等离子体在光源的应用

② 高频电感耦合等离子体无极光源 (High frequency inductively coupled plasma electrodeless light source) 无极荧光灯
三. 无极等离子体光源原理
1. 微波触发耦合等离子体无极光源
电子 微波发生器 波导、电缆 微波能量传输
碰撞、改变方向
应用 Robe 公司新型电脑灯系列 Robin 300 Plasma Spot & Wash SeaChanger Nemo 自动换色成像灯
演绎照 明领域
家庭照 明领域
数字摄 影领域
……
谢谢观看
微波触发耦合等离子体光源 (Microwave trigger coupled plasma light source)
二. 无极灯
3. 无极放电的分类
④ 微波放电
LIFI等离子体灯 发光效率(ml/W) 显色指数(CRI) 色温(K) 寿命(h)
LIFI等离子体灯实物图
白炽灯 15 100 2800 1000
二. 无极灯
3. 无极放电的分类
感应 放电
容性 放电
微波 放电
行波 放电
二. 无极灯
3. 无极放电的分类
① 感应放电（H型放电）
实现功率范围 10-1000W 放电管内部/外部缠绕感应线圈， 在高频电流经过线圈时，通过电磁 感应原理在放电管中形成放电电流 放电频率 50KHz-100MHz
基于高频感应放电原理工作
普通日光灯 70 70 全系列 8000
60-120 80-96 6500-10000 覆盖可见光谱 >10000
二. 无极灯
3. 无极放电灯的分类
技术成熟、商品化 ① 微波触发耦合等离子体无极光源 (Microwave trigger coupled plasma electrodeless light source) 微波硫灯 LIFI等离子体灯
刺激
二. 无极光源
1. 概念
① “有极灯”
白炽灯示意图
气体放电灯示意图
LED灯示意图
② 无极灯 • 放电腔体无内置电极 • 采用单种材料密闭制成 • 突破传统光源寿命瓶颈
无极灯结构示意图
电光源研发热点
二. 无极灯
2. 无极灯的产生
• 产生等离子体 通常方法：充入气体；封装电极；电极火花激发气体电离
LIFI灯泡外形图 LIFI灯泡实物图
• 惰性气体 • 微量汞 • 金属卤化物
三. 无极等离子体光源原理
② LIFI微波触发耦合等离子体无极光源（LIFI灯）
三. 无极等离子体光源原理
② LIFI微波触发耦合等离子体无极光源（LIFI灯）
圆盘的谐振频率电能 反馈天线
能量传输
放大器
输入天线 送回陶瓷圆盘
1891年
Nikola Tesla – 哥伦比亚大学 – 实验 第一个由射频场激发的无极放电
奠定射频无极放电结构基础
1907年
P.C. Hewitt 最早无极灯专利
放电结构：内充少量汞的球型泡 壳和在球型泡壳外面包围的线圈
20C80Y
P.C. Hewitt 无极放电光源产品
实现条件：高频电子设备 半导体电子技术 开关电源技术
电磁波随着等离子体形成的通道传播
满足光源设计要求
发展方向 足够高功率密度 镇流器驱动频率高
• 存在问题 功率密度
小功率放电
无汞放电
高频电子元件成本
成本高
二. 无极灯
3. 无极放电的分类
④ 微波放电
较高耦合效率、光效
微波频率较高
成本稍低
微波磁控管产品成熟
结构较复杂
需要波导、耦合腔
LIFI等离子体灯实物图
获得能量
谐振腔 激发电离粒子 激发腔内放电管
微波放电无极光源原理示意图
放电、发光
三. 无极等离子体光源原理
① 微波硫灯
1992年 USA Fusion Lighting 公司首先发明
特点
2.45GHz微波
优点：光效、显色指数、工作寿命指标良好 缺点：
硫(S) 启动气体
放电灯 微波硫灯工作示意图
较大功率、高光输出工作条件
特点
发光效率 60-120 lm/W
显色指数由 80 到 96 寿命 >10000 h
色温
ห้องสมุดไป่ตู้
（每天工作 8 h，可工作 >3年）
三. 无极等离子体光源原理
② LIFI微波触发耦合等离子体无极光源（LIFI灯）
LIFI-STA-40 系列产品特性
四. 无极等离子体光源的应用
优点 显色性好 色温高 发光效率好 寿命长 电调光幅度大 灯泡泡壳小 光强分布特性好
存在问题：
高能启动脉冲
电极腐蚀
电极不断蒸发
电极间距增大
灯壳变黑
降低灯泡的光输出
需要更高能量脉冲启动等离子体导电
延长光源寿命
研制
提高发光效率
无电极放电光源
二. 无极灯
2. 无极灯的产生
19C末 Nikola Tesla 提出无极等离子体理论 在玻璃电子管内通以高频率 的电流，研究高压现象，并 称之为惰性气体放电管。此 为等离子体无极光源的雏形
等离子体光源
一. 光源的发展历史
目录
二. 无极光源 三. 无极等离子光源原理 四. 无极等离子光源应用
一. 光源的发展历史
光源发展史 原始人
0%
篝火 人造火把
石器时代
80%
Information
15000年前 第一盏灯
……
1879年 1909年 20C 40Y 20C 80Y 20C 90Y 碳丝白炽灯 钨丝白炽灯 气体放电灯 LED光源 无极灯 电光源第一阶段 电光源第二阶段 电光源第三阶段 电光源第四阶段
难进入商业、工业、家庭照明领域
2.45GHz处于无线、WiFI、以太网波段 高频泄露造成干扰
三. 无极等离子体光源原理
② LIFI微波触发耦合等离子体无极光源（LIFI灯）
USA Lusim 公司发明
功率偏大问题解决 高频干扰问题解决
耐高温高压石英玻璃管
900MHz微波激发
• LIFI灯泡 • 陶瓷圆盘 • 散热器件
电荷耦合等离子体（Inductively Coupled Plasma，简称ICP）光源 目前品种最多、应用最广泛
二. 无极灯
3. 无极放电的分类
② 容性放电（E型放电） • 这样的等离子体可看做是一个密封的玻璃容 器放在电容的两个极板之间 • 同H型放电相比，耦合效率和功率密度低很多 ③ 行波放电 • 等离子在行波放电中产生 典型：表面波放电
LIFI灯的电子系统结构
三. 无极等离子体光源原理
② LIFI微波触发耦合等离子体无极光源（LIFI灯）
绝缘介质谐振腔 • 高频发射器 • 波导 • 反馈传感器
产生和控制等离子体的激励过程 高频干扰问题解决
LIFI灯的电子系统结构
三. 无极等离子体光源原理
② LIFI微波触发耦合等离子体无极光源（LIFI灯）