RU2263997C1

RU2263997C1 - Microwave exciter of electrodeless gas-discharge lamp

Info

Publication number: RU2263997C1
Application number: RU2004106146/09A
Authority: RU
Inventors: Э.Д. Шлифер (RU); Э.Д. Шлифер
Original assignee: Государственное унитарное предприятие "Всероссийский электротехнический институт им. В.И. Ленина"
Priority date: 2004-03-02
Filing date: 2004-03-02
Publication date: 2005-11-10
Also published as: RU2004106146A

Abstract

FIELD: lighting and microwave engineering; lights used for producing directional optical radiation fluxes.

SUBSTANCE: proposed microwave exciter has spherical electrodeless lamp disposed in axisymmetrical microwave cavity, at least part of whose wall being made in the form of sphere segment with its center of curvature aligned with center of electrodeless lamp; part of microwave cavity wall made in the form of sphere segment is provided with at least one tube that contacts wall on its external surface end, is normal to sphere segment, is made in the form of below-cutoff waveguide, and is optically coupled with microwave cavity through light-emitting aperture in microwave cavity wall. Part of microwave cavity wall made in the form of sphere segment and provided with at least one tube is made of microwave and opaque solid material and has mirror conducting inner surface. Part of microwave cavity wall made in the form of sphere segment and provided with at least one tube is produced from microwave opaque reticular conducting material with coefficient of translucence k_tr1; at least one light-emitting aperture in microwave cavity wall may be covered with reticular conducting material whose coefficient of translucence k_tr2 is higher than coefficient k_tr1 of microwave cavity wall material.

EFFECT: enhanced local translucence of microwave cavity walls that raises quality of directional light fluxes and yield of useful light output from microwave cavity without losing its microwave opaqueness.

6 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к области светотехники и техники СВЧ. В более узком приложении заявляемый объект относится к осветительным устройствам, используемым для создания направленных потоков оптического излучения. В конкретном идеологическом и конструктивном построении заявляемый объект относится к СВЧ-возбудителям безэлектродных ламп, являющихся источниками света в осветительных и проекционных устройствах.The invention relates to the field of lighting and microwave technology. In a narrower application, the claimed object relates to lighting devices used to create directed flows of optical radiation. In a specific ideological and constructive construction, the claimed object relates to microwave exciters of electrodeless lamps, which are light sources in lighting and projection devices.

Известны устройства СВЧ-возбудителей безэлектродных газоразрядных ламп и светоизлучателей (светильников, прожекторов) на их основе, в которых СВЧ-возбудители "инициируют" и поддерживают СВЧ-разряд, образующий в лампе плазменное светящее тело определенной формы.Known devices for microwave exciters of electrodeless gas discharge lamps and light emitters (lamps, searchlights) based on them, in which microwave exciters "initiate" and support a microwave discharge, which forms a plasma luminous body of a certain shape in the lamp.

На сегодня наиболее распространенным, хотя и не единственным, техническим решением является использование в СВЧ-возбудителе сферической безэлектродной лампы, размещенной в цилиндрическом СВЧ-резонаторе, работающем на ТЕ₁₁₁ в виде колебаний. При этом СВЧ-электромагнитное поле в резонаторе азимутально неоднородно. Тем не менее традиционно используемое вращение лампы обеспечивает практически сферическую форму плазменного светящего тела и его равнояркость. Это дает возможность идеализированно рассматривать светящее тело как квазиточечный источник и при построении (на базе рассматриваемого СВЧ-возбудителя) светильника, прожектора или проектора с направленным световым потоком относительно легко осуществлять оптическое сопряжение внешнего рефлектора с источником света. В частности - совмещать фокус параболоида или эллипсоида с центром светящего тела. Однако в реальной ситуации лампа "окружена" не идеально светопрозрачной стенкой СВЧ-резонатора. Это приводит к переотражению (причем, хаотическому) лучей внутри СВЧ-резонатора, и падение света на внешний рефлектор происходит уже не только из центра светящего тела, а с различных направлений, что в той или иной степени ухудшает формирование направленного светового потока, затрудняя получение требуемой формы кривой силы света (КСС). Это существенно для светильников, а особенно для прожекторов или проекционных устройств, где к форме КСС предъявляются весьма жесткие требования. Все это заставляет изыскивать средства для повышения результирующего выхода светового потока именно в нужном направлении. Среди таких средств известны корректирующие линзы и контрзеркала, являющиеся внешними по отношению к СВЧ-возбудителю элементами. Известны и дихроичные рефлекторы и контрзеркала, конструктивно входящие непосредственно в состав СВЧ-возбудителя. Форма контрзеркал, используемых в составе СВЧ-возбудителя известных построений, базируется на тривиальной идее: переотражение падающих лучей обратно в центр светящего тела. Простота идеи, однако, не означает отсутствия оригинальности в известных конструкциях, ее реализующих. Сложность введения или формообразования контрзеркал непосредственно в СВЧ-резонаторе, т.е. в составе СВЧ-возбудителя, обусловлена необходимостью компромиссной увязки электродинамических характеристик СВЧ-резонатора с оптическими и геометрическими параметрами рефлекторов и в конечном итоге - необходимостью достижения высокой светопрозрачности СВЧ-резонатора при непревышении допустимых уровней СВЧ-излучений и при обеспечении желательной формы КСС.Today, the most common, although not the only, technical solution is the use of a spherical electrodeless lamp in a microwave exciter placed in a cylindrical microwave resonator operating on TE ₁₁₁ in the form of oscillations. In this case, the microwave electromagnetic field in the resonator is azimuthally inhomogeneous. Nevertheless, the traditionally used rotation of the lamp provides an almost spherical shape of the plasma luminous body and its uniform brightness. This makes it possible to ideally consider the luminous body as a quasi-point source and when constructing (on the basis of the microwave exciter under consideration) a lamp, a searchlight or a projector with a directed light flux, it is relatively easy to optically couple the external reflector with the light source. In particular, to combine the focus of a paraboloid or ellipsoid with the center of the luminous body. However, in a real situation, the lamp is "surrounded" by an imperfectly translucent wall of the microwave cavity. This leads to the re-reflection (and chaotic) of the rays inside the microwave resonator, and the incidence of light on the external reflector occurs not only from the center of the luminous body, but from different directions, which to one degree or another worsens the formation of the directed light flux, making it difficult to obtain the required the shape of the light intensity curve (KSS). This is essential for luminaires, and especially for projectors or projection devices, where very strict requirements are imposed on the shape of the KCC. All this makes it necessary to find means to increase the resulting light output in exactly the right direction. Among such means, corrective lenses and counter-mirrors are known that are elements external to the microwave pathogen. Dichroic reflectors and counter-mirrors are also known, which are structurally included directly in the microwave exciter. The shape of the counter-mirrors used in the microwave exciter of known constructions is based on the trivial idea: the re-reflection of the incident rays back to the center of the luminous body. The simplicity of the idea, however, does not mean a lack of originality in the well-known constructions that realize it. The complexity of introducing or shaping counter-mirrors directly in the microwave cavity, i.e. as a part of the microwave exciter, due to the need for a compromise linking the electrodynamic characteristics of the microwave resonator with the optical and geometric parameters of the reflectors and, ultimately, the need to achieve high transmittance of the microwave resonator while not exceeding the permissible levels of microwave radiation and providing the desired shape of the CSS.

В известных конструкциях СВЧ-возбудителей, использующих цилиндрический СВЧ-резонатор с рабочим видом колебаний ТЕ₁₁₁, часть боковой стенки и одна ("светопрозрачная") торцевая стенка СВЧ-резонатора выполнены сетчатыми. Такие технические решения реализованы в известных устройствах Light Drive 1000™ и Solar 1000™ (см. Шлифер Э.Д. Безэлектродные СВЧ-газоразрядные лампы. Сб.: Энергосбережение в освещении. - М.: Знак, 1999, с.169-192 [1]), а также представлены в аналогах заявляемого объекта. Аналогичными, в частности, являются технические решения, описанные в Патенте США №5334913, кл. Н 05 В 41/16 (НКИ: 315/248), опубл. 02.08.1994 (авторы M.G. Ury и др. [2]) и в Патенте РФ №2185005, кл. H 01 J 65/04, опубл. в Бюл. №19 от 10.07.2002 (автор Шлифер Э.Д. [3]). В аналоге [2] сферическая безэлектродная лампа размещена в осесимметричном цилиндрическом СВЧ-резонаторе, имеющем плоскую светонепрозрачную торцевую стенку и выпуклую "светопрозрачную" (сетчатую) торцевую стенку. Лампа закреплена на консольном диэлектрическом (кварцевом) держателе, проходящем через отверстие в светонепрозрачной торцевой плоской стенке и соединенном с валом электродвигателя. В [2] предусмотрен внешний по отношению к СВЧ-возбудителю рефлектор (глубокий параболоид), оптический фокус которого совмещен с центром плазменного светящего тела (т.е. с упомянутым квазиточечным источником света). Однако световые лучи, исходящие из указанного источника в направлении обеих торцевых, да и боковой стенок СВЧ-резонатора, переотражаясь от них, не сходятся в фокусе, и это препятствует обеспечению требуемой формы результирующего светового потока. Поэтому в [2] кроме внешнего рефлектора предусмотрена постановка непосредственно в СВЧ-резонаторе дополнительного отражателя - дихроичного рефлектора, отражающего световой поток, но пропускающего СВЧ-энергию. На чертеже, приведенном в описании устройства по патенту [2], схематично показан (позиция 21) этот дихроичный рефлектор. Особенность его конфигурации состоит в том, что светоотражающая поверхность, обращенная к лампе, выполнена вогнутой. Известен еще ряд устройств-аналогов, в которых светоотражающая поверхность дихроичного рефлектора выполнена плоской. Это снимает ряд трудностей в обеспечении крепления рефлектора и точного позиционирования его отражающей поверхности относительно "квазиточечного" источника света. К числу упомянутых аналогов следует отнести более поздние, чем [2] Патенты США: №5841233, кл. H 01 J 65/04 (НКИ 315/39), опубл. 24.11.1998, автор M.G. Ury и др. [4]; №58111936, кл. H 01 J 65/04 (НКИ 315/39), опубл. 22.09.1998, автор В. Turner и др. [5]; №5866990, кл. Н 05 В 37/00 (НКИ 315/248), опубл. 02.02.1999 [6]; №5847517, кл. Н 05 В 41/16 (НКИ 315/248), опубл. 08.12.1998 [7] и др.In known constructions of microwave exciters using a cylindrical microwave resonator with a working mode of oscillation TE ₁₁₁ , part of the side wall and one ("translucent") end wall of the microwave resonator are mesh. Such technical solutions are implemented in the well-known devices Light Drive 1000 ™ and Solar 1000 ™ (see Shlifer E. D. Electrode-free microwave gas discharge lamps. Sat: Energy saving in lighting. - M .: Znak, 1999, p. 169-192 [ 1]), as well as presented in the analogues of the claimed object. Similar, in particular, are the technical solutions described in US Patent No. 5,334,913, cl. H 05 B 41/16 (NKI: 315/248), publ. 08/02/1994 (authors MG Ury et al. [2]) and in the RF Patent No. 2185005, cl. H 01 J 65/04, publ. in bull. No. 19 dated 07/10/2002 (author Schlifer E.D. [3]). In the analogue of [2], a spherical electrodeless lamp is placed in an axisymmetric cylindrical microwave resonator having a flat translucent opaque end wall and a convex “translucent” (mesh) end wall. The lamp is mounted on a cantilever dielectric (quartz) holder passing through a hole in the opaque end flat wall and connected to the motor shaft. In [2], a reflector external to the microwave exciter (a deep paraboloid) is provided, the optical focus of which is aligned with the center of the plasma luminous body (ie, with the aforementioned quasi-point light source). However, the light rays emanating from the specified source in the direction of both the end and the side walls of the microwave resonator, reflecting from them, do not converge in focus, and this prevents the desired shape of the resulting light flux from being provided. Therefore, in [2], in addition to an external reflector, an additional reflector is set directly in the microwave cavity — a dichroic reflector that reflects the light flux but transmits microwave energy. In the drawing given in the description of the device according to the patent [2], this dichroic reflector is schematically shown (item 21). A feature of its configuration is that the reflective surface facing the lamp is made concave. A number of analog devices are also known in which the reflective surface of the dichroic reflector is made flat. This removes a number of difficulties in securing the reflector and accurately positioning its reflective surface relative to the "quasi-point" light source. Among the mentioned analogues should be attributed later than [2] US Patents: No. 5841233, cl. H 01 J 65/04 (NKI 315/39), publ. 11.24.1998, author of MG Ury et al. [4]; No. 58111936, class H 01 J 65/04 (NKI 315/39), publ. 09/22/1998, author V. Turner et al. [5]; No. 5866990, cl. H 05 B 37/00 (NKI 315/248), publ. 02/02/1999 [6]; No. 5847517, cl. H 05 B 41/16 (NKI 315/248), publ. 12/08/1998 [7] and others.

Аналоги [2, 4, 5, 6, 7] имеют осесимметричный СВЧ-резонатор с рабочим видом колебаний ТЕ₁₁₁, вращаемую безэлектродную СВЧ-газоразрядную лампу на консольном диэлектрическом стержне-держателе, проходящем сквозь центральное отверстие в дихроичном рефлекторе и в светонепрозрачной торцевой стенке СВЧ-резонатора к приводному валу двигателя. Упомянутая светонепрозрачная торцевая стенка СВЧ-резонатора во всех аналогах [4, 5, 6, 7] выполнена плоской, поскольку не призвана выполнять функции рефлектора, тогда как эти функции выполняет именно дихроичный рефлектор, расположенный между лампой и светонепрозрачной торцевой стенкой СВЧ-резонатора.Analogs [2, 4, 5, 6, 7] have an axisymmetric microwave resonator with a working type of oscillation TE ₁₁₁ , a rotatable electrodeless microwave gas discharge lamp on a cantilever dielectric holder rod passing through a central hole in a dichroic reflector and in the opaque end wall of the microwave oven -resonator to the drive shaft of the engine. The mentioned opaque end wall of the microwave cavity in all analogues [4, 5, 6, 7] is made flat, since it is not intended to perform the functions of a reflector, whereas these functions are performed by the dichroic reflector located between the lamp and the opaque end wall of the microwave cavity.

Общим для всех аналогов признаком является введение внутрь СВЧ-резонатора средств переотражения светового потока. При этом в аналогах [2, 6, 7], имеющих плоскую светонепрозрачную торцевую стенку СВЧ-резонатора, другая ("светопрозрачная") торцевая стенка показана выпуклой, но форма выпуклой поверхности, ее центр и радиус кривизны специально не оговариваются, хотя очевидно, что наряду с приданием СВЧ-резонатору жесткости и формоустойчивости указанная форма может способствовать некоторой упорядоченности "хаотических" переотражений лучей, исходящих из светящего тела.A common feature for all analogues is the introduction into the microwave cavity of the means of re-reflection of the light flux. Moreover, in analogues [2, 6, 7], which have a flat opaque end wall of the microwave cavity, the other (“translucent”) end wall is shown convex, but the shape of the convex surface, its center and radius of curvature are not specified, although it is obvious that Along with giving rigidity and shape stability to the microwave cavity, this shape can contribute to a certain ordering of “chaotic” re-reflections of the rays emanating from the luminous body.

Следует подчеркнуть, что в [2, 6, 7] не содержится никаких конкретных рекомендаций и конструктивных средств, прицельно и наиболее эффективно решающих именно эту задачу. В свете проблемы оптимизации формирования светового потока, исходящего из СВЧ-возбудителя и, в конечном итоге, из осветительного устройства в целом, технические решения, реализованные в перечисленных аналогах, следует признать явно недостаточными.It should be emphasized that in [2, 6, 7] does not contain any specific recommendations and constructive tools that aim and most effectively solve this particular problem. In light of the problem of optimizing the formation of the light flux emanating from the microwave exciter and, ultimately, from the lighting device as a whole, the technical solutions implemented in the above analogues should be recognized as clearly insufficient.

Известен, однако, уже упомянутый аналог [3], в котором наряду с повышением общей надежности устройства прицельно решается задача уменьшения разброса направлений лучей, переотражаемых внутри СВЧ-резонатора, исходящих сквозь светопрозрачные участки его стенок. Устройство [3] содержит вращаемую безэлектродную лампу, размещенную в зоне пучности СВЧ-электрического поля осесимметричного СВЧ-резонатора, имеющего светопрозрачную сетчатую часть цилиндрической боковой стенки и две торцевые стенки, одна из которых сетчатая светопрозрачная, а другая сплошная (светонепроницаемая). При этом сетчатая часть боковой стенки и сетчатая торцевая стенка, как и во всех аналогах [2, 4, 5, 6, 7], естественно, не идеально светопрозрачны. Коэффициент светопрозрачности k_пр всегда меньше единицы и обычно имеет значение k_пр≈0.8÷0.85, что является компромиссной величиной, учитывающей требования СВЧ-непрозрачности. Важной для сопоставления с заявляемым объектом конструктивной особенностью аналога [3] является выполнение обеих торцевых стенок не плоскими, а в виде сегментов сферических поверхностей, имеющих центры кривизны, совмещенные с центром сферы лампы. Это улучшает "собираемость" переотраженных от сферических участков стенок лучей в центре светящего тела, облегчает формирование результирующего светового потока и повышает его полезный выход. Иными словами, сегменты сферических поверхностей выполняют функции контрзеркал. Аналог [3] по большинству признаков является наиболее близким к заявляемому объекту, что обуславливает принятие аналога [3] за прототип.However, the already mentioned analogue [3] is known, in which, along with an increase in the overall reliability of the device, the aim is to solve the problem of reducing the spread of the directions of the rays reflected inside the microwave cavity emanating through the translucent sections of its walls. The device [3] contains a rotatable electrodeless lamp located in the antinode of the microwave electric field of the axisymmetric microwave resonator having a translucent mesh part of the cylindrical side wall and two end walls, one of which is mesh translucent and the other is solid (lightproof). Moreover, the mesh part of the side wall and the mesh end wall, as in all analogues [2, 4, 5, 6, 7], are naturally not perfectly translucent. The opacity coefficient k _{pr is} always less than unity and usually has a value of k _pr ≈0.8 ÷ 0.85, which is a compromise value that takes into account the requirements of microwave opacity. An important structural feature of the analogue for comparison with the claimed object [3] is the implementation of both end walls not flat, but in the form of segments of spherical surfaces having centers of curvature aligned with the center of the lamp sphere. This improves the "collection" of the rays of the rays reflected from the spherical sections in the center of the luminous body, facilitates the formation of the resulting light flux and increases its useful output. In other words, segments of spherical surfaces act as counter-mirrors. Analogue [3] for most of the features is the closest to the claimed object, which leads to the adoption of analogue [3] for the prototype.

Рассмотрим более детально устройство [3] и оценим его достоинства и недостатки.Consider in more detail the device [3] and evaluate its advantages and disadvantages.

В конструкции прототипа [3] сферическая безэлектродная лампа закреплена на одном конце диэлектрического (кварцевого) держателя, который расположен вдоль оси СВЧ-резонатора и простирается сквозь центральное отверстие в светонепрозрачной цельнометаллической торцевой части стенки к непоказанному на фиг.1 и 2 из [3] приводному валу электродвигателя. Согласно фиг.1 и 2 из [3] вторая торцевая часть стенки выполнена сетчатой (условно-светопрозрачной, хотя, как отмечалось выше, коэффициент светопрозрачности k_пр≈0.8-0.85). Поскольку сетка в [3], как и в других аналогах, не идеально светопрозрачна и имеет конечную толщину, только часть лучей, исходящих из светящего тела лампы, проходит за пределы СВЧ-резонатора без искажений прямолинейности, а некоторая часть выходит с разбросом по направлениям (т.е. с рассеянием из-за реальной неточечности источника света, переотражений в СВЧ-резонаторе и т.д.), а часть отражается от сферической поверхности к центру лампы, что и требуется обычно от контрзеркала.In the design of the prototype [3], a spherical electrodeless lamp is mounted on one end of the dielectric (quartz) holder, which is located along the axis of the microwave cavity and extends through the central hole in the opaque all-metal end part of the wall to the drive, not shown in FIGS. 1 and 2 of [3] motor shaft. According to figures 1 and 2 of [3], the second end part of the wall is made mesh (conditionally translucent, although, as noted above, the coefficient of translucency k _pr ≈0.8-0.85). Since the grid in [3], as well as in other analogues, is not ideally translucent and has a finite thickness, only a part of the rays emanating from the luminous body of the lamp passes beyond the microwave cavity without distortion of straightness, and some part goes out with a spread in directions ( i.e., with scattering due to the real inaccuracy of the light source, re-reflections in the microwave cavity, etc.), and part is reflected from the spherical surface to the center of the lamp, which is usually required from the counter-mirror.

На фиг.1 и 2 из [3] показан внешний рефлектор, фокальная ось которого совпадает с осью симметрии СВЧ-резонатора, а оптический фокус (например, параболоида) совмещен с центром сферической лампы. Это предполагает, что осветительный прибор на базе СВЧ-возбудителя [3], как и вышеупомянутые аналоги, формирует световой поток, преимущественно направленный вдоль оси. При этом результирующий поток "содержит" как лучи, отраженные внешним рефлектором, так и лучи, непосредственно проходящие сквозь сетчатую торцевую часть стенки резонатора (и не попадающие на внешний рефлектор). В прототипе [3], как и в аналогах, сетчатые стенки СВЧ-резонатора имеют конечную толщину. Светоизлучающие ячейки сетки и перемычки между ними "возмущают" световой поток, исходящий от квазиточечного источника света, и эти возмущения присутствуют как в проходящем, так и в отраженном потоках. Поэтому даже при сферической форме сетчатой торцевой части стенки в [3] полного собирания (фокусировки) отраженных от нее лучей в центре лампы не происходит, хотя эта фокусировка в конструкции [3] значительно улучшена в сравнении с конструкциями аналогов [2, 4, 5, 6, 7]. Таким образом, первым недостатком [3], связанным с использованием именно сетчатой структуры светопрозрачных частей стенок, в том числе и контрзеркала, является неполнота устранения возмущений (рассеяния) в отраженном и проходящем потоках. Из этого недостатка вытекает и второй: трудность фокусировки выходящего потока и необходимость применять громоздкие и дорогостоящие корректирующие линзы и внешние контрзеркала для увеличения осевой составляющей потока за счет уменьшения относительной доли рассеянного (теряемого) светового потока, что приобретает особое значение при построении, например, кинопроекционной аппаратуры или прожекторов следящего света.Figures 1 and 2 of [3] show an external reflector, the focal axis of which coincides with the axis of symmetry of the microwave cavity, and the optical focus (for example, a paraboloid) is aligned with the center of the spherical lamp. This suggests that a lighting device based on a microwave exciter [3], like the aforementioned analogues, forms a luminous flux, mainly directed along the axis. In this case, the resulting stream “contains” both the rays reflected by the external reflector and the rays directly passing through the mesh end part of the cavity wall (and not falling on the external reflector). In the prototype [3], as in analogues, the mesh walls of the microwave cavity have a finite thickness. The light-emitting mesh cells and the jumpers between them “perturb” the light flux emanating from a quasi-point light source, and these perturbations are present both in transmitted and reflected fluxes. Therefore, even with the spherical shape of the mesh end part of the wall in [3], the rays reflected from it are not completely collected (focused) in the center of the lamp, although this focusing in the structure [3] is significantly improved in comparison with analog designs [2, 4, 5, 6, 7]. Thus, the first drawback [3] associated with the use of the mesh structure of the translucent parts of the walls, including the counter-mirror, is the incompleteness of eliminating perturbations (scattering) in reflected and transmitted flows. This second drawback also implies the second: the difficulty of focusing the outgoing flux and the need to use bulky and expensive corrective lenses and external counter-mirrors to increase the axial component of the flux by reducing the relative fraction of the diffused (lost) light flux, which is of particular importance when building, for example, film projection equipment or spotlights.

Третий недостаток - общий и для прототипа [3], и для всех аналогов с сетчатыми стенками - это отсутствие средств и возможностей увеличения светопрозрачности стенок без утраты их СВЧ-непрозрачности. В частности, нет этой возможности для сетчатой торцевой части стенки, ответственной за выход светового потока в осевом направлении и в любых направлениях, минующих внешний рефлектор.The third disadvantage is common for the prototype [3], and for all analogues with mesh walls - this is the lack of tools and opportunities to increase the opacity of the walls without losing their microwave opacity. In particular, this is not possible for the mesh end part of the wall responsible for the exit of the light flux in the axial direction and in any directions passing the external reflector.

Устройство [3] не исключает построения СВЧ-возбудителя, в котором обе торцевые части стенки СВЧ-резонатора выполнены светонепроницаемыми. Эта возможность вытекает из ограничительной части формулы изобретения [3], где речь идет о применении СВЧ-резонатора, имеющего светопрозрачную цилиндрическую боковую и две торцевые части стенки, по меньшей мере одна из которых выполнена светонепроницаемой. В тексте описания [3] также вскользь отмечено, что могут быть востребованы построения СВЧ-возбудителя, в которых обе торцевые части стенки СВЧ-резонатора выполнены светонепрозрачными. При этом конструкция такого варианта не описывается, но ясно, что за обеими торцевыми частями стенки сохраняются функции контрзеркал. Очевидно, что в этом случае непосредственный выход светового потока из СВЧ-резонатора в осевом направлении невозможен. Поэтому за формирование осевого потока с требуемой КСС отвечает главным образом внешний рефлектор, оптически сопряженный с квазиточечным светящим телом. Рассмотрение конструкций внешних рефлекторов как в [3], так и в настоящем описании выходит за рамки предмета изобретения. На приводимых фигурах эти рефлекторы показаны лишь для иллюстрации возможной архитектуры СВЧ-световых приборов на базе предложенных СВЧ-возбудителей и для рассмотрения работы заявляемого объекта.The device [3] does not exclude the construction of a microwave exciter, in which both end parts of the wall of the microwave cavity are made opaque. This possibility arises from the restrictive part of the claims [3], where it is a question of using a microwave resonator having a translucent cylindrical side and two end parts of the wall, at least one of which is made opaque. In the text of the description [3] it is also noted in passing that constructions of a microwave pathogen can be claimed in which both end parts of the wall of the microwave cavity are made opaque. Moreover, the design of such an option is not described, but it is clear that the functions of the counter mirrors are preserved behind both end parts of the wall. Obviously, in this case, the direct exit of the light flux from the microwave cavity in the axial direction is impossible. Therefore, the formation of the axial flow with the required KSS is mainly responsible for the external reflector, which is optically coupled to a quasi-dot luminous body. Consideration of the designs of external reflectors both in [3] and in the present description is beyond the scope of the subject invention. In the figures, these reflectors are shown only to illustrate the possible architecture of microwave light devices based on the proposed microwave exciters and to consider the operation of the claimed object.

Таким образом, отсутствие в [3] возможности выхода светового потока непосредственно из СВЧ-резонатора через его светонепроницаемую торцевую стенку, если не вводить дополнительных специфических конструктивных мер, существенно сужает область применения. В [3] таких мер не предложено, и представленная в [3] конструкция целиком ориентирована на использование только одной светонепроницаемой торцевой части стенки, а другая всюду показана сетчатой, и это, как отмечалось выше, влечет за собой все те недостатки, которые мы уже рассмотрели.Thus, the absence in [3] of the possibility of the output of the light flux directly from the microwave cavity through its opaque end wall, unless additional specific design measures are introduced, significantly reduces the scope. In [3], such measures were not proposed, and the design presented in [3] is entirely focused on the use of only one lightproof end part of the wall, while the other is everywhere shown mesh, and this, as noted above, entails all the disadvantages that we already considered.

Устранение отмеченной совокупности недостатков и связанное с этим расширение возможных областей применения СВЧ-возбудителей безэлектродных ламп требует нахождения новых путей их построения.The elimination of the noted set of shortcomings and the associated expansion of possible applications for microwave exciters of electrodeless lamps requires finding new ways to build them.

Конкретной задачей предлагаемого технического решения является создание осветительного устройства с повышенной локальной светопрозрачностью стенок СВЧ-резонатора, обеспечивающей повышение качества формирования направленных световых потоков и увеличение полезного выхода света из СВЧ-резонатора без утраты его СВЧ-непрозрачности.The specific objective of the proposed technical solution is to create a lighting device with increased local translucency of the walls of the microwave cavity, which improves the quality of the formation of directional light fluxes and increases the useful light output from the microwave cavity without losing its microwave opacity.

Технические результаты, которые могут быть получены при осуществлении предлагаемого устройства, заключаются в следующем:Technical results that can be obtained by implementing the proposed device are as follows:

1. Увеличивается "доля" потока в требуемом, в частности, в осевом направлении. В целом увеличивается результирующая световая отдача.1. Increases the "share" of the flow in the desired, in particular, in the axial direction. In general, the resulting light output increases.

2. Достигается уменьшение разброса направлений лучей, отраженных от "светопрозрачной" торцевой стенки и переотраженных от светопрозрачной боковой стенки и второй (непрозрачной) торцевой стенки СВЧ-резонатора, и, соответственно, увеличивается доля потока, исходящего из центра лампы на внешний рефлектор.2. A reduction in the spread in the directions of the rays reflected from the “translucent” end wall and reflected from the translucent side wall and the second (opaque) end wall of the microwave cavity is achieved, and, accordingly, the proportion of the flux emanating from the center of the lamp to the external reflector increases.

3. Уменьшается "доля" потока, исходящего из лампы под углом к оси СВЧ-резонатора в направлениях, минующих внешний рефлектор, и увеличивается "доля" потока, сформированного в направлении, определяемом выбранным внешним рефлектором.3. The "fraction" of the flux emanating from the lamp at an angle to the axis of the microwave resonator in the directions passing the external reflector decreases, and the "fraction" of the flux formed in the direction determined by the selected external reflector increases.

4. Обеспечивается оптическая совместимость СВЧ-возбудителя с внешними рефлекторами различных глубин и конфигураций, формирующими направленные световые потоки, которые характеризуются КСС наперед заданной формы.4. Provides optical compatibility of the microwave exciter with external reflectors of various depths and configurations, forming directional light fluxes, which are characterized by a CSC in advance of a given shape.

5. Обеспечивается возможность одновременного формирования нескольких разнонаправленных и разноцветных потоков, в том числе без применения внешних рефлекторов.5. It is possible to simultaneously form several multidirectional and multi-colored streams, including without the use of external reflectors.

Указанные технические результаты достигаются тем, что в сверхвысокочастотном (СВЧ) возбудителе безэлектродной СВЧ-газоразрядной лампы, содержащем сферическую безэлектродную лампу, размещенную в осесимметричном СВЧ-резонаторе, по крайней мере часть стенки которого имеет форму сегмента сферы с центром кривизны, совмещенным с центром безэлектродной лампы, часть стенки СВЧ-резонатора, имеющая форму сегмента сферы, снабжена по меньшей мере одним тубусом, который контактирует со стенкой со стороны ее внешней поверхности, направлен по нормали к сегменту сферы, выполнен в виде запредельного волновода и оптически связан с СВЧ-резонатором светоизлучающим отверстием в стенке СВЧ-резонатора.These technical results are achieved by the fact that in a microwave frequency exciter of an electrodeless microwave gas discharge lamp containing a spherical electrodeless lamp located in an axisymmetric microwave resonator, at least part of the wall of which has the shape of a sphere segment with a center of curvature aligned with the center of the electrodeless lamp , a part of the wall of the microwave cavity, having the shape of a segment of a sphere, is provided with at least one tube that contacts the wall from the side of its outer surface, directed in the norm to the segment of the sphere, made in the form of a transcendental waveguide and is optically coupled to the microwave cavity by a light emitting hole in the wall of the microwave cavity.

Предусмотрено, что часть стенки СВЧ-резонатора, которая имеет форму сегмента сферы и снабжена по меньшей мере одним тубусом, выполнена из СВЧ- и светонепрозрачного сплошного материала и имеет зеркальную электропроводящую внутреннюю поверхность. В этом случае предусмотрено, что по меньшей мере одно светоизлучающее отверстие в стенке СВЧ-резонатора может быть перекрыто электропроводящим сетчатым материалом.It is envisaged that a part of the wall of the microwave cavity, which has the shape of a sphere segment and is equipped with at least one tube, is made of microwave and opaque solid material and has a mirror electrically conductive inner surface. In this case, it is provided that at least one light-emitting hole in the wall of the microwave cavity can be blocked by an electrically conductive mesh material.

Предусмотрено, что часть стенки СВЧ-резонатора, которая имеет форму сегмента сферы и снабжена по меньшей мере одним тубусом, выполнена из СВЧ-непрозрачного сетчатого электропроводящего материала с коэффициентом k_пр1. В такой конструкции предусмотрено, что по меньшей мере одно светоизлучающее отверстие в стенке СВЧ-резонатора может быть перекрыто сетчатым электропроводящим материалом, коэффициент светопрозрачности которого k_пр2 больше коэффициента светопрозрачности k_пр1 материала стенки СВЧ-резонатора.It is envisaged that a part of the wall of the microwave cavity, which has the shape of a segment of a sphere and is equipped with at least one tube, is made of a microwave-opaque mesh electrically conductive material with a coefficient k _pr1 . In such a design, it is provided that at least one light-emitting hole in the wall of the microwave resonator can be blocked by a mesh electrically conductive material, the light transmittance of which k _{pr2 is} greater than the light transmittance k _{pr1 of the} material of the wall of the microwave resonator.

Предусмотрено, что по крайней мере один тубус снабжен выходными съемными светофильтром и коллиматором.It is envisaged that at least one tube is equipped with removable output filter and collimator.

Дополнительным достоинством предлагаемого устройства является то, что открывается возможность получения не только разнонаправленных, но и по-разному сфокусированных и разноокрашенных пучков света.An additional advantage of the proposed device is that it opens up the possibility of obtaining not only multidirectional, but also differently focused and differently colored beams of light.

Это дает проектировщикам систем художественного и специального освещения определенную свободу и возможность в выборе технических решений и расширяет арсенал соответствующих осветительных устройств.This gives designers of artistic and special lighting systems a certain freedom and opportunity to choose technical solutions and expands the arsenal of appropriate lighting devices.

Сопоставительный анализ предлагаемой конструкции СВЧ-возбудителя с уровнем техники и отсутствие описания аналогичных технических решений в известных источниках информации позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого устройства критерию "новизна".A comparative analysis of the proposed design of the microwave exciter with the prior art and the lack of a description of similar technical solutions in known sources of information allows us to conclude that the proposed device meets the criterion of "novelty."

Заявляемое устройство характеризуется совокупностью признаков, проявляющих новые качества, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".The inventive device is characterized by a combination of features exhibiting new qualities, which allows us to conclude that the criterion of "inventive step".

На фиг.1 схематично показано в продольном разрезе предлагаемое устройство СВЧ-возбудителя с цилиндрическим СВЧ-резонатором с тубусом, направленным вдоль его оси, и с внешним рефлектором.Figure 1 schematically shows in longitudinal section the proposed device of the microwave exciter with a cylindrical microwave resonator with a tube directed along its axis, and with an external reflector.

На фиг.2, 3 показаны соответственно варианты круглого и прямоугольного сечений тубуса СВЧ-возбудителя фиг.1 по АА.Figure 2, 3 shows, respectively, options for round and rectangular sections of the tube of the microwave pathogen of figure 1 according to AA.

На фиг.4 показано сечение СВЧ-возбудителя фиг.1 по ББ.Figure 4 shows a cross section of the microwave exciter of figure 1 in BB.

На фиг.5 схематично показан СВЧ-возбудитель с тубусом и выходным коллиматором.Figure 5 schematically shows a microwave exciter with a tube and an output collimator.

На фиг.6 схематично показан в продольном разрезе вариант СВЧ-возбудителя со сферическим СВЧ-резонатором, тубусом и дополнительным внешним рефлектором.Figure 6 schematically shows in longitudinal section a variant of a microwave exciter with a spherical microwave resonator, a tube and an additional external reflector.

На фиг.7 схематично показан вариант СВЧ-возбудителя с несколькими тубусами.7 schematically shows a variant of the microwave pathogen with several tubes.

На фиг.1 безэлектродная СВЧ-газоразрядная лампа 1 сферической формы установлена в цилиндрическом СВЧ-резонаторе 2 на его продольной оси, как и в известных конструкциях, в зоне пучности СВЧ-электрического поля рабочего ТЕ₁₁₁-вида колебаний. Крепление лампы 1 осуществлено с возможностью вращения (двигатель 3 и его приводной вал 4 показаны условно) посредством центрального диэлектрического (кварцевого) стержня-держателя 5 и переходной втулки 6. СВЧ-резонатор 2 на фиг.1 имеет цилиндрическую электропроводящую боковую часть 7 стенки, участок 8 которой выполнен в виде светопрозрачной сетки конечной толщины с ячейками и перемычками между ними, формы и размеры которых выбраны из условия непропускания в окружающее резонатор 2 пространство СВЧ-излучения сверх допустимого (нормируемого) уровня. Эти ячейки и перемычки на фиг.1 не показаны, ибо это не является предметом рассмотрения. Участок 8 стенки 7 в силу сетчатой структуры не является идеально светопрозрачным. Как и в известных конструкциях, коэффициент светопроницаемости этой сетки k_пр≈0.8-0.85. Это означает, что только 80-85% светового потока излучается за пределы сетчатого участка 8 стенки 7, а 20-15% отражается. Тем не менее, далее будут использованы термины "светопрозрачный участок стенки" и/или "светопрозрачная стенка". СВЧ-резонатор 2 имеет также две торцевые части 9 и 10 стенки, которые в показанном варианте исполнения с аналогичной долей условности следует считать "светонепрозрачными", хотя в стенке 9 выполнены СВЧ-излучающая щель связи 11 и отверстие 12, сквозь которое простирается стержень-держатель 5, а в стенке 10 в данном варианте исполнения сквозное центральное светоизлучающее отверстие 13. В отличие от светопрозрачного сетчатого участка 8 стенки 7 обе светонепрозрачные торцевые стенки 9 и 10 в показанном на фиг.1 варианте устройства выполнены цельнометаллическими в форме сегментов сферы с радиусами R₂ и R₁ соответственно, концентрично с лампой 1. Внутренняя электропроводящая поверхность 14 торцевой стенки 10 выполнена зеркальной. Со стороны наружной поверхности 15 цельнометаллической (сплошной) светонепрозрачной торцевой стенки 10 соосно со светоизлучающим окном 13 закреплен тубус 16, который выполнен в виде запредельного волновода, обеспечивающего требуемую СВЧ-непрозрачность. Светоизлучающее отверстие 13, будучи в рассматриваемом устройстве неперекрытым сеткой, является полностью светопрозрачным, тогда как СВЧ-непрозрачность обеспечена тем, что поперечные размеры тубуса 16 выбраны из условия запредельности тубуса 16 как волновода на рабочей частоте СВЧ-возбуждения (накачки), а осевая протяженность этого запредельного волновода выбрана с учетом непревышения допустимых (нормируемых) уровней СВЧ-излучений.In figure 1, the electrodeless microwave gas discharge lamp 1 of a spherical shape is mounted in a cylindrical microwave resonator 2 on its longitudinal axis, as in known constructions, in the antinode zone of the microwave electric field of the working TE ₁₁₁ waveform. The lamp 1 is mounted rotatably (engine 3 and its drive shaft 4 are shown conventionally) by means of a central dielectric (quartz) rod-holder 5 and adapter sleeve 6. The microwave resonator 2 in FIG. 1 has a cylindrical electrically conductive side wall part 7, a section 8 of which is made in the form of a translucent mesh of finite thickness with cells and jumpers between them, the shapes and sizes of which are selected from the condition of non-transmission of microwave radiation into the surrounding resonator 2 above the permissible (normalized) match. These cells and jumpers are not shown in figure 1, because this is not the subject of consideration. Section 8 of the wall 7 due to the mesh structure is not ideally translucent. As in the known constructions, the transmittance of this mesh k _pr ≈0.8-0.85. This means that only 80-85% of the light flux is emitted outside the grid section 8 of the wall 7, and 20-15% is reflected. However, the terms “translucent wall section” and / or “translucent wall” will be used hereinafter. The microwave cavity 2 also has two end parts 9 and 10 of the wall, which in the shown embodiment with a similar degree of conventionality should be considered “opaque”, although a microwave-emitting coupling slit 11 and a hole 12 are made in the wall 9 through which the holder rod extends 5, and in the wall 10 in this embodiment, the through central light-emitting hole 13. In contrast to the translucent mesh portion 8 of the wall 7, both translucent end walls 9 and 10 in the device embodiment shown in FIG. cyclically in the form of segments of a sphere with a radius R _2, and R _1, respectively, concentrically with the lamp 1. The inner surface 14 of the electrically conductive end wall 10 is a mirror. From the side of the outer surface 15 of the all-metal (solid) opaque end wall 10, a tube 16 is fixed coaxially with the light-emitting window 13, which is made in the form of a transcendent waveguide providing the required microwave opacity. The light-emitting hole 13, being an uncovered grid in the device under consideration, is completely translucent, while the microwave opacity is ensured by the fact that the transverse dimensions of the tube 16 are selected from the condition of the transcendence of the tube 16 as a waveguide at the operating frequency of the microwave excitation (pump), and the axial length of this the transcendental waveguide is selected taking into account the non-exceeding of permissible (normalized) levels of microwave radiation.

Не противореча идее изобретения, профиль поперечного сечения этого запредельного волновода (тубуса 16) может быть круглым, прямоугольным или иным (см. соответственно фиг.2, 3). Можно лишь заметить, что при круглой форме сечения тубуса 16 и, соответственно, светоизлучающего отверстия 13 достигается наиболее симметричная картина в распределении переотражений света в самом СВЧ-резонаторе 2 и, как следствие, обеспечивается относительно симметричное распределение возмущений в световом потоке, проходящем из резонатора 2 к внешнему рефлектору 17 через светопрозрачный сетчатый участок 8 стенки 7. На фиг.5 условно показано устройство СВЧ-возбудителя с круглым тубусом 16, снабженным выходным коллиматором 18 и/или светофильтром. Конкретное устройство коллиматора, светофильтров и их механического сопряжения с тубусом, обеспечивающего крепление, съемность, заменяемость и регулировку, на фиг.5 не детализируется, так как конструктивные признаки, относящиеся к системе коллиматора, находятся за рамками предлагаемого изобретения. Следует лишь подчеркнуть, что предусматриваемое согласно фиг.5 применение в СВЧ-возбудителе позиции 18 дает дополнительные возможности управления фокусировкой светового потока и/или изменения его цветности, если в этом возникнет необходимость.Without contradicting the idea of the invention, the cross-sectional profile of this transcendental waveguide (tube 16) can be round, rectangular or otherwise (see, respectively, Fig.2, 3). You can only notice that with a round cross-sectional shape of the tube 16 and, accordingly, of the light emitting hole 13, the most symmetrical picture is achieved in the distribution of light re-reflections in the microwave cavity 2 itself and, as a result, a relatively symmetric distribution of disturbances in the light flux passing from the resonator 2 to the external reflector 17 through a translucent mesh portion 8 of the wall 7. Figure 5 shows conditionally a microwave exciter device with a round tube 16 provided with an output collimator 18 and / or a filter m. The specific device of the collimator, light filters and their mechanical interface with the tube, which provides fastening, removability, interchangeability and adjustment, is not detailed in FIG. 5, since the design features related to the collimator system are beyond the scope of the present invention. It should only be emphasized that the use of position 18 in the microwave exciter provided for in accordance with FIG. 5 provides additional control over the focusing of the light flux and / or its color change, if necessary.

Заметим, что выполненное в светонепрозрачной стенке 9 центральное отверстие 12, сквозь которое проходит кварцевый стержень-держатель 5 лампы 1, и пристыкованный к этому отверстию отрезок трубки 19 образуют сочетание позиций, аналогичное сочетанию светоизлучающего отверстия 13 с тубусом 16. Поэтому в конкретном исполнении по фиг.1 размеры поперечного сечения трубки 19 и отверстия 12 выбраны также из условий их запредельности с учетом наличия в указанных позициях диэлектрика (кварцевого держателя 5), что видно также из фиг.4. Из прочих позиций, показанных на фиг.1 лишь условно (поскольку в рамках настоящего изобретения они не затрагиваются), отметим волноводный тракт 20, служащий для транспортировки СВЧ-энергии накачки (Р_СВЧ) от магнетрона (не показан) к щели 11, электродинамически связывающей этот тракт 20 с СВЧ-резонатором 2. Использование в качестве СВЧ-тракта волновода 20 и щелевого элемента связи 11 с СВЧ-резонатором 2 не является обязательным. Аналогично устройству прототипа (фиг.1 из [3]) в заявляемом объекте может быть применен коаксиальный СВЧ-тракт и зондовый СВЧ-излучатель.Note that the central hole 12, made in the opaque wall 9, through which the quartz rod-holder 5 of the lamp 1 passes, and the tube section 19 joined to this hole form a combination of positions similar to the combination of the light-emitting hole 13 with the tube 16. Therefore, in the particular embodiment of FIG. .1 the cross-sectional dimensions of the tube 19 and the hole 12 are also selected from the conditions of their transcendence, taking into account the presence of a dielectric (quartz holder 5) in these positions, which is also seen from Fig. 4. Of the other positions shown in Fig. 1 only conditionally (since they are not affected by the present invention), we note the waveguide path 20, which serves to transport microwave pump energy (P _microwave ) from a magnetron (not shown) to a slot 11 that electrodynamically binds this path 20 with a microwave cavity 2. The use of a waveguide 20 and a slotted coupling element 11 with a microwave cavity 2 as a microwave path. Similarly to the prototype device (Fig. 1 from [3]), a coaxial microwave path and a probe microwave emitter can be used in the inventive object.

Заметим, что подобное предложенному устройство со сплошной торцевой стенкой, светоизлучающим отверстием и тубусом может быть использовано и для случая, например, сферического СВЧ-резонатора, что иллюстрируется на фиг.6, где светопрозрачный (сетчатый) участок 8 в экваториальной зоне стенки аналогичен сетчатому участку 8 боковой части 7 стенки на фиг.1, а остальное не требует дополнительных комментариев. Заметим также, что исполнение, показанное на фиг.1, и исполнения согласно фиг.6 и 5 являются наиболее наглядными частными случаями построения предлагаемого устройства. Возможны и иные, но не меняющие сути заявляемого объекта конструктивные варианты. Так, например, для применения в "шоу-индустрии", где широко используются различные светоэффекты и виды подсветки, в предложенном устройстве могут быть сделаны и различные сочетания исполнений тех или иных элементов (позиций). В частности, торцевая стенка 10, имеющая форму сегмента сферы и снабженная тубусом 16, может быть выполнена не цельнометаллической, а сетчатой с некоторым коэффициентом светопрозрачности k_пр1, что отдельно не показано, а выходное светоизлучающее отверстие 13 на стыке с тубусом 16 - либо сквозным, как на фиг.1, 5, 6, либо перекрытым электропроводящей сеткой с увеличенным коэффициентом светопрозрачности k_пр2(k_пр2>k_пр1). Последние упомянутые варианты исполнения мы оставляем без графических иллюстраций за очевидностью конструкции. Особо выделим лишь возможные исполнения, один из примеров которых показан на фиг.7. Особенностью этого исполнения, опять-таки не ревизующего основные признаки заявляемого объекта, является использование нескольких (на фиг.7 - трех, а в общем случае - n) тубусов 16, каждый из которых направлен по нормали к сферической поверхности сегмента 10 и под собственным углом к оси СВЧ-резонатора. При этом, как и в устройстве фиг.5, каждый тубус может быть снабжен собственным коллиматором и/или светофильтром 18 (в том числе с возможностью их съема и замены, в зависимости от требуемой суперпозиции световых пучков, влияющей на форму результирующей КСС, и от требуемого распределения цветности в общем световом потоке). Легко видеть, что исполнения на фиг.6 и 7 с использованием n тубусов 16 могут вообще не содержать внешнего рефлектора 17.Note that a device similar to the proposed one with a solid end wall, a light-emitting hole and a tube can be used for the case of, for example, a spherical microwave resonator, which is illustrated in Fig. 6, where the translucent (mesh) section 8 in the equatorial zone of the wall is similar to the mesh section 8 of the side part 7 of the wall in figure 1, and the rest does not require additional comments. We also note that the design shown in FIG. 1 and the design according to FIGS. 6 and 5 are the most obvious particular cases of the construction of the proposed device. There are other possible, but not changing the essence of the claimed object constructive options. So, for example, for use in the "show industry", where various light effects and types of illumination are widely used, various combinations of versions of certain elements (positions) can be made in the proposed device. In particular, the end wall 10, having the shape of a segment of a sphere and provided with a tube 16, can be made not all-metal, but mesh with a certain transparency coefficient k _pr1 , which is not shown separately, and the output light-emitting hole 13 at the junction with the tube 16 is either through, as in FIGS. 1, 5, 6, or with an overlapped electrically conductive grid with an increased light transmittance coefficient k _CR2 (k _CR2 > k _CR1 ). The last mentioned variants of execution we leave without graphic illustrations for the obviousness of the design. We emphasize only possible designs, one example of which is shown in Fig. 7. A feature of this design, which again does not revise the main features of the claimed object, is the use of several (in Fig. 7 - three, and in the general case - n) tubes 16, each of which is directed normal to the spherical surface of segment 10 and at its own angle to the axis of the microwave cavity. At the same time, as in the device of Fig. 5, each tube can be equipped with its own collimator and / or filter 18 (including the possibility of their removal and replacement, depending on the required superposition of light beams, affecting the shape of the resulting KSS, and desired color distribution in the total luminous flux). It is easy to see that the designs in FIGS. 6 and 7 using n tubes 16 may not contain an external reflector 17 at all.

Работу предлагаемого устройства рассмотрим на примере его исполнения согласно фиг.1. При подаче СВЧ-энергии накачки по волноводному тракту 20 щель связи 11 возбуждает СВЧ-резонатор 2 на рабочей частоте ТЕ₁₁₁ вида колебаний, в зоне пучности СВЧ-электрического поля которого размещена сферическая безэлектродная лампа 1, приведенная во вращение двигателем 3. В лампе 1 возникает безэлектродный СВЧ-разряд, образующий светящее плазменное тело сферической формы, испускающее "лучи" наподобие квазиточечного источника света. Последнее является некоторой идеализацией, удобной для нахождения оптического сопряжения внешнего рефлектора 17 с "центром светящего тела", предполагаемого совпадающим с центром сферы безэлектродной лампы 1. Исходящие из лампы 1 лучи частично выходят сквозь не идеально светопрозрачный сетчатый участок 8 стенки 7 к внешнему рефлектору 17 и далее на освещаемый объект, частично отражаются и многократно переотражаются внутри резонатора 2. Часть исходящих из лампы 1 лучей отражается от сферических поверхностей 10, 14 и возвращается к центру светящего тела. При этом исполнение торцевой стенки 10 в виде сплошного (несетчатого) сегмента сферы обуславливает строгое "нехаотизированное" отражение падающих от лампы лучей к ее центру и непропускание лучей, направленных "мимо" внешнего рефлектора, естественно, кроме тех, которые проходят в свободное от сетки светоизлучающее отверстие 13 и далее в тубус 16. При этом наличие не перекрытого сеткой светоизлучающего отверстия 13 (k_пр=1) обеспечивает значительное увеличение "выхода" светового потока в сравнении с достижимым при использовании традиционной сетчатой торцевой стенки 10, применяемой в конструкциях аналогов и прототипа. Таким образом, при работе заявляемого устройства достигается полезный технический результат, что не сопровождается появлением новых недостатков или утратой достоинств аналогов и прототипа. В меньшей степени энергетически эффективно, но по характеру работы, диктуемому требованиями эксплуатации, принципиально одинаково работают варианты устройства, имеющие упомянутые выше различные сочетания исполнений сплошных и сетчатых позиций 10 со сквозным и перекрытым сеткой выполнением позиции 13. Принципиально аналогична и работа устройств, показанных на фиг.5, 6, 7.The operation of the proposed device will be considered as an example of its execution according to figure 1. When microwave energy is pumped through the waveguide path 20, the coupling gap 11 excites the microwave cavity 2 at the operating frequency TE _{111 of the} type of oscillation, in which the spherical electrodeless lamp 1 is placed, rotated by the motor 3, in the antinode of the microwave electric field. electrodeless microwave discharge, forming a luminous plasma body of a spherical shape, emitting "rays" like a quasi-point light source. The latter is some idealization, convenient for finding the optical coupling of the external reflector 17 with the "center of the luminous body", which is supposed to coincide with the center of the sphere of the electrodeless lamp 1. The rays emanating from the lamp 1 partially pass through an imperfectly translucent mesh portion 8 of the wall 7 to the external reflector 17 and further onto the illuminated object, they are partially reflected and repeatedly reflected inside the resonator 2. A part of the rays emanating from the lamp 1 is reflected from the spherical surfaces 10, 14 and returns to the center of light his body. In this case, the execution of the end wall 10 in the form of a continuous (non-mesh) segment of the sphere causes a strict "unchaotic" reflection of the rays incident from the lamp toward its center and the transmission of rays directed "past" the external reflector, naturally, except for those that pass into the light-emitting free from the grid the hole 13 and then into the tube 16. In this case, the presence of a light-emitting hole 13 not blocked by the grid (k _ol = 1) provides a significant increase in the "output" of the light flux in comparison with that achievable with a traditional chat end wall 10 used in the construction of analogues and prototype. Thus, during the operation of the inventive device, a useful technical result is achieved, which is not accompanied by the appearance of new disadvantages or loss of advantages of analogues and prototype. To a lesser extent, it is energy efficient, but according to the nature of the work dictated by the requirements of operation, the device variants basically work the same way, having the various combinations of solid and mesh positions 10 mentioned above with a through and closed mesh execution of position 13. The operation of the devices shown in FIG. .5, 6, 7.

Claims

1. Microwave (microwave) exciter of an electrodeless microwave gas discharge lamp, comprising a spherical electrodeless lamp located in a microwave cavity equipped with a microwave emitting element, at least one end wall of which has the shape of a sphere segment with a center of curvature aligned with the center of the electrodeless lamp, at the same time, a hole is made in the other end wall, through which the rod — the lamp holder — extends, characterized in that the end wall of the microwave cavity having the shape of a sphere segment is provided with at least it with at least one tube that contacts the wall from the side of its outer surface, is directed normal to the segment of the sphere, is made in the form of a transcendental waveguide and is optically coupled to the microwave cavity by a light emitting hole in the wall of the microwave cavity.

2. The microwave exciter according to claim 1, characterized in that a part of the wall of the microwave resonator, which has the shape of a sphere segment and is equipped with at least one tube, is made of microwave and opaque solid material and has a mirror electrically conductive inner surface.

3. The microwave exciter according to claim 2, characterized in that at least one light-emitting hole in the wall of the microwave cavity is blocked by an electrically conductive mesh material.

4. The microwave exciter according to claim 1, characterized in that a part of the wall of the microwave cavity, which has the shape of a sphere segment and is equipped with at least one tube, is made of a microwave opaque mesh electrically conductive material with a coefficient k _pr1 .

5. The microwave exciter according to claim 4, characterized in that at least one light-emitting hole in the wall of the microwave cavity is overlapped by a mesh conductive material, the light transmittance of which k _{pr2 is} greater than the light transmittance k _{pr1 of the} material of the wall of the microwave cavity.

6. The microwave exciter according to any one of claims 1 to 5, characterized in that at least one tube is equipped with removable output filter and collimator.