LED发光二极管.doc

全新发明:GLED 气体发光二极管 1引言人们总希望象点白炽灯一样地使用荧光灯,这就出现了把直管荧光灯做成 H、U、螺旋等型状的模式; 另一方面也有人研发外观象白炽灯一样的小形放电灯。图1所示为日本的昭 63 - 234976 专利所公开的小形放电灯,在结构上阳极和阴极近距离设置且相互平行。这种灯芯将造成辉放电弧短路,阴极分解难以完成;在放电空间形成匀强电场,使放电落入正柱放电的模式,电极位降较大,阳极杆赤热(管流 300mA ,阳极杆 800 ℃以上)。为了解决阳极杆赤热问题,该专利权人在阳极杆上采取了五种降温措施。这就使得灯的结构复杂,性价比较低。类似的技术方案还有美国专利 USP3243632 等等。图2所示为国内外市场上出现的另一款小形放电灯,采用 V型长灯丝做电极。点灯是利用灯丝通电后达到热点工作温度,在灯丝两端放电形成辐射;显然该灯是利用了阴极分解的辉放原理。为了维持两端点放电,电子粉的涂敷只能局限在灯丝两端很短的范围,灯的寿命在 2000 小时左右,而且功率难以做大。为了满足市场的需求,使人们真正地获得白炽灯式的荧光灯,必须探索新的灯芯结构和工作机理。 2 正晕放电所谓正晕放电是指阴极和阳极非平行设置,电极间分布非匀强电场,阴极的有效半径和阳极的有效半径之比大于自然常数 e。这种放电在阳极附近会产生阳极电晕,参与放电的主要就是阳极电晕层,阳极杆仅起传导电流的作用,这就有效缓解了阳极杆的赤热问题;这种放电的阳极电晕层的厚度与放电电流成正比,放电呈正阻特性,且放电稳定。 3 空心阴极放电如果把阴极制成具有内腔结构的型式,让阳极居于阴极内腔的中央,这样的放电就具备空心阴极放电的特性。电子从热点出来后,由于非匀强电场的作用,大部分电子的速度方向并不指向阳极,它们将沿抛物线轨道:在朝向阳极的空间受到电场的加速,在背离阳极的空间受到电场的减速,结果将绕着阳极做来回往复的振荡,这将导至电子与工作气体的碰撞次数增加,激发和电离的效果大大提高。这种放电具有很低的电极位降,很大的放电电流密度。 4 GLED 气体发光二极管,即 GLED ,是一种综合采用正晕放电和空心阴极放电的新型放电灯。图 3、图 4、图5、图6为至今研发的部分 GLED 的示意图。其共同特征在于:阴极具有内腔结构,阳极杆居于阴极内腔的中央;阴极和阳极间分布非匀强电场,阴极的有效半径和阳极的有效半径之比大于自然常数 e。玻壳内的阴极和阳极通过导丝和外界的电源实现电联接:支撑阴极灯丝螺旋的两根导丝的管外部分相并后与电源的负极联接;阳极杆导丝的管外部分与电源的正极联接。玻壳由透紫材料做成则为紫外灯;玻壳内壁涂敷荧光粉则成荧光灯。 5 点灯效果 正阻放电放电具有多种形式,现有技术常用的是正柱放电;正柱放电建立在平行电极、匀强电场的基础上,呈现负阻特性。呈正阻特性的放电是正晕放电,它建立在非平行电极、非匀强电场的基础上,阴极有效半径和阳极有效半径的比值必须大于自然常数 e。 GLED 的电极间滿足正晕放电的条件,正极到负极具备辐射状的非匀强电埸,阳极杆周边产生正电晕, 参与放电的主要是正电晕,阳极杆仅起传导电流的作用,这就大大缓解了阳极杆赤热的现象;正电晕的厚度与电离的强度成正比,放电具有正阻特性。 GLED 点灯中不需要电弧平衡电阻,仅用电容镇流器,放电灯工作稳定,且能效较高。