等离子体在光源的应用.ppt

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1、等离子体光源一.光源的发展历史目录二.无极光源四.无极等离子光源应用三.无极等离子光源原理刺激一.光源的发展历史光源发展史原始人篝火石器时代人造火把15000年前第一盏灯……1879年碳丝白炽灯1909年钨丝白炽灯电光源第一阶段20C40Y气体放电灯20C80YLED光源电光源第二阶段电光源第三阶段20C90Y无极灯电光源第四阶段二.无极光源1.概念气体放电灯示意图LED灯示意图白炽灯示意图①“有极灯”②无极灯无极灯结构示意图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电光源研发热点二.无极灯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存在问

2、题：无电极放电光源2.无极灯的产生高能启动脉冲电极不断蒸发灯壳变黑降低灯泡的光输出电极腐蚀电极间距增大需要更高能量脉冲启动等离子体导电延长光源寿命提高发光效率研制二.无极灯2.无极灯的产生19C末NikolaTesla提出无极等离子体理论1891年NikolaTesla–哥伦比亚大学–实验第一个由射频场激发的无极放电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奠定射频无极放电结构基础20C80YP.C.Hewitt无极放电光

3、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二.无极灯3.无极放电的分类微波放电容性放电感应放电行波放电二.无极灯3.无极放电的分类①感应放电（H型放电）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实现功率范围放电频率10-1000W50KHz-100MHz基于高频感应放电原理工作电荷耦合等离子体（InductivelyCoupledPlasma，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③行波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

4、低很多②容性放电（E型放电）镇流器驱动频率高足够高功率密度满足光源设计要求成本高发展方向小功率放电无汞放电等离子在行波放电中产生典型：表面波放电电磁波随着等离子体形成的通道传播存在问题功率密度高频电子元件成本二.无极灯3.无极放电的分类④微波放电微波频率较高较高耦合效率、光效成本稍低微波磁控管产品成熟结构较复杂需要波导、耦合腔微波触发耦合等离子体光源(Microwavetriggercoupledplasmalightsource)LIFI等离子体灯实物图二.无极灯3.无极放电的分类④微波放电LIFI等离子体灯白炽灯普通日光灯发光效率(ml/W)60-1201570显色指数

5、(CRI)80-9610070色温(K)6500-10000覆盖可见光谱2800全系列寿命(h)>1000010008000LIFI等离子体灯实物图二.无极灯①微波触发耦合等离子体无极光源(Microwavetriggercoupledplasmaelectrodelesslightsource)微波硫灯LIFI等离子体灯3.无极放电灯的分类技术成熟、商品化②高频电感耦合等离子体无极光源(Highfrequencyinductivelycoupledplasmaelectrodelesslightsource)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

6、源微波放电无极光源原理示意图微波发生器谐振腔微波能量传输激发腔内放电管波导、电缆电子碰撞、改变方向获得能量激发电离粒子放电、发光1992年USAFusionLighting公司首先发明放电灯硫(S)启动气体2.45GHz微波激发微波硫灯工作示意图特点优点：光效、显色指数、工作寿命指标良好缺点：较大功率、高光输出工作条件难进入商业、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①微波硫灯三.无极等离子体光源原理USALusim公司发明功率偏大问题解决高频干扰问题解决LIFI灯泡外形图LIFI灯泡陶瓷圆盘散热器件LIFI灯泡实物图耐高温高压石英玻

7、璃管惰性气体微量汞金属卤化物900MHz微波激发②LIFI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②LIFI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LIFI灯的电子系统结构圆盘的谐振频率电能反馈天线放大器输入天线送回陶瓷圆盘能量传输②LIFI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LIFI灯的电子系统结构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②LIFI微波触发耦合等离子体无极光源（LIFI灯）三