微波等離子體光源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及離子體光源領(lǐng)域，具體是一種微波等離子體光源。
【背景技術(shù)】
[0002]利用微波能量來激發(fā)等離子體的光源不存在電極，沒有電極與玻璃的密封漏氣和光衰減的問題，具有壽命長、光衰小、節(jié)能環(huán)保、光效高等優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。目前，現(xiàn)有微波等離子體光源的技術(shù)主要采用陶瓷諧振腔將微波能量耦合到燈泡內(nèi)部使氣體電離發(fā)光，其中陶瓷部分體積較大，燒結(jié)困難，并需要陶瓷表面金屬化，結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜。而且，由于陶瓷材料的介質(zhì)損耗，還容易產(chǎn)生大量的熱引起腔體溫度升高，降低了燈泡吸收的能量和等離子體光源的發(fā)光效率。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明的目的是提供一種微波等離子體光源，以解決現(xiàn)有技術(shù)陶瓷諧振腔結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜和介質(zhì)損耗較大的問題。
[0004]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
微波等離子體光源，其特征在于:包括豎向設(shè)置內(nèi)部中空的圓柱形筒狀結(jié)構(gòu)的金屬諧振腔，金屬諧振腔頂端、底端分別為筒口，且金屬諧振腔底端筒口封閉安裝有有金屬圓盤底座，金屬諧振腔頂端筒口封閉安裝有金屬蓋盤，所述金屬蓋盤頂部帶有散熱翅片，金屬蓋盤頂部還沿橫向徑向方向設(shè)置有半圓柱形凹槽，半圓柱形凹槽槽底中心向下豎向設(shè)置有貫通金屬蓋盤的圓形通孔，所述金屬諧振腔內(nèi)沿豎向中心軸方向設(shè)置有內(nèi)導(dǎo)體，以及通過中心豎向內(nèi)孔環(huán)繞套在內(nèi)導(dǎo)體外的絕緣陶瓷環(huán)，所述陶瓷環(huán)上部側(cè)面橫向設(shè)有盲孔，陶瓷環(huán)底端向下延伸至與金屬圓盤底座接觸，所述內(nèi)導(dǎo)體底端電連接在金屬圓盤底座上，內(nèi)導(dǎo)體頂端設(shè)置有半圓弧形凹槽，內(nèi)導(dǎo)體、陶瓷環(huán)頂端向上延伸至插入金屬蓋盤圓形通孔中，且內(nèi)導(dǎo)體、陶瓷環(huán)頂面與金屬蓋盤頂部半圓柱形凹槽的槽底接近，金屬蓋盤頂部半圓柱形凹槽中躺放有無電極燈泡，且無電極燈泡的中心位于內(nèi)導(dǎo)體頂端半圓弧形凹槽之上，還包括有同軸探針，同軸探針由外導(dǎo)體、插接在外導(dǎo)體中的內(nèi)導(dǎo)體構(gòu)成，金屬諧振腔上部側(cè)面對應(yīng)陶瓷環(huán)盲孔位置橫向開有耦合通孔，同軸探針的外導(dǎo)體電連接在金屬諧振腔耦合通孔處，同軸探針的內(nèi)導(dǎo)體從耦合通孔伸入金屬諧振腔中，且同軸探針的內(nèi)導(dǎo)體插入陶瓷環(huán)上的盲孔內(nèi)。
[0005]所述的微波等離子體光源，其特征在于:所述金屬圓盤底座、金屬諧振腔、金屬諧振腔內(nèi)的內(nèi)導(dǎo)體材質(zhì)采用導(dǎo)電良好的金屬材料，優(yōu)選鋁合金，所述內(nèi)導(dǎo)體可為實心結(jié)構(gòu)，或者為中空結(jié)構(gòu)，或者為內(nèi)部填充有高熱導(dǎo)率材料的中空結(jié)構(gòu)。
[0006]所述的微波等離子體光源，其特征在于:所述陶瓷環(huán)上部的陶瓷壁厚較小，下部壁厚較大，陶瓷環(huán)上部內(nèi)孔的直徑大于或者等于下部內(nèi)孔的直徑，陶瓷環(huán)上部圓柱的外徑小于或者等于下部圓柱的外徑；陶瓷環(huán)選用高熱導(dǎo)率、耐高溫、介電常數(shù)大于2的絕緣材料，可選用氧化鋁陶瓷、或氧化鈹陶瓷、或氧化鋯陶瓷、或聚四氟乙烯陶瓷，優(yōu)選氧化鋁陶瓷。
[0007]所述的微波等離子體光源，其特征在于:金屬諧振腔內(nèi)的內(nèi)導(dǎo)體上部的外徑大于或者等于下部外徑，形狀與陶瓷環(huán)內(nèi)孔匹配，內(nèi)導(dǎo)體上部頂面有半圓弧形凹槽，凹槽的底面與金屬蓋盤的半圓柱形凹槽的槽底接近或者平齊。
[0008]所述的微波等離子體光源，其特征在于:所述無電極燈泡躺放在金屬蓋盤的半圓柱形凹槽內(nèi)，無電極燈泡的中心位于金屬諧振腔內(nèi)導(dǎo)體頂端半圓弧形凹槽之上，無電極燈泡和金屬蓋盤頂部的半圓柱形凹槽之間的區(qū)域用導(dǎo)熱性好、耐溫大于300度的絕緣材料填充，該絕緣材料可選用環(huán)氧樹脂、或者氧化鋁、或者其他陶瓷粉材料粘接填充。
[0009]所述的微波等離子體光源，其特征在于:所述無電極燈泡的內(nèi)部兩端為半球形中空結(jié)構(gòu)，中間為圓柱形中空結(jié)構(gòu)，無電極燈泡的泡壁采用石英玻璃或者陶瓷材料，且無電極燈泡內(nèi)完全封閉有氣體。
[0010]所述的微波等離子體光源，其特征在于:無電極燈泡內(nèi)部的氣體包含稀有氣體，該稀有氣體是氦、氖、氬、氪、氙中的一種或多種組合，無電極燈泡還添加一種或多種金屬元素的鹵化物，或者包含汞元素。
[0011]本發(fā)明的益處在于，本發(fā)明微波等離子體光源減少了陶瓷的用量，不需要陶瓷金屬化工藝，大大減小了工藝的復(fù)雜性，而且減輕了等離子體燈的重量和體積，大大降低了等離子體光源成本。同時，燈泡為橫向放置，增大了泡壁與其他材料的熱交換面積，有利于散熱和光的定向輻射；而且金屬諧振腔體內(nèi)介質(zhì)主要為空氣，減小了腔體的介質(zhì)損耗，和提高等離子燈的發(fā)光效率。本發(fā)明可以實現(xiàn)對微波能量的聚集，產(chǎn)生較高的電場強(qiáng)度，從而使燈泡內(nèi)部氣體電離，形成實用的高亮度等離子體光源，并且形成光的定向輻射。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明微波等離子體光源外形示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明微波等離子體光源內(nèi)部剖視圖。
[0014]圖3為本發(fā)明微波等離子體光源內(nèi)導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0015]如圖1-圖3所示，微波等離子體光源，包括豎向設(shè)置內(nèi)部中空的圓柱形筒狀結(jié)構(gòu)的金屬諧振腔1，金屬諧振腔I頂端、底端分別為筒口，且金屬諧振腔I底端筒口封閉安裝有有金屬圓盤底座6，金屬諧振腔I頂端筒口封閉安裝有金屬蓋盤2，金屬蓋盤2頂部帶有散熱翅片，金屬蓋盤2頂部還沿橫向徑向方向設(shè)置有半圓柱形凹槽8，半圓柱形凹槽8槽底中心向下豎向設(shè)置有貫通金屬蓋盤2的圓形通孔，金屬諧振腔I內(nèi)沿豎向中心軸方向設(shè)置有內(nèi)導(dǎo)體7，以及通過中心豎向內(nèi)孔環(huán)繞套在內(nèi)導(dǎo)體7外的絕緣陶瓷環(huán)3，陶瓷環(huán)3上部側(cè)面橫向設(shè)有盲孔，陶瓷環(huán)3底端向下延伸至與金屬圓盤底座6接觸，內(nèi)導(dǎo)體7底端電連接在金屬圓盤底座6上，內(nèi)導(dǎo)體7頂端設(shè)置有半圓弧形凹槽，內(nèi)導(dǎo)體7、陶瓷環(huán)3頂端向上延伸至插入金屬蓋盤2圓形通孔中，且內(nèi)導(dǎo)體7、陶瓷環(huán)3頂面與金屬蓋盤2頂部半圓柱形凹槽的槽底接近，金屬蓋盤2頂部半圓柱形凹槽中躺放有無電極燈泡5，且無電極燈泡5的中心位于內(nèi)導(dǎo)體7頂端半圓弧形凹槽之上，還包括有同軸探針4，同軸探針4由外導(dǎo)體、插接在外導(dǎo)體中的內(nèi)導(dǎo)體構(gòu)成，金屬諧振腔I上部側(cè)面對應(yīng)陶瓷環(huán)3盲孔位置橫向開有耦合通孔，同軸探針4的外導(dǎo)體電連接在金屬諧振腔I耦合通孔處，同軸探針4的內(nèi)導(dǎo)體從耦合通孔伸入金屬諧振腔I中，且同軸探針4的內(nèi)導(dǎo)體插入陶瓷環(huán)3上的盲孔內(nèi)。
[0016]金屬圓盤底座6、金屬諧振腔1、金屬諧振腔I內(nèi)的內(nèi)導(dǎo)體7材質(zhì)米用導(dǎo)電良好的金屬材料，優(yōu)選鋁合金，內(nèi)導(dǎo)體7可為實心結(jié)構(gòu)，或者為中空結(jié)構(gòu)，或者為內(nèi)部填充有高熱導(dǎo)率材料的中空結(jié)構(gòu)。
[0017]陶瓷環(huán)3上部的陶瓷壁厚較小，下部壁厚較大，陶瓷環(huán)3上部內(nèi)孔的直徑大于或者等于下部內(nèi)孔的直徑，陶瓷環(huán)3上部圓柱的外徑小于或者等于下部圓柱的外徑；陶瓷環(huán)3選用高熱導(dǎo)率、耐高溫、介電常數(shù)大于2的絕緣材料，可選用氧化鋁陶瓷、或氧化鈹陶瓷、或氧化鋯陶瓷、或聚四氟乙烯，優(yōu)選氧化鋁陶瓷。
[0018]金屬諧振腔I內(nèi)的內(nèi)導(dǎo)體7上部的外徑大于或者等于下部外徑，形狀與陶瓷環(huán)3內(nèi)孔匹配，內(nèi)導(dǎo)體7上部頂面有半圓弧形凹槽，凹槽的底面與金屬蓋盤2的半圓柱形凹槽8的槽底接近或者平齊。內(nèi)導(dǎo)體頂面的半圓弧凹槽槽底與金屬蓋盤上的半圓柱型凹槽的槽底接近或者平齊時，由于內(nèi)導(dǎo)體頂端是一個圓弧型曲面，內(nèi)導(dǎo)體頂端是會稍微高出槽底的，但只高出少許。
[0019]無電極燈泡5躺放在金屬蓋盤2的半圓柱形凹槽內(nèi)，無電極燈泡5的中心位于金屬諧振腔I內(nèi)導(dǎo)體7頂端半圓弧形凹槽之上，無電極燈泡5和金屬蓋盤頂部的半圓柱形凹槽8之間的區(qū)域用導(dǎo)熱性好、耐溫大于300度的絕緣材料填充，該絕緣材料可選用環(huán)氧樹脂、或者氧化鋁、或者其他陶瓷粉材料粘接填充。
[0020]無電極燈泡5的內(nèi)部兩端為半球形中空結(jié)構(gòu)，中間為圓柱形中空結(jié)構(gòu)，無電極燈泡5的泡壁采用石英玻璃或者陶瓷材料，且無電極燈泡內(nèi)完全封閉有氣體。
[0021]無電極燈泡5內(nèi)部的氣體包含稀有氣體，該稀有氣體是氦、氖、氬、氣、氣中的一種或多種組合，無電極燈泡還添加一種或多種金屬元素的鹵化物，或者包含汞元素。
[0022]如圖1、圖2所示，本發(fā)明中主要包括金屬諧振腔1、帶散熱翅片的金屬蓋盤2、陶瓷環(huán)3、同軸探針4和無電極燈泡5，其中陶瓷環(huán)3位于諧振腔內(nèi)部。
[0023]微波等離子體光源內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示，金屬諧振腔I外導(dǎo)體為內(nèi)部中空的圓柱形筒狀結(jié)構(gòu)，底部采用金屬圓盤底座6封閉，頂部采用帶散熱翅片的金屬蓋盤2封閉，諧振腔中間有內(nèi)導(dǎo)體7，內(nèi)導(dǎo)體7底部