CN100409399C - 无电极照明系统 - Google Patents

Abstract

一种无电极照明系统，包括：谐振器，安装在波导的出口处，并且在其中使得光通过和使得微波谐振，该波导用于引导从磁控管产生的微波；灯泡，设置在该谐振器中，并且具有充满发光材料的发光部分和轴部，该发光材料通过微波能量来发光，该轴部从该发光部分整体地延伸；谐振控制件，设置在该谐振器中，该谐振控制件具有外端和内端，该外端朝向该波导，而该内端朝向该谐振器的外端，通过控制该谐振控制件的内端与该谐振器的外端之间的谐振间隔，以获得最佳的微波谐振；以及反射体，设置在该谐振器周围，用以反射从该灯泡发出的光。因此，该无电极照明能够促进用于获得横向照明和更宽照明范围的光分布，并且同时改善照明效率。

Description

无电极照明系统

技术领域

本发明涉及一种无电极照明系统，尤其涉及一种能够促进用以获得横向照明和更宽照明范围的光分布并且同时改进照明效率的无电极照明系统。

背景技术

通常，使用微波的无电极照明系统是在将微波能量作用于无电极等离子灯泡时发出可见光和紫外线的装置。该无电极照明系统比通常使用的白炽灯或荧光灯具有更长的寿命，并且具有更高的照明效果。

图1是示出传统无电极照明系统结构的剖视图。

如图1所示，在传统的照明灯系统中，用于将通用交流电压升高到高电压的高压产生单元2被安装在壳体1的一侧，并且磁控管3被安装在壳体1的另一侧，用于通过从高压产生单元2供给的高电压来产生微波。

并且，波导管4在壳体1内安装，并与磁控管的输出部分3a连通，以便磁控管3产生的微波穿过波导管4。波导管4的出口4a经过壳体1的孔而暴露在壳体1外。

此外，转轴5沿垂直方向可旋转地连接到形成于波导管4中央部分处的轴孔4b。充满可通过微波能量来发光的材料的灯泡6被安装在经过波导管4的出口4a向外凸出的转轴5上端部。灯泡旋转马达8在波导管4外部被安装在转轴5的下端部以旋转该转轴，其具有通过连接管7在波导管4中与转轴5连接的马达轴8a。

并且，具有预定高度(H)的网状结构谐振器9连接到波导管4的出口4a，其设置在壳体1外部，环绕着灯泡6。谐振器9阻止经过波导管4所引入的电磁波的泄露，同时穿过从灯泡6发出的光。反射体10固定在谐振器9周围，以覆盖谐振器9的外侧，以反射在灯泡6中产生之后已穿过谐振器9的光。

谐振器9设计成使用TE模式(横电波模式)。由于仅使用一个基本模式，所以电场强度在谐振器9的中央部分最强。因此，灯泡6被安装在电场强度最强的谐振器中央部分(h)。

此外，冷却风扇组件14安装在壳体1的下侧以冷却磁控管3和高压产生单元2，包括风扇马达11、冷却风扇12和具有出口13a的风扇壳13。

并且，在风扇壳13形成有入口13b，通过冷却风扇12的旋转，经过该入口吸入外部空气。在壳体1的上表面边缘形成多个排放口1b，从而经过入口13b所吸入的空气能够通过高压产生单元2和磁控管3向外排放。

图中未描述的标号15是介质镜。

现在将描述上述构造的传统无电极照明系统的操作。

当作用能量时，在高压产生单元2中产生高压，产生的高压被供给到磁控管3，并且通过所作用的高压在磁控管3中产生微波。

产生的微波经过波导管4被辐射到谐振器9中，灯泡6内的材料通过辐射的微波来放电，由此通过等离子产生光，并且产生的光通过被介质镜15和反射体10反射而向前投射。

并且，灯泡旋转马达8使转轴5旋转，使得通过灯泡6中产生的光而升高的灯泡6温度不会超过预定温度。

此外，安装在壳体1下部内的风扇马达11进行旋转，以使冷却风扇12旋转。通过冷却风扇12旋转而经过入口13b吸入的外部空气会流过出口13a、冷却高压产生单元2和磁控管3，然后经过形成于壳体1上表面的排放口1b被排放到壳体1外部。

然而，在上述构造的传统无电极照明系统中，为在基本模式下得到横向照明和广域照明，灯泡6中心部分与介质镜15之间隔离(h)被设计得更长。由于其间隔离(h)变长，所以谐振器的高度(H)应该被设计得更长，如果谐振器9的尺寸以这样的方式变大，则需要使用更高的模式。如果使用更高的模式，微波损失在基本模式下会变大，从而不仅引起整个无电极照明系统的尺寸增大，而且引起照明效率的显著降低。因此，传统的无电极照明系统具有这样的问题，即难以实现用于获得横向照明和广域照明的光分布。

此外，如果使用如上所述的更高模式，频率的匹配特征变得与在基本模式下不同。因此，形成在波导管出口处、用于输出微波到谐振器中的馈孔的形状变得非常复杂，从而使得用于频率匹配的无电极照明系统的设计变得复杂。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种无电极照明系统，其能够促进用于获得横向照明和宽照明范围的光分布，并且同时改进照明效率。

为了达到这些和其他优点，按照本发明的目的，如在此所具体实施和广泛描述，提供一种无电极照明系统，包括：谐振器，安装在波导的出口处，并且在其中使得光通过和使得微波谐振，该波导用于引导从磁控管产生的微波；灯泡，设置在该谐振器中，并且具有充满发光材料的发光部分和轴部，该发光材料通过微波能量来发光，该轴部从该发光部分整体地延伸；谐振控制件，设置在该谐振器中，该谐振控制件具有外端和内端，该外端朝向该波导，而该内端朝向该谐振器的外端，通过控制该谐振控制件的内端与该谐振器的外端之间的谐振间隔，以获得最佳的微波谐振；以及反射体，设置在该谐振器周围，用以反射从该灯泡发出的光。

本发明的前述和其他目的、特征、方案和优点，将从下面结合附图对本发明的详细描述而变得更加清楚。

附图说明

这些附图说明本发明的具体实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理，这些附图被囊括以提供本发明进一步的理解，并且被并入本说明书中，构成本说明书的一部分。在附图中：

图1是示出传统照明灯系统的剖视图；

图2是示出按照本发明实施例的无电极照明系统的透视图；

图3是图2的仰视图；

图4是沿图3的IV-IV线的剖视图；

图5是沿图3的V-V线的剖视图；

图6是示出按照本发明实施例的无电极灯泡主要部分的仰视图；以及

图7是示出图4的谐振控制件的放大示图。

具体实施方式

现在将详细说明本发明的优选实施例，其实例在附图中示出。

可有按照本发明的无电极照明系统的多个实施例，以下将描述最优实施例。

图2是示出按照本发明实施例的等离子灯系统的透视图，图3是图2的仰视图，图4是沿图3的IV-IV线的剖视图，图5是沿图3的V-V线的剖视图，以及图6是示出按照本发明实施例的无电极照明系统主要部分的仰视图。

如图所示，按照本发明的等离子灯系统包括壳体101、高压产生单元102、磁控管103、波导管104、灯泡105、谐振器106、谐振控制件107及反射体108。

壳体101包括开口101a，其形成为打开壳体101一表面的一部分；以及机器室101b，其靠近开口101a形成，在其中设置磁控管103、高压产生单元102和波导管104。

高压产生单元102固定在机器室101b内的一侧，当向其作用通用交流电压时产生高压，并且将产生的高压供给到磁控管103。

磁控管103安装在机器室101b另一侧，并且在从高压产生单元102输入高压时将电能转换成高频能量比如微波。转换的高压能量经过天线(未示出)输出到波导管104，该天线被插入固定于安装在磁控管103一侧的波导管104内。

波导管104将磁控管103所输出的微波引导到谐振器106中。

谐振器106安装在用于引导磁控管103所产生的微波的波导管104的出口104a处，并且在其中使得光通过和使得微波谐振。更详细地，谐振器106安装在开口101a处以覆盖灯泡105，并且谐振器106的一侧与波导管104的出口104a的外圆周表面连接。

此外，谐振器106具有网状金属体并且形成为圆柱形，谐振器106的横截面优选地形成为圆形或多边形。

此外，为缩小谐振器106的尺寸，谐振器106优选地充满电介质材料。

灯泡105包括：球形发光部分111，具有预定的内部体积，并且充满可通过微波能量来发光的发光材料；以及轴部112，从发光部分111整体地延伸。

发光部分111设置在谐振器106内，并且轴部112被深入地安装以穿过波导管104的中心部分。另外，轴部112与安装在壳体101的机器室101b内的灯泡旋转马达113的马达轴(未示出)连接，从而以预定速度旋转。

发光部分111优选地由具有高光透射率和低介电损失的材料比如石英制成。发光部分111内的材料包括：发光材料，比如金属、卤素化合物、硫磺或硒，用以通过形成等离子来造成发光；惰性气体，比如氩、氙、氪，用以在发光的初始状态在灯泡105内形成等离子；以及添加剂，用以通过协助初始放电使得照明更容易或控制发光的光谱。

谐振控制件107设置在谐振器106内，并且在其中具有通孔；灯泡105的轴部112可旋转地安装在谐振控制件107的通孔内。

同时，谐振控制件107的高度(h’)根据灯泡105的发光部分111的位置和谐振器106的整体长度(L”)来控制，从而在谐振器106内产生最佳谐振。

在此可取的是，灯泡105的发光部分111位于谐振控制件107的一内端与谐振器106的一外端之间的中心部分。

也就是说，如图6所示，在本发明中，开口101a的一内壁101c与灯泡105的发光部分111之间间隔(L’)比传统无电极照明系统的更长。由于在该内壁(101c)与灯泡105的发光部分111之间间隔(L’)更长，谐振器106的整个长度(L”)被设计得更长。在此状态下，安装谐振控制件107以控制谐振控制件的一内端与谐振器106的一外端之间的谐振间隔(L)，从而在基本模式下产生电磁波的谐振。

谐振控制件107由金属材料制成，并且类似于谐振器106的形状而形成为圆柱形。此外，它的横截面优选地形成为圆形或多边形。

同时，用于阻抗匹配的环形短截线121整体地形成在谐振控制件107一端。

此外，优选地在谐振控制件107的外部进行电介质涂敷或金属涂敷，从而改善微波在谐振器106中的谐振效率。

此外，如图7所示，用于轴部112平稳旋转的轴承120被安装在谐振控制件107的通孔的内圆周表面，其与灯泡105的轴部112形成接触。

反射体108是金属板体。一对反射体108以预定间隔被安装在壳体101的开口101a处，反射从灯泡105的发光部分111所发出的光，从而允许光经过开口101a横向射出。

此外，为有效地反射光，反射体108优选地具有预定的曲率半径。

未描述的标号132是灯罩。

现在将描述上述构造的按照本发明实施例的无电极照明系统的操作。

当高压产生单元102内产生的高压被输入到磁控管103时，在磁控管103内产生具有高频能量的微波，并且产生的微波经过天线被输出。输出的微波被波导管104引导到谐振器106中，并且在谐振器106内选择最佳谐振频率。

所选谐振频率带内的微波在谐振器106的谐振空间内谐振，在灯泡105的发光部分111形成强电场。发光部分111内的惰性气体通过形成的电场来放电，在所述放电期间产生的热量使发光材料气化，形成等离子。等离子通过微波来保持放电，从而发出高强度的光。该光被反射体108反射，由此经过开口101a进行照明。

现在将更详细地描述按照本发明的无电极照明系统的操作。

由于壳体101的开口101a的一内壁101c与灯泡105的发光部分111之间的间隔(L’)形成得很长，所以谐振器106的整个长度(L”)被设计得很长。在此状态下，谐振器106内的谐振间隔(L)根据谐振控制件107的受控高度(h’)来确定，从而可在基本模式下产生微波的谐振。在此，灯泡105的发光部分111被设置在电场强度最强的谐振间隔(L)中心部分处。

这里，用于反射在发光部分111中发出的光的反射体108被设置在发光部分111的后面，从而获得横向照明和更宽照明范围。

如目前所述，在按照本发明的无电极照明系统中，即使波导管出口、壳体开口的一内壁与灯泡的发光部分之间距离变长，因为谐振器内的谐振间隔可容易地通过谐振控制件控制，所以仅在基本模式下在发光部分即可充分地形成强电场，而没有使用更高的模式所造成的基本模式下的微波损失，因而谐振器的尺寸变大。

据此，反射体的尺寸和设置可更自由地设计，从而可容易地获得横向照明和更宽照明范围。

同时，当将本无电极照明系统用于照明设备比如进行横向照明的路灯时，可获得有效的照明。

在不脱离本发明的精神或必要特征之下，本发明可以多种形式实施，同样可以理解的是，除非另有说明，上述具体实施例并非对前面说明书的任何描述加以限制，而应在所附权利要求书限定的精神和范围内被广泛地解释。因此落入到权利要求书的界限和范围内的所有变化和修改，或与此界限和范围等同的变化和修改都应包含于所附权利要求书中。

Claims (13)

1. 一种无电极照明系统，包括：

谐振器，安装在波导的出口处，并且在其中使得光通过和使得微波谐振，该波导用于引导从磁控管产生的微波；

灯泡，设置在该谐振器中，并且具有充满发光材料的发光部分和轴部，该发光材料通过微波能量来发光，该轴部从该发光部分整体地延伸；

谐振控制件，设置在该谐振器中，该谐振控制件具有外端和内端，该外端朝向该波导，而该内端朝向该谐振器的外端，通过控制该谐振控制件的内端与该谐振器的外端之间的谐振间隔，以获得最佳的微波谐振；以及

反射体，设置在该谐振器周围，用以反射从该灯泡发出的光。

2. 如权利要求1所述的系统，还包括与该灯泡的轴部连接的灯泡旋转马达。

3. 如权利要求2所述的系统，其中该谐振控制件在其中具有通孔，并且该灯泡的轴部可旋转地安装在该通孔中。

4. 如权利要求3所述的系统，其中一轴承被安装于该谐振控制件的通孔的内圆周表面，其与该灯泡的轴部形成接触，用于该轴部的平稳旋转。

5. 如权利要求1所述的系统，其中该谐振控制件由金属制成。

6. 如权利要求1所述的系统，其中该谐振控制件的横截面具有圆形形状。

7. 如权利要求1所述的系统，其中该谐振控制件的横截面具有多边形状。

8. 如权利要求5所述的系统，其中用于阻抗匹配的环形短截线整体地形成于该谐振控制件的一端。

9. 如权利要求1所述的系统，其中在该谐振控制件的外圆周表面上进行电介质涂敷或金属涂敷。

10. 如权利要求1所述的系统，其中该谐振器的横截面具有圆形形状。

11. 如权利要求1所述的系统，其中该谐振器的横截面具有多边形状。

12. 如权利要求1所述的系统，其中该谐振器充满电介质材料。

13. 如权利要求1所述的系统，其中该灯泡的发光部分位于中心地配置于该谐振控制件的一外端与该谐振器的一内端之间。

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