CN101110338B

CN101110338B - 气体发光二极管

Info

Publication number: CN101110338B
Application number: CN2007100859867A
Authority: CN
Inventors: 陈寿峦
Original assignee: FUZHOU LITELAI ILLUMINATION Co Ltd
Current assignee: FUZHOU LITELAI ILLUMINATION Co Ltd
Priority date: 2006-07-21
Filing date: 2007-03-03
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2027-03-03
Also published as: CN101110338A

Abstract

本发明公开了一种气体发光二极管，即GLED，它包括玻壳、芯柱、阳极杆和阴极螺旋。其特征在于：阴极螺旋具有内腔式结构；阳极杆居于螺旋阴极内腔的中央。阴极与电源的负极联接，阳极与电源的正极联接。电源接通后，玻管内的阴极和阳极组成了充滿电极内腔的正晕放电和空心阴极放电系统。本发明做成紫外线杀菌灯，有效提高紫外线辐射效率；做成荧光灯则有较高的流明和光效。

Description

气体发光二极管

技术领域

LED是指发光二极管，LED又有无机发光二极管，即ILED；有机发光二极管，即OLED；ILED和OLED统称为固体发光二极管。本发明是指气体发光二极管，即GLED。

背景技术

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。

发明内容

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，阳极仅起传导电流的作用，这就有效缓解了阳极赤热问题；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。

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。

本发明的气体发光二极管，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。它包括玻壳、芯柱、阳极杆和阴极螺旋；阳极杆、阴极螺旋和芯柱组成灯芯；灯芯和玻壳再封接成GLED。其特征在于：阳极杆和螺旋阴极非平行设置，阳极杆到阴极螺旋间存在由强到弱的辐射状的非匀强电场；阴极的有效半径与阳极的有效半径之比大于自然常数e，阳极杆和螺旋阴极间产生正晕放电；阴极螺旋具有内腔结构，阳极杆居于螺旋阴极内腔的中央，阳极杆与螺旋阴极间产生空心阴极放电；阳极杆与内腔式阴极的间距力求处处相等，与中间的偏离至多不超过内腔径向尺寸的六分之一；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。

附图说明

本发明由以下的附图做进一步说明。附图3—①②③是本发明的示意图，图中：1为外玻壳；2为阴极螺旋，它具有内腔结构；3为阳极杆，它居于螺旋阴极内腔的中央；4为芯柱；5.1和5.2为阴极导丝；6为阳极导丝。

具体实施方式

实施例一附图3—①中：阴极螺旋2为Λ(仑姆打)型结构；阳极杆3直径0.6～0.9mm。

实施例二附图3—②中：阴极螺旋2为Θ(斯以他)型结构，内径为6mm，螺长9mm，螺旋3～5圈；阳极杆直径0.6～0.9mm。

实施例三附图3—③中：阴极螺旋2为Ω(奥米伽)型结构；阳极杆3直径0.6～0.9mm。

阳极杆、阴极螺旋和芯柱组成灯芯；灯芯和玻壳再封接成本发明的GLED。

将附图3—①②③中的阴极外导丝5.1和5.2相并后与电源的负极联接，阳极外导丝6与电源的正极联接。灯内的阴极和阳极组成了正晕放电系统和空心阴极放电系统。

有益效果

1.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。

2.交流点灯气体放电灯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。

GLED的阳极杆与阴极螺旋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点灯的潜在效果，不会出现整流效应和汞泳现象。

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替代的条件。

4.恒压做功由于支撑阴极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.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。

6.瞬时启动正柱放电的双阴极灯不宜“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。

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85％～90％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。

Claims

1.一种气体发光二极管，它由玻壳、芯柱、阳极杆和阴极螺旋组成；其特征在于：阳极杆和阴极螺旋非平行设置，阳极杆到阴极螺旋间存在由强到弱的辐射状的非匀强电场，阴极的有效半径与阳极的有效半径之比大于自然常数e，阳极杆和阴极螺旋间产生正晕放电；阴极螺旋具有内腔式结构，阳极杆居于阴极螺旋内腔的中央，与中央的偏离至多不超过内腔径向尺寸的六分之一，阳极杆和阴极螺旋间产生空心阴极放电；所述阴极螺旋具有Λ、Θ或Ω形状的内腔结构。