CN102598205A - 光源 - Google Patents

Abstract

光源由磁电管(1)供能，并具有石英坩埚(2)，其中该石英坩埚(2)具有填充有可激发填充物的等离子体中空(8)，在使用中光从可激发填充物辐射。两个铝质接附块(3、4)接附到一起，且块(3)通过螺钉(未示出)接附到磁电管(1)的外壳(5)上。石英坩埚通过法拉第罩(6)接附到块(4)上，法拉第罩的形式为带孔金属罩体，通过其边缘(7)固定到块(4)。磁电管的输出结构(11)具有电连接地安装到其上的导电铜帽(12)。该帽在铜柱(14)附近延伸。该柱从块(3、4)延伸到坩埚(2)中的孔15中，用于从磁电管向坩埚中耦合微波。在块(3)中的帽(12)周围提供空间间隔(16)。从该帽开始，所述柱在氧化铝陶瓷管(17)中以极小的空隙延伸，并穿过空气间隔和块4的位于块(3)端壁中的孔内的凸缘(18)。

Description

光源

技术领域

本发明涉及一种光源。

背景技术

在美国专利No6,737,809中描述并要求了：

1.一种灯，包括：

(a)具有包括陶瓷介电材料主体的波导，该陶瓷材料具有预定的形状和预定的尺寸，该主体具有由第一波导外表面限定的第一侧面；

(b)第一微波馈送装置，位于波导主体内部，并与其紧密接触，适于从微波源将微波能量耦合到该主体，该微波源具有输出和输入，并操作在约0.5至约30GHz的频率范围内的预定频率和强度，该馈送装置连接到所述源的输出，选择所述频率和强度以及所述主体的形状和尺寸以使得主体以至少一种具有至少一电场最大值的谐振模式谐振；

(c)封闭的第一腔体，从所述第一表面延伸到波导主体内部；以及

(d)第一灯泡，位于所述腔体内的对应于操作过程中电场最大值的位置，该灯泡包含填充气体，该填充气体在从谐振的波导主体中接收微波能量时形成发光等离子体。

我们将这种灯命名为陶瓷波导灯，并改进了该技术，尤其是改进了用于将微波源的输出阻抗与该波导的输入阻抗相匹配的匹配回路。

这在我们的国际专利申请PCT/GB2007/001935(″1935申请″)中进行了描述。在进入英国国家阶段时申请号为GB0820183.2，主要的权利要求修改为：

1.由微波能量源驱动的灯，所述灯包括：

·无电极放电灯泡，

·用于将微波能量辐射到灯泡的辐射器，

·由涂覆有导电屏蔽的陶瓷材料形成的灯泡容器，所述容器具有：

·容纳所述灯泡的第一凹陷，所述第一凹陷打开以允许光从灯泡照射，和

·容纳所述辐射器的第二凹陷，所述第二凹陷打开以允许将微波连接到辐射器，和

·微波回路，具有：

·用于来自所述源的微波能量的输入，和

·连接到陶瓷容器内的辐射器的输出，

其中所述微波回路是

·构成为带通滤波器的容性-感性回路，其将微波能量源的输出阻抗与所述回路、容器和灯泡的组合的输入阻抗匹配。

在我们对波导中的无电极灯泡进行改进时，我们将灯与波导结合在一起，允许光辐射通过波导。这种改进是我们的国际专利申请PCT/GB2008/003829的主题。其描述并要求了：

1.由微波能量供能的光源，该光源具有：

·固态等离子体坩埚，其材料是透明的，用于使光从中离开，该等离子体坩埚具有在该等离子体坩埚中的密封中空(void)，

·围绕该等离子体坩埚的法拉第罩，该罩至少部分透光，用于使光从该等离子体坩埚离开，同时该法拉第罩是微波封闭的，

·在所述中空中的可由微波能量激发的材料的填充物，用于在其中形成发光等离子体，和

·布置在等离子体坩埚中的天线，用于将诱导等离子体的微波能量传输到填充物，该天线具有：

·延伸到等离子体坩埚外部的连接部，用于耦合至微波能量源；

该布置使得来自该中空中的等离子体的光能够传播通过该等离子体坩埚并且经由该罩从等离子体坩埚中辐射出去。

为了便于对该光源的理解，我们使用如下定义：“透明”是指该术语描述为透明的材料是透明的或者半透明的；“等离子体坩埚”是指包封等离子体的封闭体，当中空中的填充物由来自天线的微波能量激发时，该等离子体位于中空中。

我们将该光源命名为LER。

我们注意到使用插入到波导中的无电极灯泡的陶瓷波导灯与LER之间有很大区别。在前者中，波导输入阻抗在启动操作和稳态操作之间会改变。这会导致与驱动该灯的微波源的输出阻抗的阻抗失配。这种失配可兼容于我们的1935专利的带通匹配回路中，使其能够在启动操作和稳态操作中传送微波能量。(我们不完全确信我们理解了这种阻抗改变的原因，但是我们相信其与陶瓷波导灯的灯泡和波导之间的电容间隙有关)。在LER的情况下，输入阻抗没有这种变化。我们惊讶的发现LER的输入阻抗在启动操作和稳态操作之间基本保持恒定。

在我们的专利申请No0907947.6中，我们描述了一种由微波能量供能的光源，该光源具有：

·固态等离子体坩埚，其材料是透明的，用于使光从中离开，该等离子体坩埚具有在该等离子体坩埚中的密封中空(void)，

·围绕该等离子体坩埚的法拉第罩，该罩至少部分透光，用于使光从该等离子体坩埚离开，同时该法拉第罩是微波封闭的

·在所述中空中的可由微波能量激发的材料的填充物，用于在其中形成发光等离子体，和

·布置在等离子体坩埚中的天线，用于将诱导等离子体的微波能量传输到填充物，该天线具有：

·延伸到等离子体坩埚外部的连接部，用于耦合至微波能量源；

该光源还包括：

·用于在透明坩埚中于某一频率形成谐振的微波发生器以及用于在密封中空中激发发光等离子体的法拉第罩，和

·波导，用于从所述发生器向所述天线耦合微波，该波导：

·长度基本为半波长的两倍或更大，且具有：

·来自发生器的输出，位于从其输入端开始的四分之一波长处，和

·向天线连接部的输入，位于从其输出端开始的四分之一波长处。

发明内容

对于用于从发生器向天线耦合微波的波导，我们发展了另一种变型，其中我们确定波导可由发生器和天线之间的同轴连接部代替。

因此根据本发明，提供一种由微波能量供能的光源，该光源具有：

·固态等离子体坩埚，其材料是透明的，用于使光从中离开，该透明坩埚具有在该透明坩埚中的密封中空(void)；，

·围绕该透明坩埚的微波密封法拉第罩，该罩至少部分透光，用于使光从该透明坩埚离开；

·在所述中空中的可由微波能量激发的材料的填充物，用于在其中形成发光等离子体；

·布置在透明坩埚中的天线，用于将诱导等离子体的微波能量传输到填充物，该天线具有：

·延伸到透明坩埚外部的连接部，用于耦合至微波能量源；

·微波发生器，用于在密封中空中激发发光等离子体，该发生器具有用于微波的输出；

·将所述发生器接附到透明坩埚上的部件，该接附部件具有：

·通道，具有从所述发生器输出延伸到天线连接部的导电壁；以及

·导电体，沿通道从发生器的输出穿到天线的连接部，该导电体与所述导电通道一起形成传输线，用于使微波能量从发生器传输到透明坩埚以在其中激发等离子体。

优选地，所述发生器适于产生某一频率的微波以在透明坩埚中引起谐振。

优选地，所述法拉第罩与微波发生器的框架通过所述通道的导电壁电连接在一起。通常，所述法拉第罩、所述框架和壁均接地。在优选实施例中，所述导电壁为金属主体中的孔，该金属主体连接所述法拉第罩和透明坩埚以及所述微波发生器。

优选地，所述导电体与所述孔共轴，所述导电体保持在所述孔的中心并留有间隔。方便地，所述间隔可为固体介电材料，在优选实施例中，为氧化铝陶瓷。

附图说明

为了有助于对本发明的理解，现在将通过示例和参考如下附图来描述本发明的两个具体实施例，其中：

图1为根据本发明的光源的分解示意图；

图2为图1中的光源的部分中心截面示意图；以及

图3为与图2类似的示意图，示出了优选实施例的尺寸。

具体实施方式

参考附图，光源由磁电管1供能，并具有石英坩埚2，在使用中光从石英坩埚2辐射。

两个铝质接附块3、4接附到一起，且块3通过螺钉(未示出)接附到磁电管1的外壳5上。石英坩埚通过法拉第罩6接附到块4上，法拉第罩的形式为带孔金属罩体，通过其边缘7固定到块4。

石英坩埚的中空8中装入了可激发填充物，由端凸缘9封闭。

根据本发明，磁电管的输出结构11具有电连接地安装到其上的导电铜帽12。该帽在铜柱14附近延伸。该柱从块3、4延伸到坩埚2中的孔15中，用于从磁电管向坩埚中耦合微波。

在块3中的帽12周围提供空间间隔16。从该帽开始，所述柱在氧化铝陶瓷管17中以极小的空隙延伸，并穿过空间间隔和块4的位于块3端壁中的孔内的凸缘18。

这些部件的尺寸被设定为用于操作在2.4GHz。这些尺寸在图3中示出。

在使用中，磁电管中产生的微波沿着由同轴地布置在所述块中的柱14形成的传输线传播，结构11、帽12、柱14、陶瓷管17、空间间隔16和孔19的横截面均为圆形且同心，其中陶瓷管以可忽略的空隙在孔19中延伸。从所述柱的末端开始，进入石英坩埚的微波辐射形成电磁谐振，在中空8处形成最大场强，使其中的等离子体辐射出光。等离子体由块4中的孔20中的未示出的起动器启动。

Claims (10)

1.由微波能量供能的光源，该光源具有：

·固态等离子体坩埚，其材料是透明的，用于使光从中离开，该透明坩埚具有在该透明坩埚中的密封中空；

·围绕该透明坩埚的微波密封的法拉第罩，该罩至少部分透光，用于使光从该透明坩埚离开；

·在所述中空中的可由微波能量激发的材料的填充物，用于在其中形成发光等离子体；

·布置在透明坩埚中的天线，用于将诱导等离子体的微波能量传输到填充物，该天线具有：

·延伸到透明坩埚外部的连接部，用于耦合至微波能量源；

·微波发生器，用于在密封中空中激发发光等离子体，该发生器具有用于微波的输出；

·将所述发生器接附到透明坩埚上的部件，该接附部件具有：

·通道，具有从所述发生器输出延伸到天线连接部的导电壁；以及

·导电体，沿通道从发生器的输出穿到天线的连接部，该导电体与所述导电通道一起形成传输线，用于使微波能量从发生器传输到透明坩埚以在其中激发等离子体。

2.根据权利要求1所述的光源，其中所述发生器适于产生某一频率的微波以在透明坩埚中引起谐振。

3.根据权利要求1或2所述的光源，其中所述法拉第罩与微波发生器的框架通过所述通道的导电壁电连接在一起。

4.根据权利要求3所述的光源，包括接地，该接地用于所述罩、所述框架和所述壁。

5.根据权利要求3或4所述的光源，其中导电壁为金属主体中的孔，该金属主体连接所述法拉第罩和透明坩埚以及所述微波发生器。

6.根据权利要求5所述的光源，其中所述导电体与所述孔共轴，所述导电体保持在所述孔的中心并留有间隔。

7.根据权利要求6所述的光源，其中所述间隔为固体介电材料。

8.根据权利要求7所述的光源，其中所述固体介电材料为氧化铝陶瓷。

9.根据前述权利要求中任一项所述的光源，其中导电体连接到一安装到微波发生器的输出结构的金属帽。

10.根据前述权利要求中任一项所述的光源，其中所述微波发生器为磁电管。

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