EEFL外置电极荧光灯放电原理-0595-22237598- 福建泉州厦门真空泵工控博客新闻

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EEFL外置电极荧光灯放电原理-0595-22237598

发表评论（0）发布时间：2008年7月30日

    EEFL外置电极荧光灯放电原理
    摘　要：本文论述了EEFL的基本结构与性能特点，着重提出了对EEFL放电原理的理解与分析，以供参考。
    关键词：外置电极荧光灯　结构　放电原理　无极放电


    一、前言
    　　EEFL是外置电极荧光灯（External Electrode Fluorescent Lamp）的简称，其结构特点是灯管内部没有安放电极，玻管内除充有工作气体及内表面涂有荧光粉层之外，可以说是根“空管”。EEFL玻管两端的外表面包裸了一层导电层或金属套管，形成对灯管放电有重要影响的外电极，EEFL的名称亦由此而来。


    图1. EEFL的基本结构示意图
    1玻管　2三基色荧光粉层　3外电极　4工作气体（Ne、 Ar 、 Hg混合气）

    　　为了对EEFL的结构与性能特点有比较直观的了解，让我们先做几个实验。取一根直径3mm的玻管，经过正常排气工艺并充入80乇氖气之后封离下来，看起来这确是一根干净明亮的“空”玻管。在此透明玻管的两端，紧贴玻管外表面包裹一层铝箔，然后将这玻管两端的铝箔与冷阴极荧光灯CCFL逆变电源的输出端相连，当电源开关一开，便立即点燃了玻管内的氖气放电而发出明亮的红光，如同一根细管霓虹灯。其实，可以说这就是一根外置电极霓虹灯。
    　　如果将上述玻管内的充气换成Ne、 Ar、 Hg混合气，且在玻管内壁涂敷一层荧光粉层，则上述的外置电极霓虹灯就变成了外置电极荧光灯EEFL了。将相应的CCFL逆变器电源的输出端与其外电极相连，就可以像CCFL一样点燃而发光。
    　　事实上，任何一只荧光灯，在玻管两端外表面包上导电层而形成外电极之后，都构成了某种类型的EEFL，都能用输出1－3千伏的高频电源点亮。由此可见，EEFL其实与我们之间的距离是如此的接近！
    　　通过上述，使我们切实地感觉到了EEFL的第一个突出的特点，那就是结构简单、工艺简便、成本较低。
    　　EEFL第二个突出的特点是电性能方面的，那就是EEFL灯管可以直接并联使用，即直接并联燃点。当需要同时点亮多根EEFL时（如LCD彩色电视的直射式背光源），往往只需要用一只高频驱动电源就可以直接点亮数只至数十只EEFL，因而使用十分简便且成本较低。须知,几乎所有的气体放电灯都不能直接并联使用，难得EEFL给我们如此的便利！
    　　除上述之外，不少资料报导EEFL还具有比CCFL更高的亮度与更长的寿命，因而认为EEFL是CCFL技术进步的产物，是二十一世纪初兴起的并即将取代CCFL的新光源。
    　　EEFL果真比CCFL价廉物美而即将取代CCFL吗？从近几年的实际发展情况看，目前还并非如此。尽管人们对EEFL极有兴趣与期盼，试制与试用EEFL的企业也确实不少，但至今还处于试用阶段，其产销量远不能与CCFL相比。为什么呢？是因为我国EEFL产品的性能一致性与稳定性还不够好，尤其是EEFL对其配套的高频驱动电源要求较高，现有产品中很多满足不了使用要求而不能正常使用。因此，目前EEFL的发展面临着灯管与配套电路两方面的技术都需要进一步提高的问题。

    二、EEFL的放电原理
    　　EEFL结构如此简单、点亮如此容易、直接并联使用是如此的方便，使得人们一接触它就萌生兴趣，想要问个究竟，加之当前提高EEFL性能的任务迫在眉睫，因此，切实弄清EEFL的放电原理的研究已不容回避。只有正确认识EEFL中气体放电的基本过程，从基本概念出发来改进EEFL的结构与工艺，才会收到好的成效。
    　　可是，在所看到的有关EEFL的论文资料中，谈及EEFL的放电原理时总是一带而过，只有几句笼统的话，没有比较确切的分析与论述。例如，有的只提及属于电磁感应无极放电，那就是说与人们熟知的无极荧光灯一样，这显然有误。因为EEFL不可能有很强的高频磁场通过灯管而能够感应产生足以点燃放电的高频电场；有的提到是高频电场通过EEFL外电极与管壁电容的耦合输入灯管而引起管内气体放电，属于高频无极放电；有的认为是加于外电极的高频电压通过玻璃介质而产生的气体放电，属于介质阻挡层无极放电等等。根据“凡电极不暴露在电离气体中的放电方式称为无极放电”的定义，EEFL管内没有安装电极，只有装置在玻管两端外表面的外电极，看来属于无极放电是无可非议的。
    　　然而，深入分析EEFL所发生的气体放电过程，发现电极过程仍然是维持EEFL高频放电所不可少的，具体地说EEFL仍然存在发射电子的阴极与加速电子、正离子的阴极位降。为了说明这一点，让我们重温气体放电理论对高频放电几种情况的分析。
    　　气体在高频能量的激励下产生的放电称为高频放电，其电流密度j为：
    　　　　　　　　　　j=[nee2υ/me(υ2+ω2)]E (1)
    　　式中E为电场强度，ω为外加高频电场的角频率，υ为电子有效碰撞频率，υ 由下式计算：
    　　　　　　　　　　υ＝3.19×109×P/√Te0.5 （2）
    　　式中P为气压（mm Hg），Te为电子温度(K)。
    　　按照外加高频电场角频率ω与电子有效碰撞频率 υ的相对大小，高频放电可以分成ω <<υ 、ω≌υ 、ω>>υ三种情况。其中当ω<<υ 时，发生类似于低频放电的情形，这时电子在高频电场下的运动象一群蜜蜂随风飘动一样向高频电场的瞬时阳<IMG SRC="/WF_SQL_XSRF.html">　

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