EP1902459A1 - Dispositif d'eclairage excite par micro-ondes utilisant le phenomene de resonance cyclotronioue d'electrons - Google Patents

Dispositif d'eclairage excite par micro-ondes utilisant le phenomene de resonance cyclotronioue d'electrons

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Publication number
EP1902459A1
EP1902459A1 EP06778782A EP06778782A EP1902459A1 EP 1902459 A1 EP1902459 A1 EP 1902459A1 EP 06778782 A EP06778782 A EP 06778782A EP 06778782 A EP06778782 A EP 06778782A EP 1902459 A1 EP1902459 A1 EP 1902459A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cavity
enclosure
microwave
light radiation
microwaves
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06778782A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Pascal Sortais
Xavier Pellet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RC-LUX
RC LUX
Original Assignee
RC-LUX
RC LUX
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Filing date
Publication date
Application filed by RC-LUX, RC LUX filed Critical RC-LUX
Publication of EP1902459A1 publication Critical patent/EP1902459A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J65/00—Lamps without any electrode inside the vessel; Lamps with at least one main electrode outside the vessel
    • H01J65/04—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels
    • H01J65/042—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field
    • H01J65/044—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field the field being produced by a separate microwave unit

Definitions

  • the invention relates to the general technical field of lighting devices.
  • the invention relates to the technical field of projectors, and more specifically, projectors excited by microwaves and using the phenomenon of electron cyclotron resonance (ECR).
  • ECR electron cyclotron resonance
  • means for generating microwaves comprising a microwave generator and means for bringing the microwaves of the generator to the cavity (coaxial cable and internal antenna to the cavity, or waveguide),
  • At least one chamber positioned inside the cavity, containing a plasma intended to be excited by the microwaves so as to emit light radiation, a reflector for concentrating and directing the emitted light radiation.
  • Areas of maximum electromagnetic field are traditionally obtained with cavities of which at least two characteristic dimensions (height, length, width) are greater than 2 times the wavelength (see US4507587, WO02079692), ii) the dimensions of the speaker (or speakers) and its positioning inside the cavity.
  • the brightness and the energetic efficiency of the light radiation emitted by the enclosure depend on the position of that (s) in the cavity relative to the zones of maximum electromagnetic field (see JP61104560, WO02079692). , US4507587), iii) the shape and positioning of the reflectors inside the cavity so as not to disturb the propagation of the microwaves (see JP7050155, JP7272697), iv) the minimum microwave power to be supplied to enable an instantaneous ignition of the device,
  • the term “brightness” refers to the radiation density per unit area.
  • the term "efficiency” means a yield corresponding to the ratio of the light energy generated by the device to the microwave power supplied to the device.
  • NCE is known to improve the energy level of microwave excited plasmas.
  • This phenomenon improves the brightness of the radiation of the enclosure, and also allows ignition at lower power. It is important to note the difference between the resonant mode of the cavity microwave in microwave-excited devices and the phenomenon of ECR inside the enclosure in devices using the ECR phenomenon (it is possible to trigger an ECR phenomenon within a speaker disposed in a cavity itself not resonant).
  • ECR Electron Cyclotron Resonance
  • US3911318 discloses a device comprising a reflector external to the cavity and Helmholtz coils for the generation of the magnetic field. This device is therefore very bulky (external reflector / coils) and impractical because the use of Helmholtz coils requires the application of large currents to allow the generation of a magnetic field sufficiently powerful for a Cyclotronic Resonance Electrons be obtained.
  • JP7183008 and JP11102795 disclose a device comprising a cavity, an enclosure, and permanent magnets.
  • the position of the permanent magnets must respect certain constraints because they do not withstand high temperatures.
  • the permanent magnets are placed outside the cavity, away from the enclosure.
  • An object of the invention is to provide a microwave excited lighting device using the phenomenon of ECR which has all the necessary security and which combines compactness, brilliance and efficiency, low power operation and allows to concentrating, controlling and optimizing the directivity and uniformity of the light radiation emitted by the enclosure vis-à-vis the area to be illuminated.
  • a microwave excited lighting device using the Electron Cyclotron Resonance phenomenon for the generation of light radiation comprising:
  • At least one microwave cavity comprising microwave-tight walls for confining the microwaves, at least one wall of the cavity being transparent to the light radiation,
  • At least one chamber containing a plasma located inside the microwave cavity
  • means for generating a magnetic field enclosure (s), cavity (s), and means for generating the magnetic field and microwaves being arranged so as to generate a Cyclotronic Resonance of Electrons within (s) the enclosure (s) for emitting light radiation, wherein the means for generating the magnetic field are constituted by at least one permanent magnet and wherein each enclosure is disposed in the immediate vicinity of at least one magnet.
  • the term "immediate proximity” is understood to mean a distance D between the enclosure and the permanent magnet less than or equal to a dimension L of the magnet along an axis (parallel to the vector d magnetization of the magnet) favored magnetization of the magnet, preferably less than or equal to L / 2.
  • the concept of "immediate proximity" is satisfied when the distance between the enclosure and the permanent magnet is substantially equal to the thickness of the reflector and / or the thickness of the wall of the cavity.
  • the fact that the enclosure and the magnet are arranged in the immediate vicinity eliminates constraints on the shape and dimensions of the enclosure, the shape and dimensions of the cavity and the positioning of the enclosure in the cavity.
  • the use of a magnet as magnetic field generation means allows instant ignition of the device and greater compactness of the device.
  • the enclosure and the magnet are arranged in the immediate vicinity provides a highlight area (or area of maximum brightness) that can be positioned optimally relative to the reflection means of the light radiation.
  • Preferred but non-limiting aspects of the device according to the invention are the following:
  • each cavity (20) fits into a volume, at least two of the characteristic dimensions (height, length, width) of the smallest volume in which the microwave cavity (20) is inscribed being less than 25 centimeters,
  • the reflection means comprises a magnetic layer
  • the device comprises means for controlling the microwave power and / or the pressure of the gas and / or the temperature of the device at a desired light intensity.
  • the dimensions of the chamber are such that the chamber occupies 40% to 100% of the volume of the cavity, and preferably 60% to 100% of the volume of the cavity. This makes it possible to increase the ratio between compactness and luminous power of the lighting device according to the invention.
  • the permanent magnet is disposed within the microwave cavity. This makes it possible to increase the compactness of the device.
  • the permanent magnet may be disposed either inside the enclosure or outside the enclosure. In one embodiment the magnet is disposed outside the cavity. In this case, the walls of the enclosure and the cavity may be merged.
  • the capacity of absorption of microwaves by the enclosure depends on the dimensions thereof: the larger the dimensions of the chamber, the larger the plasma volume, the greater the absorption capacity of the microwaves. by the speaker is important, and the amount of light emitted is important (or may be important because the power of microwaves generated is flexible as will be seen later).
  • the permanent magnet may be disposed opposite the wall of the cavity transparent to the light radiation, or at the wall of the cavity transparent to the light radiation.
  • the enclosure may be disposed opposite the wall of the cavity transparent to the light radiation, or at the wall of the cavity transparent to the light radiation.
  • the concave-shaped reflection means consist of the wall of the cavity opposite to the wall transparent to the light radiation.
  • the reflection means are constituted by one or more magnets arranged so as to form a concave reflector. This makes it possible to further increase the compactness of the device, and facilitates the industrial assembly of the lighting device by limiting the number of parts constituting it.
  • the microwave generation means comprise a microwave energy generator and a waveguide, the waveguide being disposed between the generator and the cavity for guiding the generated microwaves. by the generator to the cavity.
  • This type of generation means is particularly suitable in the case where the power of the microwaves injected into the cavity is greater than 200 Watts.
  • the microwave generation means comprise a microwave energy generator, at least one coaxial cable, and at least one antenna, the cable (s) being arranged ( s) between the generator and the cavity, Ia (or) antenna (s) being arranged (s) inside the (or) cavity (s).
  • each cavity of the device is associated with a unique antenna of its own.
  • This embodiment of the device according to the invention allows in particular to control the distribution of the microwave power in each cavity, so the brightness of the speakers, and thus to standardize the light radiation on the area to be illuminated.
  • FIGS. 1 to 7 are sectional views of seven embodiments of the lighting device according to the invention.
  • FIG. 8 is a view from above of the lighting device illustrated in FIG. 7,
  • FIG. 9 represents, as a function of time, three particular embodiments of the microwave power supplying the lighting device according to the invention.
  • FIG. 10 illustrates a device according to the invention comprising servo means.
  • the microwave excited lighting device using the Electron Cyclotron Resonance phenomenon for the generation of light radiation will now be described with reference to FIGS. 1-10.
  • the lighting device 1 comprises:
  • At least one microwave cavity 6 for confining the microwaves and comprising a wall 8 transparent to the light radiation L,
  • the means for generating microwaves 2, 3 comprise a microwave energy generator 2 and means for bringing the microwaves 3 into the cavity 6.
  • the microwave energy generator 2 and the means for guiding the microwaves 3 in the cavity 6 may be any means known to those skilled in the art to perform these functions.
  • the microwave energy generator 2 is for example of the electron tube type, UHF transistor (for example based on SiC), or magnetron.
  • the means for bringing the microwaves 3 into the cavity 6 are, for example:
  • microwaves is intended to mean electromagnetic waves of frequencies greater than 1 GHz, preferably less than 30 GHz, more preferably between 1.8 GHz and 6.4 GHz.
  • microwave energy generators of standard microwave ovens allow the generation of magnetic waves with a frequency of 2.45 GHz. Since these microwave energy generators are widespread, microwave energy generators can advantageously be used for generating magnetic waves of frequency equal to 2.45 GHz.
  • the means for generating the microwaves comprise a coaxial cable 10 and an antenna 3.
  • a coaxial cable - which has the particularity of being flexible - associated with an antenna is easier to arrange a waveguide - which is rigid and bulky (indeed, at least one of the characteristic dimensions of the guide is generally greater half a wavelength of microwaves).
  • the efficiency of a waveguide for bringing the microwaves into the cavity depends on its shape and its dimensions.
  • the combination of an antenna and a coaxial cable to bring the microwaves into the cavity does not have any shape constraints.
  • the device according to the invention can also be implemented with a waveguide (particularly for powers greater than 300 Watts).
  • the antenna 3 is disposed inside the cavity 6.
  • the microwave waves are emitted by the antenna 3 inside the microwave cavity 6.
  • the cavity 6 is sealed to microwaves , the microwaves are confined inside the cavity 6, which is an important factor for the safety of people using the lighting device.
  • the microwave cavity 6 is a Faraday cage.
  • the microwave cavity 6 is intended to confine the microwaves within it to protect the external environment against the electromagnetic fields produced inside the cavity 6.
  • the cavity 6 comprises walls that are opaque to microwaves.
  • the cavity comprises at least one wall transparent to the light L, and a wall opaque to the light L.
  • the wall of the cavity 6 transparent to the light and opaque to microwaves is for example a wire mesh.
  • the L-light and microwave-opaque wall is preferably of metal.
  • the microwave cavity 6 is of any shape and size. More particularly, the shape and dimensions of the cavity 6 are independent of the frequency of the microwaves. This independence is related to the nature of the means for generating the magnetic field 5 and the proximity between these means 5 and the enclosure 4, as will be described in more detail below.
  • the microwave cavity 6 comprises a concave-shaped rear portion 7 reflecting the light radiation L and a front portion 8 intended to let the light radiation L emitted by the plasma chamber 4 pass.
  • the front portion 8 is constituted by the wall of the cavity transparent to light and the rear portion is constituted by the microwave-opaque wall and the light.
  • the means for generating the magnetic field 5, the enclosure 4 and the concave rear portion 7 are arranged so as to concentrate and direct the light radiation L in the direction of the front portion 8 of the cavity.
  • the microwave generation means 2, 3, 10 are arranged outside the cavity 6, at the rear part 7 of the device 1.
  • the chamber 4 containing the plasma is a sealed enclosure for the confinement of any gas at low pressure. This enclosure 4 is for example made of glass or quartz and is disposed inside the cavity 6.
  • the enclosure 4 contains, for example, one or more rare gases with a total pressure of 20 ⁇ bar, deuterium or a metal vapor, for example sodium, zinc or mercury.
  • the wall of the enclosure may be transparent only in a desired spectral band, for example in a visible band or in a UV band.
  • the enclosure 4 is of any shape and size. The fact that the dimensions and the shape of the enclosure 4 may be arbitrary is related to the nature of the means for generating the magnetic field and the proximity between these means and the enclosure, as will be described in more detail later. .
  • the walls of the enclosure 4 are transparent to microwaves.
  • the enclosure 4 comprises at least one wall transparent to the light radiation emitted by the plasma. This transparent wall is the wall facing the transparent wall of the cavity 6.
  • the other wall of the chamber may optionally be opaque to light radiation, or comprise a reflective coating for reflecting light radiation to the front portion of the cavity constituted by the transparent wall.
  • low pressure means a pressure of between 10 -4 and 10 millibar.
  • the means for generating a magnetic field 5 are means for generating a magnetic field.
  • the enclosure 4 (or the enclosures), the cavity (s) 6, and the means 2, 3, 10 for generating the magnetic field and the microwaves are arranged in such a way as to generate a Cyclotron Resonance Electrons (hereinafter referred to as RCE) inside the enclosure 4 (or enclosures) for emitting light radiation.
  • RCE Cyclotron Resonance Electrons
  • RCE Gyromagnetic Resonance
  • the principle of plasma activation consists in superimposing on an electromagnetic wave of a given frequency a static magnetic field such that the frequency of gyration of the electrons in the magnetic field is equal to the frequency of the electromagnetic excitatory wave.
  • the electrons of the plasma gain energy and, by collision, ionize the plasma: a light radiation is then generated.
  • the phenomenon of RCE improves the brightness and effectiveness of the radiation of the enclosure.
  • a first feature of the device according to the invention relates to the fact that the generation means of the magnetic field 5 are constituted by at least one permanent magnet.
  • This permanent magnet 5 is of any shape.
  • the dimensions of the permanent magnet 5 are chosen as small as possible in order to make it possible to obtain the ECR in the enclosure 4. Those skilled in the art know how to determine the minimum dimensions of the magnet making it possible to obtain an ECR in the pregnant 4.
  • the permanent magnet 5 Whatever the shape of the permanent magnet 5, it has a preferred axis of magnetization parallel to the magnetization vector of the magnet.
  • the permanent magnet 5 may be constituted by a single magnet or by a plurality of elementary permanent magnets contiguous.
  • a second feature of the device according to the invention concerns the fact that the means for generating the magnetic field 5 are arranged in the immediate vicinity of the enclosure 4.
  • the term "immediate proximity” means a distance D between the enclosure 4 and the permanent magnet 5 less than or equal to the dimension L of the magnet 5 along the axis.
  • the permanent magnet 5 is in contact with the wall of the enclosure 4 - in other words the distance D between the enclosure 4 and the magnet 5 is zero - possibly with a reflector wall or cavity 6 between the permanent magnet 5 and the enclosure 4.
  • the means for generating the magnetic field 5 consist of one or more magnets 5 placed in the immediate vicinity of one or more enclosures 4 makes it possible:
  • the fact that the magnet and the enclosure are arranged in close proximity makes it possible to overcome the constraints concerning the positioning of the reflection means in the cavity 6.
  • the permanent magnet 5 is disposed within the cavity 6 of the device 1, and is enveloped by the enclosure 4 to be in immediate proximity thereto.
  • the cavity 6 is part of a volume, at least two of the characteristic dimensions (height, length, width) of the smallest volume in which the microwave cavity 6 is inscribed being less than about 25 centimeters ( more precisely 24.4 centimeters), which corresponds to twice the wavelength of microwaves at the frequency of 2.45 GHz.
  • At least two of the characteristic dimensions of the smallest volume in which the cavity fits will preferably be less than 12 centimeters.
  • at least two of the characteristic dimensions of the smallest volume in which the cavity fits will preferably be less than about 48 centimeters.
  • microwave energy generator generating microwaves at the frequency of 1 GHz or 5 GHz with a device of which two of the characteristic dimensions of the smallest volume in which the cavity is inscribed are smaller. at 25 cm.
  • the permanent magnet 5 has the advantage of being very compact and compatible with the microwave wave field, unlike Helmholtz coils which requires additional electrical connections.
  • the antenna 3 is disposed at the rear portion 7 of the cavity 6, and the magnet 5 is enveloped by the enclosure 4.
  • the enclosure 4 has an oval shape.
  • the light radiation L is produced inside the enclosure 4, in an area where the conditions of the ECR are met.
  • the light radiation L emitted towards the rear part 7 of the device 1 is reflected towards the front portion 8 transparent to the light radiation L.
  • these means for generating the magnetic field are constituted by at least one magnet, make it possible to overcome the constraint concerning the positioning of the enclosure 4 in the cavity 6.
  • the chamber 4 is disposed at the front portion 8 of the cavity.
  • the enclosure 4 and the highlight area 9 are arranged at the optical focus (i.e. at the focal point) of the light radiation reflection means L
  • the particularities of the invention make it possible to provide lighting devices 1 for which the directionality and the uniformity of the light radiation L are controlled according to the shape of the reflection means, and the positioning of the enclosure 4 in the cavity 6, it will be possible to flare or concentrate the light radiation L
  • the static magnetic field generated by the permanent magnet 5 is of the order of 0.0875 Tesla and the frequency of the microwaves is 2.45 GHz, which is a frequency usually used in ultra-high frequency sources.
  • the frequency for example 5-10GHz, and to adapt the magnetic field.
  • the static magnetic field having a gradient the resonance conditions are not necessarily fulfilled in the entire space of the enclosure.
  • the maximum resonance zone can take any form, defined by the distributions of the static magnetic field in the enclosure. It also plays the role of starter for the rest of the plasma contained in the enclosure, and whatever its form.
  • the shape of the enclosure may be adapted to the distribution of the magnetic field of the magnet 5 used and the antenna 3 may be arranged so that the entire volume of the chamber 4 receives the microwave.
  • the luminous efficiency of the lighting device 1 is greater than 100 lumens per Watt (in the case of a Mercury plasma), including at very low power supply (less than 20 Watts), which is very high by compared to known lighting devices and allows an immediate and adjustable lighting, which is very difficult with the devices of the prior art such as discharge lamps or metal iodide.
  • the means of reflection of the light radiation are a layer of reflective coating deposited on the internal face of the wall of the cavity 6.
  • the light radiation reflection means L may be independent of the cavity 6 (reflector dissociated from the cavity).
  • the antenna 3 and the magnet 5 are disposed outside the enclosure 4 and inside the cavity 6.
  • the antenna 3 is disposed at the rear portion 7 and the magnet 5 is disposed at the front of the apparatus.
  • the magnet 5 is in contact with the wall of the enclosure 4 to be in immediate proximity with the enclosure 4.
  • the shape and dimensions of the enclosure 4 are provided so as to enclose the antenna 3 and the magnet 5 and to fill the space of the cavity 6 to maximize the volume of excitable plasma, therefore the microwave power absorbed, and therefore the amount of light radiated.
  • the highlighting zone (or maximum brightness) of the light L is illustrated by a dotted line 9 which is substantially disposed in the optical focus of the reflection means constituted by the reflecting rear portion 7 of the cavity 6.
  • highlight highlight area L is defined by the area where the conditions of the ECR are met.
  • Figure 3 which is a variant of the device illustrated in Figure 2, the chamber 4 occupies the entire volume of the cavity 6. In other words, the walls of the chamber 4 and the cavity 6 are merged.
  • the enclosure and the cavity may be two distinct elements.
  • the chamber 4 may consist of quartz walls, the front 8 and rear 7 parts of the cavity 6 being in intimate contact with the quartz walls of the chamber 4.
  • the enclosure and the cavity can also be one and the same element.
  • the front portion 8 may be constituted by a treated glass transparent to light radiation and reflecting microwaves, or by a glass plate incorporating a metal gate opaque to the radio frequency wave
  • the rear portion 7 may be constituted by a alumina glass opaque to the radiofrequency wave and reflecting light.
  • the magnet 5 is positioned inside the enclosure 4 (to respect the immediate proximity condition), at the front portion 8 of the device 1.
  • the antenna 3 penetrates inside of the enclosure 4, at the rear portion 7.
  • a device is obtained whose dimensions of the enclosure 4 are maximum relative to the dimensions of the cavity 6.
  • the absorption capacity of the microwaves by the enclosure 4 depends on the volume of plasma confined within it, and therefore on the dimensions of the enclosure: the larger the dimensions of the enclosure 4, the greater the volume of confined plasma in the chamber is important, the higher the absorption capacity of microwaves by the chamber 4 is important, and therefore the amount of light radiated by the device is important.
  • the chamber 4 is constituted by the rear portions 7 and 8 before the cavity 6. In other words, the walls of the chamber 4 and the cavity 6 are merged.
  • the means for generating the magnetic field comprise two permanent magnets 5a, 5b and, thus, two zones 9 for emitting light radiation L, disposed respectively close to the magnets 5.
  • the two magnets are disposed outside the cavity, at the rear portion 7. These magnets 5a, 5b are in contact with the wall of the cavity so as to meet the condition of immediate proximity with the enclosure 4.
  • the fact that the magnets 5a, 5b are disposed outside the cavity 6 makes it possible to further increase the volume of plasma confined in the chamber 4 (and therefore the power absorbed, and therefore the amount of radiated light).
  • the additional volume of plasma confined in the chamber 4 of the embodiment of FIG. 4 corresponds to the volume of the chamber 4 occupied by the magnet 5 of the embodiment of FIG.
  • the fact of placing the permanent magnets outside the cavity avoids the heating thereof by absorption of microwaves, and thus to be able to generate in the cavity microwaves at a power more important.
  • the magnet 5 is disposed outside the cavity 6, at the front portion 8 of the device 1.
  • the magnet 5 is in contact with the transparent wall of the cavity 6.
  • the chamber 4 is disposed at the front portion 8 and is also in contact with the transparent wall of the cavity 6.
  • the magnet 5 and the enclosure 4 are separated by a distance equal to the thickness of the transparent wall of the cavity 6 so as to respect the immediate proximity condition.
  • the arrangement of the magnet 5 at the front part allows it to play the role of cache.
  • the lighting device 1 is applied to the cooking of a varnish ("curing"), it may be necessary not to illuminate the varnish to be cooked with infra-red radiation.
  • the magnet 5 then serves as a cover, the reflection means being advantageously designed to absorb the infra-red radiation emitted by the enclosure 4.
  • the antenna 3 is disposed at the rear portion 7, outside the chamber 4.
  • the light radiation L emitted by the emission zone 9 is thus directed towards the front part 8, via the rear part 7.
  • the reflecting rear portion 7 is constituted by the magnet 5 or by several magnets 5 arranged so as to form a concave reflector in which the enclosure 4 is housed. magnet (or magnets) is (are) in immediate proximity to the enclosure. This makes it possible to obtain maximum compactness of the lighting device according to the invention.
  • the means for generating the microwaves 2 preferably comprise a UHF transistor arranged directly at the rear part 7 of the device 1. It is thus possible to produce a lighting device 1 of small size, for example having dimensions of between 3 cm and 6 cm. Such an apparatus can be powered with a microwave power wave ranging between 1 and 50 Watts and having a frequency between 5 and 10 GHz. _
  • the lighting device comprises a plurality of cavities, enclosures, antennas, means for reflecting light radiation, and magnets.
  • Each cavity 6 is associated with an enclosure 4, a reflector 11 (distinct from the cavity 6), a magnet 5 and an antenna 3.
  • the cavities 6 are arranged contiguously.
  • the walls in contact with two adjacent cavities 6 are an electrically conductive grid so as to be opaque to microwaves and transparent to light radiation.
  • This embodiment of the lighting device 1 makes it possible to better control the distribution of the microwaves in the lighting device and to provide a uniform light radiation.
  • the power P of the microwave wave injected into the chamber 4 is also possible to perform a modulation of the power P of the microwave wave injected into the chamber 4, for example in the form of a pulse of any shape and frequency.
  • These pulses are preferably rectangular as shown in FIG. 9.
  • the three curves P1, P2 and P3 correspond to the same average power Pmn and thus to the same average luminous intensity.
  • a predetermined continuous power is injected into the chamber 4.
  • the continuous power (P1) is equal to the average power Pmn.
  • the average power Pmn injected is, for example, between 1 and 1000W.
  • the power is preferably of the order of a few hundred watts.
  • the curve P2 represents rectangular pulses having a maximum power Pmax2, for example with a frequency of 50 Hz, and having a duty cycle such that the average power Pmn injected into the chamber 4 is the same as that of the curve P1.
  • the curve P3 has a frequency twice as high as that of curve P2.
  • the average power Pmn curves P2 and P3 is effectively equal.
  • the maximum powers of the curves P1, P2 and P3 being different, the curves P1, P2 and P3 correspond to different light spectra.
  • the sequence of rectangular pulses is not necessarily periodic. Indeed, one can consider injecting a sequence of pulses each having a duration of the order of microsecond, for example.
  • the duration of a pulse and / or the time difference between two successive pulses can be modulated.
  • the light radiation obtained can code information.
  • any modulation of the amplitude or the frequency of the light radiation can make it possible to code information.
  • the lighting device comprises a control unit 11 making it possible to control the microwave power at a nominal physical quantity characteristic of the emitted light radiation, for example the intensity of the light radiation or the temperature measured in relation to the device 1 or measured in contact with the device 1.
  • the microwave power is adjusted to the intensity of the desired light radiation.
  • the intensity of the light radiation is measured, for example by means of a sensor or a detector 12 of light or heat disposed opposite the device 1, and the microwave power is increased when the measured intensity is lower than the setpoint intensity and decreased in the opposite case.
  • the microwave power is then adjusted according to the intensity measured.
  • the temperature is preferably adjusted by cooling the device 1, for example by means of a fan or a water cooling circuit.
  • the intensity can be systematically corrected by increasing the microwave power bu the gas pressure.
  • the aging effects of the device 1 can be compensated.
  • the device according to the invention is particularly suitable for chemical treatments (insolations or irradiations of inks or varnishes), for example, of a material disposed on a conveyor.
  • chemical treatments insolations or irradiations of inks or varnishes
  • the lighting device makes it possible to perform an instantaneous ignition, for example during a millisecond. This is especially crucial for non-continuous use.
  • the conventional low-pressure lighting devices must be permanently lit due to the significant ignition time and lifetime limitations induced by re-ignition.
  • the brightness can also be slaved to the conveyor speed.
  • the lighting device provides radiation in the visible spectrum and in the UV spectrum, corresponding to emission lines of the atoms and ions of the gas.
  • the 254 nm line of the un-ionized mercury atom can reach ten times the brightness of a standard UV lamp.
  • the emission lines of ions having wavelengths below 200 nm are particularly intense.
  • the lines of the once-ionized mercury, having wavelengths of 164.9 nm and 194.2 nm, can be, depending on the pressure in the chamber, about five times more intense than the line at 254 nm. the atom of un-ionized mercury.
  • the choice of gas and the pressure in the chamber makes it possible to adapt the spectrum of the lighting device to its use, in particular to the desired UV regime.
  • Knowledge of the atomic spectra of the atoms constituting the gas and the ionic spectra of the ionized atoms one or more times thus makes it possible to obtain the desired radiation.
  • the generated radiation is characterized by the corresponding atomic and ionic lines.
  • the invention is not limited to the particular embodiments shown in the figures.
  • any combination of the different arrangements of the magnet, the antenna and the enclosure can be envisaged, so that the zone 9 for emitting light radiation L is arranged with respect to the rear and front parts. of the device so as to allow the orientation of the light L to the front portion 8 of the device.

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif d'éclairage (1) excité par micro-ondes utilisant le phénomène de Résonance Cyclotronique d'Electrons (RCE) pour la génération de lumière (L), le dispositif (1) comprenant des moyens de génération de micro-ondes (2, 3), au moins une cavité (6) comprenant des parois étanches aux micro-ondes pour confiner les micro-ondes, au moins une paroi de la cavité (6) étant transparente à la lumière (L), un réflecteur de lumière (L) de forme concave agencés de manière à diriger la lumière (L) vers la paroi de la cavité transparente à la lumière (L), au moins une enceinte (4) contenant un plasma, située à l'intérieure de la cavité (6), au moins un aimant permanent (5), enceinte(s), cavité(s), aimant(s) et moyens de génération de micro-ondes étant agencés de manière à générer une RCE à l'intérieur de(s) l'enceinte(s) pour émettre une lumière (L), le dispositif étant tel que chaque enceinte est disposée à proximité immédiate d'au moins un aimant permanent.

Description

DISPOSITIF D'ECLAIRAGE EXCITE PAR MICRO-ONDES UTILISANT LE PHENOMENE DE RESONANCE CYCLOTRONIOUE D'ELECTRONS
L'invention concerne le domaine technique général des dispositifs d'éclairage.
Plus particulièrement, l'invention concerne le domaine technique des projecteurs, et plus précisément, des projecteurs excités par microondes et utilisant le phénomène de Résonance Cyclotronique Electronique (RCE).
PRESENTATION GENERALE DE L'ART ANTERIEUR
II a déjà été proposé des dispositifs d'éclairage excités par microondes.
Parmi ces dispositifs, on connaît des dispositifs comprenant : une cavité pour le confinement des micro-ondes,
- des moyens de génération de micro-ondes comprenant un générateur de micro-ondes et des moyens permettant d'amener les micro-ondes du générateur à la cavité (câble coaxial et antenne interne à la cavité, ou guide d'onde),
- au moins une enceinte, positionnée à l'intérieure de la cavité, contenant un plasma destiné à être excité par les micro-ondes de manière à émettre un rayonnement lumineux, un réflecteur pour concentrer et diriger le rayonnement lumineux émis.
Ces dispositifs ont des agencements spécifiques en fonction de nombreuses contraintes. Par exemple, les documents US3911318 et JP62055859 décrivent chacun un dispositif dans lequel le réflecteur est disposé à l'extérieur de la cavité. Dans d'autres dispositifs, le réflecteur est disposé à l'intérieur de la cavité (WO02079692).
Cependant, ces dispositifs induisent des contraintes opératoires sur : i) la taille minimale et la forme de la cavité, pour permettre d'établir un mode résonant de la propagation des micro-ondes à l'intérieur de la cavité et de définir des zones de champ électromagnétique maximum.
Des zones de champ électromagnétique maximum sont traditionnellement obtenues avec des cavités dont au moins deux dimensions caractéristiques (hauteur, longueur, largeur) sont supérieures à 2 fois la longueur d'onde (cf. US4507587, WO02079692), ii) les dimensions de l'enceinte (ou des enceintes) ainsi que son (leur) positionnement à l'intérieur de la cavité.
En effet, la brillance et l'efficacité énergétique du rayonnement lumineux émis par l'enceinte (ou les enceintes) dépendent de la position de celle(s)-ci dans la cavité relativement aux zones de champ électromagnétique maximum (cf. JP61104560, WO02079692, US4507587), iii) la forme et le positionnement des réflecteurs à l'intérieur de la cavité pour ne pas perturber la propagation des micro-ondes (cf. JP7050155, JP7272697), iv) la puissance micro-onde minimum à fournir pour permettre un allumage instantané du dispositif,
En effet, en fonction notamment des dimensions et de la forme de la cavité, ainsi que du positionnement des enceintes, plusieurs centaines de Watt sont nécessaires pour déclencher l'allumage de tels dispositifs. Pour pallier à ce problème, on a proposé l'utilisation de dispositifs complexes (cf. WO9953730, EP0794693).
Toutes ces contraintes rendent ces dispositifs encombrants et complexes à mettre en œuvre.
Ces conditions multiples enseignées à l'homme du métier pour mettre en œuvre un dispositif d'éclairage excité par micro-ondes ne lui permettent pas de fournir un dispositif simple et compact. De plus, les contraintes imposées dans ces documents sur la taille et la forme de la cavité, et sur le positionnement de l'enceinte (ou des enceintes) à l'intérieur de la cavité, comme le montre le document JP2204902 empêchent :
- d'optimiser l'efficacité du rayonnement lumineux émis par l'enceinte (ou les enceintes) et
- de maîtriser la directivité et l'uniformité du rayonnement lumineux vis-à-vis de la zone à éclairer.
De plus, ces dispositifs ont une efficacité et une brillance limitée, et engendre des dégagements de chaleur importants qui peuvent être gênants (cf. JP6150887, WO02074019).
On entend, dans le cadre de la présente invention, par « brillance », la densité de rayonnement par unité de surface.
On entend, dans le cadre de la présente invention, par « efficacité », un rendement correspondant au rapport de l'énergie lumineuse générée par le dispositif sur la puissance micro-onde fournie au dispositif.
Enfin, ces dispositifs fonctionnent très mal à faible puissance (inférieur à 200 Watts) ce qui explique l'utilisation fréquente de guide d'onde.
Pour pallier l'inconvénient de faible brillance des dispositifs précités excités par micro-ondes, on a proposé des dispositifs utilisant le phénomène de RCE.
La RCE est connue pour améliorer le niveau énergétique des plasmas excités par micro-onde.
Elle consiste à introduire un champ magnétique qui, en fonction de la fréquence des micro-ondes et de la valeur du champ magnétique provoque, à l'intérieur de l'enceinte contenant un plasma à très faible pression, une Résonance Cyclotronique des Electrons du plasma.
Ce phénomène améliore la brillance du rayonnement de l'enceinte, et permet également un allumage à plus faible puissance. Il est important de bien noter la différence entre le mode résonant de la cavité micro-onde dans les dispositifs excités par micro-ondes et le phénomène de RCE à l'intérieur de l'enceinte dans les dispositifs utilisant le phénomène de RCE (il est possible de déclencher un phénomène de RCE à l'intérieur d'une enceinte disposée dans une cavité elle-même non résonante).
Le champ magnétique des différents dispositifs utilisant le phénomène de Résonance Cyclotronique Electronique (RCE) est généré soit par des bobines de Helmholtz, soit par des aimants permanents.
Le document US3911318 décrit un dispositif comprenant un réflecteur extérieur à la cavité et des bobines de Helmholtz pour la génération du champ magnétique. Ce dispositif est donc très encombrant (réflecteur extérieur/bobines) et peu pratique car l'utilisation de bobines de Helmholtz nécessite l'application de courants importants pour permettre la génération d'un champ magnétique suffisamment puissant pour qu'une Résonance Cyclotronique d'Electrons soit obtenue.
Les documents JP7183008 et JP11102795 décrivent un dispositif comprenant une cavité, une enceinte, et des aimants permanents.
La position des aimants permanents doit respecter certaines contraintes car ceux-ci ne résistent pas aux fortes températures.
De plus, les aimants permanents interfèrent avec la propagation des micro-ondes à l'intérieur de la cavité (possibilité de flashage).
Les aimants permanents sont donc placés à l'extérieur de la cavité, à distance de l'enceinte.
Un but de l'invention est de proposer un dispositif d'éclairage excité par micro-ondes utilisant le phénomène de RCE qui présente toute la sécurité nécessaire et qui concilie à la fois compacité, brillance et efficacité, fonctionnement à faible puissance et qui permette de concentrer, maîtriser et optimiser la directivité et l'uniformité du rayonnement lumineux émis par l'enceinte vis-à-vis de la zone à éclairer.
PRESENTATION DE L'INVENTION A cet effet, on prévoit un dispositif d'éclairage excité par microondes utilisant le phénomène de Résonance Cyclotronique d'Electrons pour la génération d'un rayonnement lumineux, le dispositif comprenant :
- des moyens de génération de micro-ondes,
- au moins une cavité micro-ondes comprenant des parois étanches aux micro-ondes pour confiner les micro-ondes, au moins une paroi de la cavité étant transparente au rayonnement lumineux,
- des moyens de réflexion du rayonnement lumineux de forme concave agencés de manière à diriger le rayonnement lumineux vers la paroi de la cavité transparente au rayonnement lumineux,
- au moins une enceinte contenant un plasma, située à l'intérieure de la cavité micro-ondes,
- des moyens de génération d'un champ magnétique, enceinte(s), cavité(s), et moyens de génération du champ magnétique et des micro-ondes étant agencés de manière à générer une Résonance Cyclotronique d'Electrons à l'intérieur de(s) l'enceinte(s) pour émettre un rayonnement lumineux, dans lequel les moyens de génération du champs magnétique sont constitués par au moins un aimant permanent et dans lequel chaque enceinte est disposée à proximité immédiate d'au moins un aimant.
On entend, dans le cadre de la présente invention, par « proximité immédiate » une distance D entre l'enceinte et l'aimant permanent inférieure ou égale à une dimension L de l'aimant le long d'un axe (parallèle au vecteur d'aimantation de l'aimant) d'aimantation privilégié de l'aimant, préférentiellement inférieure ou égale à L/2.
De manière avantageuse, la notion de « proximité immédiate » est satisfaite lorsque la distance entre l'enceinte et l'aimant permanent est sensiblement égale à l'épaisseur du réflecteur et/ou à l'épaisseur de la paroi de la cavité. Le fait que l'enceinte et l'aimant soient disposés à proximité immédiate permet de s'affranchir des contraintes concernant la forme et les dimensions de l'enceinte, la forme et les dimensions de la cavité et le positionnement de l'enceinte dans la cavité. Par ailleurs, l'utilisation d'un aimant comme moyen de génération de champ magnétique permet un allumage instantané du dispositif et une plus grande compacité du dispositif.
De plus, le fait que l'enceinte et l'aimant soient disposés à proximité immédiate permet d'obtenir une zone de surbrillance (ou zone de brillance maximum) qu'il est possible de positionner de manière optimal par rapport aux moyens de réflexion du rayonnement lumineux.
Des aspects préférés mais non limitatifs du dispositif selon l'invention sont les suivants :
- chaque cavité (20) s'inscrit dans un volume, au moins deux des dimensions caractéristiques (hauteur, longueur, largeur) du plus petit volume dans lequel s'inscrit la cavité micro-ondes (20) étant inférieure à 25 centimètres,
Ceci assure la compacité du dispositif d'éclairage selon l'invention.
- les moyens de réflexion comporte une couche magnétique,
- le dispositif comporte des moyens d'asservissement, à une intensité lumineuse de consigne, de la puissance micro-onde, et/ou de la pression du gaz et/ou de la température du dispositif.
Dans certains modes de réalisation, les dimensions de l'enceinte sont telles que l'enceinte occupe 40 % à 100 % du volume de la cavité, et préférentiellement 60 % à 100 % du volume de la cavité. Ceci permet d'augmenter le rapport entre compacité et puissance lumineuse du dispositif d'éclairage selon l'invention.
Dans un mode de réalisation, l'aimant permanent est disposé à l'intérieur de la cavité micro-ondes. Ceci permet d'augmenter la compacité du dispositif. Dans ce cas, l'aimant permanent peut être disposé soit à l'intérieur de l'enceinte, soit à l'extérieur de l'enceinte. Dans un mode de réalisation l'aimant est disposé à l'extérieur de la cavité. Dans ce cas, les parois de l'enceinte et de la cavité peuvent être confondues. Ainsi, on obtient un dispositif dont les dimensions de l'enceinte sont maximales relativement aux dimensions de la cavité. Ceci permet d'obtenir un dispositif d'éclairage dont l'enceinte présente une capacité maximum d'absorption des micro-ondes. En effet, la capacité d'absorption des micro-ondes par l'enceinte dépend des dimensions de celle-ci : plus les dimensions de l'enceinte sont importantes, plus le volume de plasma est important, plus la capacité d'absorption des microondes par l'enceinte est importante, et plus la quantité de lumière émise est importante (ou peut être importante du fait que la puissance des micro-ondes générées est modulable comme on le verra dans la suite).
Quelque soit le mode de réalisation, l'aimant permanent peut être disposé à l'opposée de la paroi de la cavité transparente au rayonnement lumineux, ou au niveau de la paroi de la cavité transparente au rayonnement lumineux.
De même, quelque soit le mode de réalisation, l'enceinte peut être disposée à l'opposée de la paroi de la cavité transparente au rayonnement lumineux, ou au niveau de la paroi de la cavité transparente au rayonnement lumineux.
Dans certains modes de réalisation, les moyens de réflexion de forme concave sont constitués par la paroi de la cavité opposée à la paroi transparente au rayonnement lumineux. Dans d'autres modes de réalisation, les moyens de réflexion sont constitués par un ou des aimants disposés de manière à former un réflecteur de forme concave. Ceci permet d'augmenter encore la compacité du dispositif, et facilite l'assemblage industriel du dispositif d'éclairage en limitant le nombre de pièces constituant celui-ci.
Chaque enceinte peut être soit associée à un aimant permanent qui lui est propre, soit à une pluralité d'aimants permanents en fonction de l'application envisagée. Enfin, dans certains modes de réalisation, les moyens de génération de micro-ondes comprennent un générateur d'énergie microonde et un guide d'onde, le guide d'onde étant disposé entre le générateur et la cavité pour guider les micro-ondes générées par le générateur vers la cavité. Ce type de moyens de génération est particulièrement adapté dans le cas où la puissance des micro-ondes injectées dans la cavité est supérieure à 200 Watts. Dans d'autres modes de réalisation, les moyens de génération de micro-ondes comprennent un générateur d'énergie micro-onde, au moins un câble coaxial, et au moins une antenne, le (ou les) câble(s) étant disposé(s) entre le générateur et la cavité, Ia (ou les) antenne(s) étant disposé(es) à l'intérieur de la (ou des) cavité(s).
Dans le cas où le dispositif d'éclairage est composé d'une pluralité de cavités contenant chacune une (ou plusieurs) enceinte(s), et où les moyens de génération des micro-ondes comprennent un générateur d'énergie micro-onde, au moins un câble coaxial, et au moins une antenne, chaque cavité du dispositif est associée à une antenne unique qui lui est propre. Ce mode de réalisation du dispositif selon l'invention permet en particulier de maîtriser la répartition de la puissance microonde dans chaque cavité, donc la brillance des enceintes, et donc d'uniformiser le rayonnement lumineux sur la zone à éclairer.
PRESENTATION DES FIGURES
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
- les figures 1 à 7 sont des vues en coupe de sept modes de réalisation du dispositif d'éclairage selon l'invention,
- Ia figure 8 est une vue de dessus du dispositif d'éclairage illustré à la figure 7, - la figure 9 représente, en fonction du temps, trois modes de réalisation particuliers de la puissance micro-onde alimentant le dispositif d'éclairage selon l'invention,
- la figure 10 illustre un dispositif selon l'invention comportant des moyens d'asservissement.
DESCRIPTION DE L'INVENTION
Le dispositif d'éclairage excité par micro-ondes utilisant le phénomène de Résonance Cyclotronique d'Electrons pour la génération d'un rayonnement lumineux va maintenant être décrit en référence aux figures 1 à 10.
En référence à la figure 1, le dispositif d'éclairage 1 selon l'invention comprend :
- des moyens de génération et de guidage de micro-ondes 2, 3, 10
- au moins une cavité micro-ondes 6 pour confiner les micro-ondes, et comprenant une paroi 8 transparente au rayonnement lumineux L,
- au moins une enceinte 4 contenant un plasma, située à l'intérieure de la cavité micro-ondes 6,
- des moyens de génération d'un champ magnétique 5, et
- des moyens de réflexion 7, 11 du rayonnement lumineux L de forme concave agencés de manière à diriger le rayonnement lumineux L vers la paroi 8 de la cavité 6 transparente au rayonnement lumineux.
Les moyens de génération de micro-ondes 2, 3 comprennent un générateur d'énergie micro-ondes 2 et des moyens pour amener les micro-ondes 3 dans la cavité 6.
Le générateur d'énergie micro-ondes 2 et les moyens pour guider les micro-ondes 3 dans la cavité 6 peuvent être tous moyens connus de l'homme du métier pour remplir ces fonctions.
Le générateur d'énergie micro-ondes 2 est par exemple du type tube à électrons, transistor UHF (par exemple à base de SiC), ou magnétron. Les moyens pour amener les micro-ondes 3 dans la cavité 6 sont par exemple :
- un (ou des) guide(s) d'ondes,
- un (ou des) câble(s) coaxial(aux) 10 et une (ou des) antenne(s) 3.
On entend, dans le cadre de la présente invention par « microondes » des ondes électromagnétiques de fréquences supérieures à 1 GHz, de préférence inférieures à 30 GHz, plus préférentiellement compris entre 1,8 GHz et 6,4 GHz.
Les générateurs d'énergie micro-ondes des fours à micro-ondes standard permettent la génération d'ondes magnétiques de fréquence égale à 2,45 GHz. Ces générateurs d'énergie micro-ondes étant très répandus, on pourra avantageusement utiliser des générateurs d'énergie micro-ondes permettant la génération d'ondes magnétiques de fréquence égale à 2,45 GHz.
Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, les moyens de génération des micro-ondes comprennent un" câble coaxial 10 et une antenne 3.
Un câble coaxial - qui présente la particularité d'être souple - associé à une antenne est plus facile à disposer qu'un guide d'onde - qui est rigide et encombrant (en effet, au moins une des dimensions caractéristiques du guide est généralement supérieure à une demi fois la longueur d'onde des micro-ondes).
Par ailleurs, l'efficacité d'un guide d'onde pour amener les microondes dans la cavité dépend de sa forme et de ses dimensions. Au contraire, l'association d'une antenne et d'un câble coaxial pour amener les micro-ondes dans la cavité ne présente pas de contraintes de forme.
Par conséquent, l'utilisation d'un câble coaxial 10 associé à une antenne 3 pour amener les micro-ondes dans la cavité 6 permet une plus grande souplesse dans la mise en œuvre du dispositif selon l'invention.
Toutefois, le dispositif selon l'invention peut également être mis en œuvre avec un guide d'onde (en particulier pour des puissances supérieures à 300 Watts). L'antenne 3 est disposée à l'intérieur de la cavité 6. Ainsi, les ondes micro-onde sont émises par l'antenne 3 à l'intérieur de la cavité micro-onde 6. La cavité 6 étant étanche aux micro-ondes, les microondes sont confinées à l'intérieur de la cavité 6, ce qui est un facteur important pour la sécurité des personnes utilisant ie dispositif d'éclairage.
La cavité micro-ondes 6 est une cage de Faraday. La cavité microondes 6 est destinée à confiner les micro-ondes en son sein pour protéger l'environnement extérieur contre les champs électromagnétiques produits à l'intérieur de la cavité 6. A cet effet, la cavité 6 comprend des parois opaques aux micro-ondes. La cavité comprend au moins une paroi transparente à la lumière L, et une paroi opaque à la lumière L. La paroi de la cavité 6 transparente à la lumière et opaque aux micro-ondes est par exemple un grillage métallique. La paroi opaque à la lumière L et aux micro-ondes est de préférence en métal.
La cavité micro-ondes 6 est de forme et de dimensions quelconques. Plus particulièrement, la forme et les dimensions de la cavité 6 sont indépendantes de la fréquence des micro-ondes. Cette indépendance est liée à la nature des moyens de génération du champ magnétique 5 et à la proximité entre ces moyens 5 et l'enceinte 4, comme il sera décrit plus en détail dans la suite.
Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, la cavité microonde 6 comprend une partie arrière 7 de forme concave réfléchissant le rayonnement lumineux L et une partie avant 8 destinée à laisser passer le rayonnement lumineux L émis par l'enceinte à plasma 4. La partie avant 8 est constituée par la paroi de la cavité transparente à la lumière et la partie arrière est constituée par la paroi opaque aux micro-ondes et à la lumière.
La partie arrière 7 concave, par exemple de forme parabolique ou sphérique, constitue un réflecteur pour le rayonnement lumineux L. Les moyens de génération du champ magnétique 5, l'enceinte 4 et la partie arrière 7 concave sont disposés de manière à concentrer et diriger le rayonnement lumineux L dans la direction de la partie avant 8 de la cavité. Les moyens de génération de micro-ondes 2, 3, 10 sont disposés à l'extérieur de la cavité 6, au niveau de la partie arrière 7 du dispositif 1. L'enceinte 4 contenant le plasma est une enceinte étanche pour le confinement d'un gaz quelconque à basse pression. Cette enceinte 4 est par exemple constituée de verre ou de quartz et est disposée à l'intérieur de la cavité 6.
L'enceinte 4 contient par exemple un ou plusieurs gaz rares à pression totale de 20 μbar, du deutérium ou une vapeur de métal, par exemple du sodium, du zinc ou du mercure. La paroi de l'enceinte peut être transparente uniquement dans une bande spectrale souhaitée, par exemple dans une bande visible ou dans une bande UV.
L'enceinte 4 est de forme et de dimensions quelconques. Le fait que les dimensions et la forme de l'enceinte 4 puisse être quelconque est lié à la nature des moyens de génération du champ magnétique et à la proximité entre ces moyens et l'enceinte, comme il sera décrit plus en détail dans la suite.
Les parois de l'enceinte 4 sont transparentes aux micro-ondes. L'enceinte 4 comprend au moins une paroi transparente au rayonnement lumineux émis par le plasma. Cette paroi transparente est la paroi en regard de la paroi transparente de la cavité 6. L'autre paroi de l'enceinte peut éventuellement être opaque au rayonnement lumineux, ou comprendre un revêtement réfléchissant pour réfléchir le rayonnement lumineux vers la partie avant de la cavité constituée par la paroi transparente.
On entend, dans le cadre de la présente invention, par « basse pression », une pression comprise entre 10'4 et 10 millibars.
Les moyens de génération d'un champ magnétique 5 sont des moyens permettant la génération d'un champ magnétique.
L'enceinte 4 (ou les enceintes), la (ou les) cavité(s) 6, et les moyens 2, 3, 10 de génération du champ magnétique et des micro-ondes sont agencés de manière à générer une Résonance Cyclotronique d'Électrons (ci-après dénommée RCE) à l'intérieur de l'enceinte 4 (ou des enceintes) pour émettre un rayonnement lumineux.
La RCE, ou Résonance Gyromagnétique est une technique d'activation d'un plasma. Le principe de l'activation du plasma consiste à superposer à une onde électromagnétique de fréquence donnée un champ magnétique statique de telle sorte que la fréquence de giration des électrons dans le champ magnétique soit égale à la fréquence de l'onde électromagnétique excitatrice.
Lorsque le phénomène de résonance se produit, les électrons du plasma gagnent de l'énergie et, par collision, ionisent le plasma : un rayonnement lumineux est alors généré.
Le phénomène de RCE améliore la brillance et l'efficacité du rayonnement de l'enceinte.
Une première particularité du dispositif selon l'invention concerne le fait que les moyens de générations du champ magnétiques 5 sont constitués par au moins un aimant permanent.
Cet aimant permanent 5 est de forme quelconque. Les dimensions de l'aimant permanent 5 sont choisies les plus petites possibles pour permettre d'obtenir la RCE dans l'enceinte 4. L'homme du métier sait déterminer les dimensions minimales de l'aimant permettant d'obtenir une RCE dans l'enceinte 4.
Quelque soit la forme de l'aimant permanent 5, celui-ci présente une axe privilégiée d'aimantation parallèle au vecteur d'aimantation de l'aimant.
L'aimant permanent 5 peut être constitué par un aimant unique ou par une pluralité d'aimants permanents élémentaires accolés.
Une deuxième particularité du dispositif selon l'invention concerne ie fait que les moyens de génération du champ magnétique 5 sont disposés à proximité immédiate de l'enceinte 4.
On entend, dans le cadre de la présente invention, par « proximité immédiate » une distance D entre l'enceinte 4 et l'aimant permanent 5 inférieure ou égale à la dimension L de l'aimant 5 le long de l'axe d'aimantation privilégié de l'aimant 5, préférentiellement inférieure ou égale à L/2.
De manière encore plus préférentielle, l'aimant permanent 5 est en contact avec la paroi de l'enceinte 4 - en d'autres termes la distance D entre l'enceinte 4 et l'aimant 5 est nulle - éventuellement avec une paroi de réflecteur ou de cavité 6 entre l'aimant permanent 5 et l'enceinte 4.
Le fait que les moyens de génération du champ magnétique 5 consistent en un ou plusieurs aimants 5 disposés à proximité immédiate d'une ou de plusieurs enceintes 4 permet :
- d'améliorer la brillance et l'efficacité du rayonnement des enceintes 4,
- de concevoir des dispositifs avec des cavités 6 totalement étanches aux micro-ondes, de dimension quelconque non nécessairement multiple de la longueur d'onde des micro-ondes et de forme compacte, de concevoir des dispositifs avec des enceintes de forme et de dimensions quelconques,
- d'accéder à des fonctionnements avec allumage immédiat à très faible puissance (quelques watts) lorsque la cavité a une dimension •s supérieure au 1A de la longueur d'onde,
- de créer des zones de brillance 9 par RCE qui peuvent être positionnées, de manière libre et précise vis-à-vis des moyens de réflexion, afin d'optimiser l'efficacité du rayonnement lumineux vis à vis de la zone à éclairer.
Par ailleurs, le fait que l'aimant et l'enceinte soient disposés à proximité immédiate permet de s'affranchir des contraintes concernant le positionnement des moyens de réflexion dans la cavité 6.
Sur la figure 1, l'aimant permanent 5 est disposé à l'intérieur de la cavité 6 du dispositif 1, et est enveloppé par l'enceinte 4 pour être en proximité immédiate avec celle-ci.
Ceci permet l'utilisation de cavités 6 de dimensions non multiple de la longueur d'onde des micro-ondes. Ainsi, de préférence, la cavité 6 s'inscrit dans un volume, au moins deux des dimensions caractéristiques (hauteur, longueur, largeur) du plus petit volume dans lequel s'inscrit la cavité micro-ondes 6 étant inférieure à environ 25 centimètres (plus précisément 24,4 centimètres), ce qui correspond à deux fois la longueur d'onde des micro-ondes à la fréquence de 2,45 GHz.
L'homme du métier appréciera que pour des fréquences supérieures, par exemple une fréquence de 5 GHz, au moins deux des dimensions caractéristiques du plus petit volume dans lequel s'inscrit la cavité seront préférentiellement inférieure à 12 centimètres. De même, pour des fréquences inférieures, par exemple une fréquence de 1 GHz, au moins deux des dimensions caractéristiques du plus petit volume dans lequel s'inscrit la cavité seront préférentiellement inférieure à environ 48 centimètres.
Bien entendu, on peut également utiliser un générateur d'énergie micro-onde générant des micro-ondes à la fréquence de IGHz ou de 5 GHz avec un dispositif dont deux des dimensions caractéristiques du plus petit volume dans lequel s'inscrit la cavité sont inférieures à 25 cm.
L'aimant permanent 5 présente l'avantage d'être très compact et compatible avec le champ d'ondes micro-onde, contrairement aux bobines de Helmholtz qui nécessite des connexions électriques supplémentaires.
Sur la figure 1, l'antenne 3 est disposée au niveau de la partie arrière 7 de la cavité 6, et l'aimant 5 est enveloppé par l'enceinte 4.
L'enceinte 4 présente une forme ovale. Le rayonnement lumineux L est produit à l'intérieur de l'enceinte 4, dans une zone où les conditions de la RCE sont réunies. Le rayonnement lumineux L émis en direction de la partie arrière 7 du dispositif 1 est réfléchi en direction de la partie avant 8 transparente au rayonnement lumineux L.
Les deux particularités du dispositif selon l'invention, à savoir le fait que : - les moyens de génération du champ magnétique 5 sont disposés à proximité de l'enceinte 4,
- ces moyens de génération du champ magnétique sont constitués par au moins un aimant, permettent de s'affranchir de la contrainte concernant le positionnement de l'enceinte 4 dans la cavité 6.
Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, l'enceinte 4 est disposée au niveau de la partie avant 8 de la cavité.
Plus précisément, l'enceinte 4 et la zone de surbrillance 9 sont disposées au niveau du foyer optique (i.e. au point focal) des moyens de réflexion du rayonnement lumineux L
Ceci a pour effet que les rayons lumineux L émis par l'enceinte 4 qui rencontre les moyens de réflexion sont réfléchit de manière sensiblement parallèle.
Ainsi, les particularités de l'invention permettent de fournir des dispositifs d'éclairage 1 pour lesquels on maîtrise la directivité et l'uniformité du rayonnement lumineux L : suivant la forme des moyens de réflexion, et le positionnement de l'enceinte 4 dans la cavité 6, on pourra évaser ou concentrer le rayonnement lumineux L
De préférence, le champ magnétique statique généré par l'aimant permanent 5 est de l'ordre de 0,0875 Tesla et la fréquence des microondes est de 2,45 GHz, ce qui est une fréquence habituellement utilisée dans les sources ultra haute fréquence. Cependant, pour réduire la taille et densifier le rayonnement lumineux il est possible d'augmenter la fréquence, par exemple 5-10GHz, et d'adapter le champ magnétique.
Le champ magnétique statique présentant un gradient, les conditions de résonance ne sont pas forcément remplies dans la totalité de l'espace de l'enceinte. La zone de résonance maximale peut prendre une forme quelconque, définie par les distributions du champ magnétique statique dans l'enceinte. Elle joue aussi le rôle de starter pour le reste du plasma contenu dans l'enceinte, et ce quelque soit sa forme. La forme de l'enceinte peut être adaptée à la distribution du champ magnétique de l'aimant 5 utilisé et l'antenne 3 peut être disposée de manière à ce que tout le volume de l'enceinte 4 reçoive les micro-ondes.
L'efficacité lumineuse du dispositif d'éclairage 1 est supérieure à 100 lumens par Watt (dans le cas d'un plasma Mercure), y compris à très basse puissance d'alimentation (inférieur à 20 Watts), ce qui est très élevé par rapport aux dispositifs d'éclairage connus et permet un allumage immédiat et modulable, ce qui est très difficile avec les dispositifs de l'art antérieur tels que des lampes à décharge ou iodure métallique.
Dans le cas particulier de vapeurs d'éléments condensables (Hg, Na, S), il est possible d'intégrer un gaz support pour un démarrage instantané. L'excitation instantanée du gaz support permet l'excitation pratiquement immédiate de l'élément condensable. Un mélange de gaz est aussi possible pour obtenir un spectre spécifique ou une combinaison de spectre spécifiques.
Dans le mode de réalisation illustré à la figure 1, les moyens de réflexion du rayonnement lumineux sont une couche de revêtement réfléchissant déposée sur la face interne de la paroi de la cavité 6.
Toutefois, l'homme de l'art appréciera que les moyens de réflexion du rayonnement lumineux L peuvent être indépendants de la cavité 6 (réflecteur dissocié de la cavité).
Sur la figure 2, l'antenne 3 et l'aimant 5 sont disposés à l'extérieur de l'enceinte 4 et à l'intérieur de la cavité 6. L'antenne 3 est disposée au niveau de la partie arrière 7 et l'aimant 5 est disposé au niveau de la partie avant de l'appareil.
L'aimant 5 est en contact avec la paroi de l'enceinte 4 pour être en proximité immédiate de l'enceinte 4.
Dans le mode de réalisation illustré à la figure 2, la forme et les dimensions de l'enceinte 4 sont prévues de manière à - envelopper l'antenne 3 et l'aimant 5 et à - remplir l'espace de la cavité 6 pour maximiser le volume de plasma excitable, donc la puissance micro-onde absorbée, et donc la quantité de lumière rayonnée.
Sur la figure 2, la zone de surbrillance (ou brillance maximum) de la lumière L est illustrée par une ligne pointillée 9 qui est sensiblement disposée dans le foyer optique des moyens de réflexion constitués par la partie arrière 7 réfléchissante de la cavité 6. La zone de surbrillance de lumière L est définie par la zone où les conditions de la RCE sont réunies.
Sur la figure 3 qui est une variante du dispositif illustré à Ia figure 2, l'enceinte 4 occupe tout le volume de la cavité 6. En d'autres termes, les parois de l'enceinte 4 et de la cavité 6 sont confondues.
L'enceinte et la cavité peuvent être deux éléments distincts. Par exemple, l'enceinte 4 peut être constituée de parois en quartz, la parties avant 8 et arrière 7 de la cavité 6 étant en contact intime avec les parois en quartz de l'enceinte 4.
L'enceinte et la cavité peuvent également être un seul et même élément. Par exemple, la partie avant 8 peut être constitué par un verre traité transparent au rayonnement lumineux et réfléchissant les microondes, ou par une plaque de verre intégrant une grille métallique opaque à l'onde radiofréquence, et la partie arrière 7 peut être constituée par un verre alumine opaque à l'onde radiofréquence et réfléchissant la lumière.
Sur la figure 3, l'aimant 5 est positionné à l'intérieur de l'enceinte 4 (pour respecter la condition de proximité immédiate), au niveau de la partie avant 8 du dispositif 1. L'antenne 3 pénètre à l'intérieur de l'enceinte 4, au niveau de la partie arrière 7.
Ainsi, on obtient un dispositif dont les dimensions de l'enceinte 4 sont maximales relativement aux dimensions de la cavité 6. Ceci permet d'obtenir un dispositif d'éclairage 1 dont l'enceinte 4 présente une capacité maximum d'absorption des micro-ondes. En effet, la capacité d'absorption des micro-ondes par l'enceinte 4 dépend du volume de plasma confiné en son sein, et donc des dimensions de l'enceinte : plus les dimensions de l'enceinte 4 sont importantes, plus le volume de plasma confiné dans l'enceinte est important, plus la capacité d'absorption des micro-ondes par l'enceinte 4 est importante, et donc plus la quantité de lumière rayonnée par le dispositif est importante.
Sur la figure 4, l'enceinte 4 est constituée par les parties arrière 7 et avant 8 de la cavité 6. En d'autres termes, les parois de l'enceinte 4 et de la cavité 6 sont confondues.
Dans ce mode de réalisation, les moyens de génération du champ magnétique comprennent deux aimants permanents 5a, 5b et, ainsi, deux zones 9 d'émission de rayonnement lumineux L, disposées respectivement en proximité des aimants 5.
Les deux aimants sont disposés à l'extérieur de la cavité, au niveau de la partie arrière 7. Ces aimants 5a, 5b sont en contact avec la paroi de la cavité de manière à respecter la condition de proximité immédiate avec l'enceinte 4.
Dans ce mode de réalisation, le fait que les aimants 5a, 5b soient disposés à l'extérieur de la cavité 6 permet d'augmenter encore le volume de plasma confiné dans l'enceinte 4 (donc la puissance absorbée, et donc la quantité de lumière rayonnée). Le volume supplémentaire de plasma confiné dans l'enceinte 4 du mode de réalisation de la figure 4 correspond au volume de l'enceinte 4 occupé par l'aimant 5 du mode de réalisation de la figure 3.
Par ailleurs, le fait de placer les aimants permanents à l'extérieur de la cavité permet d'éviter l'échauffement de ceux-ci par absorption des micro-ondes, et donc de pouvoir générer dans la cavité des micro-onde à une puissance plus importante.
Sur la figure 5, l'aimant 5 est disposé à l'extérieur de la cavité 6, au niveau de la partie avant 8 du dispositif 1. L'aimant 5 est en contact avec la paroi transparente de la cavité 6.
L'enceinte 4 est disposée au niveau de la partie avant 8 et est également en contact avec la paroi transparente de la cavité 6. Ainsi, l'aimant 5 et l'enceinte 4 sont séparés d'une distance égale à l'épaisseur de la paroi transparente de la cavité 6 de manière à respecter la condition de proximité immédiate.
La disposition de l'aimant 5 au niveau de la partie avant permet à celui-ci de jouer le rôle de cache.
Ceci permet ne pas éblouir de manière directe une cible située devant le dispositif d'éclairage 1.
Notamment, dans le cas où l'application du dispositif d'éclairage concerne un phare de voiture, il est nécessaire de ne pas éblouir de manière directe les véhicules circulant en sens inverse.
Dans le cas où le dispositif d'éclairage 1 est appliqué à la cuisson d'un vernis (« curing »), il peut être nécessaire de ne pas éclairer le vernis à cuire avec des rayonnements infra-rouge. L'aimant 5 sert alors de cache, les moyens de réflexion étant avantageusement prévu pour absorber les rayonnements infra-rouge émis par l'enceinte 4.
L'antenne 3 est disposée au niveau de la partie arrière 7, à l'extérieur de l'enceinte 4. Le rayonnement lumineux L émis par la zone d'émission 9 est ainsi dirigé vers la partie avant 8, par l'intermédiaire de la partie arrière 7.
Dans un autre mode de réalisation particulier représenté à la figure 6, la partie arrière 7 réfléchissante est constituée par l'aimant 5 ou par plusieurs aimants 5 disposés de manière à former un réflecteur concave dans lequel est logé l'enceinte 4. Ainsi, l'aimant (ou les aimants) est (sont) en proximité immédiate de l'enceinte. Ceci permet d'obtenir une compacité maximum du dispositif d'éclairage selon l'invention.
Les moyens de génération des micro-ondes 2 comportent, de préférence, un transistor UHF disposé directement au niveau de la partie arrière 7 du dispositif 1. On peut ainsi réaliser un dispositif d'éclairage 1 de faible taille, ayant par exemple des dimensions comprises entre 3 cm et 6 cm. Un tel appareil peut être alimenté avec une onde micro-onde de puissance comprise entre 1 et 50 Watts et ayant une fréquence comprise entre 5 et 10 GHz. _
21
Dans le mode de réalisation illustré aux figures 7 et 8, le dispositif d'éclairage selon l'invention comprend une pluralité de cavités, d'enceintes, d'antennes, de moyens de réflexion du rayonnement lumineux, et d'aimants.
Chaque cavité 6 est associée à une enceinte 4, un réflecteur 11 (distinct de la cavité 6), un aimant 5 et une antenne 3.
Les cavités 6 sont disposées de manière contiguë. De préférence, les parois en contact de deux cavités 6 adjacentes sont un grillage électriquement conducteur de manière à être opaque aux micro-ondes et transparent au rayonnement lumineux.
Ce mode de réalisation du dispositif d'éclairage 1 permet de mieux maîtriser la répartition des micro-ondes dans le dispositif d'éclairage et de fournir un rayonnement lumineux uniforme.
Il est également possible de réaliser une modulation de la puissance P de l'onde micro-onde injectée dans l'enceinte 4, par exemple sous forme d'impulsion de forme et de fréquence quelconques. Ces impulsions sont, de préférence, rectangulaires comme représenté à Ia figure 9. les trois courbes Pl, P2 et P3 correspondent à une même puissance moyenne Pmn et, ainsi, à une même intensité lumineuse moyenne. En effet, selon la courbe Pl, une puissance continue prédéterminée est injectée dans l'enceinte 4. La puissance continue (Pl) est égale à la puissance moyenne Pmn. La puissance moyenne Pmn injectée est, par exemple, comprise entre 1 et 1000W. Pour un dispositif ayant des dimensions de l'ordre de 20 cm, la puissance est, de préférence de l'ordre de quelques centaines de Watts. La courbe P2 représente des impulsions rectangulaires ayant une puissance maximale Pmax2, par exemple avec une fréquence de 50Hz, et ayant un rapport cyclique tel que la puissance moyenne Pmn injectée dans l'enceinte 4 est la même que celle de la courbe Pl. La courbe P3 présente une fréquence deux fois plus élevée que celle de la courbe P2. Ainsi, la puissance moyenne Pmn des courbes P2 et P3 est effectivement égale. Cependant, les puissances maximales des courbes Pl, P2 et P3 étant différentes, les courbes Pl, P2 et P3 correspondent à des spectres de lumière différents.
La suite d'impulsions rectangulaires n'est pas nécessairement périodique. En effet, on peut envisager d'injecter une suite d'impulsions ayant chacune une durée de l'ordre de la microseconde par exemple. La durée d'une impulsion et/ou l'écart temporel entre deux impulsions successives peut être modulé. Ainsi, le rayonnement lumineux obtenu permet de coder une information. De manière générale, toute modulation de l'amplitude ou de la fréquence du rayonnement lumineux peut permettre de coder une information.
Sur la figure 10, le dispositif d'éclairage comporte une unité de contrôle 11 permettant de réaliser un asservissement de la puissance micro-onde à une grandeur physique de consigne caractéristique du rayonnement lumineux émis, par exemple l'intensité du rayonnement lumineux ou la température mesurée en regard du dispositif 1 ou mesurée en contact avec le dispositif 1. Ainsi, la puissance micro-onde est réglée à l'intensité du rayonnement lumineux désiré. Pour cela, l'intensité du rayonnement lumineux est mesurée, par exemple par l'intermédiaire d'un capteur ou d'un détecteur 12 de lumière ou de chaleur disposé en regard du dispositif 1, et la puissance micro-onde est augmentée lorsque l'intensité mesurée est inférieure à l'intensité de consigne et diminuée dans le cas inverse. La puissance micro-onde est alors ajustée en fonction de l'intensité mesurée. Il est également possible d'asservir la pression du gaz, et/ou la température du dispositif 1, à l'intensité lumineuse de consigne et de régler la pression du gaz et/ou la température du dispositif 1, à l'intensité lumineuse de consigne et de régler l'intensité lumineuse. La température est, de préférence, réglée par refroidissement du dispositif 1, par exemple par l'intermédiaire d'un ventilateur ou d'un circuit de refroidissement à eau.
Ainsi, lorsque l'intensité lumineuse diminue , progressivement au cours de l'utilisation du dispositif d'éclairage, l'intensité peut systématiquement être corrigée en augmentant la puissance micro-onde bu la pression du gaz. Ainsi, les effets de vieillissement du dispositif 1 peuvent être compensés.
Le dispositif selon l'invention est particulièrement approprié pour les traitements chimiques (insolations ou irradiations d'encres ou de vernis), par exemple, d'une matière disposée sur un convoyeur. Dans ces applications, il est notamment intéressant de pouvoir allumer et éteindre le dispositif et de pouvoir adapter en permanence la puissance microonde. Grâce au principe de fonctionnement par RCE, le dispositif d'éclairage permet d'effectuer un allumage instantané, par exemple au cours d'une milliseconde. Ceci est notamment crucial pour une utilisation non continue. En effet, les dispositifs d'éclairage classiques à basse pression doivent être allumés en permanence du fait du temps d'allumage important et des limitations de durée de vie induites par les réallumages. La luminosité peut également être asservie à la vitesse de défilement du convoyeur.
Le dispositif d'éclairage fournit un rayonnement dans le spectre visible et dans le spectre UV, correspondant à des raies d'émission des atomes et des ions du gaz. La raie à 254 nm de l'atome de mercure non ionisé peut atteindre dix fois la brillance d'une lampe UV standard. Les raies d'émission des ions ayant des longueurs d'onde inférieures à 200 nm sont particulièrement intenses. Les raies du mercure ionisé une fois, ayant des longueurs d'onde de 164,9 nm et 194,2 nm, peuvent être, en fonction de la pression dans l'enceinte, environ cinq fois plus intenses que la raie à 254 nm de l'atome de mercure non ionisé. Le choix du gaz et de la pression dans l'enceinte permet d'adapter le spectre du dispositif d'éclairage à son utilisation, notamment au régime UV souhaité. Par exemple, plus la pression est élevée, plus les raies émises à des longueurs d'onde longues, c'est-à-dire à des raies d'émission d'atomes non ionisés dominent. La connaissance des spectres atomiques des atomes constituant le gaz et des spectres ioniques des atomes ionisés une ou plusieurs fois permet ainsi d'obtenir le rayonnement souhaité. Le rayonnement généré est caractérisé par les raies atomiques et ioniques correspondantes.
L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers représentés aux figures. En particulier, toute combinaison des différentes dispositions de l'aimant, de l'antenne et de l'enceinte peut être envisagée, de manière à ce que la zone 9 d'émission de rayonnement lumineux L soit disposée par rapport aux parties arrière et avant du dispositif de manière à permettre l'orientation de la lumière L vers la partie avant 8 du dispositif.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d'éclairage (1) excité par micro-ondes utilisant le phénomène de Résonance Cyclotronique d'Electrons (RCE) pour la génération d'un rayonnement lumineux (L), le dispositif (1) comprenant :
- des moyens de génération de micro-ondes (2, 3, 10),
- au moins une cavité micro-ondes (6) comprenant des parois étanches aux micro-ondes pour confiner les micro-ondes, au moins une paroi de la cavité (6) étant transparente au rayonnement lumineux (L),
- des moyens de réflexion du rayonnement lumineux (L) de forme concave agencés de manière à diriger le rayonnement lumineux (L) vers la paroi de la cavité transparente au rayonnement lumineux (L),
- au moins une enceinte (4) contenant un plasma, située à l'intérieure de la cavité micro-ondes (6),
- des moyens de génération d'un champ magnétique (5), enceinte(s), cavité(s), et moyens de génération du champ magnétique et des micro-ondes étant agencés de manière à générer une Résonance Cyclotronique d'Electrons à l'intérieur de(s) l'enceinte(s) pour émettre un rayonnement lumineux (L), caractérisé en ce que les moyens de génération du champs magnétique sont constitués par au moins un aimant permanent (5) et en ce que chaque enceinte (4) est disposée à proximité immédiate d'au moins un aimant (5).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque cavité (6) s'inscrit dans un volume, au moins deux des dimensions caractéristiques (hauteur, longueur, largeur) du plus petit volume dans lequel s'inscrit la cavité micro-ondes (6) étant inférieure à 25 centimètres.
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les dimensions de l'enceinte (4) sont telles que l'enceinte (4) occupe 40 % à 100 % du volume de la cavité (6), et préférentiellement 60 % à 100 % du volume de la cavité (6).
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'aimant permanent (5) est disposé à l'intérieur de la cavité micro-ondes (6).
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'aimant permanent (5) est disposé à l'intérieur de l'enceinte (4).
6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'aimant permanent (5) est disposé à l'extérieur de l'enceinte (4).
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'aimant (5) est disposé à l'extérieur de la cavité (6).
8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'aimant permanent (5) est disposé à l'opposée de la paroi de la cavité (6) transparente au rayonnement lumineux (L).
9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'aimant permanent (5) est disposé au niveau de la paroi de la cavité (6) transparente au rayonnement lumineux (L).
10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'enceinte (4) est disposée à l'opposée de la paroi de la cavité (6) transparente au rayonnement lumineux (L).
11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'enceinte (4) est disposée au niveau de la paroi de la cavité (6) transparente au rayonnement lumineux (L).
12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les parois de l'enceinte (4) et de la cavité (6) sont confondues.
13. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les moyens de réflexion de forme concave sont constitués par la paroi de la cavité (6) opposée à la paroi transparente au rayonnement lumineux (L).
14. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les moyens de réflexion sont constitués par un ou des aimants (5) disposés de manière à former un réflecteur de forme concave.
15. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que les moyens de réflexion comportent une couche magnétique.
16. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que chaque enceinte (4) est associée à un aimant permanent (5) qui lui est propre.
17. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisé en ce que chaque enceinte (4) est associée à une pluralité d'aimants permanents (5).
18. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que les moyens de génération de micro-ondes comprennent un générateur d'énergie micro-onde (2) et un guide d'onde, le guide d'onde étant disposé entre le générateur et la cavité (6) pour guider les micro-ondes générées par le générateur (2) vers la cavité (6).
19. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que les moyens de génération de micro-ondes comprennent un générateur d'énergie micro-onde (2), au moins un câble coaxial (10), et au moins une antenne (3), le (ou les) câble(s) étant disposé(s) entre le générateur et la cavité, la (ou les) antenne(s) étant disposé(es) à l'intérieur de la (ou des) cavité(s).
20. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 19, caractérisé en ce que chaque cavité (6) est associée à une antenne (3) unique.
21. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 20, caractérisé en ce que le dispositif (1) comporte des moyens d'asservissement (18), à une intensité lumineuse de consigne, de la puissance microonde, et/ou de la pression du gaz et/ou de la température du dispositif.
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