CN108831822B - 可调微波等离子体照明灯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可调微波等离子体照明灯，包括微波发生器、微波导入管、灯罩、灯泡体以及灯座，所述微波导入管包括波导管以及金属网体，金属网体固定在波导管尾端构成微波共振腔，微波发生器固定于波导管头端，灯罩固定于波导管外侧面，灯座固定于波导管内，所述灯泡体由加热室、绝热管和电离室组成，绝热管两端分别连接加热室和电离室，构成封闭灯泡体，所述灯座用于固定灯泡体，其中灯泡体的加热室以及绝热管部分固定于灯座中，在加热室和灯座之间对应加热室的位置设置加热环，在灯座上对应绝热管的位置设置电磁线圈，在加热室内填充有少量硫粉。本发明具有所需微波源能量低，功率范围广，点火方便，灯亮度可调等优点。
Description
技术领域
本发明属于照明技术领域，具体涉及一种可调微波等离子体照明灯。
背景技术
目前人们使用的照明灯有白炽灯和气体放电光源等。白炽灯是根据热辐射原理发光的，气体放电光源是利用气体放电原理进行发光的，具体包括：荧光灯，汞灯，钠灯，氙灯，及微波等离子灯等。其中，微波等离子体灯是利用频率为2450MHz电磁能量来激励发光物质，使其在灯泡内形成等离子体并发光的无极放电灯，它具有全新的发光机理，是一种众多优点的新型能源，它具有光效高，光色好等优点。
现有微波等离子体光源工作过程中，首先依靠微波能量将灯泡体内壁表面的固体材料加热气化形成气体，然后气体吸收微波能量电离形成等离子体，依靠不断电离的过程来发光。固体气化后形成气体量较多，为了完成点火需要能量较大，且需要添加氪气等放射性物质，放射性物质的应用存在潜在的危险及污染。且现有微波等离子体光源工作压力气压较大，工作过程中需要的微波能量较大，因此多用于较大功率照明灯的场合，限制了该形式光源的应用范围。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种结构简单，功率范围广，亮度可调的可调微波等离子体照明灯。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：
一种可调微波等离子体照明灯，包括微波发生器、微波导入管、灯罩、灯泡体以及灯座，所述微波导入管包括波导管以及金属网体，金属网体固定在波导管尾端且构成微波共振腔，微波发生器固定于波导管头端，灯罩固定于波导管外侧面且将金属网体的大部分罩住，灯座固定于波导管内，所述灯泡体由加热室、绝热管和电离室组成，绝热管两端分别连接加热室和电离室，形成封闭灯泡体，所述灯座用于固定灯泡体并连同灯泡体一起固定于波导管内，其中灯泡体的加热室以及绝热管部分固定于灯座中，在加热室和灯座之间对应加热室的位置设置加热环，在灯座上对应绝热管的位置设置电磁线圈，在加热室内填充有少量硫粉。
进一步的，所述波导管为金属圆柱空腔结构，金属网体同样为圆柱型结构。
更进一步的，在波导管管壁上开有线孔，用于加热环引出线及电磁线圈引出线的引出，在波导管管壁上对称开有四个螺纹孔，用于固定灯罩，波导管尾端内侧面设置灯座内螺纹，用于固定灯座。
进一步的，加热室为金属材料，绝热管为热导系数低的绝热材料，电离室为石英材料。
进一步的，所述灯座由主体结构对称的上灯座和下灯座组成，两者之间通过螺钉连接固定，所述灯座中间形成固定加热室和绝热管的台阶圆柱腔，通过灯座外螺纹连接于波导管的灯座内螺纹上。
更进一步的，所述加热环嵌在灯座中间的台阶圆柱腔中，并通过加热环固定螺钉固定在灯座上，同时加热环通过加热环固定螺钉引出加热环的正负连接线，用于接入加热电源。
更进一步的，在上灯座和下灯座上分别设置一个缠线柱，电磁线圈缠绕于缠线柱上，电磁线圈预留有引出线，引出线用于连接电磁线圈供电电源。
进一步的，灯泡体内部充有氙气。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明通过磁场将固体气化过程和电离过程分开，通过加热实现固体气化，通过微波电离实现放电发光，具有所需微波源能量低，功率范围广，点火方便，灯亮度可调等优点。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2A、图2B是本发明微波导入管结构示意图；
图3A、图3B是本发明灯泡体结构示意图；
图4A、图4B、图4C是本发明灯座结构示意图；
附图标号说明：1、微波发生器，2、微波导入管，3、灯罩，4、灯泡体，5、灯座，6、加热环，7、加热环固定螺钉，8、灯罩固定螺钉，2-1、波导管，2-2、线孔，2-3、螺纹孔，2-4、灯座内螺纹，2-5、金属网体，4-1、加热室，4-2、绝热管，4-3、电离室，5-1、上灯座，5-2、下灯座，5-3、灯座连接螺纹，5-4、加热环连接螺纹，5-5、缠线柱，5-6、电磁线圈，5-7、引出线，5-8、灯座外螺纹。
具体实施方式
下面结合附图对发明做进一步详细描述：
如图1、图2A、图2B、图3A、图3B所示，本发明包括微波发生器1、微波导入管2、灯罩3、灯泡体4以及灯座5，所述微波导入管包括波导管2-1以及金属网体2-5，所述波导管为金属圆柱空腔结构，金属网体同样为圆柱型结构，金属网体一端固定在波导管尾端且另一端封闭，构成微波共振腔，从而将电磁能量集中在金属网体内部，微波发生器固定于波导管头端，用于提供微波能量，灯罩固定于波导管外侧面且将金属网体的大部分罩住，灯座固定于波导管内，所述灯泡体由加热室4-1、绝热管4-2和电离室4-3组成，加热室为金属材料，绝热管为热导系数低的绝热材料(例如：玻璃纤维，陶瓷等)，电离室为石英材料，绝热管两端分别连接加热室和电离室，形成封闭灯泡体，所述灯座用于固定灯泡体并连同灯泡体一起固定于波导管内，其中灯泡体的加热室以及绝热管部分固定于灯座中，在加热室和灯座之间对应加热室的位置设置加热环6，在灯座上对应绝热管的位置设置电磁线圈5-6，在加热室内填充有少量硫粉。
如图图2A、图2B所示，为了方便加热环以及电磁线圈接线，在波导管管壁上开有线孔2-2，用于加热环引出线及电磁线圈引出线的引出，在波导管管壁上对称开有四个螺纹孔2-3，用于固定灯罩，为了方便固定灯座，在波导管尾端内侧面设置灯座内螺纹2-4，用于固定灯座。
如图4A、图4B、图4C所示，为了便于灯泡体的固定，所述灯座由主体结构对称的上灯座和5-1下灯座5-2组成，上灯座和下灯座上设有灯座连接螺纹5-3，并且在上灯座上设有两个加热环连接螺纹5-4，两者之间通过在灯座连接螺纹中拧入螺钉连接固定，所述灯座中间形成固定加热室和绝热管的台阶圆柱腔，通过灯座外螺纹5-8连接于波导管的灯座内螺纹上。所述加热环嵌在灯座中间的台阶圆柱腔中，并通过在加热环连接螺纹中拧入加热环固定螺钉7将加热环固定在灯座上，同时加热环通过加热环固定螺钉引出加热环的正负连接线，用于接入加热电源(电流源)。在上灯座和下灯座上分别设置一个缠线柱5-5，电磁线圈5-6缠绕于缠线柱上，电磁线圈5-6预留有引出线5-7，引出线5-7用于连接电磁线圈5-6供电电源(电压源)。
为保证电离效果，灯泡体内部充有氙气。
本发明中微波发生器是电离的主要能量来源，通过接入交流电压形成2450MHz的电磁波，并通过微波导入管将电磁波导入到金属网体，并在网体内部形成谐振。同时，加热环通过外接电流源，通过电流来调节加热环的温度，从而影响灯泡体中加热室的温度，控制固体硫的蒸发量来影响气态硫的密度，进而调节电离强度(灯泡亮度)。电磁线圈的引出线用于连接直流电压源，从而形成穿透绝热管的磁场，磁场可以阻止电离室内的等离子体进入加热室，保持在放电过程中加热室的温度不受电离室影响，同时将放电约束在电离室内部。
工作原理：
在可调微波等离子体照明灯启动过程中，同时接通微波发生器，加热环及磁线圈的电源，初始阶段保持加热环电流较小，由于灯泡体的气压较低，气态硫含量少，很容易在电离室内形成电离，当灯泡发光后，可以通过控制加热环的接入电流大小来控制照明灯的发光强度，加大加热电流可形成更高密度的气体硫，从而加大电离强度，从而提高灯的亮度。
在可调微波等离子体照明灯熄灭过程中，同时切断微波发生器，加热环及磁线圈的电源，由于没有微波能量导入，等离子体不能维持放电，离子与电子复合形成气体原子，此时由于灯泡体的加热室内相对电离室温度较低，且加热室为金属材料，易于导热，其温度下降的较快，气态硫会首先在加热室内冷凝形成固体，使得等离子体照明灯恢复到初始状态。
工作过程大致如下：
本发明所述可调微波等离子体照明灯的灯泡体包括加热室、绝热管和电离室三部分，三者密封连接形成低压环境，内部充有氙气，加热室内部填充少量的高纯度硫粉。首先通过加热环加热加热室，随着温度的升高硫粉逐渐融化并变为气体，硫气体通过绝热管进入电离室。同时，微波发生器产生的电磁波通过微波导入管进入灯罩，形成电磁谐振，电离室内的硫气体吸收电磁能量电离并发光。在灯泡工作过程中，电磁线圈通电形成磁场，磁场可以阻止电离气体进入加热室，从而保持加热室内为硫固体及硫气体，电离室内为电离的硫气体及氙气。在灯泡工作过程中，通过加热环控制加热室的温度，随着温度的增加，硫气体密度增大，进入电离室内的硫气体量增大，电离气体密度增大，从而提高灯的亮度。照明灯的关闭过程首先断开微波发生器的电源，电离的硫及氙离子通过和电子的碰撞复合，形成气体。同时断开加热环及磁线圈的电源，由于灯泡体的加热室部位不存在电离气体，本身温度较低，且金属材料更易于散热，灯泡体的加热室温度远低于电离室，硫气体通过扩散进入加热室后，温度降低并凝结在加热室内。
Claims (8)
1.一种可调微波等离子体照明灯，其特征在于：包括微波发生器、微波导入管、灯罩、灯泡体以及灯座，所述微波导入管包括波导管以及金属网体，金属网体固定在波导管尾端且构成微波共振腔，微波发生器固定于波导管头端，灯罩固定于波导管外侧面且将金属网体的大部分罩住，灯座固定于波导管内，所述灯泡体由加热室、绝热管和电离室组成，绝热管两端分别连接加热室和电离室，形成封闭灯泡体，所述灯座用于固定灯泡体并连同灯泡体一起固定于波导管内，其中灯泡体的加热室以及绝热管固定于灯座中，在加热室和灯座之间对应加热室的位置设置加热环，在灯座上对应绝热管的位置设置电磁线圈，在加热室内填充有少量硫粉。
2.根据权利要求1所述的可调微波等离子体照明灯，其特征在于：所述波导管为金属圆柱空腔结构，金属网体同样为圆柱型结构。
3.根据权利要求2所述的可调微波等离子体照明灯，其特征在于：在波导管管壁上开有线孔，用于加热环引出线及电磁线圈引出线的引出，在波导管管壁上对称开有四个螺纹孔，用于固定灯罩，波导管尾端内侧面设置灯座内螺纹，用于固定灯座。
4.根据权利要求1所述的可调微波等离子体照明灯，其特征在于：加热室为金属材料，绝热管为热导系数低的绝热材料，电离室为石英材料。
5.根据权利要求1所述的可调微波等离子体照明灯，其特征在于：所述灯座由主体结构对称的上灯座和下灯座组成，两者之间通过螺钉连接固定，所述灯座中间形成固定加热室和绝热管的台阶圆柱腔，通过灯座外螺纹连接于波导管的灯座内螺纹上。
6.根据权利要求5所述的可调微波等离子体照明灯，其特征在于：所述加热环嵌在灯座中间的台阶圆柱腔中，并通过加热环固定螺钉固定在灯座上，同时加热环通过加热环固定螺钉引出加热环的正负连接线，用于接入加热电源。
7.根据权利要求6所述的可调微波等离子体照明灯，其特征在于：在上灯座和下灯座上分别设置一个缠线柱，电磁线圈缠绕于缠线柱上，所述电磁线圈预留有引出线，所述引出线用于连接电磁线圈供电电源。
8.根据权利要求1-7任一项所述的可调微波等离子体照明灯，其特征在于：灯泡体内部充有氙气。
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