一種無極燈微波激勵裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無極燈微波激勵裝置，包括無極燈管、金屬腔體、介質諧振器和微波輸入裝置，金屬腔體包括微波輸入口和微波輸出口；介質諧振器安裝在金屬腔體中，微波能量通過微波輸入裝置從微波輸入口饋入金屬腔體，使介質諧振器諧振；無極燈管的一端從微波輸出口伸入金屬腔體，與介質諧振器接觸，被介質諧振器輸出的微波激勵發(fā)光。本發(fā)明的無極燈微波激勵裝置結構緊湊、通過調整微波輸入裝置與諧振器間的耦合，容易獲得良好的微波輸入匹配，激發(fā)效率高，而且工作頻率控制更加容易。
【專利說明】一種無極燈微波激勵裝置
[【技術領域】]
[0001 ] 本發(fā)明涉及無極燈光源，尤其涉及一種無極燈微波激勵裝置。
[【背景技術】]
[0002]無極燈沒有內置電極，放電腔可以采用單種材料密閉而成，從而大大延長了無極燈的壽命。微波無極放電燈是基于微波耦合放電原理工作的微波觸發(fā)耦合等離子體無極光源(Microwave trigger coupled plasma electrodeless light source)。
[0003]微波放電是把磁控管等微波源所產生的微波能量，經由波導或同軸線等饋入諧振器，從而激發(fā)無極放電管發(fā)光。在微波放電過程中，電子因與周圍粒子彈性碰撞而不斷改變運動方向，逐漸從微波電磁場中獲得足夠能量并激發(fā)和電離原子(分子)，產生放電而發(fā)光。因此，由微波諧振器所構成的無極微波激勵器是微波放電無極光源的關鍵激勵裝置之一，直接決定無極光源的微波激發(fā)效率、功率、結構和壽命。
[0004]200420032780.x號專利申請介紹了一種喇叭形波導與金屬屏蔽網共同構成的無極微波激勵裝置，200510027965.0號專利申請介紹了一種準分子微波無極放電燈，200810216783.1號專利介紹了一種無極準分子燈，而201110151103.4號專利申請則介紹了一種基于金屬腔體的無極燈管激勵器。這些無極燈激勵均采用金屬腔或波導與金屬屏網共同組成的諧振腔來激勵無極燈管發(fā)光。其尺寸決定于激勵微波的工作頻率，限于微波源的頻率，往往難以實現激勵裝置的小型化，其激勵效率較低。
[0005]201280032914.5發(fā)明專利公布了一種透明波導電磁波等離子體光源，通過對激勵天線進行氧化鋁塊加載，有效縮減了等離子體光源的激勵體積，但由于微波能量通過激勵天線直接耦合到等離子體材料密封件中，耦合控制不易，激勵裝置輸入端口匹配較難。另一方面，由于氧化鋁材料的相對介電常數往往低于10，激勵裝置微波能量不夠集中，從而降低了等離子體光源激發(fā)效率。
[
【發(fā)明內容】
]
[0006]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種結構緊湊、激發(fā)效率高的無極燈微波激勵裝置。
[0007]為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是，一種無極燈微波激勵裝置，包括無極燈管、金屬腔體、介質諧振器和微波輸入裝置，金屬腔體包括微波輸入口和微波輸出口 ；介質諧振器安裝在金屬腔體中，微波能量通過微波輸入裝置從微波輸入口饋入金屬腔體，使介質諧振器諧振；無極燈管的一端從微波輸出口伸入金屬腔體，與介質諧振器接觸，被介質諧振器輸出的微波激勵發(fā)光。
[0008]以上所述的無極燈微波激勵裝置，介質諧振器環(huán)形腔體的內孔為階梯孔，無極燈管伸入金屬腔體的一端插入介質諧振器階梯孔的大孔，并與階梯孔大孔的底面接觸。
[0009]以上所述的無極燈微波激勵裝置，介質諧振器的材料為云母、陶瓷、橡膠或聚苯乙烯。
[0010]以上所述的無極燈微波激勵裝置，介質諧振器軸對稱，上部為錐臺，下部為柱體，錐臺的底面與柱體連接，錐臺高度與柱體高度之比為0.35-1:1 ;錐臺頂面與無極燈管接觸，錐臺頂面直徑與無極燈管直徑之比為1.05-1.3:1。
[0011]以上所述的無極燈微波激勵裝置，包括金屬底座，微波輸出位于金屬腔體的頂板上，介質諧振器的底面與金屬底座膠接；金屬底座固定于金屬腔體的底板的內壁。
[0012]以上所述的無極燈微波激勵裝置，微波輸入裝置為波導或同軸線；同軸線通過同軸接頭安裝在金屬腔體上，同軸接頭安裝在金屬腔體的底板上，同軸線與介質諧振器同軸或偏置；波導通過波導接頭安裝在金屬腔體上，金屬腔體的側壁包括饋入口，波導接頭固定在饋入口的外面。
[0013]以上所述的無極燈微波激勵裝置，通過減小微波輸入裝置與無極燈管之間的直接耦合，來獲得無極燈激勵裝置適當的耦合強度、良好的匹配特性，微波能量由微波輸入裝置耦合到介質諧振器，再由介質諧振器耦合到無極燈管，通過調整微波輸入裝置與諧振器間的耦合強度來調整微波激勵裝置的匹配特性。
[0014]以上所述的無極燈微波激勵裝置，所述的介質諧振器用于儲能和選頻，諧振頻率的微波能量通過微波輸入裝置耦合并儲存于介質諧振器中，并進一步激勵與介質諧振器相接觸的無極燈管，其他頻率的微波能量反射回微波輸入裝置；通過選擇介質諧振器材質、形狀、尺寸和激勵方式，改變介質諧振器的工作頻率。
[0015]本發(fā)明的無極燈微波激勵裝置結構緊湊、通過調整微波輸入裝置與諧振器間的耦合，容易獲得良好的微波輸入匹配，激發(fā)效率高，而且工作頻率控制更加容易。
[【專利附圖】

【附圖說明】]
[0016]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0017]圖1是本發(fā)明實施例1無極燈微波激勵裝置的剖面結構圖。
[0018]圖2是本發(fā)明實施例2無極燈微波激勵裝置的剖面結構圖。
[0019]圖3是本發(fā)明實施例3無極燈微波激勵裝置的剖面結構圖。
[0020]圖4是圖3中的A向視圖。
[【具體實施方式】]
[0021]本發(fā)明實施例1無極燈微波激勵裝置的結構如圖1所示，包括無極燈管1、金屬腔體2、介質諧振器3、微波輸入裝置4、金屬屏蔽罩5和支架6。
[0022]金屬腔體2是圓筒形的金屬腔體，底板201上有微波輸入口，頂板202上有微波輸出口 202a。
[0023]介質諧振器3為可諧振于工作頻率的介質實體，所構成介質則是指一切固態(tài)微波介質，包括云母、陶瓷、橡膠、聚苯乙烯等，具體形狀取決于所選擇的諧振模式，并根據激勵需要對諧振實體開孔，使某些微波輸入裝置如同軸口的內導體可以伸入介質諧振器內，從而獲得需要的耦合強度，或在介質諧振器內開階梯內孔，使無極燈管伸入介質諧振器，并與階梯底面接觸，從而使無極燈管獲得良好激勵；介質諧振器的微波饋入孔與無極燈管的階梯孔可以連通。
[0024]介質諧振器3安裝在金屬腔體2中，本實施例中，介質諧振器3采用電子陶瓷制作，膠接于設有安裝螺紋孔的金屬底座7中，金屬腔體為鋁制封閉腔體，并設有同軸接頭及介質諧振器的安裝螺絲。介質諧振器3內設有同軸接頭內導體伸入孔301及無燈燈管伸入孔301a?？?01及孔301a同軸，構成階梯孔。
[0025]介質諧振器3膠接于金屬底座7，與同軸接頭4用螺釘或鉚釘8固定在金屬腔體2的底板201上。
[0026]本實施例的微波輸入裝置4為同軸接頭，同軸接頭的內導體從微波輸入口伸入金屬腔體2，并伸入介質諧振器3的內孔301中，將微波源提供的微波能量饋入金屬腔體2，使介質諧振器3在工作頻率下諧振。微波輸入裝置4也可以采用波導接頭等。
[0027]填充有氣體介質的無極燈管I伸入金屬腔體2的一端與介質諧振器接觸，為獲得更好的激勵效果，在介質諧振器中開有孔301a，通過介質諧振器3輸出的微波激勵放電發(fā)光。
[0028]金屬屏蔽罩5的一端固定在金屬腔體2上。無極燈管I的主體部分位于金屬屏蔽罩5中，無極燈管I與金屬屏蔽罩5之間用支架6固定。網狀結構的金屬屏蔽罩5可以實現可靠的微波防護。
[0029]本發(fā)明實施例2無極燈微波激勵裝置的結構如圖2所示，與實施例1不同的是:
[0030]介質諧振器軸對稱，上端為錐臺301303，下端為柱體302，錐臺301303的底面與柱體連接，錐臺301303高度與柱體302高度之比為0.35-1:1 ;錐臺301303頂面與無極燈管I接觸，錐臺301303頂面直徑與無極燈管直徑之比為1.05-1.3:1。
[0031]無極燈管I與錐臺301303上底面相接觸，從而使無極燈管獲得良好激勵。
[0032]在本實施例中，介質諧振器3采用電子陶瓷制作，膠接于設有安裝螺紋孔的金屬底座7中，金屬腔體為鋁制腔體，并在介質諧振器膠接區(qū)域外的底板上設有同軸接頭4及介質諧振器金屬底座7的安裝螺紋孔，金屬底座7和同軸接頭4的螺紋孔為非貫穿孔，從而避免螺釘伸入降低激勵裝置的功率容量。
[0033]介質諧振器3膠接于金屬底座7,金屬底座7用螺釘8固定在金屬腔體2的下底面。同軸接頭4相對于介質諧振器3偏置。
[0034]本實施例的微波輸入裝置為同軸接頭4，同軸接頭4中同軸線內導體401從微波輸入口伸入金屬腔體2，形成同軸線與介質諧振器3之間的耦合，同軸接頭與無極燈管間的直接耦合量相對較小，從而可以通過調整同軸接頭內導體長度及與諧振器間的距離，來可以調整諧振器的耦合強度，獲得激勵裝置良好的匹配特性。從而確保微波源所提供的微波能量順利耦合到介質諧振3，使之諧振于工作頻率。
[0035]填充有氣體介質的無極燈管I伸入金屬腔體2的一端與介質諧振器錐臺上底面接觸，通過介質諧振器3輸出的微波激勵放電發(fā)光，由于介質諧振器錐臺上底面較無極燈管橫截面略大，使得絕大部分諧振器輸出的微波能量參與無極燈激勵，從而獲得較高的微波激勵效率。
[0036]金屬屏蔽罩5的一端固定在金屬腔體2上。無極燈管I的主體部分位于金屬屏蔽罩5中，無極燈管I與金屬屏蔽罩5之間用支架6固定。網狀結構的金屬屏蔽罩5可以實現可靠的微波防護。
[0037]本發(fā)明以上實施例采用所述介質諧振器儲能和選頻，選擇適當的介質諧振器材質、形狀、尺寸和激勵方式，使諧振器諧振于工作頻率。諧振器的錐臺結構可以獲得更好的微波集中度，提高無極燈的激發(fā)效率，可以大大縮小激勵裝置的體積和重量；另一方面，本實施例通過減小無極燈管與微波輸入裝置間的直接耦合，獲得可控的耦合強度和良好的匹配特性，使諧振器實現了儲能、選頻和緩沖作用，在形成高效發(fā)光的同時，對微波源也起到了保護作用。
[0038]本發(fā)明實施例3無極燈微波激勵裝置的結構如圖3和圖4所示，包括無極燈管1、金屬腔體2、介質諧振器3、微波輸入裝置4、金屬屏蔽罩5和支架6。與實施例1和2不同的是:微波輸入裝置采用波導，在金屬腔體側壁203上開口，形成波導耦合窗204，外接標準波導通過耦合窗外面的波導接頭205饋入微波能量，激勵諧振器3諧振，并使與之相接觸的無極燈管I激勵發(fā)光，完成與實施例1和2相同的功能。
【權利要求】
1.一種無極燈微波激勵裝置，包括無極燈管和金屬腔體，其特征在于，包括介質諧振器和微波輸入裝置，金屬腔體包括微波輸入口和微波輸出口 ；介質諧振器安裝在金屬腔體中，微波能量通過微波輸入裝置從微波輸入口饋入金屬腔體，使介質諧振器諧振；無極燈管的一端從微波輸出口伸入金屬腔體，與介質諧振器接觸，被介質諧振器輸出的微波激勵發(fā)光。
2.根據權利要求1所述的無極燈微波激勵裝置，其特征在于，介質諧振器環(huán)形腔體的內孔為階梯孔，無極燈管伸入金屬腔體的一端插入介質諧振器階梯孔的大孔，并與階梯孔大孔的底面接觸。
3.根據權利要求1所述的無極燈微波激勵裝置，其特征在于，介質諧振器的材料為云母、陶瓷、橡膠或聚苯乙烯。
4.根據權利要求1所述的無極燈微波激勵裝置，其特征在于，介質諧振器軸對稱，上部為錐臺，下部為柱體，錐臺的底面與柱體連接，錐臺高度與柱體高度之比為0.35-1:1 ;錐臺頂面與無極燈管接觸，錐臺頂面直徑與無極燈管直徑之比為1.05-1.3:1。
5.根據權利要求1所述的無極燈微波激勵裝置，其特征在于，包括金屬底座，微波輸出位于金屬腔體的頂板上，介質諧振器的底面與金屬底座膠接；金屬底座固定于金屬腔體的底板的內壁。
6.根據權利要求5所述的無極燈微波激勵裝置，其特征在于，微波輸入裝置為波導或同軸線；同軸線通過同軸接頭安裝在金屬腔體上，同軸接頭安裝在金屬腔體的底板上，同軸線與介質諧振器同軸或偏置；波導通過波導接頭安裝在金屬腔體上，金屬腔體的側壁包括饋入口，波導接頭固定在饋入口的外面。
7.根據權利要求1所述的無極燈微波激勵裝置，其特征在于，通過減小微波輸入裝置與無極燈管之間的直接耦合，來獲得無極燈激勵裝置適當的耦合強度、良好的匹配特性，微波能量由微波輸入裝置耦合到介質諧振器，再由介質諧振器耦合到無極燈管，通過調整微波輸入裝置與諧振器間的耦合強度來調整微波激勵裝置的匹配特性。
8.根據權利要求1所述的無極燈微波激勵裝置，其特征在于，所述的介質諧振器用于儲能和選頻，諧振頻率的微波能量通過微波輸入裝置耦合并儲存于介質諧振器中，并進一步激勵與介質諧振器相接觸的無極燈管，其他頻率的微波能量反射回微波輸入裝置；通過選擇介質諧振器材質、形狀、尺寸和激勵方式，改變介質諧振器的工作頻率。
【文檔編號】H01J65/04GK104299886SQ201410459838
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月10日 優(yōu)先權日:2014年9月10日
【發(fā)明者】黃健全, 丁淑芳, 夏芬, 唐政華, 林海揚, 阮世良 申請人:深圳市高斯寶電氣技術有限公司