[发明专利]一种高压等离子体光源模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种光源模块，具体涉及的是一种高压等离子体光源模块。 

背景技术

当物质持续吸收能量，其状态通常会从固态变成液体，然后转变到气态。如果提供更高的能量，部分电子就有可能从中性原子或分子中剥离，产生一种由大量正负离子和电子混合的离子化气体状物质，它是除去固、液、气外，物质存在的第四态，叫等离子态，这种离子化混合物质叫做等离子体。等离子体在地球上面看似不多见，其实是宇宙中一种常见的物质，在太阳、恒星、闪电中都存在等离子体，它占了整个宇宙的99%。 

如果把等离子体置于交变电磁场中，带电粒子就会被加速而互相撞击，撞击中能量交换的过程经常伴随着发光的现象，因而等离子体是非常理想的光源材料。 

我们在地球上面接受到的太阳光，97%是从太阳的表面即光球层发出来的。太阳是一个很大的高温气体球，太阳表面的温度大约是6000摄氏度，上面的交变电磁场驱动带电粒子剧烈碰撞，并伴随着光能辐射。如果能够巧妙地设计电磁场分布，就可以人工激发气体放电，这就是我们通常见到的电磁感应无极灯。然而通常的电磁感应无极灯都是低压气体放电，在这中低压等离子体中电子的平均自由程较长，与离子的碰撞频率要比高压气体放电的碰撞频率低几个数量级，因此光通量和发光效率也不如高压气体等离子体放电。 

近年来用于照明的白光LED技术得到了突飞猛进的发展，LED的发光光效也达到了前所未有的程度。LED固体照明以其高光效、无污染、超长寿命、模块化设计、方向性好等优点，在很多领域大有取代传统照明产品的趋势。但是LED也有其自身的缺点。通常LED都是电流驱动的，加在p-n节两端的电压稍有波动，就会导致通过p-n节的电流很大变动，并直接影响到输出的光通量。LED工作时的光能输出受其p-n节温度变化的影响也很大。另外，通常宣传的LED有几万到十万小时的有效使用寿命是在理想条件下估计的，LED的寿命受其p-n节工作温度影响很大。如果设计中LED的冷却机制没有设计好，会导致其寿命大幅度缩短。 

在很多实验室里开发的准分子灯，或者是类似的等离子体射频激发光源，都使用射频电源提供能量。这些射频电源的体积、重量还有价格等因素都使得这类设计的产品无法商业化。 

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种高压等离子体光源模块，把很高的电磁能量集中耦合到很小的高压气体发光体内，激发产生的光效要远高于低压无极灯，实现了高光通量密度。光源模块主要包括高频振荡源和发光体。高频振荡源采用高集成度的芯片设计，比如LDMOS，以达到最小的尺寸和重量。随着通信、雷达技术的发展，最新的芯片技术已经可以实现单个芯片有300～500W的连续RF能量输出。这么高的能量通过本发明特殊的耦合方式被集中到一个很小的发光体内，快速激发发光体内高压气体放电，因而可以达到很高的光通量密度。虽说电磁感应低压无极灯中的少数产品也可以达到几百瓦的能耗，但市场上的这类无极灯的尺寸随着其功率的增加而变得很大。所以这里低压无极灯的方向性不好，也无法实现模块化设计。本发明可以把很高的电磁能量集中耦合到很小的高压气体发光体内，激发产生的光效要远高于低压无极灯，其很小的尺寸也便于模块化设计，因而可以应用到更广的市场。 

本发明的光源模块拥有LED光源的方向性好，寿命超长，光效高等独特的性能。由于本发明不象LED那样依靠一块很小的对温度相当敏感的半导体p-n节发光，因而没有LED对温度条件依赖的缺陷。本发明是靠高压气体受激发光，发光体中等离子体的温度接近6000摄氏度，通常外界温度的变化对内部高温等离子体的温度影响不大。另外现在单个LED芯片只能做到瓦的量级，一般大功率的几百瓦的光源就需要几百个这样的LED芯片阵列式排列，原材料成本相当高。本发明的光源模块利用一个小型发光体加上一个RF源的芯片就可以达到300到500瓦的功率，在成本上跟LED相比具有很大的优势。本发明的模块也可以向下做200瓦、100瓦、50瓦及1瓦以下的不同系列，以适应不同市场的需要。 

      为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现： 

一种高压等离子体光源模块，包括控制器，所述控制器控制启动机制/方法和高频源模块，所述高频源模块输出的射频能量通过耦合机制耦合到发光体中,所述发光体的工作状态通过反馈信号反馈到所述控制器，所述发光体发出的光通过用户接口与其它光源模块或外界通信。