CN1411031A - 使用微波能量的无电极放电灯 - Google Patents

Abstract

在一种使用微波能量的无电极放电灯中，一种使用微波能量的无电极放电灯包括：谐振器，侧面具有开口部，并形成谐振微波能量的谐振区域；带有天线的磁控管，以便输出微波能量；同轴波导，安装在谐振器的另一侧，把微波能量从磁控管传送到谐振器，并具有在微波发生器天线的突出方向上延伸的内引导件；设在谐振器内的放电灯，放电灯内充填有在微波能量的作用下产生光线的荧光物质；和网状元件，安装在谐振器开口部，防止微波能量泄漏并透过放电灯所产生的光线。因此，通过减小放电灯的尺寸，可以容易地把这种放电灯应用在要求紧凑结构的低输出系统中，如投影电视等。

Description

使用微波能量的无电极放电灯

技术领域

本发明涉及一种使用微波能量的照明设备，尤其涉及一种使用微波能量的无电极放电灯，它具有紧凑的结构并能应用到多种领域。

现有技术

其内充填一定量的诸如氩的惰性气体和诸如卤化物的物质的无电极放电灯，利用微波能量来产生等离子并激励等离子，从而传送光线。无电极放电灯比白炽灯和荧光灯的使用寿命更长，而且表现出更好的照明效率。

图1为常规的使用微波能量的无电极放电灯的纵向剖视图。

如图1所示，常规的使用微波能量的无电极放电灯包括：圆柱形的壳体101、置于壳体101内并输出微波能量的磁控管103、置于壳体101内并传送微波能量的波导105、设在波导105出口外并挡住微波能量及透过光线的网筛119、其内填有惰性气体(G)并位于网筛119中央的放电灯107，以及固定到壳体101并设在网筛119圆周表面的反光镜111，该反光镜111向前反射放电灯107产生的光线。

波导105形成得使其沿微波能量行进方向的横截面为规则的正方形，以便以一定频率传送微波能量。在波导105(位于磁控管103和高压发生器113之间)上，相对磁控管103设置有高压发生器113，以便提供高压电。

与放电灯107连成一体并旋转放电灯107的放电灯电机109安装在波导105的下部。

受风扇电机116驱动而旋转的冷却风扇115安装在放电灯电机109的下部，以便冷却磁控管103和高压发生器113。

在冷却风扇115的圆周位置，形成有空气导引117，以便分别向磁控管103和高压发生器113提供从外界吸入的空气。

反光镜111具有内部反射表面，以便向前反射从放电灯107发出的光线。

同时，传送到自由空间的微波能量转变为一种与电磁场成直角行进的传送方式，也就是横向电磁波模式(TEM)。

相比较，由于微波能量行进中受到波导壁反射，一般地传送向波导的微波能量可以是横向电(TE)模式，在TE模式中，只有电场(E)与行进方向成直角，而磁场(H)是沿行进方向上为有成分的电横波，或也可以是横磁模式(TM)，在TM模式中，只有磁场(H)对行进方向成直角，而电场(E)是在行进方向上为带有成分的磁横波。

TE模式、TM模式和TE模式与TM模式的混合模式可用在常规的波导中，这里，TEM模式不能在球形或圆柱形的波导中存在，只能存在于同轴缆线或双芯馈线等之中。

然而，在常规的使用微波能量的无电极放电灯中，为了把从磁控管输出的微波能量传送到负荷端，在磁控管和网筛之间设置了波导，并且考虑到传送频率的标准，该波导具有一定的尺寸，使用TE模式或TM模式，或使用具有一定直径的圆柱形波导。

因此，在常规的使用微波能量的无电极放电灯中，因为不可能减小波导的尺寸，所以这种无电极放电灯不能用作低输出系统如液晶显示投影器和投影电视等的光源。

发明概述

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种使用微波能量的无电极放电灯，由于具有紧凑的结构，能作为小的设备使用，或用在很小的空间。

为达到上述目的，根据本发明的一种使用微波能量的无电极放电灯包括：谐振器，一侧具有开口部，并形成谐振微波能量的谐振区域；带有天线的微波发生器，以便输出微波能量；同轴波导，安装在谐振器的另一侧，把微波能量从微波发生器传送到谐振器，具有在微波发生器天线的突出方向上延伸的内引导件；设在谐振器内的放电灯，放电灯内充填有在微波能量的作用下可产生光线的荧光物质；和网状元件，安装在谐振器开口部，防止微波能量泄漏并能透过放电灯中所产生的光线。

微波发生器、同轴波导、谐振器、放电灯和网状元件联结并设在同一轴线方向。

同轴波导带有圆柱形外引导件和内引导件，该外引导件具有用来传送微波能量的通道，内引导件从外引导件的中间部位向微波发生器天线的突出方向延伸。

外引导件具有开放的结构，以便直接与微波发生器连接，并且在外引导件插入谐振器的部位上具有一狭槽，以便输出微波能量。

匹配调谐棒安装在同轴波导的侧面。

反光镜安装在谐振器开口部的网状元件之中，以便向前反射放电灯中产生的光线。

根据本发明的使用微波能量的无电极放电灯进一步包括用来旋转放电灯的放电灯旋转运行装置。

放电灯旋转运行装置包括被谐振器支撑的放电灯电机，和连接在放电灯电机与放电灯之间的电机轴，电机轴传递旋转力。

谐振器具有一个隔开的空间，放电灯电机安装在隔开的空间内。

微波发生器、同轴波导和谐振器位于侧面带有一个开口部的壳体内。

高压发生器位于壳体内，以便向磁控管提供经过升压的高电压。

用于冷却磁控管和高压发生器的冷却装置置于壳体内。

在壳体处形成有吸气孔和排气孔，以便流通外部的空气，并且冷却装置包括位于壳体内的风扇室、安装在风扇室内并迫使外界空气流通的冷却风扇、以及旋转冷却风扇的风扇电机。

另外，一种根据本发明的使用微波能量的无电极放电灯包括：侧面带有开口部的壳体；安装在壳体开口部内的谐振器，谐振器形成谐振区域，在谐振区域内谐振微波能量；置于壳体内的磁控管，其具有输出微波能量的天线；安装在磁控管和谐振器之间、作为导体的同轴波导，它从磁控管向谐振器发送微波能量并具有沿磁控管天线的突出方向延伸的内引导件；设在谐振器内的放电灯，其内充填有受微波能量作用来产生光线的荧光物质；安装在壳体开口部的网状元件，以防止微波能量泄漏并透过放电灯产生的光线。

附图概述

所包含的附图提供了对本发明的进一步理解，它们连同描述共同构成本发明的说明书，并示出实施例，与说明书一起用来说明本发明的原理。

图中：

图1是常规的使用微波能量的无电极放电灯的纵向剖视图；

图2是根据本发明的使用微波能量的无电极放电灯的纵向剖视图；

图3是图2所示的使用微波能量的无电极放电灯的主要部件的放大图；

图4A、图4B、图4C、图4D和图4E示出图3中“A”部位的根据本发明的狭槽的形状；和

图5是根据本发明另一实施例的使用微波能量的无电极放电灯的放大图。

发明内容

下面，参照附图描述本发明的一种使用微波能量的无电极放电灯的实施例。

根据本发明的使用微波能量的无电极放电灯，可以有许多实施例，下面将描述优选实施例。

图2是根据本发明的使用微波能量的无电极放电灯的纵向剖视图，图3是图2所示的使用微波能量的无电极放电灯的主要部件的放大图，图4A、图4B、图4C、图4D和图4E示出图3中“A”部位的根据本发明的狭槽的形状。

根据本发明的一个实施例，一种使用微波能量的无电极放电灯包括：壳体10，其某一侧具有开口部11a且内部带有容纳空间；安装在壳体10的开口部内的谐振器40，具有谐振微波能量的谐振区域；磁控管20，位于壳体10的内部，并具有输出微波能量的天线22；同轴波导50，安装在谐振器40和磁控管20之间，将微波能量从磁控管20传送导谐振器40，并带有沿天线22的突出方向延伸的内引导件51；放电灯30，位于谐振器40内，放电灯30内充填有可在微波能量作用下产生光线的荧光物质；网状元件45，安装在壳体10的开口部11a处，能防止微波能量泄漏并透过放电灯30所产生的光线。

在无电极放电灯中，磁控管20、同轴波导50、谐振器40、放电灯30和网状元件45以开口部11a为基础，在同一轴线方向联结并设在壳体10的内部和外部。

并且，在壳体10内，安装有向磁控管20提供经过升压的高电压的高压发生器25，及用来冷却磁控管20和高压发生器25的冷却装置60。

另外，在网状元件45内安装有用于向前反射放电灯30所产生的光线的反光镜47，并且放电灯电机33安装在谐振器40内，该放电灯电机旋转时冷却放电灯30。

下面将更详细地描述根据本发明实施例的无电极放电灯的主要部件。

在壳体10内，前壳体11和后壳体12通过螺钉13彼此连接在一起，为了在冷却装置60的运行过程中使外部空气穿过壳体10，在后壳体12上形成有吸气孔12a和排气孔102b。

接着，通常谐振器40为圆柱形，然而也可以是矩形谐振器或多角形谐振器，谐振器40由金属材料制成，以便防止微波能量和光线的泄漏，并且在谐振器40的外圆周表面上有凸缘部分41，通过螺丝钉42将谐振器40固定在壳体10的内部。

另外，在谐振40内，与壳体10的开口部11a相同的方向上形成有开口部，并且为了把放电灯电机33安装在谐振器40开口部的圆周处，而形成由分离板43隔开的空间。与谐振器40的开口部相对，形成波导安装孔40a，以便安装同轴波导50。

接着，同轴波导50为带有导引53和内引导件51的结构，外引导件53为圆柱形，并形成用来传送微波能量的通道，内引导件51从外引导件53的中间部位向磁控管20的天线22的突出方向延伸。

外引导件53具有开放的结构从而直接与磁控管20结合，用来输出微波能量的狭槽54在外引导件53插入谐振器40的部分上形成，并且在安装磁控管20的谐振器40一侧设有用于阻抗匹配的匹配调谐棒56。

内引导件51的长度短于外引导件53的长度，并且使内引导件51距离磁控管20的天线22一定的距离。

这里，如图4A、图4B、图4C、图4D和图4E所示，在外引导件53上形成的狭槽54可以有多种形状。

更详细地，如图4A所示，在外引导件53的圆周方向，狭槽54可以为“-”形状，如图4B和图4C所示，狭槽54也可是“U”形或“+”形。并且，如图4D和图4E所示，狭槽54也可具有斜向外引导件53长度方向的结构或是形成于外引导件53的圆周上的螺旋形。

另外，在本发明中，只形成一个狭槽，然而也可根据情况形成多个狭槽。

如上所述，根据磁控管20的输出范围和同轴波导50的设计情况，狭槽54可具有各种形状。

接着，放电灯30包括放电灯本体31和放电灯茎32，放电灯本体31内部充填有惰性气体(G)，以便受微波能量作用而反射光线，放电灯茎32连接在放电灯本体31和放电灯电机33的电机轴35之间。

在本发明中，放电灯电机33设在谐振器40内用分离板43隔开的空间内，然而，根据设计情况，也可以把放电灯电机33固定到谐振器40的外部或壳体10的内部。

接着，在反光镜47内，形成抛物面形状的反射面以便向前反射从放电灯30传送的光线，通过壳体10的开口部11a露出反光镜47的开口部。

另外，网状元件45由金属制成，具有网眼结构，它覆盖反光镜47的外部并固定到前壳体11的前表面。

冷却装置60包括设在后壳体12内的风扇室61、安装在风扇室61内并迫使空气流通的冷却风扇63，以及旋转冷却风扇63的风扇电机65。

这里，在冷却风扇63的运行中，形成了穿过吸气孔12a、风扇室排气孔61a、电机室66、电机室排气孔66a、壳体10的内部和排气孔12b的气流通道。

下面将描述根据本发明实施例的使用微波能量的无电极放电灯的运行过程。

当通过高压发生器25给磁控管20接通电源后，磁控管振荡并通过天线22向同轴波导50放出微波能量。这里，安装于壳体10侧面的冷却风扇63运转，并通过把外部空气吸入壳体10内来冷却磁控管20和高压发生器25。

从磁控管20的天线22输出到同轴波导50的微波能量，经过同轴波导50的狭槽54传送到谐振器40。当把微波能量释放到谐振器40内时，充填在放电灯30内的物质受到激励并以等离子状态传送光线。这里，因为放电灯30被放电灯电机33旋转，因此放电灯30被冷却而不会过热。

反光镜47向前传送放电灯30所产生的光线，置于反光镜47前面的网状元件45防止谐振器40内的谐振区域中的微波能量泄漏，并透过放电灯30产生的光线，因此能够向前传送光线。

图5是根据本发明另一实施例，使用微波能量的无电极放电灯的放大图。

与前述根据本发明一个实施例的使用微波能量的无电极放电灯不同，在根据本发明另一个实施例的使用微波能量的无电极放电灯中，由于放电灯30’的茎部32’和放电灯电机33’的轴35’被安装得垂直于谐振器40’的外部，它们与网状元件45’和反光镜47’一同设置在同一个轴线方向上，且同轴波导50’和磁控管20’被安装在与谐振器40’中部隔开的部位，该部位在放电灯电机33’旁边，并在另一轴线方向上。

更详细地，孔47a’和10a’分别形成在反光镜47’和壳体10’的中心位置，以便穿过茎32’和连接放电灯30’与放电灯电机33’的电机轴35’，放电灯电机33’固定在壳体10’的后面。这里，在壳体10’的孔10a’与电机轴35’之间或放电灯电机33’与壳体10’的后表面之间附有一般的密封结构(未示出)，以便防止微波能量泄漏或外部空气透入。

而且，在根据本发明另一实施例的使用微波能量的无电极放电灯中，具有与前一实施例相同结构的磁控管20’和同轴波导50’安装得与放电灯电机33’和茎32’平行，因此可将微波能量传送到谐振器40’。

同时，在壳体10’的前表面延伸而形成固定部件10b’，以便固定反光镜47’。这里，可以根据设计情况决定反光镜47’的固定方式，如粘贴或螺钉连接方式。

在根据本发明另一实施例的使用微波能量的无电极放电灯中，优选在上述部件的旁边形成其余的部件，以便具有与本发明实施例相同的结构。

图号45’为透过光线并防止微波能量泄漏的网状元件。

如上所述，在根据本发明的使用微波能量的无电极放电灯中，通过在磁控管和谐振器之间安装结构紧凑的同轴波导，以便把从磁控管输出的微波能量输送到谐振器，可以减小灯具的尺寸，因此可容易地将这种无电极放电灯用于要求紧凑结构的低输出系统中，如投影电视等。

因为本发明可以有多种不偏离其精神或重要特征的实施方式，还应当理解上述实施例不会局限于前述说明中的任一细节，除非另外说明，而应广义地构成在附属权利要求所定义的范围和本发明的精神内进行，因而所有落在权利要求范围内的变化和修正或这种范围的等同替换也将包括在权利要求内。

Claims (20)

1.一种使用微波能量的无电极放电灯，包括：

谐振器，侧面具有开口部，并形成谐振微波能量的谐振区域；

带有天线的微波发生器，以便输出微波能量；

同轴波导，安装在谐振器的另一侧，把微波能量从微波发生器传送到谐振器，并具有在微波发生器天线的突出方向上延伸的内引导件；

设在谐振器内的放电灯，放电灯内充填有在微波能量的作用下可产生光线的荧光物质；和

网状元件，安装在谐振器开口部，防止微波能量泄漏并透过放电灯所产生的光线。

2.如权利要求1所述的放电灯，其特征在于，所述的微波发生器、同轴波导、谐振器、放电灯和网状元件联结并安排在同一轴线方向上。

3.如权利要求1所述的放电灯，其特征在于，所述的谐振器、放电灯和网状元件联结并安排在同一轴线方向上，而所述的微波发生器和同轴波导安排在与所述的谐振器、放电灯和网状元件轴线方向相邻的另一轴线方向。

4.如权利要求1所述的放电灯，其特征在于，所述的同轴波导具有外引导件和内引导件的结构，所述的外引导件为圆柱形并具有用来传送微波能量的通道，所述的内引导件从外引导件的中间部位向微波发生器天线的突出方向延伸。

5.如权利要求4所述的放电灯，其特征在于，所述的外引导件具有开放的结构，以便直接与微波发生器联结，并且在外引导件插入谐振器的部位上设有狭槽，以便输出微波能量。

6.如权利要求5所述的放电灯，其特征在于，所述的狭槽沿所述外引导件的圆周方向纵向地形成。

7.如权利要求5所述的放电灯，其特征在于，所述的狭槽为“U”形。

8.如权利要求5所述的放电灯，其特征在于，所述的狭槽为十字形。

9.如权利要求5所述的放电灯，其特征在于，所述的狭槽向外引导件的纵方向倾斜。

10.如权利要求5所述的放电灯，其特征在于，所述的狭槽在外引导件的圆周上为螺旋型。

11.如权利要求1所述的放电灯，其特征在于，在所述的同轴波导的侧面安装有匹配调谐棒。

12.如权利要求1所述的放电灯，其特征在于，反光镜安装在所述的谐振器开口部的网状元件之中，以便向前反射放电灯中产生的光线。

13.如权利要求1所述的放电灯，其特征在于，进一步包括用来旋转放电灯的放电灯旋转运行装置。

14.如权利要求13所述的放电灯，其特征在于，所述的放电灯旋转运行装置包括由谐振器支承的放电灯电机，和连接在放电灯电机与放电灯之间的电机轴，电机轴传递旋转力。

15.如权利要求14所述的放电灯，其特征在于，所述的谐振器具有隔开的空间，放电灯电机安装在隔开的空间内。

16.如权利要求14所述的放电灯，其特征在于，所述的放电灯旋转装置穿过谐振器的中心布置，而所述的同轴波导布置在与谐振器中心隔开的部位。

17.如权利要求1所述的放电灯，其特征在于，所述的微波发生器、同轴波导和谐振器位于侧面带有开放口部的壳体内。

18.如权利要求17所述的放电灯，其特征在于，所述的微波发生器为磁控管，在壳体内设有高压发生器，以便向磁控管提供经过升压的高电压。

19.如权利要求18所述的放电灯，其特征在于，在所述壳体内设有用于冷却磁控管和高压发生器的冷却装置。

20.如权利要求19所述的放电灯，其特征在于，在所述的壳体处形成有吸气孔和排气孔，以便流通外部的空气，并且所述的冷却装置包括位于壳体内的风扇室、安装在风扇室内并迫使外界空气流通的冷却风扇、以及旋转冷却风扇的风扇电机。

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