CN103165401B - 一种小型化的微波等离子无电极金卤灯 - Google Patents

一种小型化的微波等离子无电极金卤灯 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种小型化的微波等离子无电极金卤灯，包括一中空的谐振腔体、一耦合单元、一与固态微波源同轴线相连的馈电探针及一灯泡；所述耦合单元通过一第一开口由上至下紧固插设于所述谐振腔体内；所述灯泡设置于所述耦合单元的上端；所述馈电探针通过一第二开口由下至上紧固插设于所述谐振腔体内；所述耦合单元包含由上至下依次相接的第一耦合部、第二耦合部和第三耦合部；所述第一、第三耦合部均为圆柱体；所述第二耦合部为一圆盘；所述第一、第三耦合部的直径均小于所述第二耦合部的直径；所述第二耦合部上设有一供该馈电探针穿过的通孔。本发明的优点是微波等离子无电极金卤灯工作频率低、体积小，且容易加工。

Description

一种小型化的微波等离子无电极金卤灯
【技术领域】
本发明涉及一种等离子无电极金卤灯，特别指一种小型化的微波等离子无电极金卤灯。
【背景技术】
在微波等离子无电极金卤灯中，固态微波源产生的微波能量被馈入谐振腔，通过谐振腔和谐振腔内的耦合单元把能量集中耦合到灯泡内填充物，以形成发光等离子体。等离子无电极金卤灯提供点状的明亮的白色光源，该光源具有与自然界可见光非常接近的连续光谱。这种类型的微波等离子无电极金卤灯具有无电极、光效高和光衰小等优点；微波等离子无电极金卤灯在能量集中耦合到灯泡内的过程中，需要大的谐振腔供电磁场能量进行谐振，从而导致微波等离子无电极金卤灯具有体积大、重量重的缺点。
减小微波谐振腔体积可采取在腔内填充介质，但该方法存在两方面的缺点：第一是介质材料的加入，加工难度和材料成本增加；第二是微波介质材料的加入，会导致谐振腔内的微波损耗变大。
另一减小微波谐振腔尺寸的手段是增大微波谐振腔的工作频率，该方法也存在两方面的缺点：第一是工作频率的增加，导致固态微波源的输出效率降低，同时制造成本增加；第二是工作频率的增加，导致谐振腔内导体和空气的微波损耗变大。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题，在于提供一种小型化的微波等离子无电极金卤灯，体积小，且工作频率低，制造成本低。
本发明是这样实现的：一种小型化的微波等离子无电极金卤灯，包括一中空的谐振腔体、一耦合单元、一与固态微波源同轴线相连的馈电探针及一灯泡；所述耦合单元通过一第一开口由上至下紧固插设于所述谐振腔体内；所述灯泡设置于所述耦合单元的上端；所述馈电探针通过一第二开口由下至上紧固插设于所述谐振腔体内；所述耦合单元包含由上至下依次相接的第一耦合部、第二耦合部和第三耦合部；所述第一、第三耦合部均为圆柱体；所述第二耦合部为一圆盘；所述第一、第三耦合部的直径均小于所述第二耦合部的直径；所述第二耦合部上设有一供该馈电探针穿过的通孔。
较佳的，所述第一耦合部的直径大于第三耦合部的直径，且所述第一耦合部的长度小于所述第三耦合部的长度。
较佳的，所述第二耦合部的上表面与所述谐振腔体的上部内表面之间的距离为D1，1mm≤D1≤10mm。
较佳的，所述第二耦合部的厚度为D2，0.2mm≤D2≤1mm。
较佳的，所述馈电探针沿所述通孔的中心线穿过该通孔；所述馈电探针的直径为Φ1，所述通孔的直径为Φ2，且3Φ1≤Φ2。
较佳的，所述第一、第二、第三耦合部的外表面均覆有银。
较佳的，所述谐振腔体可以是圆柱体、方体或多棱柱体中的任一形状。
较佳的，所述第一开口的内缘向上翻折，形成一管套状的翻边结构。
本发明的优点在于：通过圆盘状的第二耦合部，有效加大谐振腔体与耦合单元间形成的等效耦合电容，使得谐振腔体在相同的工作频率下的空间得以缩小，不仅减小谐振腔体的体积，且降低加工成本。
【附图说明】
下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
图1是本发明一种小型化的微波等离子无电极金卤灯的结构示意图。
图2是本发明一种小型化的微波等离子无电极金卤灯中第二耦合部的俯视图。
【具体实施方式】
请参阅图1和图2所示，一种小型化的微波等离子无电极金卤灯100，包括一中空的谐振腔体1、一耦合单元2、一用于连接固态微波源同轴线（未图示）的馈电探针3及一灯泡4；所述耦合单元2通过一第一开口11由上至下紧固插设于所述谐振腔体1内；所述灯泡4设置于所述耦合单元2的上端；所述馈电探针3通过一第二开口12由下至上紧固插设于所述谐振腔体1内；所述耦合单元2包含由上至下依次相接的第一耦合部21、第二耦合部22和第三耦合部23；所述第一耦合部21、第三耦合部23均为圆柱体；所述第二耦合22部为一圆盘；所述第一耦合部21的直径Φ3、第三耦合部23的直径Φ5均小于所述第二耦合部22的直径Φ4（即Φ3＜Φ4，Φ5＜Φ4）；所述第二耦合部22上设有一供该馈电探针3穿过的通孔221。通过圆盘状的第二耦合部22加大耦合单元2与谐振腔体1的耦合电容，不仅结构简单，成本低，且有效使谐振腔的体积缩小；同时，由于工作频率低，不会导致谐振腔体1内的导体和空气的微波损耗变大。
再请参阅图1所示，所述第一耦合部21的直径Φ3大于第三耦合部23的直径Φ5（即Φ3＞Φ5），且所述第一耦合部21的长度L1小于所述第三耦合部23的长度L2。此设计使微波等离子无电极金卤灯100的频率得以通过第一耦合部21和第三耦合部23的长度、粗细做调整。
如图1所示，所述第二耦合部22的上表面与所述谐振腔体1的上部内表面之间的距离为D1，1mm≤D1≤10mm。此设计让微波能量在第二耦合部22与谐振腔体1之间的谐振效果更好。
如图1所示，所述第二耦合部2的厚度为D2，0.2mm≤D2≤1mm。此设计使第二耦合部22在谐振腔体1内不占空间的情况下不会出现变形。
如图1和图2所示，所述馈电探针3沿所述通孔221的中心线穿过该通孔221；所述馈电探针的直径为Φ1，所述通孔221的直径为Φ2，且3Φ1≤Φ2。此设计减小因电场在通孔221能量集中、消耗能量而影响微波等离子无电极金卤灯100的工作频率和效率。
如图1所示，所述第一耦合部21、第二耦合部22、第三耦合部23可为外表面均覆有银的耐高温材料或耐高温高电导率的导体。此设计使第一耦合部21、第二耦合部22、第三耦合部23的导电性更佳，且耐高温。
如图1所示，所述谐振腔体1可以是圆柱体、方体或多棱柱体中的任一形状。此设计使谐振腔体1可因应各种不同的需求而改变微波等离子无电极金卤灯100的形体。
如图1所示，所述第一开口11的内缘向上翻折，形成一管套状的翻边结构111。此设计加大谐振腔体1与第一耦合部21间的等效耦合电容。
本发明在应用时，先将第二开口与固态微波源同轴线相接，固态微波源能量通过同轴线、馈电探针馈入谐振腔体内，微波能量通过第一耦合部、第二耦合部、第三耦合部在谐振腔体内谐振耦合，由于圆盘状的第二耦合部加大了电磁场在谐振腔体内的等效耦合电容，在不需于谐振腔体内填充介质、增大谐振腔体工作频率的情况下，有效缩减谐振腔体的体积和重量，进而实现微波等离子无电极金卤灯的小型化；其中，为满足商用、工业用及科学应用的工作频率（即433MHz）的需求，通过本发明的结构设计，谐振腔体的尺寸可缩减为高40mm、半径25mm的圆柱体。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

Claims (8)

1.一种小型化的微波等离子无电极金卤灯，包括一中空的谐振腔体、一耦合单元、一与固态微波源同轴线相连的馈电探针及一灯泡；所述耦合单元通过一第一开口由上至下紧固插设于所述谐振腔体内；所述灯泡设置于所述耦合单元的上端；所述馈电探针通过一第二开口由下至上紧固插设于所述谐振腔体内，其特征在于：所述耦合单元包含由上至下依次相接的第一耦合部、第二耦合部和第三耦合部；所述第一、第三耦合部均为圆柱体；所述第二耦合部为一圆盘；所述第一、第三耦合部的直径均小于所述第二耦合部的直径；所述第二耦合部上设有一供该馈电探针穿过的通孔。
2.如权利要求1所述的一种小型化的微波等离子无电极金卤灯，其特征在于：所述第一耦合部的直径大于第三耦合部的直径，且所述第一耦合部的长度小于所述第三耦合部的长度。
3.如权利要求1或2所述的一种小型化的微波等离子无电极金卤灯，其特征在于：所述第二耦合部的上表面与所述谐振腔体的上部内表面之间的距离为D1，1mm≤D1≤10mm。
4.如权利要求1或2所述的一种小型化的微波等离子无电极金卤灯，其特征在于：所述第二耦合部的厚度为D2，0.2mm≤D2≤1mm。
5.如权利要求1或2所述的一种小型化的微波等离子无电极金卤灯，其特征在于：所述馈电探针沿所述通孔的中心线穿过该通孔；所述馈电探针的直径为Φ1，所述通孔的直径为Φ2，且3Φ1≤Φ2。
6.如权利要求1或2所述的一种小型化的微波等离子无电极金卤灯，其特征在于：所述第一、第二、第三耦合部的外表面均覆有银。
7.如权利要求1或2所述的一种小型化的微波等离子无电极金卤灯，其特征在于：所述谐振腔体可以是圆柱体、方体或多棱柱体中的任一形状。
8.如权利要求1或2所述的一种小型化的微波等离子无电极金卤灯，其特征在于：所述第一开口的内缘向上翻折，形成一管套状的翻边结构。
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