CN107845564A - 具有波发射器的无电极高强度放电灯 - Google Patents

Abstract

无电极高强度放电(HID)灯具有比传统的电极式高强度放电灯更高的可靠性和更高的效率。然而，大多数无电极HID在大约400MHz或更高的频率范围内工作，导致RF驱动器昂贵、低效率，从而降低灯的整体功效。在较低频率下操作灯会导致传统无电极HID中使用的谐振器的物理尺寸显著增加。在本发明中，使用了一种新型波发射器技术，使得灯壳的工作频率不依赖灯壳的物理尺寸。这提供了提高RF驱动器的转换效率和灯系统的功效的途径。

Description

具有波发射器的无电极高强度放电灯

关于在联邦政府资助的研究或开发项目下的发明权的声明

不适用

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不适用

背景技术

本发明涉及一种用无电极高强度放电(HID)灯产生光的装置和方法。更具体地说，本发明提供了一种在不使用充气容器(灯泡)内的电极的情况下由射频源驱动的高强度放电灯和相关方法。仅举例来说，这种无电极高强度放电灯可以应用于各种应用，例如停车场、路灯、仓库、体育馆、安保(security)、港口和海港、大小型建筑物、车前灯、广告牌照明、建筑立面照明、机场、桥梁、农业和园艺照明、建筑照明、舞台和娱乐照明、医疗照明、显微镜、投影仪和显示器、紫外线(UV)水处理、UV固化、它们的任意组合等。

高强度放电灯提供非常明亮和宽的光谱的光源。如今制造的典型的常规电极式HID，包含一个具有气体和金属卤化物的混合物的灯泡，所述混合物使用通过紧密间隔的电极的高电流，被激发形成等离子体。然而，这种布置随着时间的推移而遭受电极的劣化，并且因此灯泡性能持续降低，寿命有限。

在现有技术中，已经提出了由射频(RF)源驱动的无电极高强度放电灯。一些配置包括金属卤化物填充物，该金属卤化物填充物封装在灯泡中或封装在形成波导的电介质主体内的密封凹槽中，并且RF能量由诸如磁控管或固态RF驱动器之类的外部源提供，被引入到波导中，并加热等离子体电阻。另一个例子，由美国专利号6,737,809 B2提供，其显示了不同的布置。该专利示出了一种无电极灯泡和一个形成谐振RF电路的一部分的具有提供激励的RF驱动器(其产生和放大无线电频率的电磁能)的介质谐振腔。然而，这种方法存在一些限制。在集成配置中，介质谐振腔在空间上定位在无电极灯泡的周边，这物理地阻挡从灯泡发出的大部分光。此外，集成陶瓷和石英灯泡的配置难以制造，并限制了封闭等离子体的灯泡的运行和可靠性。此外，由于制造难度和在大多数应用中实现与其它照明技术相比获得有竞争力的性能所需的高纯度，所以在这种方法中使用的电介质材料通常是昂贵的。

在美国专利号8,283,866和8,294,368中公开的另一种方法中，使用具有接地耦合元件的空气腔谐振器，来提供优于先前的电介质波导/谐振器的方法。空气腔谐振器消除了使用昂贵的电介质材料的需要，并且灯泡不被电介质材料包围，导致灯的运行更有效。但是，这种方法有其本身的局限性。这些灯通常在约435MHz的频率下运行，这限制了固态RF驱动器的转换效率(直流电流(DC)对RF转换效率～80％)。如果还将交流电(AC)的效率与直流电源(当灯连接到由电气设施提供的标准电源时必须使用)的效率相结合，则灯源的总体效率(AC对RF转换效率<74％)可以降低到与其他替代照明技术(如发光二极管(LED)、HID和荧光灯)缺乏竞争力的水平。

为了将光源的整体系统效率提高到与替代照明技术具有更大竞争力的水平，可以通过以比400MHz低得多的频率(例如100MHz)运行来提高RF驱动器的效率。通过使用诸如100MHz的较低频率的RF驱动器，可以实现超过90％的RF驱动器转换效率(DC对RF)和大约83％到88％的总转换效率(AC对RF)。这是相对于当前方法的重大改进，并且可以提高光源的整体系统效率，以匹配或超过诸如传统HID和LED的其他替代照明技术的效率。另外，将RF驱动器的效率从80％提高到90％，导致RF驱动器的耗散功率显著降低，从而提供重要的益处，例如降低所需散热器的尺寸和成本以及提高可靠性。然而，由于RF波导/谐振器和空气腔谐振器的先前实施例是有局限的，并且只能以迫使灯泡尺寸、成本和复杂性过大的技术而在这些较低频率下工作，并且这些技术会导致光输出和功效显著降低，所以在较低频率下的运行是复杂的。

从上述可以看出，改进的无电极高强度放电照明的技术是非常需要的。

发明内容

如上所述，诸如(US 3,787,705A；6,922,021和7,830,092)中描述的无电极HID灯的先前实施例，依赖于谐振组件、电介质谐振器/波导和/或腔来确定灯系统的工作频率。这些结构是依赖波长的，限制了灯在400MHz或更高频率以上频率下运行，以满足机械尺寸和性能规格，并降低复杂性和成本。结果，在较高频率下，RF驱动器效率降低，降低了灯的整体系统功效。此外，RF组件成本变高，在较高频率下提供较差的性能(效率和功率)。与竞争的照明技术相比，两者都不利于整体灯系统的性能和成本。显然，整体灯系统性能的改进取决于降低灯的工作频率，以利于可以实现的更低的成本和更好的效率两者的优势。为了实现这一点，灯壳的尺寸、复杂性和性能必须不依赖于工作频率。

在本发明中，引入了一种新型的波发射器模块。当与RF驱动器和灯壳结合使用时，它允许灯的工作频率大体上不依赖灯壳的尺寸。这样可以将灯系统的工作频率选择为能够实现RF驱动器高效率和较低成本的频率，从而提高整体性能并降低灯系统的成本和复杂性。

波发射器模块可以包括，但不限于提供电感和电容特性的电路或结构组件。该模块应设计为允许来自RF驱动器的RF能量被转置到灯壳中，并且特别地，发射耦合到容器中的电磁波/场以引起释放红外光、可见光和UV光形式的电磁波。此外，波发射器的设计将取决于容器的总体结构及在功率下其所含物的总体化学性质、RF驱动器的输出阻抗以及容器与灯壳之间的配置。由于与灯壳相比，波发射器的元件的尺寸相对较小，所以可以设计任意所需的工作频率，而不需要灯壳尺寸的显著改变，从而有效地使灯的尺寸不依赖灯系统的工作频率。本发明在已知工艺技术的背景下实现了这些益处和其他优点。然而，可以通过参考附图来实现对本发明的性质和优点的进一步理解。

附图说明

结合本文提供的附图来阅读以下对优选实施例的描述，可以更完整地理解本发明及其优点。在附图和描述中，标记表示本发明的各种特征，并且在附图和描述中，相同的标记始终表示相同的特征。

图1是本发明的一个实施例的图，示出了具有波发射器模块、灯壳、RF放大器和RF源的无电极灯泡组件；

图2是本发明的另一个实施例的图，其中波发射器模块直接连接到容器组件；

图3是本发明的另一个实施例的图，示出了类似于图1的无电极灯，其具有不同的实施例的容器组件；

图4是本发明的另一个实施例的图，示出了类似于图1的无电极灯，但是其具有主要由电介质/陶瓷材料制成的支撑结构的容器组件；

图5是本发明的另一个实施例的图，示出了类似于图1的无电极灯，但是其在容器组件和灯壳内的内部电隔离导电构件之间具有电介质材料层；

图6是其容器组件与灯壳分离的图1所示实施例的图，示出了从灯壳更换容器组件的能力；

图7是本发明的一个实施例的图，其中电感器和电容器用作波发射器的一部分，以将RF能量传输到内部导电构件和容器；

图8是本发明的另一个实施例的图，其中可变电感器和可变电容器用作波发射器模块的一部分，以将RF能量传输到内部导电构件和容器；

图9是本发明的另一个实施例的图，其中图7所示的作为波发射器的一部分的电感器和电容器集成在灯壳内；

图10是本发明的另一个实施例的图，其中对于图9所示的波发射器的电感器，使用了印刷电路板(PCB)螺旋电感线，并且对于电容器，使用了表面贴装的电容器；

图11是本发明的另一个实施例的图，其中对于图9所示的波发射器的电感器，使用了固体金属螺旋电感器，并且对于电容器，使用了平行板电容器；

图12是本发明的另一个实施例的图，其中容器组件由附接到与灯壳隔离的内部导电构件的容器组成。

具体实施方式

本发明涉及用无电极HID灯产生光的装置和方法。更具体地说，本发明提供了在灯泡内不使用电极的情况下由RF源驱动的高强度放电灯和相关方法。仅举例来说，这种无电极HID灯可以应用于各种应用，例如停车场、路灯、仓库、体育馆、安保、港口和海港、大小型建筑物、车前灯、广告牌照明、建筑立面照明、机场、桥梁、农业和园艺照明、建筑照明、舞台和娱乐照明、医疗照明、显微镜、投影仪和显示器、UV水处理、UV固化、它们的任意组合等。

提供以下描述以使本领域普通技术人员能够制造和使用本发明，并将其并入特定应用的背景中。在不同应用中的各种改进以及各种用途，对于本领域技术人员将是显而易见的，并且本文定义的一般原理可以应用于广泛的实施例。因此，本发明不旨在限于所提供的实施例，而是被赋予与本文公开的原理和新颖特征一致的最广范围。

在下面的详细描述中，阐述了许多具体细节，以便更全面地理解本发明。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，本发明可以实践，而不一定限于这些具体细节。

请注意，如果使用，则标签左、右、前、后、顶、底、向前、向后、顺时针和逆时针都仅用于方便目的，并不意味着指示任何特定的固定方向。相反，它们用于反映对象的各个部分之间的相对位置和/或方向。此外，术语“第一”和“第二”或其他类似的描述符不一定指示一种顺序，而应该用普通意义来解释。

如上所述，无电极高强度放电灯的先前实施例使用谐振器/波导将RF能量耦合(couple)到灯泡或灯泡状容器。使用这些技术，尺寸和性能要求迫使谐振器/波导的工作频率为400MHz或更高，因此，限制了RF驱动器的转换效率，最终限制了灯的功效。在本发明中，公开了一种新颖的波发射器，其允许无电极HID灯的尺寸和性能不依赖工作频率，从而提供使RF驱动器的效率最大化并提高灯的整体功效的能力。

在具体实施例中，新型无电极高强度放电灯包括灯壳。所述灯壳至少部分地包含导电材料或导电涂层，例如铝，并且可以具有含有至少一个孔的任意形状(圆形的、正方形的、矩形的、立方体的、对称的、不对称的等)。包含导电材料或导电涂覆材料的内部导电构件必须紧密地定位在孔内。必须保持灯壳和内部导电构件之间的间隙，以使灯壳和内部导电构件电隔离。此外，容器组件耦接或位于内部导电构件附近。通常设计孔、内部导电构件和间隙，来以有效地将能量传递到容器组件的方式布置电磁波/场。容器组件包括具有两端的结构，该结构的一端是灯泡状容器，并且该结构的另一端是允许附接的结构，例如螺纹、卡口连接或类似的机械附接。在两端之间，该组件包括由金属或导电材料制成的导电部和/或诸如电介质材料或陶瓷的仍然导热的非导电部的组合。容器由石英制成，或由透明或半透明陶瓷材料制成。在容器内，通常有惰性气体，例如氩气或氙气，以及诸如汞、钠、镝、硫、溴化铟、溴化钪、碘化铊、溴化钬、碘化铯或其他类似材料的一种或多种金属和金属卤化物的组合。通过使用高温环氧树脂或浆料将容器附接到组件的其余部分，使得容器的大部分仍然暴露。根据容器组件和内部导电构件的配置，容器组件的一端附接到灯壳的一部分或波发射器的输出端上。容器组件可以是可更换的。包括RF振荡器、高功率RF放大器以及支撑电子器件的独立的RF驱动器/源通过RF电缆将RF能量提供给波发射器模块。波发射器模块通过灯壳传递来自RF源的RF能量，并将电磁波/场发射到内部导电构件上，并进入内部导电构件与灯壳形成的间隙中。在间隙区域中产生的高电磁场耦合到容器中并使气体电离，然后使容器内的材料发生熔化和蒸发，导致红外、可见和UV电磁辐射的强烈发射。

灯的工作频率主要由功率下的等离子体的物理性质与灯壳、内部导电构件、两者间的间隙区域和包含在波发射器模块内的组件的配置这两者决定。工作频率不依赖于灯壳的总体尺寸。

灯模块的典型尺寸为约75mm至100mm的直径(或宽度)和约50mm至100mm的高度。相比之下，使用现有技术时，典型的尺寸为300mm至1500mm的直径(或宽度)和约150mm至200mm的高度。通常，波发射器和灯壳将被设计成：如果需要，使得波发射器可以装配在灯壳内。

在本发明的另一个实施例中，内部导电构件直接与容器组件集成。波发射器直接连接到与灯壳电隔离的容器组件的导电部。正如先前实施例中，导电部配置成在其与灯壳之间产生间隙。然后将波发射器耦接到导电部上以将RF能量发射到间隙区域中。与先前实施例类似，高电场使灯泡中的气体电离并产生发光。

在本发明的另一个实施例中，容器组件包括两个导电棒，所述两个导电棒由插入两个铝棒中的并将所有部件连接在一起的电介质或非导电棒分开。非导电棒可由电介质或诸如氧化铝的陶瓷材料制成。在一个导电棒的一端，容器部分地插入孔中并通过高温环氧树脂或浆料附接。容器的大部分是暴露的。容器组件的另一端具有可用于将容器组件附接到灯壳的平头螺钉(threaded screw)或螺栓。灯泡组件的非导电棒与灯模块的主体电隔离，同时仍然能够将热量从容器传导到灯壳中。陶瓷棒不传输任何电磁能量，并且可以由有损耗的或低质量的陶瓷材料制成。其尺寸也不影响灯模块的工作频率。该实施例还具有内部导电构件，其在该构件和灯壳之间产生间隙。波发射器模块将RF源连接到内部导电构件，并在它们之间传递能量。

在本发明的又一个实施例中，容器组件包括通过高温环氧树脂或浆料附接到非导电棒的容器。在容器组件的另一端，使用平头螺钉头或螺栓将容器组件附接到灯模块中。该容器与灯模块的主体电隔离。陶瓷棒用作支撑结构并且允许热传递，但不传输任何电磁能量，并且可以由有损耗的或低质量的陶瓷材料制成。其尺寸对灯模块的工作频率没有影响。该实施例还具有内部导电构件，所述内部导电构件通过灯模块的开口突出并将高电磁波/场集中在内部导电构件和灯壳之间的间隙附近。波发射器将RF源连接到内部导电构件，并且还在它们之间传递电磁能量。

在本发明的另一个实施例中，在容器组件和内部导电构件之间使用薄的电介质层。薄的电介质层可以是容器组件和内部导电构件的导电部的阳极化或氧化的表面，或者放置在容器组件和内部导电构件之间的单独的电介质片。

在本发明的又一个实施例中，波发射器模块包括中心导体和接地端(ground)(并联电容器)之间的电容器和串联电感器。或者，代替一个电容器和一个电感器，波发射器模块可以包含并联组件和一些串联组件组合的电容器和电感器的组合。这些电容器和电感器的值决定了无电极HID灯的所需工作频率以及通过内部导电构件和灯壳之间的间隙区域发射电磁波/场的效果。

在本发明的又一个实施例中，波发射器模块包括可变电容器和可变电感器。波发射器模块还可以包含固定的和可变的电容器和电感器的组合。使用可变的电容器和电感器可以在生产过程中对发射器模块进行调整，以设定无电极HID确切的工作频率，并优化/最大化波发射器的效率。

在本发明的又一个实施例中，波发射器模块包括集成在灯壳主体中的电感器和电容器。波发射器的输入端连接到RF源的输出端，并且波发射器的输出端连接到并入或围绕容器组件的内部导电构件。

在本发明的又一个实施例中，波发射器模块包括具有印刷或蚀刻的螺旋电感器以及并联和/或串联的表面贴装的电容器的电路板组成，并且所述波发射器模块被集成为灯壳的一部分。波发射器的输入端连接到RF源的输出端，并且波发射器的输出端连接到导电套筒。

在本发明的又一个实施例中，波发射器模块包括一个或多个固体金属的或导电涂覆的螺旋或螺旋线(spiral or helical)线圈电感器以及一个或多个平行板的、同轴的、交叉指型的或并联和/或串联的表面贴装的电容器组成，并且所述波发射器模块被集成为灯壳的一部分。波发射器的输入端连接到RF源的输出端，并且波发射器的输出端连接到导电套筒。

使用这种新型波发射器无电极HID灯和相关方法，可以实现一个或多个益处。举例来说，与其他无电极HID(包括具有电介质谐振器/波导和空气谐振器的无电极HID)相比，新型无电极HID紧凑且高效，并且可以与具有相当小的散热器的固定装置集成。此外，波发射器无电极HID更简单，并且以低成本制造。这些和其它益处可以在一个或多个实施例中实现。本发明的更多细节可以在本说明书中得到，特别是在下文中。

实施例的详细描述如下：

图1是本发明的一个实施例的图。灯壳200包括由诸如铝的导电材料或导电涂覆材料制成的灯外部180，并且具有开口区域195和底板190。在底板190中灯外部壳体通过孔191接收容器组件140。容器组件140包括这几个部分：由诸如铝的导电材料制成的顶部141和底部143以及由诸如电介质或陶瓷(如氧化铝)非导电材料的制成的中间部分142。容器组件的顶部141在顶部具有孔，以接收使用高温环氧树脂或浆料附接在其上的灯泡状容器170。灯泡165中的等离子体电弧基本上是可见的，并且它不被容器组件或灯外部壳体包围。容器组件的底部143具有带有螺纹145的部分，螺纹145可用于将容器组件旋入灯外部壳体。容器组件被设计成使得容器与处于地电势(ground potential)的灯外部壳体电隔离。容器可以由石英制成，或者由透明/半透明的电介质材料制成。它可以填充惰性气体，例如氩气或氙气，以及诸如汞、钠、镝、硫、溴化铟、溴化钪、碘化铊、溴化钬、碘化铯或其他类似材料的一种或多种金属和金属卤化物的组合。RF源(通常封装在RF驱动器中)包括RF振荡器105和具有支撑电子器件(未示出)的RF放大器110。波发射器模块115接收来自RF放大器的电磁能量并将其通过导线或电缆120传递，并且波发射器模块115连接到内部导电构件150。导电部150通过非导电平台155与灯壳195电隔离，内部导电构件和灯外部壳体之间的间隙175提供传递电磁能量所需的电势差，所述电磁能量导致容器170中的气体电离，进而导致金属卤化物的熔化和蒸发以及强红外光、可见光和UV光的发射。还有一个小间隙160，以将内部导电构件与容器组件分开，来防止在移除和更换容器组件时的机械干扰。灯模块的工作频率基本上不依赖灯外部壳体的尺寸，而主要由在波发射器模块中使用的组件的值决定。灯外部壳体可以是包括矩形、圆形、六边形等的任意形状，而不会显著影响灯的工作。

图2是本发明另一个实施例的图。除了灯外部壳体200中的内部导电构件和非导电平台已经被移除以及波发射器模块115经由导线或电缆120直接经连接件130连接到容器组件140的顶部141上，该实施例类似于图1所示的实施例。类似于图1的实施例，容器组件的顶部使用电绝缘体155与灯主体180电隔离。

图3是本发明另一个实施例的图。除了容器组件140是不同的，该实施例类似于图1中的图。容器组件仍包括由诸如铝的材料制成的两个导电部141和143。由诸如氧化铝的材料制成的电介质棒144部分地插入容器组件的顶部和底部。电介质棒在两部分之间提供机械连接，同时电隔离它们。此外，电介质棒允许热量从灯泡流入容器组件的底部部分并通过平头螺钉接触件145进入灯外部壳体。

图4是本发明的另一个实施例的图。除了灯泡组件140是不同的，该实施例类似于图1中的图。容器组件包括诸如氧化铝的材料制成的电介质棒146。在该棒的一端，该棒具有用于使用高温环氧树脂或浆料将容器插入并附接到其上的孔。该棒的另一端附接到可用于将容器组件旋入灯主体中的金属螺钉145。使用电介质棒将灯泡与灯外部壳体电隔离，同时允许灯泡工作时产生的热量经由电介质棒传递到灯体。

图5是本发明的另一个实施例的图，其示出了类似于图1的无电极灯，但是具有在容器组件140和内部导电构件150之间替换图1的气隙160的一层电介质材料165。电介质材料165也可以是表面阳极化的141和150，如果它们由诸如铝的表面可以被氧化的材料制成。

图6是图1所示实施例的另一个图。在该图中，容器组件140已经被从灯外部壳体200移除。这表明一旦灯泡老化并且其光输出已经下降到一定水平以下就更换灯模块中的容器的能力。

图7是类似于图1所示的实施例的本发明的另一个实施例的图。在该实施例中，示出了波发射器模块115中的部件的示例，所述波发射器模块115包括电容器111和电感器112。虽然只示出了一个电容器和一个电感器，但波发射器可以由数个电容器和数个电感器组成。这些部件的值被选择以设置灯模块200的所需工作频率，并最大化从RF源105和110到容器170的RF能量的传递。

图8是本发明另一个实施例的图。除了使用可变电容器113和可变电感器114代替固定电容器和固定电感器作为波发射器模块115的一部分，该实施例类似于图7所示的实施例。也可以使用固定的和可变的电容器和电感器两者的组合。通过允许操作者的下述能力：调整波发射器来设置灯模块200的所需工作频率并优化从RF源105和110到容器170的RF能量的传递，可变电容器和电感器的使用增加了在灯模块制造期间的灵活性。

图9是本发明另一个实施例的图。除了波发射器模块115集成在灯外部壳体200的主体180内，该实施例类似于图7中的实施例。在该实施例中，RF源和RF放大器一起表示在RF驱动器100内。

图10是本发明另一个实施例的图。除了波发射器模块119包括具有串联的螺旋电感器117和连接在信号线和接地端118之间的表面贴装电容器116的印刷电路板(PCB)，该实施例类似于图9中的实施例。波发射器被集成在灯外部壳体200内。波发射器模块120的输出端连接130到导电部150。再次，在该实施例中，RF源和RF放大器一起表示在RF驱动器100内。

图11是本发明另一个实施例的图。除了波发射器模块119包括串联的一个或多个固体金属或导电涂覆螺旋(或螺旋线)电感器127和分离的一个或多个平行板的、同轴的、交叉指型的或连接在信号线和接地端128之间的表面贴装的电容器126，该实施例类似于图9中的实施例。波发射器集成在灯外部壳体200内。波发射器120的输出端连接130到内部导电构件150上。再次，在该实施例中，RF源和RF放大器一起表示在RF驱动器100内。

图12是本发明另一个实施例的图。除了容器组件240包括附接到由诸如铝的材料制成的导电部241的一端的容器170组成，该实施例类似于图11中的实施例。导电部241的另一端具有螺纹，使得其可以旋入也由诸如铝的材料制成的导电环250中。螺旋电感器127经由导体220经连接件230连接到导电环250。容器组件和导电环通过它们与螺旋电感器的连接在结构上被支撑，并且与灯主体180的任意直接连接电隔离。灯模块200的底板190具有用于改变容器组件的进入孔291。在正常灯工作期间，孔291被螺钉插头245堵塞。

虽然以上是对具体实施例的完整描述，但是可以使用各种修改，替代结构和等同物。因此，上述描述和说明不应被视为限制由所附权利要求限定的本发明的范围。

Claims (20)

1.一种无电极高强度放电灯，包括：

壳体，包括由外部区域包围的空间体积；

开口区域，形成在所述外部区域的一部分上以暴露所述空间体积；

内壁，包括导电材料，并且所述内壁形成在所述开口区域内并且耦接到所述开口区域；

上表面区域，被配置成覆盖在所述内壁的区域上，以形成所述开口区域的边界；

导电内部壳体构件，形状为圆柱形套筒构件，并且所述导电内部壳体构件具有第一端和第二端，以及限定在所述第一端和所述第二端之间的长度，所述圆柱形套筒构件被配置成垂直于所述上表面区域的方向，并且平行于所述内壁的方向，使得该圆柱形套筒构件的所述第一端紧密地插入所述内壁的区域内，以从所述空间体积延伸到平行于表面区域的平面区域，并且使得所述导电内部壳体构件与所述壳体的所述内壁电隔离；

空间间隙区域，形成在所述内壁和所述导电内部壳体构件的外部区域之间，以形成所述壳体的所述内壁和所述导电内部壳体构件之间的电隔离；

恒定宽度，所述恒定宽度特征为包括在所述空间间隙区域中的环形区域，所述环形区域具有外圆周和内圆周，所述环形区域具有通过所述恒定宽度从基准点经360度旋转到所述基准点而限定的间隔；

容器，由透光材料制成，所述容器包括容纳在所述容器的内部容积内的气体、固体和液体的任意组合，所述容器包括机械支撑区域，并且所述机械支撑区域将所述容器定位在所述开口区域的中心部分；

波发射器模块，包括用于输入具有第一频率范围和第一电压范围的第一RF信号的RF输入端，以及用于具有所述第一频率范围和第二电压范围的第二RF信号的RF输出端，并且所述波发射器模块被配置成使用所述导电内部壳体构件将所述第二RF信号输出到所述空间间隙区域，从而从所述容器发射电磁辐射。

2.根据权利要求1所述的无电极高强度放电灯，还包括：

RF驱动器，耦接到所述波发射器模块的所述RF输入端，使得电磁能量从所述RF驱动器传递到所述容器；

其中，所述容器还包括当用电磁场照射时能够放出光的多种金属、金属卤化物和惰性气体；

其中，所述壳体完全或部分地由金属、类似的导电材料或导电涂覆的材料制成。

3.根据权利要求1所述的无电极高强度放电灯，其中，所述壳体包括多个开口区域。

4.根据权利要求1所述的无电极高强度放电灯，其中，所述容器安装在柱构件上并且放置在所述圆柱形套筒构件内，使得所述容器从所述开口中的一个伸出。

5.根据权利要求1所述的无电极高强度放电灯，其中，所述容器部分地定位于所述内壁内以及所述上表面区域的外部。

6.根据权利要求1所述的无电极高强度放电灯，其中，所述容器安装在柱构件上，使得所述柱构件和容器可作为单个组件从所述壳体一起移除。

7.根据权利要求1所述的无电极高强度放电灯，其中，所述容器安装在柱构件上，所述柱构件包括选自导电材料或非导电材料的材料，并且所述柱构件与所述壳体电隔离。

8.根据权利要求1所述的无电极高强度放电灯，其中，所述圆柱形套筒构件包括与所述壳体电隔离的单独的导电部，并且被配置成覆盖在非导电平台上以将套筒结构地安装在所述壳体的所述空间体积内。

9.根据权利要求1所述的无电极高强度放电灯，其中，所述导电内部壳体构件形状为所述圆柱形套筒构件或其它形状，包括锥形构件、矩形构件、八边形构件、六边形构件或其它规则或不规则形状或者它们的组合。

10.根据权利要求1所述的无电极高强度放电灯，其中，所述波发射器模块被配置在所述壳体内或所述壳体外部，并且其中，所述波发射器模块电耦接在RF驱动器和所述导电内部壳体构件之间，所述导电内部壳体构件耦接到所述容器。

11.一种无电极高强度放电灯，包括：

壳体，包括由外部区域包围的空间体积；

开口区域，形成在所述外部区域的一部分上以暴露所述空间体积；

内壁，包括导电材料，所述内壁形成在所述开口区域内并且耦接到所述开口区域；

上表面区域，被配置成覆盖在所述内壁区域上，以形成所述开口区域的边界；

导电内部壳体构件，形状为圆柱形套筒构件，并且所述导电内部壳体构件具有第一端和第二端，以及限定在所述第一端和所述第二端之间的长度，所述圆柱形套筒构件被配置成垂直于所述上表面区域的方向，并且平行于所述内壁的方向，使得该圆柱形套筒构件的所述第一端紧密地插入所述内壁的区域内，以从所述空间体积延伸到平行于表面区域的平面区域，并且使得所述导电内部壳体构件与所述壳体的所述内壁电隔离；

空间间隙区域，形成在所述内壁和所述导电内部壳体构件的外部区域之间，以形成所述壳体的所述内壁和所述导电内部壳体构件之间的电隔离；

恒定宽度，所述恒定宽度特征为包括在所述空间间隙区域中的环形区域，所述环形区域具有外圆周和内圆周，所述环形区域具有通过所述恒定宽度从基准点经360度旋转到所述基准点而限定的间隔；

容器，由透光材料制成，所述容器包括容纳在所述容器的内部容积内的气体、固体和液体的任意组合，所述容器包括机械支撑区域，并且所述机械支撑区域将所述容器定位在所述开口区域的中心部分；

波发射器模块，包括用于输入具有第一频率范围和第一电压范围的第一RF信号的RF输入端，以及用于具有所述第一频率范围和第二电压范围的第二RF信号的RF输出端，并且所述波发射器模块被配置为使用所述导电内部壳体构件将所述第二RF信号输出到所述空间间隙区域，从而从所述容器发射电磁辐射；以及

电路，具有电容特性和电感特性，所述电路包括在波发射器模块中。

12.根据权利要求11所述的无电极高强度放电灯，其中，所述波发射器模块包括包含在所述波发射器模块中的固定电感器、固定电容器、可变电感器或可变电容器或它们的任意组合；其中，所述波发射器模块包括印刷电路板。

13.根据权利要求11所述的无电极高强度放电灯，其中，所述波发射器模块包括LC变压器。

14.根据权利要求11所述的无电极高强度放电灯，其中，所述波发射器模块包括螺旋电感器和多个电容器；或者其中，所述波发射器模块包括平面螺旋电感器和多个表面贴装的电容器。

15.根据权利要求11所述的无电极高强度放电灯，其中，所述波发射器模块包括多个分配元件。

16.根据权利要求11所述的无电极高强度放电灯，其中，所述波发射器模块包括与平行板的、同轴的、交叉指型的或表面贴装的电容器组合的固体金属的或导电涂覆的螺旋、螺旋线或类似配置的感应线。

17.根据权利要求11所述的无电极高强度放电灯，其中，所述波发射器模块包括电感变压器以及平行板的、同轴的、交叉指型的或表面贴装的电容器的组合。

18.根据权利要求11所述的无电极高强度放电灯，其中，所述波发射器模块包括由导电棒、线、板、螺旋线圈、螺旋或类似结构组成的互感的结构，以及平行板的、同轴的、交叉指型的或表面贴装的电容器的组合。

19.根据权利要求11所述的无电极高强度放电灯，其中，所述波发射器模块包括表面贴装的、实心的、PCB线的、变压器状的或互感的结构的组合，以及平行板的、同轴的、交叉指型的或表面贴装的电容器的组合。

20.一种无电极高强度放电灯，包括：

壳体，包括由外部区域包围的空间体积；

开口区域，形成在所述外部区域的一部分上以暴露所述空间体积；

内壁，包括导电材料，所述内壁形成在所述开口区域内并且耦接到所述开口区域；

上表面区域，被配置成覆盖在所述内壁区域上，以形成所述开口区域的边界；

容器，由透光材料制成，所述容器包括容纳在所述容器的内部容积内的气体、固体和液体的任意组合，所述容器包括机械支撑区域，并且所述机械支撑区域将所述容器定位在所述开口区域的中心部分；

柱构件，包括导电区域，并且所述柱构件具有第一端和第二端，所述第一端耦接到所述容器；

空间间隙区域，形成在所述内壁和所述柱构件的外部区域之间，以在所述壳体的所述内壁和所述柱构件之间形成电隔离；

恒定宽度，所述恒定宽度特征为包括在所述空间间隙区域中的环形区域，所述环形区域具有外圆周和内圆周，所述环形区域具有通过所述恒定宽度从基准点经360度旋转到所述基准点而限定的间隔；

波发射器模块，包括用于输入具有第一频率范围和第一电压范围的第一RF信号的RF输入端，以及用于具有所述第一频率范围和第二电压范围的第二RF信号的RF输出端，并且所述波发射器模块被配置为使用所述柱构件将所述第二RF信号输出到所述空间间隙区域，从而从所述容器发射电磁辐射。