CN107958834B - 一种节能高效微波氮气放电人造日光照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种等离子体发生技术和气体放电照明技术领域的一种节能高效微波氮气放电人造日光照明装置，包括遮光罩，所述遮光罩的底部设有灯罩，所述灯罩内腔设有氮气腔，所述灯罩的底部设有同轴谐振腔，所述同轴谐振腔的内腔设有钨丝，所述同轴谐振腔的右侧电性连接有微波功率源装置，所述微波功率源装置的右侧中央电性连接有电源线，所述同轴谐振腔的内腔右侧中央设有同轴线，所述钨丝的底部设有固定底座，所述钨丝与固定底座电性连接；本发明通过在输入功率为5‑200W的条件下产生微波常压氮气放电，输入功率越大，微波氮气放电产生的亮度越强，辐射光谱越强。

Description

一种节能高效微波氮气放电人造日光照明装置

技术领域

本发明涉及一种等离子体发生技术和气体放电照明技术领域，具体涉及一种节能高效微波氮气放电人造日光照明装置。

背景技术

近年来国内外已有很多单位专注于微波硫灯的研究工作，例如LG、上海广电和温州神力等；最近唐山灵智高压电源研究所也进行了微波硫灯的研制，并投入生产；现在微波硫灯已经成为产品开始销售。国内外微波硫灯的研究工作也进行了几十年，但是在这几十年里，微波硫灯并没有得到大范围的推广和应用，主要原因就是微波硫灯还存在很多不足，比如光色偏绿、性能不稳定等；因此，研究一种节能高效微波氮气放电人造日光照明装置尤为重要。目前，市场上已有了几种微波硫灯，但因其稳定性差、光色偏绿、成本高、体积大等多种不良缺陷，并未能达到广泛的推广应用。如中国专利201410027656.2公开了一种微波硫灯及其制作方法，包括遮光玻璃、灯罩、整灯箱、电源线、谐振腔、硫灯，整灯箱内设有电源、磁控管、波导。但是它具有设备体积大、稳定性差、光色偏绿、使用成本高和难以实用化等缺点。基于此，本发明设计了一种节能高效微波氮气放电人造日光照明装置，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种节能高效微波氮气放电人造日光照明装置，以解决上述背景技术中提出的现有装置稳定性差、光色偏绿的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种节能高效微波氮气放电人造日光照明装置，包括遮光罩，所述遮光罩的底部设有灯罩，所述灯罩内腔设有氮气腔，所述灯罩的底部设有同轴谐振腔，所述同轴谐振腔的内腔设有钨丝，所述同轴谐振腔的右侧电性连接有微波功率源装置，所述微波功率源装置的右侧中央电性连接有电源线，所述同轴谐振腔的内腔右侧中央设有同轴线，所述钨丝的底部设有固定底座，所述钨丝与固定底座电性连接。

优选的，所述灯罩的外部设有夜光涂层。

优选的，所述灯罩与同轴谐振腔之间设有密封圈。

优选的，所述氮气腔的内腔设有纯度99.9％的常压氮气。

优选的，所述同轴谐振腔为金属铝制环形圆柱腔体，且环形腔体的内径为7mm。

优选的，所述微波功率源装置输出微波能量。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过在输入功率为5-200W的条件下产生微波常压氮气放电，输入功率越大，微波氮气放电产生的亮度越强，辐射光谱越强；金属钨丝的熔点高达3600K，且钨丝电极不会与氮气分子在2000K左右发生化学反应，微波放电烧蚀电极现象得以避免；灯罩内的常压氮气，一方面担当发光工作介质，另一方面也能有效防止钨丝高温升华，使得该照明装置工作稳定且寿命长，制造过程成本低、简单易行，实用化强，突破了现有微波硫灯光效差、微波泄露、光色偏绿、体积大、成本高和寿命短的技术缺陷，此外，可在微波功率源上调节功率大小来控制亮度强弱，产生的光谱接近太阳光谱，有利于保护眼睛。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明同轴谐振结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-遮光罩，2-灯罩，3-氮气腔，4-钨丝，5-同轴谐振腔，6-微波功率源装置，7-电源线，8-同轴线，9-固定底座。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种节能高效微波氮气放电人造日光照明装置，包括遮光罩1，遮光罩1的底部设有灯罩2，灯罩2内腔设有氮气腔3，灯罩2的底部设有同轴谐振腔5，同轴谐振腔5的内腔设有钨丝4，同轴谐振腔5的右侧电性连接有微波功率源装置6，微波功率源装置6的右侧中央电性连接有电源线7，同轴谐振腔5的内腔右侧中央设有同轴线8，钨丝4的底部设有固定底座9，钨丝4与固定底座9电性连接。

其中，灯罩2的外部设有夜光涂层，在夜间通过夜光形成指引，便于在黑暗中正确寻找到灯的方位，灯罩2与同轴谐振腔5之间设有密封圈，形成密封，防止蚊虫进入，氮气腔3的内腔设有纯度99.9％的常压氮气，氮气不与钨丝4发生化学反应，能减少钨丝4发生高温升华，同轴谐振腔5为金属铝制环形圆柱腔体，且环形腔体的内径为7mm，环形圆柱腔体与灯罩2的底部接通，使灯具更加稳固，微波功率源装置6输出微波能量，通过微波能量使位于同轴谐振腔5内腔的钨丝4尖端附近产生局域增强电场，常压氮气与钨丝4尖端周围的高能电子发生频繁碰撞，微波氮气放电产生类似日光的光谱。

本实施例的一个具体应用为：一种节能高效微波氮气放电人造日光照明装置，由遮光罩1，灯罩2，氮气腔3，钨丝4，同轴谐振腔5，微波功率源装置6，电源线7，同轴线8和固定底座9构成；电源线7接通市电，由微波功率源装置6输出微波，通过同轴线8的芯线与固定底座9连接，同轴谐振要工作在它的共振状态，设备的总体长度需要设计为四分之一波长的整数倍以实现共振，所用的微波频率为2.45GHz，波长为122.4mm，因此设计了总长度为31mm(四分之一波长)的谐振器，其供电端口距离开路端口大约为25mm，微波源输出微波功率，经由馈线耦合微波能量给同轴谐振的金属功率电极，位于同轴谐振腔5中的钨丝4的尖端产生局部增强电场，在增强电场的放电驱动下，产生大量电子、正离子等带电粒子，钨丝4尖端附近的氮气氛围含有大量激发态分子，由于氮气腔3中填充的氮气是双原子气体，当氮气腔3中的常压氮气与钨丝4尖端周围的高能电子发生频繁碰撞时，使氮气分子的能量由平动动能向转动、振动内能转化，钨丝4尖端附近的氮气温度迅速上升至2000K左右，高温氮气激发态分子的电子跃迁辐射光谱由线状谱变成带状谱，产生的主要光谱分布在400-800nm之间，峰值谱线为550nm、色温7000K左右和显色指数为90左右的类似太阳光的光谱，该局域高温氮气在微波放电下产生了带状光谱。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种节能高效微波氮气放电人造日光照明装置，包括遮光罩（1），其特征在于：所述遮光罩（1）的底部设有灯罩（2），所述灯罩（2）内腔设有氮气腔（3），所述灯罩（2）的底部设有同轴谐振腔（5），所述同轴谐振腔（5）的内腔设有钨丝（4），所述同轴谐振腔（5）的右侧电性连接有微波功率源装置（6），所述微波功率源装置（6）的右侧中央电性连接有电源线（7），所述同轴谐振腔（5）的内腔右侧中央设有同轴线（8），所述钨丝（4）的底部设有固定底座（9），所述钨丝（4）与固定底座（9）电性连接；所述氮气腔（3）的内腔设有纯度99.9％的常压氮气。

2.根据权利要求1所述的一种节能高效微波氮气放电人造日光照明装置，其特征在于：所述灯罩（2）的外部设有夜光涂层。

3.根据权利要求1所述的一种节能高效微波氮气放电人造日光照明装置，其特征在于：所述灯罩（2）与同轴谐振腔（5）之间设有密封圈。

4.根据权利要求1所述的一种节能高效微波氮气放电人造日光照明装置，其特征在于：所述同轴谐振腔（5）是为金属铝制环形圆柱腔体，且环形腔体的内径为7mm。

5.根据权利要求1所述的一种节能高效微波氮气放电人造日光照明装置，其特征在于：所述微波功率源装置（6）输出微波能量。