1.　电光源的演绎

　　在公众印象中能源利用的标志就是电灯，在风靡全球的节能运动中，照明工业也不得不分担了这份重担。许多政府推出了禁止使用钨丝白炽灯的政策，白炽灯的厂商面临破产;LED号称是灯的最终形式，眼下被看好的节能灯可能也好景不长;照明光源的现状真的如此茫然吗?

　　综观电光源的现状，可以用图1大致说明。图1中：Ⅰ块钨丝白炽灯(固体交流灯)、Ⅱ块正柱放电灯(气体交流灯)、Ⅲ块ILED和OLED(固体直流灯)均已被人们制作和使用;而Ⅳ块GLED(气体直流灯)则刚刚被研发。

　　听听威谋斯的格言：在灯的科学和工艺的发展中总是有一个但是。目前使用较普遍的图1中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ块电光源都或多或少地在或价格或节能或寿命等方面存在但是。很显然，所有光源都有其发展再生的使命;所有光源都不能认为是什么最终形式。

　　仅管政府禁止使用钨丝白炽灯，但人们总希望象点白炽灯一样地使用其它电光源。这就出现了把直管荧光灯做成H、U、螺旋等型状的模式;另一方面也有人制作外观象白炽灯一样的小形放电灯;近年来许多国家还研究以碳纳米管为冷阴极的新型真空荧光光源，即FED荧光管;GLED---气体发光二极管也是为了滿足人们的这一需求而研发的。

　　2. 弧光放电球

　　正柱放电灯的工作区域都少不了法拉弟暗区、阿斯登暗区、阴极区等明暗相间的区域，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。发明者在试验中独自发现了GLED内这个浑然一体的弧光放电球，同时提出了e旋进放电理论。在CN101110338A公开的文件中仅提到电子从热点出来后，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动。这是从人们现有的认知基础出发所作的简要说明;实际上何止电子在GLED中如此表现，所有带电粒子在GLED中由于非均强电场的作用均有这类振动。比如汞离子在获得初始动量后以阴极热点为焦点将沿椭圆轨道：在朝向阴极热点的空间受到电埸的加速，在背离阴极热点的空间受到电埸的减速，结果也将绕着阴极热点做来回往复的振动。

　　就GLED的灯芯结构而言，产生空心阴极放电时电子绕着阳极杆振动，其环绕的半径因激发和电离(还有电场力)将逐渐减小，最终落入阳极杆。这一环绕振荡的轨道不得不认定为e形螺旋轨道，环绕振荡的结果不得不认定为e形螺旋放电;由于阴极的设置采取环状的开放形式，带正电的阳离子绕着环形阴极的热点将遵循同样的机理进行着e形螺旋轨道的e放电过程;在这里仔细分析e放电还可发现：由于带电粒子间的相互作用，带电粒子在做一个e形螺旋轨道放电的过程中每一瞬间还有别一个的e形螺旋轨道的推进，即e旋进放电。肉眼可见的弧光放电球主要就是汞离子在以阴极热点为近似球心的e旋进放电的结果。

　　对于GLED来说，非均强电场是基础，e旋进放电是条件，等离子体环绕振动是现象，弧光放电球是结果。

　　这个浑然一体的弧光放电球与传统的白炽灯泡壳匹配，GLED的外观可以做的和白炽灯一样(见图2)。

　　3.　大功率高能效

　　正柱放电的荧光灯，要想增大功率，就得沿长玻管的长度，这往往给点灯附件、灯具、置灯空间带来不便。GLED存在的e旋进放电过程，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;点灯中阴极可以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，这时灯的管压基本恒定，灯功率与管流同步变化。可以认为制灯的材料和点灯附件许可多大的管流，GLED的功率就可以做到多大。

　　一般荧光灯的光效为40～50 lm/W,而白炽灯的光效为8～16 lm/W。可见荧光灯的光效要比白炽灯高3～5倍，换句话说就是点一支荧光灯管相当于点3~5只白炽灯泡。现有节能灯的节能机理又是什么呢，这是由于人们用三基色荧光粉取代卤粉，使人对颜色感觉清晰明亮，所以犹如亮度提高了30 %;加上节能灯采用高频点灯，由于电极在作为阳极的半周内振荡的消失，减少了电极位降损耗，阳极半周内振荡的消失对光效的贡献约为10 %。

　　对于GLED来说，泡壳也涂三基色荧光粉，点一只GLED相当于点3~5只白炽灯泡，比卤粉荧光灯亮度再提高30%，这完全是不容置疑的!

　　GLED采用直流点灯，阴极不存在作为阳极的半周，根本动不起来，高频节能灯阳极半周内振荡消失对光效的贡献10 % 对于GLED来说也是不容置疑的!

　　GLED采用正晕放电的工作模式，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，这是其一;其二在于GLED的阴极不需预热启动：一点就亮，点灯中也不需对灯丝加热，减少了许多无功损耗;因此GLED具有相当高的能效。

　　再说点灯附件，节能灯免不了使用电感、电阻等耗能器件，而GLED的点灯器除了无极性电容外没有电感、电阻，其节能效果应该更胜一筹(见图3)。

　　4. 附件及灯管(泡)的工作均长寿

　　灯寿命应该把灯管和点灯附件综合起来考虑，节能灯和无极灯的点灯器都少不了使用电解电容器，而世界上较好的电解电容器据称也就那么3~5万小时，而GLED的点灯器仅用无极性电容器，众所周知，无极性电容器的寿命要比电解电容器长很多。

　　在灯管(泡)方面，GLED的低管压使得带电粒子单体的能量很小，它们对阴极的轰击溅射也很轻，这是其一;其二是GLED对于正离子有着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的寿命有望高于普通荧光灯，可与无极灯比拟。

　　5.　点灯的特异方式

　　正柱放电灯的点灯有如下不宜：①不宜直流点灯，因为会产生整流效应，引起汞泳和阳极退光;②不宜电容镇流，因为尖峰脉冲会使阴极短命;③不宜一点就亮，需预热2秒左右，否则阴极也会损伤。对于GLED来说，这些不仅统统转变为相宜，而且还能获得意想不到的有益效果：①直流点灯：GLED的阳极杆与灯丝螺旋阴极组成非匀强电场。带电粒子在获得初始动量后，正离子(比如汞离子)将以阴极热点为焦点沿椭圆轨道：在朝向阴极热点的空间受到电埸的加速，在背离阴极热点的空间受到电埸的减速，结果将绕着阴极热点做来回往复的振动;负离子(或电子)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;②电容镇流：电容在镇流时与电感的功能相似，可产生倍压顺利将灯点亮，点灯过程中几伏的尖峰脉冲将基本上被正阻特性的正电晕吸收;③一点就亮：放电灯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。GLED的直流点灯器结构极其间单，价格低廉。

　　6.　商机卓著

　　在图1所示的电光源大圈中，第Ⅳ块GLED显然是圈内不可或缺的部分!

　　GLED做为一款创新光源，相关专利已公告授权，接下来一定会有许多从属专利，形成一个相当规模的专利族。在基本专利中机理、结构、效果均已明确，样灯也已点亮，尤其是梦幻般的弧光放电球十分诱人。而GLED的制程才刚刚起步：生产GLED的设备必须开发;GLED所需的材料必须选定;生产流程工艺必须探索;还有点灯附件、一体化GLED等等等等。

　　令人宽慰的是将要进行的后续工作绝不是在黑暗中远征，GLED-气体发光二极管开创了一个新的领域，在这里白炽灯和荧光灯的技术有了重组的机遇;可以相信，不要太长的时间，一款具有白炽灯外观、节能灯效果、无极灯寿命的新兴光源将呈现在世人面前。

　　GLED提供给照明企业的将是一个卓著的商机!

　　作者简介:

　　陈索然，早年就读于厦门大学物理学系，从教32年，退休后被聘为福州协特来照明有限公司技术顾问。本文为放电灯研发的肤浅心得，若有关注可直接联系。

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