CN1716686B - 用于无电极发光装置的波导系统 - Google Patents

Abstract

提供一种用于无电极发光装置的波导系统，包括：波导，引导由固定地插在该波导内表面的微波发生装置的天线输出的微波能量，且具有形成在波导的内表面并与设置了灯泡的谐振器连通的狭缝用于在谐振器内提供微波能量；第一调谐棒，由波导内表面突出并靠近狭缝设置，用于与天线阻抗匹配和与天线的输出频率调谐；以及第二调谐棒，与第一调谐棒以特定间隔由波导的内表面突出，并与第一调谐棒一同扩展带宽，用于与根据天线阻抗变化而改变的天线的输出频率调谐，由此使得能够提供由谐振器天线输出最大微波能量，确保谐振稳定性。

Description

用于无电极发光装置的波导系统

技术领域

本发明涉及一种用于无电极发光装置的波导系统，具体而言，本发明涉及一种用于无电极发光装置的波导系统，其尺寸小且能够向谐振器中提供最大微波能量。

背景技术

在无电极发光装置中，由磁控管，即功率源的天线产生的微波功率经波导传送到谐振器，且微波功率供给安装在谐振器中的电极灯泡，使得灯泡辐射出可见光线或紫外光线。通常，与辉光灯或荧光灯相比其寿命更长，且其发光效果出色。

如上所述，为向谐振器中供给由磁控管的天线产生的最大微波能量，应很好地实现磁控管的天线与波导或波导与谐振器之间的阻抗匹配，并且也应该很好地实现相对于磁控管输出频率的调谐。另外，频率适应应依据磁控管的阻抗变化而得到满足。

为满足上述条件，作为现有技术的示例，三棒调谐器系统已为人们所熟知，其中由磁控管天线至波导狭缝的长度由所导波长(λ_g)的八分之三固定，从而使其总能与任意磁控管天线的阻抗相匹配。然而，因为波导的长度在系统中可以延长，因此难以实施于紧凑系统，且存在多种不同方法调谐谐振频率。

另外，作为现有技术的另一示例，美国专利No.5,977,712中引入了一种技术，在磁控管天线至波导狭缝的长度短于所导波长(λ_g)一半的情况下采用导电棒，然而在该专利中不易调整带宽。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种用于无电极发光装置的波导系统，其尺寸小且能够通过使用两调谐棒执行电感功能或电容功能来调整谐振频率的带宽，由此在初始发光和完成发光后能够对于谐振频率变化具有较少的影响，且能够确保谐振稳定性。    

为实现本发明的这些和其它优点且根据在此实施和宽泛介绍的本发明的目的，提供一种用于无电极发光装置的波导系统，包括：波导，引导由固定地插在该波导内表面的微波发生装置的天线输出的微波能量，且具有形成在波导的内表面并与设置了灯泡的谐振器连通的狭缝以向谐振器内提供微波能量；第一调谐棒，由波导内表面突出并靠近狭缝设置，用于与天线阻抗匹配和与天线的输出频率调谐；以及第二调谐棒，与第一调谐棒以特定间隔由波导的内表面突出，并与第一调谐棒一同扩展带宽，用于与根据天线阻抗变化而改变的天线的输出频率调谐。

通过以下结合附图对本发明进行的详细介绍，将使本发明的上述及其它目的、特征、方面和优点变得更加明显易懂。

附图说明

为本发明提供进一步的理解而引入且结合并构成本说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，且与说明一起解释了本发明的原理，附图中：

图1为具有根据本发明的波导系统的无电极发光装置结构的透视图；

图2为示出图1所示的无电极发光装置内部的纵截面图；

图3为示出放大的根据本发明的波导的局部截面图；

图4为示出根据本发明的调谐棒的放大图；

图5A至5C为示出S11频率通过特性的曲线图；以及

图6A和6B为S11频率通过特性的曲线图，其示出了依照根据本发的调谐棒的长度调整而扩展的带宽的状态。

具体实施方式

现在将详细介绍本发明的优选实施例，其中的示例在附图中示出。

以下，将参照附图说明根据本发明的无电极发光装置的实施例。

存在有多种用于根据本发明的无电极发光装置的波导系统的实施例，以下将介绍其中最为优选的实施例。

图1为具有根据本发明的波导系统的无电极发光装置结构的透视图。图2为示出图1所示的无电极发光装置内部的纵截面图。图3为示出放大的根据本发明的波导的局部截面图，而图4为示出根据本发明的调谐棒的放大图。

如该些附图所示，具有基于本发明的波导系统的无电极发光装置在机壳101内设置有微波发生装置102，用于产生微波能量。

并且，用于引导在微波发生装置102中产生的微波能量的紧凑尺寸波导系统103安装在微波发生装置102的上端部处。用于谐振经波导系统103引导的微波能量的网型谐振器104耦接于机壳101的外侧。

另外，其中密封(填充)有通过谐振的微波能量发光的发光材料的球形灯泡105安装在谐振器104内。灯泡105通过连接于设置在灯炮轴105a下端部的马达轴106a的马达106旋转。

包围谐振器104的反光罩107安装在机壳101的外侧，由此从灯泡105发射的光通过谐振器104，其后由反光罩107反射。

由图3可见，波导系统103包括波导111、第一调谐棒112和第二调谐棒113，波导111通过其中的通道110引导由固定地插在波导111内表面的微波发生装置102的天线102a输出的微波能量且具有狭缝111b，狭缝111b形成在波导111的内表面并与设置了灯泡105的谐振器104连通以向谐振器104内提供微波能量，第一调谐棒112由波导111内表面突出并靠近狭缝111b设置，用于与天线102a阻抗匹配和与天线102a的输出频率调谐，第二调谐棒113与第一调谐棒112以特定间隔由波导111的内表面突出，并与第一调谐棒112一同扩展带宽，用于与根据天线102a的阻抗变化而改变的天线102a的输出频率调谐。

波导111具有长方体形状，且有金属材料形成。其中插有微波发生装置102的天线102a的天线插入部分111a形成在波导111下部的一侧。

第一调谐棒112安装在波导固定地插入了天线的内壁111e，使得第一调谐棒112的突出端部靠近狭缝111b。第二调谐棒113安装在面对安装有第一调谐棒112的表面的表面111c上，由此第二调谐棒113的端部面对安装有第一调谐棒112的表面111e。

此时，第一调谐棒112和第二调谐棒113平行于天线102a安装，且优选垂直于分别安装了调谐棒112和113的表面111c和111e。

此处，第二调谐棒113优选比第一调谐棒112更靠近天线102a设置，从而优化微波能量传输。

此时，第二调谐棒113与天线102a之间应有一定的间隔，由此能够防止其间的电弧放电。

第一和第二调谐棒112和113可以调整其高度地安装，从而灵活处理天线的阻抗匹配和谐振频率调谐。

参照图3和4，第一和第二调谐棒112和113在其每一个的端部分别具有公螺纹部分112a和113a，而结合于公螺纹部分112a和113a的母螺纹部分111d和111f形成在波导111的内表面。据此，调谐棒112和113可以方便地安装，且第一和第二调谐棒112和113的高度也可以根据公螺纹部分112a和113a与母螺纹部分111d和111f之间的结合程度而调整。

另外，优选第一和第二调谐棒112和113形成为圆柱形，根据阻抗匹配和谐振频率调谐的条件也可形成为多边形。

另外，根据阻抗匹配和谐振频率调谐的条件，第一和第二调谐棒112和113优选具有1至10mm的厚度。

具有上述构造的根据本发明的波导系统的无电极发光装置如下工作。

在向微波发生装置102施加高电压时，产生了其后经波导111引导的微波能量，随后其经波导111的狭缝111b射入谐振器104。密封在灯炮105中的发光材料通过所发射的微波能量放电，从而利用等离子体产生光。如此产生的光通过经反光罩107反射向前照射。

此时，如上所述，可以通过安装在波导111中的第一和第二调谐棒112和113轻易地实现与微波发生装置102的天线102a的阻抗匹配和输出频率调谐，还可以扩展谐振频率的带宽。

此处，第一调谐棒112和第二调谐棒113可以视作串联LC(即，电感和电容)的等效电路。

图5A至5C为示出S11频率通过特性的曲线图，其中“S11”表示反射系数，“f”表示可变频率，“f0”表示谐振频率，其中在f/f0＝1的情况下，可以精确地实现谐振频率匹配。

即，第一调谐棒112安装在波导111的内表面，即在固定插入了天线102a的表面，由此在波导111与谐振器104之间匹配了天线102a的阻抗。即，一旦第一调谐棒112的高度变化，值L和C变化，狭缝111b的阻抗也变化。结果，如图5A所示，可以根据谐振频率的变化实现阻抗匹配。

然而，根据磁控管天线102a的阻抗变化，由图5B可见，由于调谐范围可存在限制，因此第二调谐棒113安装在与第一调谐棒112相对的部分，从而稳定地实现阻抗匹配和防止与天线102a的电弧放电。

由此，如图5C所示，组合第一调谐棒112和第二调谐棒113的长度来实现相对于任意天线102a阻抗的频率匹配。

另外，第一调谐棒112和第二调谐棒113安装在彼此相对的部分，且第一调谐棒112的端部靠近狭缝111b设置，从而有效地获得紧凑尺寸波导111。第一调谐棒112靠近波导111的内部横向表面111g设置，由此获得内部横向表面111g可以移动的效果。据此，可以通过同时考虑内部横向表面111g处的反射波的影响实现谐振频率调谐。

另外，在适当调整调谐棒112和113的长度及调谐棒112和113之间的间隔时，品质因数(Q)值变化，且谐振频率精确地调谐，由此可以调整带宽。(Q值与带宽成反比)

另外，在无电极发光装置中，由于波导111连接于谐振器104，发生了微波发生装置102天线102a的阻抗变化，由此确保在任意频率发生谐振，尽管谐振频率未满足目标值。因此，可以在紧凑的无电极发光装置中通过为波导111提供上述彼此面对的两个调谐棒112和113实现初始谐振频率偏移。由此，两调谐棒112和113中之一，即第一调谐棒112用于在适当频率处产生初始谐振，另一调谐棒，即第二调谐棒113用于精确地匹配由天线102a施加的频率。据此，Q值减小，且带宽适当扩展，由此改善谐振的稳定性。

图6A和6B为S11频率通过特性的曲线图，其示出了依照根据本发的调谐棒的长度调整而扩展带宽的状态。与图5类似，“S11”表示反射系数，“f”为可变频率，“f0”表示谐振频率，其中在f/f0＝1的情况下，可以精确地实现谐振频率匹配。

参照图6A，一旦缩短第二调谐棒113的长度，可以注意到，带宽扩展且谐振频率变得更加精确。然而，若带宽过度展宽，反射系数变大，导致难以提供最大功率。

另一方面，如图6B所示，若在初始谐振频率朝右侧移动的状态下第一调谐棒112稍微伸长，第二调谐棒113的长度缩短，如图6A所示，带宽减小更多，且谐振频率变得精确，由此降低了反射系数S11。据此，微波能量的透射功率可以增大。

即，可以通过使用两调谐棒112和113实现精确的谐振，若调整带宽和反射系数，可以增大频率稳定性和提供功率的效率。

如上所述，在基于本发明的无电极发光装置的波导系统中，在波导中在彼此相对的位置以其间一定的间隔设置了两调谐棒，由此两调谐棒中之一用于在适当的频率产生初始谐振，另一调谐棒用于在目标值下谐振和调整Q值，从而适当调整带宽。结果，可以使用紧凑波导尺寸且便于改善谐振稳定性。

由于本发明可以以几种形式实施而不脱离其实质和基本特性，因此还可理解，除特别指出，上述实施例不受上述任何细节的限制，而是应在其如所附权利要求限定的实质和范围内宽泛地构造，因此所附权利要求应包括所有属于权利要求的范围和边界内或与其等效的范围和边界内的变化和改动。

Claims (10)

1.一种用于无电极发光装置的波导系统，包括：

波导，引导由固定地插在该波导内表面的微波发生装置的天线输出的微波能量，且具有形成在波导的内表面并与设置了灯泡的谐振器连通的狭缝用于在谐振器内提供微波能量；

第一调谐棒，由波导内表面突出并靠近狭缝设置，用于与天线阻抗匹配和与天线的输出频率调谐；以及

第二调谐棒，与第一调谐棒以特定间隔由波导的内表面突出，并与第一调谐棒一同扩展带宽，用于与根据天线阻抗变化而改变的天线的输出频率调谐，

其中第一和第二调谐棒其高度可调整地安装，并且所述第二调谐棒安装在与所述第一调谐棒相对的部分。

2.如权利要求1所述的系统，其中第一调谐棒的突出端部靠近狭缝设置，而第二调谐棒安装在面对安装了第一调谐棒的表面的表面处，由此第二调谐棒的端部面对安装了第一调谐棒的表面。

3.如权利要求2所述的系统，其中第一和第二调谐棒平行于天线安装。

4.如权利要求3所述的系统，其中第二调谐棒比第一调谐棒更靠近天线设置。

5.如权利要求4所述的系统，其中第二调谐棒以一定间隔离开天线设置，从而防止其间的电弧放电。

6.如权利要求1所述的系统，其中第一和第二调谐棒局在其各自的端部具有公螺纹部分，与该些公螺纹部分结合的母螺纹部分形成在波导的内表面，由此调整突出高度。

7.如权利要求1所述的系统，其中第一和第二调谐棒形成为圆柱形。

8.如权利要求1所述的系统，其中第一和第二调谐棒形成为多边形。

9.如权利要求1所述的系统，其中第一和第二调谐棒具有1至10mm的厚度。

10.如权利要求1所述的系统，其中第一和第二调谐棒由金属材料形成。

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