同軸微波諧振腔和照明設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種同軸微波諧振腔和照明設(shè)備。其中，該同軸微波諧振腔包括：階梯式的空心金屬圓柱外殼、環(huán)形頂蓋和環(huán)形底蓋；外殼內(nèi)設(shè)置有階梯式金屬桿，金屬桿與外殼同軸；金屬桿和外殼之間填充有散熱材料；環(huán)形頂蓋的開(kāi)口和環(huán)形底蓋的開(kāi)口分別對(duì)應(yīng)金屬桿的頂部和底部，金屬桿的頂部設(shè)置有連接燈泡的底座；金屬桿的底部設(shè)置有連接微波連接器的觸點(diǎn)。本發(fā)明腔體的尺寸較小，解決了現(xiàn)有諧振器體積較大的問(wèn)題，提高了設(shè)備的應(yīng)用范圍，增加了設(shè)備的照明角度，并且容易與燈具配套使用。
【專利說(shuō)明】同軸微波諧振腔和照明設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無(wú)線電頻率(射頻)等離子照明領(lǐng)域，具體而言，涉及同軸微波諧振腔和照明設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]諧振器是在微波電路中的ー個(gè)常用組件。它實(shí)質(zhì)上是ー個(gè)空腔(也稱為諧振腔)，允許很窄頻帶的電磁波存在。它有效地將微波信號(hào)轉(zhuǎn)換成包含各種應(yīng)用的電磁波。它在本質(zhì)上是ー節(jié)，通常是半波長(zhǎng)長(zhǎng)度的導(dǎo)波結(jié)構(gòu)。目前，常見(jiàn)的有三種基本類型的金屬外殼諧振器腔體，如圖1-圖3所示，分別為圖1所示的矩形腔、圖2所示的圓柱形腔和圖3所示的同軸形腔；其中，這些腔內(nèi)可以是空心的，也可以填充材料，各個(gè)腔中均設(shè)置有金屬蓋。在實(shí)際應(yīng)用中，腔體開(kāi)設(shè)有放置負(fù)載的開(kāi)ロ，用于電信號(hào)的傳輸。而電信號(hào)的傳輸特性很大程度上依賴于在空腔開(kāi)ロ位置的電場(chǎng)強(qiáng)度。
[0003]幾十年來(lái)，微波放電等離子體作為激發(fā)源及照明已有許多醫(yī)療和科學(xué)上的應(yīng)用。這種放電源有許多吸引人的特性:(I)它產(chǎn)生了高度的電離和大量分子離解，不需要過(guò)分加熱腔內(nèi)氣體；(2)不需要內(nèi)部電極，它可以使構(gòu)造更為簡(jiǎn)單，更不受污染，減少對(duì)人體的傷害；(3)其產(chǎn)生的電氣干擾少；(4)不存在危險(xiǎn)的高電壓，可以很容易地接觸。
[0004]然而，上述諧振器無(wú)論哪種類型的腔體，通常傳播的波長(zhǎng)比自由空間的波長(zhǎng)大，并且其橫截面的最大長(zhǎng)度接近于半個(gè)波長(zhǎng)，該問(wèn)題導(dǎo)致腔體的體積相對(duì)較大，影響其推廣應(yīng)用。
[0005]針對(duì)上述諧振器體積較大的問(wèn)題，目前尚未提出有效的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種同軸微波諧振腔和照明設(shè)備，用以解決上述諧振器體積較大的問(wèn)題。
[0007]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一方面，提供了一種同軸微波諧振腔，包括:階梯式的空心金屬圓柱外売、環(huán)形頂蓋和環(huán)形底蓋；外殼內(nèi)設(shè)置有階梯式金屬桿，金屬桿與外殼同軸；金屬桿和外殼之間填充有散熱材料；環(huán)形頂蓋的開(kāi)口和環(huán)形底蓋的開(kāi)ロ分別對(duì)應(yīng)金屬桿的頂部和底部，金屬桿的頂部設(shè)置有連接燈泡的底座；金屬桿的底部設(shè)置有連接微波連接器的觸點(diǎn)。
[0008]優(yōu)選地，上述外殼和金屬桿分上下兩部分，外殼和金屬桿上下兩部分的尺寸包括橫向的直徑長(zhǎng)度和縱向的豎直長(zhǎng)度。
[0009]優(yōu)選地，上述金屬桿頂部的大小與燈泡的大小匹配。
[0010]優(yōu)選地，上述散熱材料為石英管。
[0011]優(yōu)選地，上述金屬桿的底部與觸點(diǎn)之間設(shè)置有防短路部件，用于避免金屬桿與微波連接器的地線接觸。
[0012]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的另一方面，提供了ー種照明設(shè)備，包括上述同軸微波諧振腔，以及設(shè)置在同軸微波諧振腔的金屬桿的底座上的燈泡和金屬桿的觸點(diǎn)處的微波連接器。
[0013]本發(fā)明的同軸微波諧振腔和照明設(shè)備通過(guò)采用同軸階梯式的外殼和金屬桿，腔體的尺寸較小，解決了現(xiàn)有諧振器體積較大的問(wèn)題，提高了設(shè)備的應(yīng)用范圍。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)ー步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0015]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的矩形金屬外殼諧振器腔體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是現(xiàn)有技術(shù)中的圓柱形金屬外殼諧振器腔體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3是現(xiàn)有技術(shù)中的同軸形金屬外殼諧振器腔體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4 Ca)和(b)是本發(fā)明實(shí)施例提供的同軸微波諧振腔的剖視圖；
[0019]圖5 Ca)和(b)是本發(fā)明實(shí)施例提供的照明設(shè)備的剖視圖；
[0020]圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的諧振腔的近似等效傳輸線電路實(shí)示意圖；
[0021]圖7是本發(fā)明實(shí)施例提供的外殼的側(cè)視圖；
[0022]圖8是本發(fā)明實(shí)施例提供的內(nèi)桿的橫截面示意圖；
[0023]圖9是本發(fā)明實(shí)施例提供的環(huán)形蓋的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下文中將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0025]本發(fā)明實(shí)施例采用將射頻功率轉(zhuǎn)換為光能的微波諧振腔(也可以稱為啟動(dòng)器)實(shí)現(xiàn)照明。其中，微波諧振腔的負(fù)載是一個(gè)填充有惰性氣體和某些金屬鹵化物燈泡。微波諧振腔的目的是促使在燈泡的位置產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)，使燈泡內(nèi)的氣體電離，產(chǎn)生類似太陽(yáng)的光源。下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)行描述。
[0026]本實(shí)施例提供了一種同軸微波諧振腔，如圖4 Ca)所示的同軸微波諧振腔的剖視圖，其包括:階梯式的空心金屬圓柱外殼42、環(huán)形頂蓋422和環(huán)形底蓋424 ;外殼42內(nèi)設(shè)置有階梯式金屬桿44,金屬桿44與外殼42同軸；金屬桿44和外殼42之間填充有散熱材料(圖中為示意出);環(huán)形頂蓋422的開(kāi)口和環(huán)形底蓋424的開(kāi)ロ分別對(duì)應(yīng)金屬桿44的頂部和底部，金屬桿44的頂部設(shè)置有連接燈泡的底座442 ;金屬桿44的底部設(shè)置有連接微波連接器的觸點(diǎn)444。
[0027]本實(shí)施例的同軸微波諧振腔通過(guò)采用同軸階梯式的外殼和金屬桿，能夠在不影響照明亮度的前提下，縮小腔體的尺寸，解決了現(xiàn)有諧振器體積較大的問(wèn)題，提高了設(shè)備的應(yīng)用范圍，増加了設(shè)備的照明角度，并且容易與燈具配套使用。
[0028]因?yàn)樯鲜鐾鈿殡A梯狀，因此外殼和金屬桿均分上下兩部分，在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以根據(jù)應(yīng)用的需求，設(shè)計(jì)外殼和金屬桿的橫向直徑長(zhǎng)度和縱向的豎直長(zhǎng)度；例如:采用上部外殼的直徑大于下部外殼的直徑；上部外殼內(nèi)的金屬桿的直徑小于下部外殼內(nèi)的金屬桿的直徑的設(shè)計(jì)方式，這種方式可以充分地縮小諧振腔的尺寸。
[0029]為了使諧振腔盡可能地密閉，上述金屬桿頂部的大小與燈泡的大小匹配。即在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)燈泡大小設(shè)計(jì)金屬桿頂部的大小。[0030]上述散熱材料可以為石英管，當(dāng)然也可以為陶瓷管等其它散熱材料。
[0031]優(yōu)選地，如圖4 (b)所示的同軸微波諧振腔的剖視圖，與圖4 (a)不同之處在干，上述金屬桿44的底部與觸點(diǎn)444之間設(shè)置有防短路部件446，用于避免金屬桿44與微波連接器的地線接觸。
[0032]上述同軸微波諧振腔在開(kāi)ロ處電場(chǎng)被多倍放大，無(wú)電極的燈泡被放置在該開(kāi)ロ處。
[0033]對(duì)應(yīng)于上述同軸微波諧振腔，本實(shí)施例還提供了ー種照明設(shè)備，如圖5 (a)所示的照明設(shè)備的剖視圖，該照明設(shè)備除了包括上述圖4 (a)所示的同軸微波諧振腔之外，還包括設(shè)置在同軸微波諧振腔的金屬桿44的底座442上的燈泡52和金屬桿44的觸點(diǎn)444處的微波連接器54。
[0034]本實(shí)施例的照明設(shè)備采用帶有同軸階梯式的外殼和金屬桿的同軸微波諧振腔，腔體的尺寸較小，解決了現(xiàn)有諧振器體積較大的問(wèn)題，提高了設(shè)備的應(yīng)用范圍。
[0035]另外，本實(shí)施例圖5 (b)還提供了與圖4 (b)對(duì)應(yīng)的照明設(shè)備的剖視圖，與圖5 (a)的不同之處在于，金屬桿44的底部與觸點(diǎn)444之間設(shè)置有防短路部件446。由上述同軸微波諧振腔的設(shè)計(jì)可知，本實(shí)施例提供的是ー個(gè)小型化的微波諧振腔，其用于商業(yè)照明，可以產(chǎn)生60-200流明每瓦或者3000到20000流明每瓦的亮度。其中，無(wú)電極的燈泡將座位于金屬桿(也稱內(nèi)桿)的頂部。內(nèi)桿的底部在外殼的開(kāi)ロ處稍突出，便于電連接器(即上述微波連接器)插入。微波諧振腔的外殼是ー個(gè)小的金屬壁厚，為了散熱，可以將石英管填充在內(nèi)桿與殼體之間。上述實(shí)施例主要是基于微波傳輸理論，通過(guò)將底部的輸入電壓轉(zhuǎn)換為在頂部燈泡位置的強(qiáng)電場(chǎng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)照明目的。
[0036]氣體放電過(guò)程可以分為兩個(gè)階段:第一階段是在點(diǎn)燃過(guò)程中，燈泡內(nèi)的惰性氣體是冷的，而且諧振腔基本上是沒(méi)有電負(fù)載。在這個(gè)階段的設(shè)計(jì)目的是確保有足夠大的電場(chǎng)感應(yīng)使燈泡的惰性氣體點(diǎn)燃。如果暫時(shí)忽略上面的頂部開(kāi)ロ、中間結(jié)點(diǎn)和底部開(kāi)ロ的邊緣電場(chǎng)的效應(yīng)，上述諧振腔的近似等效傳輸線電路如圖6所示，其中，射頻電源電壓(Vs)，底部連接器的輸入處的電壓(Vin)，頂棒(燈泡的位置)的電壓(V?！?燈泡無(wú)電負(fù)載時(shí)的開(kāi)路電壓，即圖中虛線所示)，以及源阻抗是50Q (設(shè)計(jì)的電源)。頂部和底部的同軸線部分的特性阻抗分別為Zt和Zb。該同軸線的頂部和底部的部分的長(zhǎng)度分別是It和lb。在給定同軸線長(zhǎng)度，要得到最大的頂棒電壓(Vtjut)的條件是:1)底部的連接器應(yīng)該看作開(kāi)路(開(kāi)路電壓Vin) ;2)在設(shè)計(jì)頻率時(shí)，頂部和底部的同軸線路部分各有四分之一波長(zhǎng)；3)阻抗的比率(Zt/Zb)可以足夠大。第三個(gè)條件基于兩個(gè)同軸線部分是四分之一波長(zhǎng)時(shí)，如下數(shù)學(xué)公式:
[0037]
[0038]
【權(quán)利要求】
1.一種同軸微波諧振腔，其特征在于，包括: 階梯式的空心金屬圓柱外殼、環(huán)形頂蓋和環(huán)形底蓋； 所述外殼內(nèi)設(shè)置有階梯式金屬桿，所述金屬桿與所述外殼同軸； 所述金屬桿和所述外殼之間填充有散熱材料； 所述環(huán)形頂蓋的開(kāi)口和所述環(huán)形底蓋的開(kāi)ロ分別對(duì)應(yīng)所述金屬桿的頂部和底部，所述金屬桿的頂部設(shè)置有連接燈泡的底座；所述金屬桿的底部設(shè)置有連接微波連接器的觸點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸微波諧振腔，其特征在于，所述外殼和所述金屬桿分上下兩部分，所述外殼和所述金屬桿上下兩部分的尺寸包括橫向的直徑長(zhǎng)度和縱向的豎直長(zhǎng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸微波諧振腔，其特征在于，所述金屬桿頂部的大小與所述燈泡的大小匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同軸微波諧振腔，其特征在于，所述散熱材料為石英管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的同軸微波諧振腔，其特征在于，所述金屬桿的底部與所述觸點(diǎn)之間設(shè)置有防短路部件，用于避免所述金屬桿與所述微波連接器的地線接觸。
6.ー種照明設(shè)備，其特征在于，包括權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的同軸微波諧振腔，以及設(shè)置在所述同軸微波諧振腔的金屬桿的底座上的燈泡和所述金屬桿的觸點(diǎn)處的微波連接器。
【文檔編號(hào)】H01J65/04GK103457011SQ201310413067
【公開(kāi)日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】楊宏宇 申請(qǐng)人:北京美電環(huán)宇科技有限公司