CN1492472A - 无电极灯系统及其灯泡 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无电极灯系统及其灯泡，所述灯泡包括：具有包封空间的灯泡单元，其中填充了由电场激励的发光材料以形成等离子体并发光；以及两个或多个导体，它们安装在包封空间内，以便导体的端部彼此面对。

Description

无电极灯系统及其灯泡
技术领域
本发明涉及一种无电极灯系统，并尤其涉及用在该无电极灯系统中的灯泡。
背景技术
无电极灯系统为通过利用灯泡单元内的微波形成电场而照明的装置，在该灯泡单元内，发光材料通过由电场所形成的等离子体点亮。
通常，当无电极灯熄灭时，无电极灯系统可以在经过特定时间(数十秒～几分钟)后再次点亮，这是因为惰性气体，即，与发光材料一同填充到灯泡单元中的缓冲气体的高压造成不能确保用于形成等离子体的含能电子的平均自由行程。
尤其是，在氙气Xe用作缓冲气体的情况下，发光效率比利用氩Ar气体的提高了大约5％。然而，Xe的碰撞截面较大，因此，难于在高压状态下放电。
因此，在现有技术中，为了缩短无电极灯系统的再次点亮时间，强风直接吹到灯泡单元上，以冷却灯泡并减小灯泡单元内的压力，然而，产生了如下问题，如由于附加装置而成本增大、附加装置的可靠性、围绕灯泡单元的空间利用、以及光线被附加装置所遮挡。
同样，在小尺寸光源的情况下，即，在用于点光源(弧光间隙小于2mm)的灯泡单元的情况下，必须具有用于初始发光的辅助装置。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种无电极灯系统及其灯泡，借此可以容易地实现再次点亮，并且灯泡单元的尺寸得以大大减小。
为了实现本发明的目的，如在此实施并广义上描述的，提供了一种无电极灯系统的灯泡，其包括：具有包封空间的灯泡单元，其中填充由电场激励的发光材料，以形成等离子体并发光；以及两个或多个导体，它们安装在包封空间内，并设置成面对彼此的端部。
另外，为了实现本发明的目的，提供了一种无电极灯系统，其包括：用于产生微波的微波发生器；连接到微波发生器上以谐振微波发生器内产生的微波的谐振器；安装在谐振器内的具有包封空间的灯泡单元，其中填充由电场激励而形成等离子体的发光材料，以便发光；以及两个或多个导体，它们安装在包封空间内，并且面对彼此的端部。
本发明的上述和其他目的、特征、方面和优点将从下面参照附图对本发明的描述中得以清楚。
附图说明
包括在此以对本发明的进一步理解并合并于此构成本说明书一部分的附图示出了本发明的实施例，并与描述一同解释本发明的原理。
图中：
图1是示出根据本发明的无电极灯系统的一部分的局部横截面图；
图2是示出图1所示的无电极灯系统的第一实施例的横截面图；
图3是示出图2所示的灯泡单元中的涂覆有耐热元件的导体的横截面图；
图4是示出在用于根据本发明的无电极灯系统中的灯泡单元内的同轴型谐振器的横截面图；
图5是示出根据本发明的无电极灯系统的灯泡单元的第二实施例的横截面图；
图6是示出涂覆有耐热元件的图5所示的灯泡单元的横截面图；
图7是示出根据本发明的无电极灯系统中的灯泡单元的第三实施例的横截面图；
图8是示出涂覆有耐热元件的图7所示的灯泡单元的横截面图；以及
图9和图10是示出根据本发明的无电极灯系统中的灯泡单元的第四和第五实施例的横截面图。
具体实施方式
将详细参照本发明优选实施例，其示例在附图中示出。
如图1所示，根据本发明的无电极灯系统包括：用于产生微波的微波发生器20；连接到微波发生器20上以谐振微波发生器20内产生的微波的谐振器40；安装在谐振器40内、具有包封空间的灯泡单元10，其中填充由谐振器40内的电场激励的发光材料，以产生等离子体并发光；以及两个导体11，它们安装在包封空间12内，使得端部彼此面对。
微波发生器20是用于产生形成电场的微波的装置，借此发光材料能够形成等离子体，并且通常磁控管用作微波发生器。
另外，微波发生器20可以与谐振器40一起安装，或另外安装，并且微波发生器20可以通过波导30连接到谐振器40上，以便向谐振器40发射自微波发生器产生的微波。
发光材料可以是金属、卤素化合物、硫或铯(Se)，其能够发出诸如可见光线的光(所发出的光的波长可以根据发光材料的不同而变化)。另外，包括Ar、Xe、Kr等的用于初始发光的缓冲气体，以及诸如水银的用于帮助初始放电的放电催化材料与发光材料一同填充，以使得点亮容易进行，或者控制发出的光的特性。
密封的包封空间12形成在灯泡单元10内，并且灯泡单元10由诸如石英或可透射光的陶瓷等具有高透光系数和小介电损失的材料制成。另外，当密封的包封空间12的大小较小时，如在用于点光源的灯泡单元中，理想的是灯泡单元10的厚度大于包封空间12的宽度二倍，以便提高制造的容易性和灯泡单元12的可靠性。
灯泡单元10安装到谐振器40内，并可以通过如图1所示的支撑元件15安装。
可以安装两个(或多个)导体11，而导体的端部设置成彼此面对，以便在导体端部之间形成强电场，如图2所示。导体11由诸如钨的材料制成，其具有高耐热性，以便即使在包封空间12内数百度的高温下也可以保持导体的物理形状。另外，如图3所示，导体11可以在其外周表面上涂覆有耐热元件13，以防止导体由于直接与包封空间12内的发光材料反应而损坏。当考虑与灯泡单元10连接以及热膨胀系数时，耐热元件13可以与灯泡单元10的材料相同，如为石英或可透射光的陶瓷；由于考虑导体11的热膨胀，耐热元件13可以形成有余量空间。
另一方面，基于灯泡单元10或导体11的形状，导体11能够更有效地汇聚电场。为了如图5所示使得电场的汇聚最大，可以如图2和3所示在导体11的端部上形成尖顶11a。当然，耐热元件13可以涂覆在导体11上，如图6所示。
同样，可以改变灯泡单元10的形状，以便改善电场在包封空间12内的汇聚，并且灯泡单元10的形状可以形成为“8”字形，如图7和8所示，而不是通常的球形或圆形。另外，导体11的端部安装在两侧上，占据(take)它们之间的包封空间12的弯曲部分，由此，电场得以汇聚的部分变窄而产生等离子体汇聚现象，于是加快了再次点亮，并且可以控制光源的大小。
同样，具有“8”字形的灯泡单元10能够控制导体11之间的间隙，并控制包封空间12的形状。
如图9和10所示，导体11端部之间的距离与包封空间12的尺寸成正比，因此，可以改善基于灯泡单元10的尺寸变化的再次点亮特性。尤其是，在小尺寸光源的情况下，即，用于点光源(弧光间隙小于2mm)的情况下，可以通过减小各端部之间的距离来改善再次点亮特性。
即，如图9和10所示，导体11端部之间的距离与灯泡单元10的尺寸或包封空间12的尺寸成正比，因此，可以产生用于初始点亮或用于再次点亮的适当的电场汇聚现象。尤其是，如图10所示，导体11可以安装在灯泡单元10中，而不用附加的保护导体11用的耐热元件13。
另一方面，如图4所示，根据本发明的无电极灯系统可以包括微波馈送器单元50，其连接到微波发生器20上并延伸到谐振器60中，用于将微波发生器20内产生的微波发射到谐振器60中。此时，导体11中的一个连接到微波馈送器单元50上，而另一个可以连接到谐振器50上。
未解释的附图标记71代表反射镜，用于使得自灯泡单元10产生的光面向特定方向，而附图标记72代表过滤元件(mesh member)，其透射光线，但阻挡微波。另外，如图5到10所示，连接到导体11上的零件14表示在灯泡单元10用于图4所示的无电极灯系统中的情况下，导体11分别连接到谐振器60和微波馈送器单元50上的状态。
具有上述结构的根据本发明的无电极灯系统的工作详述如下：
微波发生器20产生具有由电源所设定的输出功率的微波，而所产生的微波通过波导30发送到谐振器40。另外，填充在灯泡单元10的包封空间12内的发光材料由谐振器40所形成的电场而形成等离子体，由此发光。
此时，缓冲气体使得灯泡单元10的初始点亮或再次点亮容易进行，并同时，强电场在导体11之间汇聚，使得初始点亮或再次点亮容易进行。
同样，在具有图4所示结构的无电极灯系统中，强电场形成在谐振器60和微波馈送器单元50中间。此外，连接到微波馈送器单元50和谐振器60上的导体11一同形成强电场，由此初始点亮或再次点亮可容易实现。
根据本发明的无电极灯系统，彼此面对的导体安装在灯泡单元中，使得电场在导体端部上汇聚，于是形成强电场，加快了电子的放电速度。由此，无电极灯系统的初始点亮时间或再次点亮时间可以缩短。
由于在不背离本发明的精髓或主要特征前提下可以以多种形式实施本发明，因此，应该理解到上述实施例并不由前面描述的任何细节所限制，除非另有指定，而是应该在所附权利要求书限定的其精髓和范围内广泛理解，因此落入权利要求书的范围和边界之内或者这种范围和边界等价物之内的所有变化和改进都由所附权利要求书包涵。

Claims (20)

1.一种用于无电极灯系统的灯泡，包括：
具有包封空间的灯泡单元，其中填充了由电场激励的发光材料，以形成等离子体并发光；以及
两个或多个导体，它们安装在包封空间内，以使得导体的端部彼此面对。
2.如权利要求1所述的灯泡，其中，灯泡单元为石英或可透射光的陶瓷材料。
3.如权利要求1所述的灯泡，其中，导体的数量为二。
4.如权利要求1所述的灯泡，其中，导体由钨制成。
5.如权利要求1所述的灯泡，其中，导体涂覆有耐热元件。
6.如权利要求5所述的灯泡，其中，耐热元件由与灯泡单元相同的材料涂覆。
7.如权利要求1所述的灯泡，其中，导体端部之间的距离与包封空间的尺寸成正比。
8.如权利要求1所述的灯泡，其中，灯泡单元的厚度大于包封空间宽度的二倍。
9.如权利要求1所述的灯泡，其中，灯泡单元为球形。
10.如权利要求1所述的灯泡，其中，灯泡单元和包封空间形成为8字形。
11.如权利要求1所述的灯泡，其中，无电极灯系统利用同轴型谐振器，而导体中的一个连接到谐振器上，而另一个连接内电极，该内电极牢固地安装谐振器中的灯泡单元。
12.一种无电极灯系统，包括：
用于产生微波的微波发生器；
连接到微波发生器上的谐振器，用于谐振自微波发生器产生的微波；
安装到谐振器内并具有包封空间的灯泡单元，在该包封空间内填充发光材料，该材料由谐振器内的电场形成等离子体以发光；以及
两个或多个导体，它们安装在包封空间内，以便导体的端部彼此面对。
13.如权利要求12所述的系统，还包括连接到微波发生器上的波导，其用于将来自微波发生器的微波发送到谐振器。
14.如权利要求12所述的系统，其中，导体的数量为二。
15.如权利要求12所述的系统，其中，导体涂覆有耐热材料。
16.如权利要求15所述的系统，其中，耐热元件覆盖有与灯泡单元相同的材料。
17.如权利要求15所述的系统，其中，耐热元件为石英或可透射光的陶瓷材料。
18.如权利要求12所述的系统，其中，导体端部之间的距离与包封空间的尺寸成正比。
19.如权利要求12所述的系统，其中，灯泡单元的厚度大于包封空间的宽度的二倍。
20.如权利要求12所述的系统，还包括微波馈送器单元，其连接到微波单元上并延伸到谐振器中，用于将微波发生器内产生的微波发送到谐振器，其中导体中的一个连接到谐振器上，而另一个连接到微波馈送器单元上。
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