CN103650104A - 无极灯 - Google Patents

无极灯 Download PDF

Info

Publication number
CN103650104A
CN103650104A CN201180071641.0A CN201180071641A CN103650104A CN 103650104 A CN103650104 A CN 103650104A CN 201180071641 A CN201180071641 A CN 201180071641A CN 103650104 A CN103650104 A CN 103650104A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bulb
discharge lamp
bar
out terminal
lead
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201180071641.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103650104B (zh
Inventor
L·卡拉米
A·迈耶
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lumartix SA
Original Assignee
Lumartix SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lumartix SA filed Critical Lumartix SA
Publication of CN103650104A publication Critical patent/CN103650104A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103650104B publication Critical patent/CN103650104B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J65/00—Lamps without any electrode inside the vessel; Lamps with at least one main electrode outside the vessel
    • H01J65/04—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels
    • H01J65/042—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field
    • H01J65/044—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field the field being produced by a separate microwave unit
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J65/00—Lamps without any electrode inside the vessel; Lamps with at least one main electrode outside the vessel
    • H01J65/04—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels
    • H01J65/042—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)

Abstract

一种用于提供可见光辐射和/或红外辐射的放电灯(20)，包括：固定的光透射灯泡(21)，填充有在处于等离子体状态时发射光的组合物；具有输出端子(44)的射频源(41)，辐射射频场以离子化和加热灯泡中的组合物以使组合物进入等离子体状态(35)；以及电介质杆(22)，与该输出端子对齐并且放置在该输出端子(44)与灯泡(21)之间，作为用于射频场的电介质波导管。

Description

无极灯
技术领域
本发明的实施例涉及放电灯，尤其是无极放电灯，其中发光等离子体由RF或微波能量产生。
背景技术
高强度放电灯(HID灯)由于优异的发光效率和色彩再现性而广泛应用在照明中。在许多情况下，高强度放电灯包括透明外壳，透明外壳包含通过流经两个电极的电性放电而进入发光状态的气体。无极灯是这样一种形式的放电灯，其中，填充有适当的组合物的透明灯泡由射频或微波能量加热。
与电极放电灯相比，无极灯趋向于展现更长的寿命并且在寿命期间保持更好的光谱特性。在要求射频电源的同时，无极灯使用结构非常简单、没有昂贵的玻璃金属接口的灯泡。而且，与传统放电灯相比，没有电极允许使用更多种类的光生成物质。硫、硒、碲等是普遍的填充物，其使用被限制于无极灯，这是因为它们与金属电极在化学上不兼容。
在一般照明应用中以及在需要高效率和优异光谱特性的所有领域(例如摄影、电影录制、农业和光电设备的测试等)中，无极灯是对传统HID灯的令人感兴趣的替代。
传统无极灯、尤其是硫灯的缺点是灯泡必须保持转动以避免可能超过石英的最大工作温度的热点的形成。这增加了灯的成本和尺寸，并且因为灯具有移动部分，所以被认为是可靠性问题。
几篇公开的文献描述了具有抑制灯泡的转动的专用功能部件的等离子灯。例如，由US5227698、US6476557、US6476557、US6873119、US5367226已知的装置采用专用的微波极化方案以旋转等离子体放电，或限制在接近于外壳壁处的等离子体的热量来代替旋转灯泡。这样的方案至少是部分有效的，但是要求更复杂的微波系统。其它文献，例如US6157141提出通过向填充物添加专用的化学添加剂来解决这个缺点，但是这会引起成本和毒性的其它问题。以本申请人的名义的专利EP1876633涉及等离子体灯，其中等离子体的温度分布通过谐振超声波而被均等化，这也是有效的，但是需要额外的装置来生成并维持等离子体中的这个超声波。
在已知的等离子体灯中，微波能量源通常是在开放的2.45GHz频段中发射的磁控管，因为这样的生成器容易以有吸引力的市场价格获得。灯泡通常放在谐振腔中，通过波导管或其它传输线与该磁控管连接。该腔的目的是提高传输给等离子体的能量，而不传输过多的功率给灯泡壁，并且限制射频到外部的发射。波导管将非常热的灯泡与磁控管分离并且防止磁控管可能过热。然而，这引入了额外的成本，并且该腔的边界可能干扰光透射。
本发明的目的是提出一种具有固定灯泡的无极等离子体灯，其中，该灯泡的温度以比已知装置更简单的方式来管理。
发明内容
根据本发明，这些目标通过所附的权利要求的目的来实现。
附图说明
本发明将在通过示例给出并且通过附图说明的实施例的描述的帮助下更好地理解，其中：
图1示意性地示出根据本发明的一个方面的放电灯。
图2图示本发明的灯的变型。
图3示出本发明的灯的其它变型。
具体实施方式
参照图1，放电灯20包括填充有化学组合物的密封的透明灯泡21，该化学组合物在被离子化并被加热到等离子体状态35时适于生成光。几种组合物可被用作本发明的结构中的填充物，例如包括在惰性气氛下的硫、硒、碲、金属卤化物及其混合物。然而，本发明不限制于特定的化学组合物。
灯泡由能够经受住在灯工作期间达到的高温和内部压力、并且与填充组合物在化学上兼容的透明材料来实现。在本发明的典型实现中，灯泡21的工作温度将包括600℃到900℃之间，并且工作时的内部压力包括0.1MPa到2MPa之间。熔融石英(也叫熔融二氧化硅，SiO2)是用于灯泡的优选材料。
根据期望的功率，灯泡21的尺寸可在0.5cm3到100cm3之间变化，典型地大约10-30cm3。灯泡的形状可以变化，但是球形是优选的，这是因为球形提供了对内部压力的最佳耐抗性。
灯泡21放置在光集中器51中和金属网53的电磁外壳中。集中器51具有优选的反射壁以将灯泡22中生成的光集中为期望孔径的光束，并且集中器51是导电性的以防止微波传输到灯组件的外部。该金属网外壳53具有将射频场限制在灯内部的功能，并且通过任意合适的装置(例如通过图3中可见的套环(collar)52)机械上和电气上连接到灯。已经发现电磁外壳53和反射器51的尺寸以及灯泡在电磁外壳53和反射器51中的位置不是关键的：灯令人满意地工作，而不需要将这些部件的尺寸调谐到入射微波的波长。在严格的电磁管理不是必须的某些情况下，例如当灯完全封闭在更大的系统中时，金属网53和/或集中器51可以被抑制。在一个变型中，外壳53也可以利用合适的透明的、半透明的或光透射的衬底的薄片来实现，其中，在衬底上布置有薄的导电层。
射频源例如是磁控管41，磁控管41生成适当强度的射频信号并且具有由制造商提供的端子43以将磁控管耦合到标准化的波导管。这样的端子通常包括在具有中央导体46(该中央导体46被具有孔44的帽封闭)的同轴传输线中、或包括在中空1/4波长波导管中。散热片42优选地通过来自风扇(未示出)的强制空气的流动来冷却。
在本发明的灯中，灯泡21安装在电介质杆22的顶部，电介质杆22又同轴地焊接到石英插座25，石英插座25的内部尺寸对应于微波端子43的外部尺寸，使得微波端子43可适合石英插座25。优选地，灯泡21、杆22和插座25被一体地制造为熔融石英的单个工件，但是本发明还考虑了这样的变型，其中这些部件单独地实现，然后组装在一起，并且这些部件由任何合适的材料制成。
已经证实电介质杆22的尺寸影响能量到灯泡21的传输。其中杆22具有高达20mm的直径和高达50mm的长度的灯泡提供了令人满意的发光效率和可靠性。优选地，杆22的长度将介于5到50mm之间，更优选地介于10到25mm之间。关于直径，该直径优选地包括2mm到20mm之间，更优选地介于4mm到15mm之间。然而，本发明不限于这样的尺寸。
本发明的灯提供了强的光通量，容易启动，以及可靠地工作，而不需要旋转灯泡以对灯泡进行冷却。在不受理论限制的情况下，认为电介质杆22用作电介质波导管并且将微波能量直接引导到灯泡21的内部体积中，从而避免了没有谐振腔。电介质中的电磁损耗相当低，并且石英的热传导系数也是如此，因此磁控管上的热负载很好管理。已经发现，优选的是使得插座比端子稍长，使得气隙19保持在插座25的内壁和端子43之间。
图2图示本发明的变型，具有改进的冷却系统。磁控管41热连接到多个热导管63，多个热导管63又通过散热片65的叠层来冷却。风扇72强制冷却空气穿过散热片65，并且通过空气导流器59和集中器51中的开口57而施加在灯泡21上。
图3示出本发明的其它变型，其中磁控管41具有由陶瓷隔离器48支撑并且耦合到3/4波长波导管82的输出RF端子47。灯泡21装配有与灯泡21一体地制造的电介质石英杆22，电介质石英杆22插入到波导管82中并且通过筒夹85或通过任何合适的固定装置保持到位。这个变型提供了利用紧凑波导管将灯泡22连接到磁控管的可替换方式，这不增加灯的尺寸并且易于机械制造。已经发现了这个变型的灯与实心的石英杆以及中空的杆22一起工作。
图3的灯泡21还包括散射膜23，散射膜23部分地覆盖灯泡的外表面并且具有均衡光输出以及促进向前方向上的光发射的功能。散射膜可由能够经受灯泡的工作温度的合适的散射材料来实现，例如Zr、Si或Ti的氧化物以及无机高温粘合剂的组合物。可替换地，倘若散射膜23与填充物在化学上兼容，则可将散射膜23沉积在灯泡的内表面，或者散射膜23可通过对石英灯泡自身的表面进行刻蚀、消光(frost)或结构化(structuring)来实现。
图中使用的参考标记
19 气隙
21 灯泡
22 电介质杆
23 光散射膜
25 插座
35 等离子体区域
41 磁控管
42 散热片
43 端子/RF发射器(部分剖面)
44 孔
46 同轴线
47 RF端子
48 绝缘器
51 光集中器
52 支撑套环
53 电磁外壳
57 开口
59 空气导流器
63 热导管
65 散热片
72 风扇
75 空气流
82 3/4波长波导管
85 筒夹

Claims (8)

1.一种用于提供可见光辐射和/或红外辐射和/或UV辐射的放电灯(20)，包括：固定的光透射灯泡(21)，填充有在处于等离子体状态时发射光的组合物；具有输出端子(44，47)的射频源(41)，辐射射频场以用于离子化并且加热灯泡中的组合物以使组合物进入等离子体状态(35)；以及电介质杆(22)，与所述输出端子对齐并且放置在所述输出端子(44)和灯泡(21)之间。
2.根据前述权利要求所述的放电灯(20)，其中所述电介质杆(22)作为用于射频场的电介质波导管。
3.根据前述权利要求所述的放电灯(20)，其中所述电介质杆(22)是与灯泡(21)相同材料的实心同质元件，并且其中焊接或一体地制造的灯泡(21)和杆(22)是单个工件。
4.根据前述权利要求所述的放电灯(20)，其中所述电介质杆被焊接到相同材料的插座25或与相同材料的插座25一体地制造，其中插座25中插入有射频源(41)的输出端子(44)。
5.根据权利要求1所述的放电灯(20)，其中输出端子(47)耦合到波导管(82)，在波导管(82)中插入有杆(22)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的放电灯(20)，其中灯泡(21)和杆(22)由熔融二氧化硅或熔融石英制成。
7.根据前述权利要求中任一项所述的放电灯(20)，其中射频源是磁控管(41)，并且输出端子(44)是在末端处具有孔的波导管。
8.根据前述权利要求中任一项所述的放电灯，还包括：反射器或光集中器(51)；以及网或导电层，沉积在透明或光透射衬底上，作为电磁屏蔽以限制射频场。
CN201180071641.0A 2011-06-15 2011-06-15 无极灯 Active CN103650104B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2011/059983 WO2012171564A1 (en) 2011-06-15 2011-06-15 Electrodeless lamp

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103650104A true CN103650104A (zh) 2014-03-19
CN103650104B CN103650104B (zh) 2016-11-23

Family

ID=44279215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180071641.0A Active CN103650104B (zh) 2011-06-15 2011-06-15 无极灯

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9214329B2 (zh)
EP (1) EP2721631B1 (zh)
CN (1) CN103650104B (zh)
WO (1) WO2012171564A1 (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106992110A (zh) * 2016-08-31 2017-07-28 费勉仪器科技（上海）有限公司 一种集成冷却装置的高亮度紫外光源
CN108091547A (zh) * 2016-12-29 2018-05-29 费勉仪器科技（上海）有限公司 一种射频激励的高效紫外固化光源
CN108376639A (zh) * 2018-02-10 2018-08-07 中国科学院合肥物质科学研究院 一种微波光源
CN108666202A (zh) * 2018-05-15 2018-10-16 北京航空航天大学 一种非旋转式的微波等离子体装置
CN111261476A (zh) * 2018-11-30 2020-06-09 曾东荣 用于微波磁控管的散热装置
US11705321B2 (en) 2019-06-12 2023-07-18 Topanga Asia Limited Electrodeless plasma lamps, transmission lines and radio frequency systems

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MX350468B (es) 2012-08-28 2017-09-07 Delos Living Llc Sistemas, metodos y articulos para mejorar el bienestar asociado con ambientes habitables.
DE102013103670A1 (de) * 2013-04-11 2014-10-30 Dritte Patentportfolio Beteiligungsgesellschaft Mbh & Co.Kg HF-Lampe mit dielektrischem Wellenleiter
EP3111411A4 (en) 2014-02-28 2017-08-09 Delos Living, LLC Systems, methods and articles for enhancing wellness associated with habitable environments
WO2019046580A1 (en) 2017-08-30 2019-03-07 Delos Living Llc SYSTEMS, METHODS AND ARTICLES FOR EVALUATING AND / OR IMPROVING HEALTH AND WELL-BEING
KR101880747B1 (ko) * 2017-08-30 2018-07-20 주식회사 말타니 초고주파 방전 램프
US10475636B2 (en) * 2017-09-28 2019-11-12 Nxp Usa, Inc. Electrodeless lamp system and methods of operation
US11299405B2 (en) 2017-09-28 2022-04-12 Nxp Usa, Inc. Purification apparatus with electrodeless bulb and methods of operation
DE202017105999U1 (de) 2017-09-30 2017-10-12 Aurion Anlagentechnik Gmbh Elektrodenlose Plasma-Lichtquelle mit nicht rotierendem Leuchtmittel
DE102017122828A1 (de) 2017-09-30 2019-04-04 Aurion Anlagentechnik Gmbh Elektrodenlose Plasma-Lichtquelle mit nicht rotierendem Leuchtmittel
WO2020055872A1 (en) 2018-09-14 2020-03-19 Delos Living Llc Systems and methods for air remediation
WO2020176503A1 (en) 2019-02-26 2020-09-03 Delos Living Llc Method and apparatus for lighting in an office environment
WO2020198183A1 (en) 2019-03-25 2020-10-01 Delos Living Llc Systems and methods for acoustic monitoring
EP3905304A1 (en) * 2020-04-29 2021-11-03 Lumartix SA Tubular electrodeless lamp
EP4030464A1 (en) * 2021-01-19 2022-07-20 Atlas Material Testing Technology GmbH A plasma lamp as a radiation source in an apparatus for artificial weathering

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6476557B1 (en) * 1997-05-21 2002-11-05 Fusion Lighting, Inc. Non-rotating electrodeless lamp containing molecular fill
US20030193299A1 (en) * 2002-04-10 2003-10-16 Joon-Sik Choi Electrodeless lamp system
CN1278377C (zh) * 2003-03-11 2006-10-04 Lg电子株式会社 无电极灯系统

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4947080A (en) * 1988-05-23 1990-08-07 Fusion System Corporation Apparatus for rotating an electrodeless light source
EP0528489B1 (en) 1991-08-14 1995-12-20 Matsushita Electric Works, Ltd. Electrodeless discharge lamp
US5227698A (en) 1992-03-12 1993-07-13 Fusion Systems Corporation Microwave lamp with rotating field
US5914564A (en) * 1994-04-07 1999-06-22 The Regents Of The University Of California RF driven sulfur lamp having driving electrodes which face each other
JPH10321039A (ja) * 1997-05-15 1998-12-04 Matsushita Electron Corp マイクロ波放電ランプ装置
US6313587B1 (en) * 1998-01-13 2001-11-06 Fusion Lighting, Inc. High frequency inductive lamp and power oscillator
US6157141A (en) 1998-05-05 2000-12-05 Osram Sylvania Inc. Blue light electrodeless high intensity discharge lamp system
KR100396772B1 (ko) * 2001-02-02 2003-09-03 엘지전자 주식회사 마이크로파를 이용한 조명기구
KR100522995B1 (ko) 2003-06-02 2005-10-24 태원전기산업 (주) 원편파 마이크로웨이브를 이용한 비회전 무전극 방전램프시스템
JP2006294277A (ja) * 2005-04-06 2006-10-26 Koito Mfg Co Ltd 無電極放電灯及び無電極放電灯装置
CH699540B1 (fr) 2006-07-05 2010-03-31 Solaronix S A Lampe à plasma.
JP4254853B2 (ja) * 2006-12-14 2009-04-15 セイコーエプソン株式会社 ランプ、発光装置及びプロジェクタ
US8766539B2 (en) * 2008-06-25 2014-07-01 Topanga Usa, Inc. Electrodeless lamps with grounded coupling elements and improved bulb assemblies
US8853931B2 (en) * 2009-12-18 2014-10-07 Luxim Corporation Electrodeless plasma lamp with modified power coupling
US9099291B2 (en) * 2013-06-03 2015-08-04 Topanga Usa, Inc. Impedance tuning of an electrode-less plasma lamp

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6476557B1 (en) * 1997-05-21 2002-11-05 Fusion Lighting, Inc. Non-rotating electrodeless lamp containing molecular fill
US20030193299A1 (en) * 2002-04-10 2003-10-16 Joon-Sik Choi Electrodeless lamp system
CN1278377C (zh) * 2003-03-11 2006-10-04 Lg电子株式会社 无电极灯系统

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106992110A (zh) * 2016-08-31 2017-07-28 费勉仪器科技（上海）有限公司 一种集成冷却装置的高亮度紫外光源
CN106992110B (zh) * 2016-08-31 2018-09-14 费勉仪器科技（上海）有限公司 一种集成冷却装置的高亮度紫外光源
CN108091547A (zh) * 2016-12-29 2018-05-29 费勉仪器科技（上海）有限公司 一种射频激励的高效紫外固化光源
CN108376639A (zh) * 2018-02-10 2018-08-07 中国科学院合肥物质科学研究院 一种微波光源
CN108666202A (zh) * 2018-05-15 2018-10-16 北京航空航天大学 一种非旋转式的微波等离子体装置
CN111261476A (zh) * 2018-11-30 2020-06-09 曾东荣 用于微波磁控管的散热装置
US11705321B2 (en) 2019-06-12 2023-07-18 Topanga Asia Limited Electrodeless plasma lamps, transmission lines and radio frequency systems

Also Published As

Publication number Publication date
CN103650104B (zh) 2016-11-23
WO2012171564A1 (en) 2012-12-20
US9214329B2 (en) 2015-12-15
US20140125225A1 (en) 2014-05-08
EP2721631A1 (en) 2014-04-23
EP2721631B1 (en) 2016-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103650104B (zh) 无极灯
US8410681B2 (en) Light emitting device having a refractory phosphor layer
RU2557795C2 (ru) Источник света
US20070222352A1 (en) Plasma lamp with field-concentrating antenna
KR101580217B1 (ko) 고형 유전체 도파로를 구비한 마이크로파 광원
KR20020006538A (ko) 고휘도 마이크로파 램프
GB2413005A (en) UV light source
US8847488B2 (en) Fill combination and method for high intensity lamps
US11830720B2 (en) Plasma lamp as a radiation source in an apparatus for artificial weathering
CN101517697B (zh) 低压放电灯
EP1792329A1 (en) Halogen lamps
JP2009506494A (ja) 照明ユニット
US8405290B2 (en) Light source for microwave powered lamp
US20230082751A1 (en) Tubular electrodeless lamp
US20100102724A1 (en) Method of constructing ceramic body electrodeless lamps
CN108054077A (zh) 一种用于微波等离子体无极陶瓷灯泡
JP2004333098A (ja) 電気炉
JPH1021882A (ja) 高圧放電ランプ，照射装置，点灯装置および露光装置
CN102856160A (zh) 光源
JP2000285869A (ja) マイクロ波放電ランプ装置
JP2012009214A (ja) メタルハライドランプ

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant