.) Preparative methods in solid state chemistry. Per. from English Z.Z. Vysotsky. - M .: Mir, 1976 .-- 616 p. http://www.twirpx.com/file/588248/.

3. А.В. Лукашин, А.А. Елисеев. Химические методы синтеза наночастиц. МГУ. 2007. 41 с. http://www.chem.msu.su/rus/books/2010/nanomat/welcome.html.3. A.V. Lukashin, A.A. Eliseev. Chemical methods for the synthesis of nanoparticles. Moscow State University. 2007.41 p. http://www.chem.msu.su/rus/books/2010/nanomat/welcome.html.

4. Катодолюминисцентные источники света. http://ru.wikipedia.org/wiki/.4. Cathodoluminescent light sources. http://ru.wikipedia.org/wiki/.

5. Автоэмиссионный источник света. Патент RU 2161839. Дата начала действия патента: 1997.04.18. Авторы патента: Бляблин А.А., Кандидов А.В., Рахимов А.Т., Селезнев Б.В., Суетин H.B.(RU). Владельцы патента: Тарис Технолоджис, Инк. (US).5. Field emission light source. Patent RU 2161839. Patent commencement date: 1997.04.18. Authors of the patent: Blyablin A.A., Candidev A.V., Rakhimov A.T., Seleznev B.V., Suetin H.B. (RU). Patent Holders: Taris Technologies, Inc. (US).

6. Микроканальные пластины. http://profbeckman.narod.ru/radiometr.files/L10_10.pdf.6. Microchannel plates. http://profbeckman.narod.ru/radiometr.files/L10_10.pdf.

7. Микроканальные пластины, http://www.ru.all.biz/mikrokanalnye-plastiny-bggl080825.7. Microchannel plates, http://www.ru.all.biz/mikrokanalnye-plastiny-bggl080825.

8. ru.wikipedia.org/wiki/Нитрид_галлия. ru.wikipedia.org/wiki/Фосфид_галлия. ru.wikipedia.org/wiki/Арсенид_галлия.8. ru.wikipedia.org/wiki/Gallium Nitride. en.wikipedia.org/wiki/Gallium Phosphide. en.wikipedia.org/wiki/Gallium arsenide.

9. Жуков Н.Д., Глуховской Е.Г., Браташов Д.Н. Исследование фото-, автоэлектронной эмиссии в нанозернах антимонида и арсенида индия // Нанотехника. - 2013. - Вып.1. С.51-57.9. Zhukov ND, Glukhovskoy EG, Bratashov D.N. Investigation of photo-, field emission in nanograins of indium antimonide and arsenide // Nanotechnology. - 2013. - Issue 1. S.51-57.

10. Фотокатод на основе соединений А3В5 (Патент RU 2046445) Бирюлин Ю.Ф. Каряев В.Н. Владелец патента: Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН.10. Photocathode based on compounds A3B5 (Patent RU 2046445) Biryulin Yu.F. Karyaev V.N. Patent holder: Physicotechnical Institute. A.F. Ioffe RAS.

11. Баринов И.Н. Нано- и микропленочные геттеры в технологии вакуумирования. http://www.ntsr.info/science/library/2944.htm.11. Barinov I.N. Nano and microfilm getters in vacuum technology. http://www.ntsr.info/science/library/2944.htm.

Claims

Emission light source manufactured by methods: cutting glass plates; applying film and powder coatings to structural elements; preparation and assembly of structural elements; evacuation, degassing and sealing; connecting electrodes and a heat sink, including: a vacuum-tight flat housing-package, on one side connected to a heat sink and having two lid plates that reflect and transmit light, connected (glued) around the perimeter by hermetically low-melting glass; connecting electrodes of power supply; having inside the case: film electrodes deposited on the plate-covers, respectively, reflecting and transparent; the cathode and anode in the form of a coating of the active material — an electron emitter (cathode) and a phosphor (anode); electron flow control structure; getter; characterized in that in order to increase light output and controllability of the radiation spectrum, to ensure adaptability to standard high-voltage power networks; simplifying the manufacturing technology of the emitting structure of LEDs and reducing due to this cost of products, the control structure is made as a microchannel plate (MCP) mechanically and electrically tightly attached to the covers due to technological adjustment of sizes and atmospheric pressure on the lids of the assembled vacuum package; the cathode, anode, emitter and phosphor coatings are combined and made on the surface of the MCP microcapillaries; the phosphor and emitter are coated as a nanopowder with a non-continuous layer, applied in the technological cycle from a total suspension of nanopowders in an easily volatile liquid after it is “impregnated” with microcapillaries, followed by evaporation by heating with light and simultaneous exposure of the MCP to ultrasound; the getter is made as a nanofilm conductive coating on a film electrode of a reflective plate-cover; moreover, the amount of phosphor and emitter and, accordingly, the size of the nanopowder surface area of the microcapillaries vary in specific cases by selecting the composition of the suspension; the brightness and radiation spectrum of the finished device are regulated by changing the voltage on the MCP in a wide range of their values.