專利名稱：光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光源。
背景技術(shù)：
在美國專利No6，737，809中描述并要求了 1. 一種燈，包括(a)具有包括陶瓷介電材料主體的波導(dǎo)，該陶瓷材料具有預(yù)定的形狀和預(yù)定的尺寸，該主體具有由第一波導(dǎo)外表面限定的第一側(cè)面；(b)第一微波饋送裝置，位于波導(dǎo)主體內(nèi)部，并與其緊密接觸，適于從微波源將微波能量耦合到該主體，該微波源具有輸出和輸入，并操作在約0. 5至約30GHz的頻率范圍內(nèi)的預(yù)定頻率和強(qiáng)度，該饋送裝置連接到所述源的輸出，選擇所述頻率和強(qiáng)度以及所述主體的形狀和尺寸以使得主體以至少一種具有至少一電場最大值的諧振模式諧振；(c)封閉的第一腔體，從所述第一表面延伸到波導(dǎo)主體內(nèi)部；以及(d)第一燈泡，位于所述腔體內(nèi)的對(duì)應(yīng)于操作過程中電場最大值的位置，該燈泡包含填充氣體，該填充氣體在從諧振的波導(dǎo)主體中接收微波能量時(shí)形成發(fā)光等離子體。我們將這種燈命名為陶瓷波導(dǎo)燈，并改進(jìn)了該技術(shù)，尤其是改進(jìn)了用于將微波源的輸出阻抗與該波導(dǎo)的輸入阻抗相匹配的匹配回路。這在我們的國際專利申請(qǐng)PCT/GB2007/001935(〃 1935申請(qǐng)〃)中進(jìn)行了描述。 在進(jìn)入英國國家階段時(shí)申請(qǐng)?zhí)枮镚B0820183. 2，主要的權(quán)利要求修改為1.由微波能量源驅(qū)動(dòng)的燈，所述燈包括 無電極放電燈泡，·用于將微波能量輻射到燈泡的輻射器，·由涂覆有導(dǎo)電屏蔽的陶瓷材料形成的燈泡容器，所述容器具有·容納所述燈泡的第一凹陷，所述第一凹陷打開以允許光從燈泡照射，和·容納所述輻射器的第二凹陷，所述第二凹陷打開以允許將微波連接到輻射器，和 微波回路，具有·用于來自所述源的微波能量的輸入，和·連接到陶瓷容器內(nèi)的輻射器的輸出，其中所述微波回路是·構(gòu)成為帶通濾波器的容性-感性回路，其將微波能量源的輸出阻抗與所述回路、 容器和燈泡的組合的輸入阻抗匹配。在我們對(duì)波導(dǎo)中的無電極燈泡進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，我們將燈與波導(dǎo)結(jié)合在一起，允許光輻射通過波導(dǎo)。這種改進(jìn)是我們的國際專利申請(qǐng)PCT/GB2008/003^9的主題。其描述并要求了 1.由微波能量供能的光源，該光源具有·固態(tài)等離子體坩堝，其材料是透明的，用于使光從中離開，該等離子體坩堝具有在該等離子體坩堝中的密封中空(void)，·圍繞該等離子體坩堝的法拉第罩，該罩至少部分透光，用于使光從該等離子體坩堝離開，同時(shí)該法拉第罩是微波封閉的，·在所述中空中的可由微波能量激發(fā)的材料的填充物，用于在其中形成發(fā)光等離子體，和 布置在等離子體坩堝中的天線，用于將誘導(dǎo)等離子體的微波能量傳輸?shù)教畛湮铮?該天線具有·延伸到等離子體坩堝外部的連接部，用于耦合至微波能量源；該布置使得來自該中空中的等離子體的光能夠傳播通過該等離子體坩堝并且經(jīng)由該罩從等離子體坩堝中輻射出去。為了便于對(duì)該光源的理解，我們使用如下定義“透明”是指該術(shù)語描述為透明的材料是透明的或者半透明的；“等離子體坩堝”是指包封等離子體的封閉體，當(dāng)中空中的填充物由來自天線的微波能量激發(fā)時(shí)，該等離子體位于中空中。我們將該光源命名為LER。我們注意到使用插入到波導(dǎo)中的無電極燈泡的陶瓷波導(dǎo)燈與LER之間有很大區(qū)別。在前者中，波導(dǎo)輸入阻抗在啟動(dòng)操作和穩(wěn)態(tài)操作之間會(huì)改變。這會(huì)導(dǎo)致與驅(qū)動(dòng)該燈的微波源的輸出阻抗的阻抗失配。這種失配可兼容于我們的1935專利的帶通匹配回路中，使其能夠在啟動(dòng)操作和穩(wěn)態(tài)操作中傳送微波能量。(我們不完全確信我們理解了這種阻抗改變的原因，但是我們相信其與陶瓷波導(dǎo)燈的燈泡和波導(dǎo)之間的電容間隙有關(guān))。在LER的情況下，輸入阻抗沒有這種變化。我們驚訝的發(fā)現(xiàn)LER的輸入阻抗在啟動(dòng)操作和穩(wěn)態(tài)操作之間基本保持恒定。在我們的專利申請(qǐng)No0907947. 6中，我們描述了一種由微波能量供能的光源，該
光源具有·固態(tài)等離子體坩堝，其材料是透明的，用于使光從中離開，該等離子體坩堝具有在該等離子體坩堝中的密封中空(void)，·圍繞該等離子體坩堝的法拉第罩，該罩至少部分透光，用于使光從該等離子體坩堝離開，同時(shí)該法拉第罩是微波封閉的·在所述中空中的可由微波能量激發(fā)的材料的填充物，用于在其中形成發(fā)光等離子體，和 布置在等離子體坩堝中的天線，用于將誘導(dǎo)等離子體的微波能量傳輸?shù)教畛湮铮?該天線具有·延伸到等離子體坩堝外部的連接部，用于耦合至微波能量源；該光源還包括 用于在透明坩堝中于某一頻率形成諧振的微波發(fā)生器以及用于在密封中空中激發(fā)發(fā)光等離子體的法拉第罩，和·波導(dǎo)，用于從所述發(fā)生器向所述天線耦合微波，該波導(dǎo)·長度基本為半波長的兩倍或更大，且具有 來自發(fā)生器的輸出，位于從其輸入端開始的四分之一波長處，和·向天線連接部的輸入，位于從其輸出端開始的四分之一波長處。

發(fā)明內(nèi)容
對(duì)于用于從發(fā)生器向天線耦合微波的波導(dǎo)，我們發(fā)展了另一種變型，其中我們確定波導(dǎo)可由發(fā)生器和天線之間的同軸連接部代替。因此根據(jù)本發(fā)明，提供一種由微波能量供能的光源，該光源具有·固態(tài)等離子體坩堝，其材料是透明的，用于使光從中離開，該透明坩堝具有在該透明坩堝中的密封中空(void)；，·圍繞該透明坩堝的微波密封法拉第罩，該罩至少部分透光，用于使光從該透明坩禍尚開；·在所述中空中的可由微波能量激發(fā)的材料的填充物，用于在其中形成發(fā)光等離子體； 布置在透明坩堝中的天線，用于將誘導(dǎo)等離子體的微波能量傳輸?shù)教畛湮?，該天線具有·延伸到透明坩堝外部的連接部，用于耦合至微波能量源；·微波發(fā)生器，用于在密封中空中激發(fā)發(fā)光等離子體，該發(fā)生器具有用于微波的輸出；·將所述發(fā)生器接附到透明坩堝上的部件，該接附部件具有·通道，具有從所述發(fā)生器輸出延伸到天線連接部的導(dǎo)電壁；以及 導(dǎo)電體，沿通道從發(fā)生器的輸出穿到天線的連接部，該導(dǎo)電體與所述導(dǎo)電通道一起形成傳輸線，用于使微波能量從發(fā)生器傳輸?shù)酵该髹釄逡栽谄渲屑ぐl(fā)等離子體。優(yōu)選地，所述發(fā)生器適于產(chǎn)生某一頻率的微波以在透明坩堝中引起諧振。優(yōu)選地，所述法拉第罩與微波發(fā)生器的框架通過所述通道的導(dǎo)電壁電連接在一起。通常，所述法拉第罩、所述框架和壁均接地。在優(yōu)選實(shí)施例中，所述導(dǎo)電壁為金屬主體中的孔，該金屬主體連接所述法拉第罩和透明坩堝以及所述微波發(fā)生器。優(yōu)選地，所述導(dǎo)電體與所述孔共軸，所述導(dǎo)電體保持在所述孔的中心并留有間隔。 方便地，所述間隔可為固體介電材料，在優(yōu)選實(shí)施例中，為氧化鋁陶瓷。


為了有助于對(duì)本發(fā)明的理解，現(xiàn)在將通過示例和參考如下附圖來描述本發(fā)明的兩個(gè)具體實(shí)施例，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明的光源的分解示意圖；圖2為圖1中的光源的部分中心截面示意圖；以及圖3為與圖2類似的示意圖，示出了優(yōu)選實(shí)施例的尺寸。
具體實(shí)施例方式參考附圖，光源由磁電管1供能，并具有石英坩堝2，在使用中光從石英坩堝2輻射。兩個(gè)鋁質(zhì)接附塊3、4接附到一起，且塊3通過螺釘(未示出)接附到磁電管1的外殼5上。石英坩堝通過法拉第罩6接附到塊4上，法拉第罩的形式為帶孔金屬罩體，通過其邊緣7固定到塊4。石英坩堝的中空8中裝入了可激發(fā)填充物，由端凸緣9封閉。根據(jù)本發(fā)明，磁電管的輸出結(jié)構(gòu)11具有電連接地安裝到其上的導(dǎo)電銅帽12。該帽在銅柱14附近延伸。該柱從塊3、4延伸到坩堝2中的孔15中，用于從磁電管向坩堝中耦合微波。在塊3中的帽12周圍提供空間間隔16。從該帽開始，所述柱在氧化鋁陶瓷管17 中以極小的空隙延伸，并穿過空間間隔和塊4的位于塊3端壁中的孔內(nèi)的凸緣18。這些部件的尺寸被設(shè)定為用于操作在2. 4GHz。這些尺寸在圖3中示出。在使用中，磁電管中產(chǎn)生的微波沿著由同軸地布置在所述塊中的柱14形成的傳輸線傳播，結(jié)構(gòu)11、帽12、柱14、陶瓷管17、空間間隔16和孔19的橫截面均為圓形且同心， 其中陶瓷管以可忽略的空隙在孔19中延伸。從所述柱的末端開始，進(jìn)入石英坩堝的微波輻射形成電磁諧振，在中空8處形成最大場強(qiáng)，使其中的等離子體輻射出光。等離子體由塊4 中的孔20中的未示出的起動(dòng)器啟動(dòng)。
權(quán)利要求
1.由微波能量供能的光源，該光源具有 固態(tài)等離子體坩堝，其材料是透明的，用于使光從中離開，該透明坩堝具有在該透明坩堝中的密封中空； 圍繞該透明坩堝的微波密封的法拉第罩，該罩至少部分透光，用于使光從該透明坩堝 1 開； 在所述中空中的可由微波能量激發(fā)的材料的填充物，用于在其中形成發(fā)光等離子體； 布置在透明坩堝中的天線，用于將誘導(dǎo)等離子體的微波能量傳輸?shù)教畛湮?，該天線具有 延伸到透明坩堝外部的連接部，用于耦合至微波能量源； 微波發(fā)生器，用于在密封中空中激發(fā)發(fā)光等離子體，該發(fā)生器具有用于微波的輸出； 將所述發(fā)生器接附到透明坩堝上的部件，該接附部件具有 通道，具有從所述發(fā)生器輸出延伸到天線連接部的導(dǎo)電壁；以及 導(dǎo)電體，沿通道從發(fā)生器的輸出穿到天線的連接部，該導(dǎo)電體與所述導(dǎo)電通道一起形成傳輸線，用于使微波能量從發(fā)生器傳輸?shù)酵该髹釄逡栽谄渲屑ぐl(fā)等離子體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源，其中所述發(fā)生器適于產(chǎn)生某一頻率的微波以在透明坩堝中引起諧振。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光源，其中所述法拉第罩與微波發(fā)生器的框架通過所述通道的導(dǎo)電壁電連接在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光源，包括接地，該接地用于所述罩、所述框架和所述壁。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的光源，其中導(dǎo)電壁為金屬主體中的孔，該金屬主體連接所述法拉第罩和透明坩堝以及所述微波發(fā)生器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光源，其中所述導(dǎo)電體與所述孔共軸，所述導(dǎo)電體保持在所述孔的中心并留有間隔。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光源，其中所述間隔為固體介電材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光源，其中所述固體介電材料為氧化鋁陶瓷。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光源，其中導(dǎo)電體連接到一安裝到微波發(fā)生器的輸出結(jié)構(gòu)的金屬帽。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的光源，其中所述微波發(fā)生器為磁電管。
全文摘要
光源由磁電管(1)供能，并具有石英坩堝(2)，其中該石英坩堝(2)具有填充有可激發(fā)填充物的等離子體中空(8)，在使用中光從可激發(fā)填充物輻射。兩個(gè)鋁質(zhì)接附塊(3、4)接附到一起，且塊(3)通過螺釘(未示出)接附到磁電管(1)的外殼(5)上。石英坩堝通過法拉第罩(6)接附到塊(4)上，法拉第罩的形式為帶孔金屬罩體，通過其邊緣(7)固定到塊(4)。磁電管的輸出結(jié)構(gòu)(11)具有電連接地安裝到其上的導(dǎo)電銅帽(12)。該帽在銅柱(14)附近延伸。該柱從塊(3、4)延伸到坩堝(2)中的孔15中，用于從磁電管向坩堝中耦合微波。在塊(3)中的帽(12)周圍提供空間間隔(16)。從該帽開始，所述柱在氧化鋁陶瓷管(17)中以極小的空隙延伸，并穿過空氣間隔和塊4的位于塊(3)端壁中的孔內(nèi)的凸緣(18)。
文檔編號(hào)H01J65/04GK102598205SQ201080034221
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2010年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月5日
發(fā)明者A·S·尼特 申請(qǐng)人:塞拉維申有限公司