GLED的速成制作[1]

　　1 旋进放电的机理

　　如果说ILED的核心是P-N结，那么GLED的核心就是Ω-Ι结。“Ω-Ι结”由Ω状的螺旋阴极和内腔Ι状的阳极杆构成，其特征在于：Ι状的阳极杆和Ω状的螺旋阴极的顶部圆弧形成扇形辐射电场;Ι状的阳极杆和Ω状的螺旋阴极的两侧脚形成对称对数电场;GLED内的等离子体就是在这些电场的综合作用下完成前所末有的旋进放电。

　　旋进放电的机理可由图1加以说明：图1中a为I状阳极、c为Ω阴极螺旋， 示汞离子、aa示电子;GLED-Ω的工作气体与其它放电灯相同。阴极热点处在Ω阴极螺旋的顶部圆弧上，电子从Ω阴极螺旋的顶部圆弧部分的热点发射出来，由于扇形辐射电场的非均匀性使电子在离开热点时具有足够大的角动量，这样绝大多数电子就不会立即打到I状阳极上，而进入到由I状阳极和两侧的阴极螺旋建立起来的对称对数电场中，连续作e形螺旋轨道运动，具有很长的平均自由程(可达10m)。在电子作e形螺旋轨道运动的过程中汞蒸汽被激发电离，电子也损失了能量，轨道逐渐缩小，最后落到I状阳极上。汞蒸汽被激发生成的汞离子由于非匀强电场的作用，使汞离子同样具有足够大的角动量，这样绝大多数汞离子就不会立即打到Ω阴极螺旋的热点上，而进入到由I状阳极和顶部的阴极螺旋建立起来的扇形辐射状的电场中，以热点为焦点连续做大小不等的椭圆轨道运动(由于I状阳极对汞离子的推斥作用，椭圆的长轴在灯芯外侧)，同样具有很长的平均自由程。在汞离子做椭圆轨道运动的过程中，高速汞离子以自已的位能或动能激发大量的汞原子跃迁辐射紫外线，形成弧光的放电球。汞离子由于不断地激发汞原子也损失了能量，轨道逐渐缩小，同样完成e形螺旋轨道运动，最后落到Ω阴极螺旋的热点上。由于等离子体间的相互作用(同种粒子相互排斥，异种粒子相互吸引)，电子和汞离子在做一个e形螺旋轨道放电的每一瞬间还有别一个的e形螺旋轨道的推进，即e旋进运动，从而完成e旋进放电，产生浑然一体的弧光的放电球。I状阳极和Ω阴极的组合能使电子从扇形辐射电场区发射;到对称对数电场区做e旋进运动;汞离子在对称对数电场区产生，到扇形辐射电场区做e旋进放电。电子和汞离子均具有很长的平均自由程(可达10m)，电子和汞离子的这种沿灯芯轴向的长行程的相向运动能让大量的汞原子跃迁辐射紫外线，激发出强壮饱满的浑然一体的弧光的放电球!

　　显而易见，旋进放电所需的电场特征在于：灯芯的顶部圆弧具备扇形辐射电场;Ι状的阳极杆和Ω状的阴极的两侧脚组成对称对数电场。

　　2 GLED的简易灯芯

　　图2是 GLED的简易灯芯的实物照片，图3是其解析图。图3中，1、2为钨螺旋灯丝;3为两根灯丝的接点;4、5为两支阴极外导丝;6是阳极杆内导丝，上面套装一根钨螺旋灯丝(剪去直丝脚)，利用阳极杆内导丝的末端弯钩固定;7是芯柱喇叭;8为排气管。

　　从图2、图3人们可以看出：GLED的简易灯芯的顶部是扇形辐射电场;I状阳极杆和两侧的阴极及内导丝则组成对称对数电场;可以基本满足旋进放电对Ω-I灯芯的电场要求。

　　简易灯芯的制作分为两个层次：无磁控灯芯和有磁控灯芯。

　　1) 无磁控灯芯

　　图3中，1、2为现有的普通荧光灯用的钨螺旋灯丝;两根灯丝的一端直丝脚分别与两支阴极内导丝夹接，另一端的两段直丝脚用纯镍丝夹接在一起(图3中的3)。

　　2)有磁控灯芯

　　电子和汞离子的e旋进运动主要是由于电子离开阴极热点时、汞离子生成时在轴向辐射状的电场中获得了一定的角动量。电子和汞离子在灯芯间的平均自由程是决定弧光放电球强弱的一个关键。为了让电子和汞离子除了已获得的角动量外还具有一种继续改变运动方向的作用力，必须在灯芯轴向电场的垂直方向建立一个径向磁场。

　　现有的钨螺旋灯丝的绕向都相同，用这种阴极螺旋制成 Ω灯芯，点灯的直流电流将从点灯器的正极出发，沿阳极杆到Ω阴极螺旋顶部的热点，在热点处分成两路沿Ω阴极螺旋的两边侧脚回到点灯器的负极。把阴极螺旋当做通电螺线管，在两边侧脚形成同名磁极，难以建立一个与轴向电场垂直的径向磁场。

　　本制程的Ω阴极螺旋在中部两侧的螺旋绕向相反，用这种阴极螺旋制成Ω灯芯，点灯的直流电流将从点灯器的正极出发，沿阳极杆到Ω阴极螺旋顶部的热点，在热点处分成两路沿Ω阴极螺旋的两边侧脚回到点灯器的负极。把阴极螺旋当做通电螺线管，在Ω阴极螺旋的两边侧脚形成异名磁极，可以建立一个与轴向电场垂直的径向磁场。

　　本制程的独特之处是在阳极杆和Ω阴极螺旋的区间施加正交电磁场，电子离开阴极热点时、汞离子生成时除了在轴向辐射状的电场中获得的角动量之外又受到径向磁场的洛仑兹力偏转，这样可使等离子体沿着e旋进轨道更持久地运转。这就大大增加了等离子体与工作原子(汞)发生碰撞的机会，从而可以在低气体压强和低极间电压条件下进一步提高e旋进放的强度。

　　图3中，1为左旋钨螺旋灯丝，2为右旋钨螺旋灯丝;两根灯丝的一端直丝脚分别与两支阴极内导丝夹接，另一端的两段直丝脚用纯镍丝夹接在一起(图3中的3，宽度宜窄)。

　　简易灯芯制作完成后，灯丝1、2按常规上电子粉，短接处3的左右两侧直丝脚不上电子粉。接下来就是照现有工艺进行封口和排气等。