EA016810B1

EA016810B1 - Источник света

Info

Publication number: EA016810B1
Application number: EA201070620A
Authority: EA
Inventors: Эндрю Саймон Нит
Original assignee: Сиравижэн Лимитед
Priority date: 2007-11-16
Filing date: 2008-11-14
Publication date: 2012-07-30
Also published as: HK1143243A1; JP2010538412A; US8089203B2; EA201070620A1; EP2287888B1; GEP20135763B; BRPI0820083A2; EP2287887A1; MY152374A; AP2010005270A0; CA2694113C; US20110285286A1; JP4813622B2; ES2366361T3; EP2287887B1; ES2383435T3; CN101790773A; US20100194257A1; DK2188829T3; WO2009063205A2

Abstract

Лампа содержит источник света в виде светоизлучающего резонатора (1), магнетрон (2) и согласующий шлейф (3). Рефлектор (4) установлен в месте соединения источника света и согласующего шлейфа для формирования в целом коллимированного луча (5) света. Светоизлучающий резонатор содержит оболочку (11), образованную из внутренней и внешней оболочки (12, 13) из кварца. Они представляют собой круглые цилиндрические трубки (14, 15) с соответственными концевыми пластинками (16, 17). Вольфрамовая проволочная сетка (18), имеющая размер ячеек для создания заземленного экрана для микроволн внутри резонатора, расположена между трубками и концевыми пластинками соответственно. Каждая оболочка, составленная из трубки и пластинок, является герметичной. Соединение на корпус (18') выходит из сетки за пределы оболочки. Длина в осевом направлении оболочки между проволочной сеткой, зажатой между концевыми пластинами, составляет λ/2 для рабочей частоты микроволны. На одном конце оболочки молибденовое приводящее соединение 19 проходит к вольфрамовому диску (20). Он расположен поперек оси A оболочки на расстоянии 1/16λ от сетки на конце оболочки. Оболочка заполнена материалом возбуждения плазмы, например порцией галоида металла в благородном газе. Диск действует как антенна и приводится в действие магнетроном (2), через согласующую цепь (3).

Description

Данное изобретение относится к источнику света для лампы, питаемой микроволновым излучением. Известно, что существует способ производства света посредством возбуждения разряда в капсуле. Типичными примерами являются натриевые газоразрядные лампы и флуоресцентные лампы. Последние используют пары ртути, которые производят ультрафиолетовое излучение. В свою очередь, это заставляет флуоресцентный порошок производить свет. Такие лампы являются более эффективными с точки зрения люменов света, излучаемых на каждый ватт потребленной электроэнергии, чем лампы накаливания с вольфрамовой нитью. Однако они все еще имеют недостаток, заключающийся в необходимости наличия электродов в капсуле. Поскольку они проводят ток, необходимый для разряда, они изнашиваются и, в конце концов, приходят в негодность.

Авторы разработали безэлектродную лампу с колбой, как описано в заявке на патент РСТ/СВ2006/002018 для лампы (лампа 2018), РСТ/СВ2005/005080 для колбы лампы и РСТ/СВ2007/001935 для согласующей цепи лампы, питаемой микроволновым излучением. Все это относится к лампам, которые работают без электродов посредством использования микроволновой энергии для индуцирования светоизлучающей плазмы в колбе. Более ранние предложения, использующие атмосферные волны для подачи микроволновой энергии в колбу, были выполнены, например, Ривюи Ыдййид Сотрогайои в патенте США № 5334913. Если используется воздушный волновод, лампа является громоздкой, поскольку физический размер волновода является частью длины волны микроволн в воздухе. Это не является проблемой, например, для освещения улиц, но делает этот тип освещения неприемлемым для многих вариантов практического применения. Поэтому лампа 2018 использует диэлектрический волновод, который значительно уменьшает длину волны на рабочей частоте 2,4 ГГ ц. Данная лампа подходит для применения в бытовых приборах, таких как проекционное телевидение.

В патенте США № 6737809 описывается источник света, питаемый микроволновой энергией, при этом источник света содержит корпус, имеющий выполненную в нем герметичную полость;

ограничивающую микроволны клетку Фарадея, окружающую корпус;

корпус и полость, определяющие резонансный волновод;

в полости засыпку материала, возбуждаемого микроволновой энергией для образования в ней светоизлучающей плазмы; и антенну, установленную внутри корпуса для передачи засыпке, вызывающей появление плазмы микроволновой энергии, при этом антенна содержит соединение, выходящее наружу корпуса для присоединения к источнику микроволновой энергии.

Теперь авторы изобретения считают, что можно объединить колбу и волновод в единый компонент.

Целью данного изобретения является обеспечение улучшенной лампы, имеющей такую колбу, объединенную с волноводом.

В соответствии с изобретением предлагается источник света, питаемый микроволновой энергией, причем источник содержит корпус, имеющий выполненную в нем герметичную полость;

ограничивающую микроволны клетку Фарадея, окружающую корпус; корпус внутри клетки Фарадея, являющийся резонансным волноводом;

в полости засыпку материала, возбуждаемого микроволновой энергией для образования в ней светоизлучающей плазмы; и антенну, установленную внутри корпуса для передачи засыпке, вызывающей появление плазмы, микроволновой энергии, при этом антенна содержит соединение, выходящее наружу корпуса для присоединения к источнику микроволновой энергии;

где корпус представляет собой твердый плазменный тигель, выполненный из прозрачного материала для выхода из него света; и клетка Фарадея, по меньшей мере частично, пропускает свет, что позволяет выходить свету из плазменного тигля;

при этом конструкция является такой, что свет от плазмы в полости может проходить через плазменный тигель и излучаться из него через клетку.

Как используется в данном описании термин прозрачный означает, что материал, из которого выполнен предмет, описанный как прозрачный, является прозрачным или полупрозрачным;

термин плазменный тигель означает закрытый корпус, содержащий плазму, причем последняя находится в полости, когда засыпка последней возбуждается микроволновой энергией от антенны.

Обычно материалом тигля может быть твердый диэлектрический материал.

Хотя можно представить, что твердый плазменный тигель может иметь различные структуры и составы по всему своему объему, в особенности если он содержит более чем одну спаянную друг с другом часть, обычно допускается, что он будет в целом однородным по всему своему объему.

Во втором варианте осуществления, описанном ниже, плазменный тигель имеет круглое поперечное сечение и имеет размеры, равные половине длины волны, проходящей диаметрально внутри него.

- 1 016810

Как правило, при использовании свет, излучаемый источником света, будет отражен в конкретном направлении. Может быть выполнен внешний рефлектор или как во втором варианте осуществления плазменный тигель может иметь определенные контуры для отражения света в конкретном направлении. Контурная поверхность может быть отполирована и основываться на полном внутреннем отражении. Альтернативно, он может иметь металлизацию для увеличения отражения. В этом случае металлизация может образовывать часть клетки Фарадея. В другом альтернативном варианте плазменный тигель может быть сопряжен с дополнительным рефлектором, размещенным для отражения света через плазменный тигель.

Предусматривается, что плазменный тигель будет выполнен из кварца или спеченного прозрачного керамического материала, хотя другие материалы также могут быть подходящими. В частности, керамический материал может быть прозрачным или полупрозрачным. Примером подходящего полупрозрачного керамического материала является поликристаллический глинозем, а примером прозрачного керамического материала является поликристаллический алюминиево-иттриевый гранат - УЛС. Другими подходящими материалами являются нитрид алюминия и монокристаллический сапфир.

Клетка Фарадея может быть выполнена посредством покрытия плазменного тигля тонким слоем проводящего прозрачного материала, такого как индий, оксид олова. Альтернативно, плазменный тигель может быть заключен в сеть из проводящего провода. В свою очередь, проводящая сеть может быть вплавлена в материал плазменного тигля, при этом материал плазменного тигля выступает за границы сетки.

Антенна может проходить в плазменную полость, если выполнена из подходящего материала, устойчивого к воздействию засыпки, особенно там, где плазменный тигель имеет толщину стенки, меньшую по сравнению с расстоянием внутри плазменного тигля от клетки Фарадея с одной стороны или конца и до другой стороны или конца. В этом случае резонанс может быть создан преимущественно в полости. Такой антенной может быть стержень, выступающий в полость, но предпочтительно она является пластинкой, обычно диском, расположенным поперек длины плазменного тигля. Соединение для антенны может выступать сбоку плазменного тигля в плоскости антенны или рядом с ней или, что является предпочтительным, оно может выходить аксиально из плазменного тигля, поперек плоскости антенны.

Альтернативно, антенна может быть стержнем из проводящего металла, проходящим выступ в плазменном тигле. Таким выступом может быть тонкостенный выступ в полости, при этом стержневая антенна действует подобно упомянутой выше пластинчатой антенне. Выступ может проходить параллельно длине полости или перпендикулярно ей. В качестве альтернативы, если полость является меньше, чем расстояние в плазменный тигель от клетки Фарадея на одной стороне или конце и до другого (другой), выступ может быть выполнен вдоль стороны полости, при этом резонанс создается через плазменный тигель, в основном внутри плазменного тигля. В этом случае плазменный тигель будет иметь диэлектрическую проницаемость, большую, чем диэлектрическая проницаемость окружающей атмосферы, и длина волны резонанса будет короче, чем длина волны в свободном пространстве.

В то же время плазменный тигель может равняться или быть кратным длине волны резонансных микроволн внутри плазменного тигля, предпочтительно равняться половине длины волны.

Материал засыпки может быть любым количеством элементов, известных для излучения света из плазмы, взятых по отдельности или в комбинации.

Предпочтительно клетка Фарадея включает по меньшей мере одно отверстие для локального увеличения передачи света через нее. Обычно отверстие будет не больше чем одна десятая длины волны в свободном пространстве микроволн в тигле. Обычно для работы при 2,45 ГГц отверстие будет не более чем 1/10x12,24 см, т.е. 12,24 мм, и для 5,8 ГГц не более чем 6,12 мм.

Может быть выполнено более чем одно отверстие. Например, если свет должен выходить из тигля и аксиально, и радиально, соответственно расположенные отверстия могут быть выполнены.

Выполнение области с отверстиями позволяет излучать больше света из источника света, чем было бы в случае его отсутствия.

Предпочтительно прозрачный плазменный тигель имеет отверстие, имеющее ступень, и глухое отверстие, проходящее от полости к поверхности тигля; и заглушку из прозрачного материала, установленную в глухом отверстии и припаянную к тиглю. Ступень и полость могут быть выполнены механическим сверлением материала тигля или другими средствами, например литьем.

В то же время предполагается, что с совместимыми коэффициентами термического расширения, как между искусственным сапфиром для заглушки и прозрачным глиноземом для тигля, заглушка и тигель могут быть выполнены из разных материалов, как правило, они выполнены из одного материала, обычно из кварца.

В свою очередь, заглушка может быть запаяна плавким материалом между заглушкой и тиглем, таким как фритта, но в предпочтительном варианте осуществления заглушка и тигель сплавлены посредством плавления их собственного материала. Для плавления тигель может быть полностью нагрет. Однако локальный нагрев, направленный на область плавления, является предпочтительным. Обычно это выполняется посредством лазера.

- 2 016810

Заглушка может быть одинаковой глубины со ступенью, в этом случае заглушка располагается заподлицо с поверхностью тигля. Однако заглушка может выступать из поверхности. Эти два альтернативных варианта являются подходящими там, где полость выполнена близко к поверхности тигля. В третьем альтернативном варианте там, где полость выполнена более глубоко в тигле, заглушка является утопленной. В последнем варианте осуществления длина глухого отверстия до поверхности может быть заполнена дополнительной заглушкой, выполненной из того же материала и закрепленной, но не обязательно запаянной, в глухом отверстии, при этом дополнительная заглушка установлена заподлицо с поверхностью. Данная конструкция позволяет полости находиться по центру тигля, а тиглю, что касается диэлектрического материала, вести себя как цельное твердое тело (с центральной полостью).

Предпочтительно источник света объединен в лампу с источником микроволн и согласующей цепью в качестве цельной интегральной структуры.

Одновременно источник микроволн может быть твердотельным генератором и усилителем, в предпочтительном варианте осуществления, принимая во внимание выходную мощность, источником является магнетрон. Обычно мощность магнетрона будет равна 1 кВт.

В предпочтительном варианте осуществления согласующая цепь представляет собой согласующий шлейф, обычно тройной согласующий шлейф.

Должно быть отмечено, что, поскольку обычно источники света по данному изобретению используются исключительно для получения видимого света, они подходят для получения невидимого света, а также, в частности, ультрафиолетового света.

Для помощи в понимании изобретения различные конкретные его варианты осуществления будут описаны далее в качестве примера и со ссылками на сопутствующие графические материалы, на которых:

на фиг. 1 изображен вид сбоку источника света в соответствии с данным изобретением в сочетании как лампа с микроволновой задающей схемой;

на фиг. 2 изображен увеличенный вид источника света в лампе, изображенной на фиг. 1;

на фиг. 3 изображен подобный вид согласующего шлейфа микроволновой задающей схемы, изображенной на фиг. 1;

на фиг. 4 изображен частичный вид в разрезе соединения между источником света и согласующим шлейфом;

на фиг. 5 изображен вид, подобный виду на фиг. 2, альтернативного источника света;

на фиг. 6 изображен общий вид плазменного тигля другого источника света по данному изобретению;

на фиг. 7 изображен общий вид прозрачного плазменного тигля дополнительного источника света по данному изобретению;

на фиг. 8 изображен вид сбоку в разрезе дополнительного источника света, включающий часть согласующей цепи и адаптер для плазменного тигля;

на фиг. 9 изображен общий вид прозрачного плазменного тигля для другого источника света по данному изобретению;

на фиг. 10 изображен схематический вид лампы, питаемой микроволнами, включающей прозрачный плазменный тигель, изображенный на фиг. 9;

на фиг. 11 изображен общий вид дополнительного прозрачного плазменного тигля в соответствии с изобретением для лампы, питаемой микроволнами;

на фиг. 12 изображен схематический вид лампы, питаемой микроволнами, включающей прозрачный плазменный тигель, изображенный на фиг. 11;

на фиг. 13 изображен вид, подобный виду на фиг. 11, другого прозрачного плазменного тигля в соответствии с изобретением;

на фиг. 14 изображен вид, подобный виду на фиг. 12, только тигля, изображенного на фиг. 13.

В соответствии с фиг. 1-5 лампа по данному изобретению содержит источник света в виде светоизлучающего резонатора 1, магнетрона 2 и согласующего шлейфа 3. Рефлектор 4 установлен в месте соединения источника света и согласующего шлейфа для формирования в целом коллимированного луча 5 света.

Светоизлучающий резонатор содержит тигель 11, образованный из внутренней оболочки 12 и внешней оболочки 13 из кварца. Они представляют собой круглые цилиндрические трубки 14, 15 с соответственными концевыми пластинками 16, 17. Клетка Фарадея в виде вольфрамовой проволочной сетки 18, имеющей размер ячеек для создания заземленного экрана для микроволн внутри резонатора, расположена между трубками и концевыми пластинками соответственно. Каждая оболочка, составленная из трубки и пластинок, является герметичной. Соединение на корпус 18' выходит из сетки за пределы оболочки.

- 3 016810

Длина в осевом направлении тигля между проволочной сеткой, зажатой между концевыми пластинами, составляет λ/2 для рабочей частоты микроволны. На одном конце тигля молибденовое приводящее соединение 19 проходит к вольфрамовому диску 20. Он расположен поперек оси А тигля на расстоянии 1/16λ от сетки на конце тигля. Тигель заполнен материалом возбуждения плазмы, например порцией галоида металла в благородном газе.

Диск действует как антенна и приводится в действие магнетроном 2 через согласующую цепь 3. Согласующаяся цепь представляет собой воздушный волновод 32 из алюминия, имеющий выходную антенну 22 магнетрона в качестве входа. Выходная антенна 33 согласующей цепи представляет собой диск, такой как антенный диск резонатора, и присоединена к соединению 34, выходящему из согласующей цепи и изолированному от нее посредством изолирующей втулки 35. Согласующая цепь имеет три настроечных шлейфа 36, 37, 38. Они размещены на расстоянии λ/4, настраивая согласующую цепь как согласующий шлейф.

Согласующая цепь имеет на своих концах фланцы 39, 40, посредством которых она присоединяется к магнетрону и источнику света. Конец последнего скреплен цементом 41 с держателем 42 из керамического материала. Он имеет отверстия 43 с таким же диаметром делительной окружности (РОЭ), как и отверстия 44 на фланце 40 согласующей цепи, к которому он прикрепляется болтами 45. Кольцевая проставка 46 разделяет согласующую цепь и держатель, в результате чего соединения 34, 19 согласующего шлейфа и источника света могут иметь общую ось и соединяться друг с другом посредством фиксатора 47. Рефлектор 4 также крепится болтами между держателем 42 и проставкой 46. Соединения на корпус 18' также присоединяются к болтам 45.

На фиг. 5 изображен альтернативный светоизлучающий резонатор, также имеющий внутреннюю и внешнюю оболочки из кварца с сеткой заземленного экрана между ними. Вместо антенного диска 20 стержневидная антенна 120 входит в выступающий стакан 121 из кварца на центральной оси оболочки. Данная конструкция полностью изолирует антенну от содержимого засыпки тигля, что является преимущественным в том случае, если засыпка является чрезвычайно агрессивной.

При работе магнетрон, обычно рассчитанный на 1-5 кВт, вводит резонансное микроволновое излучение через согласующий шлейф и антенну 20 или 120 в тигель. Это образует смешанный диэлектрический объемный резонатор. Резонанс создает интенсивность электрических полей в резонаторе, так что засыпка образует плазму, которая излучает свет. Обычно вид резонанса будет ТЕ 101. Дополнительные виды резонанса также возможны.

Обычно при 5,8 ГГц аксиальная длина тигля между противоположными концами сетки, учитывая 1,5 мм толщины стенки каждой оболочки, составляет 72 мм и диаметр составляет 31 мм. Понятно, что такой размер, хотя и слишком большой для бытового использования, полностью подходит для освещения больших площадей.

Согласующий шлейф может иметь внутренние размеры 114x40x20 мм. Шлейфы установлены от медианной плоскости на 1/16λ, это является преимущественным.

Возможно поменять кварцевый материал плазменного тигля на прозрачную керамику, в этом случае соединительное устройство, контактирующее с керамикой, может быть выполнено из ниобия. Дополнительно, вместо сетки внутри стенок тигля тигель может быть покрыт оксидом индия и олова - 1ТО проводящим покрытием.

Как изображено на фиг. 6, источник света может быть выполнен с подузлом, представляющим собой молибденовую торцевую крышку 51, содержащую молибденовый стержень 52, припаянный 53 к ней и несущий вольфрамовую антенну 54. Кромка 55 крышки входит в горлышко 56 кварцевой торцевой крышки 57 тигля. Данный узел припаян к цилиндрическому корпусу 58 и противоположному концу 59 тигля возле шва 60. Крышка 57 имеет трубку для загрузки 61, через которую могут производиться загрузка возбуждаемого материала и наполнение благородным газом. Трубка запаивается. Клетка Фарадея 62 выполняется в виде покрытия на основе индия-олова (1ТО).

Обратимся теперь к фиг. 7 и 8, где будет описана другая лампа по данному изобретению. Она имеет твердый плазменный тигель 101 из полированного кварца, с плоской передней поверхностью 102 и параболической задней поверхностью 103. Передняя поверхность покрыта оксидом индия и олова 104, что делает ее проводящей электрический ток и при этом прозрачной. Слой платины 105 на параболической задней поверхности имеет электрический контакт со слоем на основе индия-олова (1ТО). Эти два слоя совместно образуют клетку Фарадея вокруг кварцевого плазменного тигля.

В фокусе параболы и совпадая с ее центральной осью находится полость 106, заполненная возбуждаемым микроволнами материалом 107, обычно галоидом индия в ксеноне. Полость представляет собой отверстие в кварце, которая герметизирована посредством заглушки 108, при этом заглушка приварена лазерной пайкой на месте без использования другого материала.

Около полости находится приемник 109 в кварце для металлического стержня антенны 110. Он непосредственно присоединен к выходу 111 согласующей цепи, такой как цепь 3. Адаптерная пластина 112 цепи имеет контур 113, дополняющий заднюю поверхность кварцевого плазменного тигля. Крепежное кольцо 114 прижимает кварц к концевой пластине для заземления клетки Фарадея.

- 4 016810

В результате передачи микроволн от согласующей цепи резонанс устанавливается в кварцевом плазменном тигле и плазма создается в полости. Свет излучается из галоида в полости. Он покидает плазменный тигель как непосредственно через переднюю поверхность 102, так и посредством отражения от слоя платины 105 на параболической задней поверхности 103 для выхода через переднюю поверхность.

Обычно кварцевый плазменный тигель имеет диаметр 49 мм для микроволн с частотой 2,4 ГГц и 31,5 мм для 5,8 ГГц. В обоих случаях полость имеет диаметр 5 мм, а заглушка имеет длину 8 мм, оставляя полость длиной 10 мм. Приемник антенны 109 имеет диаметр 2 мм и смещен на 5 мм от полости, которая находится на центральной оси плазменного тигля.

Должно быть отмечено, что по сравнению с известными безэлектродными лампами, использующими маленькие колбы в непрозрачных волноводах, где выход света ограничен диаметром колбы, можно не только излучать свет со всей передней поверхности волновода, которая является значительно большей, чем диаметр полости 106 с плазмой, свет, распространяющийся вбок и назад, отражается вперед и за пределы лампы.

Обратимся теперь к фиг. 9 и 10, лампа 201 содержит генератор 202 и усилитель 203, совместно формирующие источник микроволновой энергии, обычно функционирующий при 2,45 или 5,8 ГГц или других частотах в пределах Ι8Μ диапазона. Источник посылает микроволны через согласующую цепь 204 к антенне 205, проходящей в выступ 206 в прозрачном плазменном тигле 207. Он выполнен из кварца и имеет центральную полость 208, содержащую наполнение благородным газом и возбуждаемый микроволнами материал, который излучает свет при возбуждении микроволнами. Кварц является прозрачным, при этом свет может проходить через него в любом направлении, подвергаемый ограничениям, вызванным клеткой Фарадея, описанной ниже.

Тигель представляет собой правильный круглый цилиндр длиной 63 мм и диаметром 43 мм. По центру в тигле находится полость длиной 10 мм и диаметром 3 мм. Выступ имеет общую ось с полостью, диаметр 2 мм и длину 10 мм.

Клетка Фарадея 209 окружает тигель и содержит отражающее свет покрытие 210, обычно из серебра с моноокисью кремния, на противоположной стороне концевой поверхности 211, имеющей выступ антенны;

тонкий слой оксида индия и олова (ΙΤΟ) 212 на концевой поверхности 214 и проводящую сетку 215, полученную химическим парофазным осаждением, на цилиндрической поверхности 216, при этом сетка имеет штрихи 217, выступающие на концах для электрического присоединения элементов 210, 212 и 215. Линии сетки имеют ширину 0,5 мм и расположены с шагом 6,0 мм.

Клетка Фарадея заземлена посредством вхождения в выемку 218 в корпусе 219.

Тонкий слой оксида индия и олова (ΙΤΟ) имеет непокрытое отверстие 220 диаметром 12 мм, размещенное в центре концевой поверхности 214, при этом свет 221 от конца плазменного разряда 222 в полости может проходить непосредственно из прозрачного плазменного тигля, без ослабления клеткой Фарадея. Большое количество света также выходит через клетку Фарадея, хотя и в некоторой степени ослабленным.

Должно быть отмечено, что клетка Фарадея может быть выполнена полностью из проволочной сетки, образованной вокруг тигля, с отверстием на одной линии с полостью.

Обратимся теперь к фиг. 11 и 12, лампа 301 содержит источник (генератор и усилитель) 302 микроволновой энергии, обычно функционирующий при 2,45 или 5,8 ГГц или других частотах в пределах Ι8Μ диапазона. Источник посылает микроволны через согласующую цепь 303 к антенне 304, проходящей в выступ 305 в прозрачном плазменном тигле 306. Он выполнен из кварца и имеет центральную полость 307, содержащую наполнение благородным газом и возбуждаемый микроволнами материал, который излучает свет при возбуждении микроволнами. Кварц является прозрачным, при этом свет может проходить через него в любом направлении, подвергаемый ограничениям, вызванным клеткой Фарадея, описанной ниже.

Тигель представляет собой правильный круглый цилиндр длиной 63 мм и диаметром 43 мм. По центру в тигле, на его центральной продольной оси А, находится полость длиной 10 мм и диаметром 3 мм. Выступ, имеющий общую ось с полостью, имеет диаметр 2 мм и длину 10 мм.

Клетка Фарадея 308 окружает тигель и содержит отражающее свет покрытие 310, обычно из серебра с моноокисью кремния, на противоположной стороне 309 концевой поверхности 310, имеющей выступ антенны, при этом металлическое покрытие отражает свет, отраженный от плазмы в полости, за пределы тигля;

тонкий слой оксида индия и олова (ΙΤΟ) 311 на концевой поверхности 312 тигля, при этом покрытие ΙΤΟ пропускает свет от плазмы; и проводящую сетку 314, полученную химическим парофазным осаждением, на цилиндрической поверхности 315, при этом сетка имеет штрихи 316, выступающие на концах для электрического присоединения элементов 309, 311 и 314. Свет от плазмы может покидать тигель между линиями сетки.

Клетка Фарадея заземлена посредством частичного вхождения в выемку 317 в алюминиевом корпусе 318.

- 5 016810

Концевая поверхность 312 имеет отверстие 321 для размещения заглушки 322, выполненной из такого же материала, как и сам тигель, а именно кварца. Отверстие образует ступень 324, на которой расположена заглушка, при этом ее внешняя поверхность 325 находится на уровне с поверхностью 312, и к которой проходит центральная полость. Заглушка припаяна к опорной поверхности лазерной пайкой на углу между отверстием 321 и ступенью 324.

Обратимся теперь к фиг. 13 и 14, здесь изображен источник света (подробно фиг. 11 и 12) как без приводящей антенны, клетки Фарадея, так и без источника микроволн и согласующей цепи. Тигель 406 имеет центральную полость 407, которая находится точно в центре тигля как продольно, так и диаметрально, тогда как полость 307 выполнена только диаметрально по центру. Отверстие 421 проходит глубже в тигель, при этом заглушка 422 имеет такую же толщину и опирается на ступень 424 при переходе отверстия в полость. Заглушка 422 запаяна лазером так же, как и заглушка 322.

После заглушки 422 в отверстие 421 установлена дополнительная заглушка 431, проходящая от заглушки 422 к поверхности 412 тигля. Таким образом, для создания микроволнового резонанса тигель представляет собой непрерывную деталь, выполненную из материала с диэлектрической проницаемостью кварца.

Изобретение не ограничивается деталями описанных выше вариантов осуществления. Например, две заглушки 422 и 431 могут быть выполнены как одно целое.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Источник света, питаемый микроволновой энергией, при этом источник содержит корпус, имеющий выполненную в нем герметичную полость;

ограничивающую микроволны клетку Фарадея, окружающую корпус, корпус внутри клетки Фарадея является резонансным волноводом;

в полости засыпку материала, возбуждаемого микроволновой энергией, для образования в ней светоизлучающей плазмы;

антенну, установленную внутри корпуса для передачи засыпке, вызывающей появление плазмы, микроволновой энергии, при этом антенна содержит соединительное средство, выходящее наружу корпуса, для ее присоединения к источнику микроволновой энергии;

где корпус представляет собой твердый плазменный тигель, выполненный из прозрачного материала для выхода из него света; и клетка Фарадея, по меньшей мере частично, пропускает свет, что позволяет выходить свету из плазменного тигля.
2. Источник света по п.1, отличающийся тем, что плазменный тигель представляет собой множество частей, спаянных друг с другом.
3. Источник света по п.1 или 2, отличающийся тем, что плазменный тигель является однородным.
4. Источник света по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что плазменный тигель имеет круглое поперечное сечение и имеет размеры, равные половине длины волны, проходящей диаметрально внутри него.
5. Источник света по пп.2, 3 или 4, отличающийся тем, что плазменный тигель отформован для отражения света в конкретном направлении.
6. Источник света по п.5, отличающийся тем, что отформованная поверхность плазменного тигля имеет металлизацию для увеличения отражения.
7. Источник света по п.6, отличающийся тем, что металлизация образует часть клетки Фарадея.
8. Источник света по п.5, отличающийся тем, что он включает дополнительный рефлектор, расположенный для отражения света обратно через плазменный тигель.
9. Источник света по любому из пп.1-5 в сочетании с отдельным рефлектором для отражения света, излучаемого прозрачным тиглем в конкретном направлении.
10. Источник света по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что плазменный тигель выполнен из твердого диэлектрического материала.
11. Источник света по п.10, отличающийся тем, что плазменный тигель выполнен из кварца, или поликристаллического глинозема, или поликристаллического алюминиево-иттриевого граната, или нитрида алюминия, или монокристаллического сапфира.
12. Источник света по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что клетка Фарадея выполнена из или включает тонкий слой проводящего прозрачного материала, и/или сетку из проводящего провода, и/или сеткообразный металлический лист.
13. Источник света по п.12, отличающийся тем, что проводящая сетка или сеткообразный лист вплавлены в материал плазменного тигля.
14. Источник света по п.12 или 13, отличающийся тем, что клетка Фарадея включает по меньшей мере одно отверстие для локального увеличения прохождения света через него.
15. Источник света по п.14, отличающийся тем, что отверстие имеет размер не более 1/10 длины волны в свободном пространстве микроволн в тигле.

- 6 016810
16. Источник света по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что антенна, проходящая в полость с плазмой, выполнена из материала, устойчивого к воздействию засыпки.
17. Источник света по п.16, отличающийся тем, что плазменный тигель имеет толщину стенки, которая является меньшей, чем расстояние внутри плазменного тигля от клетки Фарадея с одной стороны или конца и до другой стороны или конца.
18. Источник света по п.16 или 17, отличающийся тем, что антенна представляет собой пластину, обычно диск, размещенный поперек длины плазменного тигля, а соединение представляет собой стержень или провод, проходящий через стенку плазменного тигля.
19. Источник света по любому из пп.1-15, отличающийся тем, что антенна представляет собой стержень или провод из проводящего металла, проходящий внутри выступа в плазменном тигле, и соединение представляет собой цельное продолжение стержня или провода антенны.
20. Источник света по п.19, отличающийся тем, что полость является меньшей, чем расстояние внутри плазменного тигля от клетки Фарадея от одной стороны или конца и до противоположной стороны или конца, и выступ проходит вдоль стороны или соосна с полостью.
21. Источник света по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что прозрачный плазменный тигель содержит отверстие, имеющее ступень, и глухое отверстие, проходящее от полости к поверхности тигля; и заглушку из прозрачного материала, установленную в глухом отверстии и припаянную к тиглю.
22. Источник света по п.21, отличающийся тем, что тигель и заглушка выполнены из стекловидного материала и заглушка припаяна к тиглю посредством локального плавления материала заглушки возле ступени и/или глухого отверстия.
23. Источник света по п.21, отличающийся тем, что тигель и заглушка выполнены из керамического материала и заглушка припаяна к тиглю посредством локального плавления материала фритта возле ступени и/или глухого отверстия.
24. Источник света по пп.21, 22 или 23, отличающийся тем, что заглушка выполнена заподлицо с тиглем возле его внешней поверхности.
25. Источник света по пп.21, 22 или 23, отличающийся тем, что запаянная заглушка выполнена утопленной и вторая заглушка установлена в глухом отверстии заподлицо с тиглем возле его внешней поверхности.
26. Источник света по любому из предыдущих пунктов в сочетании с лампой с микроволновой задающей схемой, содержащей источник микроволн и согласующую схему.