LED发光二极管.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流LED发光二极管.精品文档.全新发明:GLED气体发光二极管1引言中国照明网技术论文LED照明 中国照明网技术论文LED照明 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。中国照明网技术论文LED照明 中国照明网技术论文LED照明 图1所示为日本的昭63234976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

2、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。中国照明网技术论文LED照明 中国照明网技术论文LED照明 类似的技术方案还有美国专利USP3243632等等。中国照明网技术论文LED照明 中国照明网技术论文LED照明 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

3、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。中国照明网技术论文LED照明 中国照明网技术论文LED照明 2 正晕放电中国照明网技术论文LED照明 中国照明网技术论文LED照明 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。中国照明网技术论文LED照明 中国照明网技术论文LED照明 3空心阴极放电中国照明网技术论文LED照

4、明 中国照明网技术论文LED照明 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。中国照明网技术论文LED照明4GLED中国照明网技术论文LED照明 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

5、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。 中国照明网技术论文LED照明 中国照明网技术论文LED照明 5点灯效果中国照明网技术论文LED照明 5.1正阻放电中国照明网技术论文LED照明 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

6、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。5.2交流点灯气体放电适宜在理想的交流状态下工作，这可防止整流效应和汞泳现象的发生；空心阴极放电滿足了这一要求。GLED的阳极杆与灯丝螺旋和阴极导丝就

7、组成空心阴极放电系统。电子从热点出来后，由于非匀强电場的作用，大部分电子的速度方向并不指向阳极杆，它们将沿抛物线轨道：在朝向阳极杆的空间受到电埸的加速，在背离阳极杆的空间受到电埸的减速，结果将绕着阳极杆做来回往复的振荡。这就实现了直流供电交流工作的潜在效果，不会出现整流效应和汞泳现象。5.3高效高功GLED由于采用了正晕放电和空心阴极放电两种有别于正柱放电的工作模式，首先正柱放电所特有的一系列明暗相间的区域没有了，取而代之的是浑然一体的弧光放电；由于它存在空心阴极放电的过程，可以有很高的放电电流密度、很低的电极位降。而提高放电灯的灯电流可以获得更高的辐射输出。这就为提高光效、增大功率创造了不可

8、替代的条件。5.4恒压做功由于支撑阴极灯丝螺旋的两根导丝的管外部分相并，阴极螺旋的电位基本上处处相等，点灯中可能出现两个或两个以上的热点，阴极的零埸发射电流较大。当灯的工作电流取值在阴极零场发射电流的80以下时，灯的工作稳定可靠，而且灯的管压基本恒定，灯功率与管流同步变化；GLED实现了恒压做功的目的。5.5封闭电场GLED的放电区间被封闭在阳极杆和阴极螺旋之间，激发汞放电产生的253.7nm等辐射光子不带电，不受电极和极间电场的影响，它们将充分作用于管壁，从而完成紫外出射或激发荧光粉发光的功能。由于电埸封闭，极间放电对玻壳或荧光粉的损伤在有电极的放电灯中是最低的。5.6瞬时启动正柱放电的双阴

9、极灯不宜“一点就亮”，要想瞬时启动必须在灯内设置一个启动电极。GLED的阳极杆起了很好的启动电极的作用，能在四分之一秒内点亮灯，起动损伤是非常小、非常轻的。由于不需预热启动，点灯中也不需对灯丝加热，减少了许多无功损耗；对紫外杀菌灯而言,紫外线是杀伤细菌，可见光和红外线是培养细菌，减少杀菌灯内的热辐射将提升紫外线的杀菌效果。5.7点灯长寿GLED对于正离子又有不可逆转的直流电埸。当发射物质离开阴极后，被电离成正离子，在指向阴极的电埸作用下必将回到阴极（在阴极零埸发射电流充分大的情况下，约有8590热蒸发的发射物质返回到阴极），这就大大减小了发射物质的消耗速率。因此，GLED的寿命有望介于普通荧光灯和无极灯之间。5.8理想光源GLED保畄了白炽灯的外观特征，灯内采用了新颖的正晕放电和空心阴极放电工作机理，既方便人们使用又符合节能环保，显然是一款滿足市场需求的理想光源。中国照明网技术论文LED照明 6展望中国照明网技术论文LED照明 在光源的演化进程中：白炽灯属固体交流点灯，荧光灯属气体交流点灯；LED属固体直流点灯，GLED属气体直流点灯。如果LED的光效从研发初期的0.2Lm/w，在工作机理基本不变的情况下，经过人们的努力，据称现已达到102Lm/w；那么，GLED的研发前景同样令人鼓舞！中国照明网技术论文LED照明