氣體發(fā)光二極管

1、氣體發(fā)光二極管技術(shù)領(lǐng)域LED 是指發(fā)光二極管， LED 又有無(wú)機(jī)發(fā)光二極管，即 ILED ；有機(jī)發(fā)光二極管，即 OLED ；ILED 和 OLED 統(tǒng)稱(chēng)為固體發(fā)光二極管。本發(fā)明是指氣體發(fā)光二極管，即 GLED 。背景技術(shù)人們總希望象點(diǎn)白熾燈一樣地使用熒光燈， 這就出現(xiàn)了把直管熒光燈做成H、 U、螺旋等型狀的模式；另一方面也有人研發(fā)外觀象白熾燈一樣的小形放電燈。圖 1 所示為日本的昭 63 234976 專(zhuān)利所公開(kāi)的小形放電燈，在結(jié)構(gòu)上陽(yáng)極和陰極近距離設(shè)置且相互平行。 這種燈芯將造成輝放電弧短路， 陰極分解難以完成；在放電空間形成勻強(qiáng)電場(chǎng)，使放電落入正柱放電的模式，電極位降較大，陽(yáng)極桿赤熱（管流

2、 300mA，陽(yáng)極桿 800以上）。為了解決陽(yáng)極（桿）赤熱問(wèn)題，該專(zhuān)利權(quán)人在陽(yáng)極桿上采取了五種降溫措施。 這就使得燈的結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 性?xún)r(jià)比較低。類(lèi)似的技術(shù)方案還有美國(guó)專(zhuān)利USP3243632等等。圖 2 所示為國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上出現(xiàn)的另一款小形放電燈， 采用 V 型長(zhǎng)燈絲做電極。點(diǎn)燈是利用燈絲通電后達(dá)到熱點(diǎn)工作溫度， 在燈絲兩端放電形成輻射； 顯然該燈是利用了陰極分解的輝放原理。 為了維持兩端點(diǎn)放電， 電子粉的涂敷只能局限在燈絲兩端很短的范圍，燈的壽命在 2000 小時(shí)左右，而且功率難以做大。為了滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求，使人們真正地獲得白熾燈式的熒光燈，必須探索新的燈芯結(jié)構(gòu)和工作機(jī)理。發(fā)明內(nèi)容正暈放電是指陰極

3、和陽(yáng)極非平行設(shè)置，電極間分布非勻強(qiáng)電場(chǎng)， 陰極的有效半徑和陽(yáng)極的有效半徑之比大于自然常數(shù) e 。這種放電在陽(yáng)極附近會(huì)產(chǎn)生陽(yáng)極電暈，參與放電的主要就是陽(yáng)極電暈層，陽(yáng)極（桿）僅起傳導(dǎo)電流的作用，這就有效緩解了陽(yáng)極（桿）赤熱（的）問(wèn)題；這種放電的陽(yáng)極電暈層的厚度與放電電流成正比，放電呈正阻特性，且放電穩(wěn)定。如果把陰極制成具有內(nèi)腔結(jié)構(gòu)的型式， 讓陽(yáng)極居于陰極內(nèi)腔的中央， 這樣的放電就具備空心陰極放電的特性。電子從熱點(diǎn)出來(lái)后，由于非勻強(qiáng)電場(chǎng)的作用，大部分電子的速度方向并不指向陽(yáng)極， 它們將沿拋物線(xiàn)軌道： 在朝向陽(yáng)極的空間受到電場(chǎng)的加速， 在背離陽(yáng)極的空間受到電場(chǎng)的減速， 結(jié)果將繞著陽(yáng)極做來(lái)回往復(fù)的振蕩，

4、這將導(dǎo)至電子與工作氣體的碰撞次數(shù)增加， 激發(fā)和電離的效果大大提高。這種放電具有很低的電極位降，很大的放電電流密度。本發(fā)明的氣體發(fā)光二極管， 即 GLED ，是一種綜合采用正暈放電和空心陰極放電的新型放電燈。它包括玻殼、芯柱、陽(yáng)極桿和陰極螺旋；陽(yáng)極桿、陰極螺旋1和芯柱組成燈芯；燈芯和玻殼再封接成 GLED 。其特征在于：陽(yáng)極桿和螺旋陰極非平行設(shè)置， 陽(yáng)極桿到陰極螺旋間存在由強(qiáng)到弱的輻射狀的非勻強(qiáng)電場(chǎng)； 陰極的有效半徑與陽(yáng)極的有效半徑之比大于自然常數(shù) e，陽(yáng)極桿和螺旋陰極間產(chǎn)生正暈放電；陰極螺旋具有內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，陽(yáng)極桿居于螺旋陰極內(nèi)腔的中央 ,陽(yáng)極桿與螺旋陰極及陰極導(dǎo)絲桿間產(chǎn)生空心陰極放電； 陽(yáng)極桿與

5、內(nèi)腔式陰極的側(cè)壁的間距力求處處相等，與中間的偏離至多不超過(guò)內(nèi)腔徑向尺寸的六分之一； 玻殼內(nèi)的陰極和陽(yáng)極通過(guò)導(dǎo)絲和外界的電源實(shí)現(xiàn)電聯(lián)接： 支撐陰極燈絲螺旋的兩根導(dǎo)絲的管外部分相并后與電源的負(fù)極聯(lián)接， 陽(yáng)極桿導(dǎo)絲的管外部分與電源的正極聯(lián)接； 玻殼由透紫材料做成則為紫外燈，玻殼內(nèi)壁涂敷熒光粉則成熒光燈。附圖說(shuō)明本發(fā)明由以下的附圖做進(jìn)一步說(shuō)明。附圖 3是本發(fā)明的示意圖，圖中： 1 為外玻殼； 2 為陰極螺旋，它具有內(nèi)腔結(jié)構(gòu)； 3 為陽(yáng)極桿，它居于螺旋陰極內(nèi)腔的中央； 4 為芯柱； 5.1 和 5.2 為陰極導(dǎo)絲； 6 為陽(yáng)極導(dǎo)絲。具體實(shí)施方式實(shí)施例一附圖 3中：陰極螺旋2 為 （侖姆打）型結(jié)構(gòu)；陽(yáng)極桿

6、3 直徑 0.60.9mm。實(shí)施例二附圖 3中：陰極螺旋 2 為 （斯以他） 型結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑為 6mm，螺長(zhǎng) 9mm，螺旋 35 圈；陽(yáng)極桿直徑0.6 0.9mm。實(shí)施例三附圖 3中：陰極螺旋2 為 （奧米伽）型結(jié)構(gòu)；陽(yáng)極桿3 直徑 0.60.9mm。陽(yáng)極桿、陰極螺旋和芯柱組成燈芯；燈芯和玻殼再封接成本發(fā)明的GLED 。將附圖 3中的陰極外導(dǎo)絲 5.1 和 5.2 相并后與電源的負(fù)極聯(lián)接，陽(yáng)極外導(dǎo)絲 6 與電源的正極聯(lián)接。 燈內(nèi)的陰極和陽(yáng)極組成了正暈放電系統(tǒng)和空心陰極放電系統(tǒng)。有益效果1.正阻放電 放電具有多種形式，現(xiàn)有技術(shù)常用的是正柱放電；正柱放電建立在平行電極、勻強(qiáng)電場(chǎng)的基礎(chǔ)上，呈現(xiàn)負(fù)阻特性

7、。呈正阻特性的放電是正暈放電， 它建立在非平行電極、非勻強(qiáng)電場(chǎng)的基礎(chǔ)上，陰極有效半徑和陽(yáng)極有效半徑的比值必須大于自然常數(shù)e。GLED 的電極間滿(mǎn)足正暈放電的條件，正極到負(fù)極具備輻射狀的非勻強(qiáng)電埸，陽(yáng)極桿周邊產(chǎn)生正電暈， 參與放電的主要是正電暈， 陽(yáng)極桿僅起傳導(dǎo)電流的作用，這就大大緩解了陽(yáng)極（桿）赤熱的現(xiàn)象；正電暈的厚度與電離的強(qiáng)度成正比，放電具有正阻特性。 GLED 點(diǎn)燈中不需要電弧平衡電阻，僅用電容鎮(zhèn)流器，放電燈工作穩(wěn)定，且能效較高。22.交流點(diǎn)燈 氣體放電燈適宜在理想的交流狀態(tài)下工作， 這可防止整流效應(yīng)和汞泳現(xiàn)象的發(fā)生。GLED 的陽(yáng)極桿與燈絲螺旋組成空心陰極放電系統(tǒng)。 電子從熱點(diǎn)出來(lái)后，

8、 由于非勻強(qiáng)電場(chǎng)的作用， 大部分電子的速度方向并不指向陽(yáng)極桿， 它們將沿拋物線(xiàn)軌道：在朝向陽(yáng)極桿的空間受到電埸的加速， 在背離陽(yáng)極桿的空間受到電埸的減速，結(jié)果將繞著陽(yáng)極桿做來(lái)回往復(fù)的振蕩。 這就實(shí)現(xiàn)了直流供電交流點(diǎn)燈的潛在效果，不會(huì)出現(xiàn)整流效應(yīng)和汞泳現(xiàn)象。3.高效高功 GLED 由于采用了正暈放電和空心陰極放電兩種有別于正柱放電的工作模式， 首先正柱放電所特有的一系列明暗相間的區(qū)域沒(méi)有了， 取而代之的是渾然一體的弧光放電； 由于它存在空心陰極放電的過(guò)程， 可以有很高的放電電流密度、很低的電極位降。而提高放電燈的燈電流可以獲得更高的輻射輸出。這就為提高光效、增大功率創(chuàng)造了不可替代的條件。4.恒壓

9、做功由于支撐陰極燈絲螺旋的兩根導(dǎo)絲的管外部分相并，陰極螺旋的電位基本上處處相等， 點(diǎn)燈中可能出現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上的熱點(diǎn)，陰極的零埸發(fā)射電流較大。當(dāng)燈的工作電流取值在陰極零場(chǎng)發(fā)射電流的80以下時(shí)，燈的工作穩(wěn)定可靠，而且燈的管壓基本恒定，燈功率與管流同步變化； GLED 實(shí)現(xiàn)了恒壓做功的目的。5.封閉電場(chǎng) GLED 的放電區(qū)間被封閉在陽(yáng)極桿和陰極螺旋之間，激發(fā)汞放電產(chǎn)生的 253.7nm 等輻射光子不帶電， 不受電極和極間電場(chǎng)的影響， 它們將充分作用于管壁，從而完成紫外出射或激發(fā)熒光粉發(fā)光的功能。由于電埸封閉， 極間放電對(duì)玻殼或熒光粉的損傷在有電極的放電燈中是最低的。6.瞬時(shí)啟動(dòng) 正柱放電的雙陰極燈

10、不宜“一點(diǎn)就亮” ，要想瞬時(shí)啟動(dòng)必須在燈內(nèi)設(shè)置一個(gè)啟動(dòng)電極。GLED 的陽(yáng)極桿起了很好的啟動(dòng)電極的作用， 能在四分之一秒內(nèi)點(diǎn)亮燈， 起動(dòng)損傷是非常小、非常輕的。由于不需預(yù)熱啟動(dòng)，點(diǎn)燈中也不需對(duì)燈絲加熱，減少了許多無(wú)功損耗；對(duì)紫外殺菌燈而言 ,紫外線(xiàn)是殺傷細(xì)菌，可見(jiàn)光和紅外線(xiàn)是培養(yǎng)細(xì)菌，減少殺菌燈內(nèi)的熱輻射將提升紫外線(xiàn)的殺菌效果。7.點(diǎn)燈長(zhǎng)壽 GLED 對(duì)于正離子又有不可逆轉(zhuǎn)的直流電埸。當(dāng)發(fā)射物質(zhì)離開(kāi)陰極后，被電離成正離子， 在指向陰極的電埸作用下必將回到陰極 （在陰極零埸發(fā)射電流充分大的情況下，約有 85 90熱蒸發(fā)的發(fā)射物質(zhì)返回到陰極） ，這就大大減小了發(fā)射物質(zhì)的消耗速率。 因此，GLED

11、的壽命有望介于普通熒光燈和無(wú)極燈之間。3說(shuō)明書(shū)摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種氣體發(fā)光二極管，即 GLED ，它包括玻殼、芯柱、陽(yáng)極桿和陰極螺旋。其特征在于： 陰極螺旋具有內(nèi)腔式結(jié)構(gòu)； 陽(yáng)極桿居于螺旋陰極內(nèi)腔的中央。陰極與電源的負(fù)極聯(lián)接，陽(yáng)極與電源的正極聯(lián)接。電源接通后，玻管內(nèi)的陰極和陽(yáng)極（就）組成了“充滿(mǎn)電極內(nèi)腔的”正暈放電和空心陰極放電系統(tǒng)。本發(fā)明做成紫外線(xiàn)殺菌燈， 有效提高紫外線(xiàn)輻射效率； 做成熒光燈則有較高的流明和光效。權(quán)利要求書(shū)1.一種氣體發(fā)光二極管，即 GLED ，它由玻殼、芯柱、陽(yáng)極桿和陰極螺旋組成，其特征在于： 陽(yáng)極桿和螺旋陰極非平行設(shè)置， 陽(yáng)極桿到陰極螺旋間存在由強(qiáng)到弱的輻射狀的非勻強(qiáng)電場(chǎng)。2. 根據(jù)權(quán)利要求 1 所述的氣體發(fā)光二極管，即 GLED ，其特征在于：陰極的有效半徑與陽(yáng)極的有效半徑之比大于自然常數(shù) e，陽(yáng)極桿和螺旋陰極間產(chǎn)生正暈放電。3. 根據(jù)權(quán)利要求 1 所述的氣體發(fā)光二極管，即 GLED ，其特征在于：陰極螺旋具有內(nèi)腔式結(jié)構(gòu)； 陽(yáng)極桿居于螺旋陰極的內(nèi)腔， 陽(yáng)極桿與螺旋陰極間產(chǎn)生空心陰極放電。4.根據(jù)權(quán)利要求 1 所述的氣體發(fā)光二極管，即 GLED ，其特征在于：陽(yáng)極桿處在螺旋陰極內(nèi)腔的中央