專利名稱：高頻放電能量提供裝置和高頻無電極放電燈裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于提供高頻能量的裝置以及使用此裝置的高頻無電極放電燈裝置。
考慮到諸如高效率和高現(xiàn)色性等特性，作為可替代鹵素?zé)舻母咻敵鳇c(diǎn)光源，近幾年已提出把高亮度放電燈特別是金屬鹵化物燈應(yīng)用于液晶電視投影儀或類似裝置的光源。此外，考慮到諸如高現(xiàn)色性等特性，也已提出把其應(yīng)用拓展到相應(yīng)于高清晰度TV廣播的運(yùn)動(dòng)照明或諸如博物館或畫廊等的顯示照明。
首先，與有電極的電弧放電燈相比，高頻無電極放電燈的優(yōu)點(diǎn)在于電磁能量容易連到填料(filler)，從用于放電光發(fā)射的填料可節(jié)約水銀，并可希望進(jìn)行高效發(fā)光。此外，由于在放電空間內(nèi)部沒有電極，所以燈泡內(nèi)壁不會(huì)因電極的氣化而變黑。于是，可在很大的程度上延遲燈的壽命。從這些特點(diǎn)，已對(duì)此無電極燈進(jìn)行了深入的研究和改進(jìn)，把它作為下一代的高亮度放電燈。
以下，將參考59-86153號(hào)日本公開專利中所揭示的“微波無電極燈”來描述常規(guī)的高頻無電極放電燈。
即，如此構(gòu)成常規(guī)的微波無電極燈，從而無電極燈置于具有一開口的微波空腔共振器中，微波振蕩器與此燈相連，此開口附帶微波不能穿過的網(wǎng)。這里，此無電極放電燈中放電燈泡的最大尺寸比所使用的微波的波長短。
在此布局中，通過為傳輸微波而設(shè)的上述微波空腔共振器壁上的縫隙把微波振蕩器產(chǎn)生的微波能量耦合到放電燈泡，以激發(fā)放電燈泡中密封的介質(zhì)。這樣，如此安排微波無電極放電燈所產(chǎn)生的輻射光，從而通過設(shè)置在上述微波空腔共振器中的網(wǎng)使之向微波空腔共振器外部發(fā)射。
同樣，迄今為止，把空腔共振器普遍用作使用高頻波尤其是微波的無電極放電燈裝置的高頻能量提供裝置。
順便提一下，一般在放電燈中，由于尺寸較小的光源可使光強(qiáng)分布的設(shè)計(jì)更為理想，所以在照明應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，廣泛需要減小用作光源的等離子體電弧的尺寸。
另一方面，在無電極放電燈中，由燈泡的內(nèi)徑確定等離子體電弧的尺寸。因此，為了減小等離子體電弧的尺寸，需要使燈泡的內(nèi)徑變小。
然而，利用通過上述常規(guī)無電極放電燈的空腔共振器把能量提供給無電極放電燈的燈泡的結(jié)構(gòu)，如果燈泡的尺寸比空腔共振器的尺寸小得多，則削弱了微波能量的耦合率并增加了反射波，從而引起一些不良后果，諸如削弱發(fā)光效率，燈發(fā)光的啟動(dòng)功能明顯下降。結(jié)果，不能把燈泡的尺寸減少到空腔共振器的尺寸所確定的極限尺寸以下。
此外，以上常規(guī)無電極放電燈的上述布局，一直把空腔共振器用作把能量提供給無電極放電燈的裝置。而且，由所加的高頻波的波長來確定空腔共振器的尺寸。此外，為了區(qū)分用于一般信息通信的頻帶，要預(yù)先確定適用于工業(yè)應(yīng)用的高頻波的頻帶(ISM(工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)學(xué))頻帶)。因此，不能把空腔共振器的尺寸減少到有效高頻頻帶波長極限所確定的尺寸以下。
因此，產(chǎn)生的問題是不能把燈泡的尺寸減少到有效高頻頻帶波長極限所確定的尺寸以下。
例如，對(duì)于2.45GHz(波長122mm)的高頻波，即通常使用的ISM頻帶，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)把能夠保持穩(wěn)定放電的等離子體電弧的尺寸限制在大約15mm或更大。
另一方面，考慮到應(yīng)用于液晶電視投影儀，為了便于提高發(fā)射利用率的光學(xué)設(shè)計(jì)，確定等離子體電弧的尺寸低于大約3mm。
相應(yīng)地，在需要高亮度點(diǎn)光源的應(yīng)用中，使用空腔共振器的高頻無電極放電燈裝置具有應(yīng)用不當(dāng)?shù)膯栴}。于是，強(qiáng)烈需要一種高頻能量提供裝置，與空腔共振器相比，它可提供集中在更小空間內(nèi)的高頻共振電磁場。
考慮到迄今為止的上述常規(guī)問題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種高頻能量提供裝置以及使用此裝置的高頻無電極放電燈裝置，該高頻能量提供裝置能集中地把高頻共振電磁場提供給比現(xiàn)有空間小得多的空間。
由包括基本上以環(huán)形排列的多個(gè)側(cè)向共振器的側(cè)向共振器組形成高頻能量提供裝置，所述側(cè)向共振器包括電磁感應(yīng)功能部件，它由導(dǎo)電材料制成，用于產(chǎn)生隨磁場變化的感應(yīng)電流，所述電磁感應(yīng)功能部件基本上為環(huán)形；以及電容功能部件，它具有設(shè)在所述感應(yīng)電流的至少一部分路徑中的空隙，其中所述電容功能部件位于被所述側(cè)向共振器包圍的所述環(huán)形的中心一側(cè)，在從所述側(cè)向共振器組的外部給出能量時(shí)，在所述環(huán)形中心處產(chǎn)生的高頻共振電磁場包圍所述環(huán)形的中心一側(cè)，把高頻能量提供給置于所述環(huán)形中心的物體。
由包括導(dǎo)電材料制成的圓柱體和導(dǎo)電材料制成的多個(gè)葉片的葉片型側(cè)向共振器形成高頻能量提供裝置，其中在從所述葉片型側(cè)向共振器的外部給出能量時(shí)，在所述葉片型側(cè)向共振器的內(nèi)部產(chǎn)生高頻共振電磁場，把高頻能量提供給置于所述內(nèi)部的物體。
由具有多個(gè)孔和槽的導(dǎo)電材料所制成的孔-槽型側(cè)向共振器來形成高頻能量提供裝置，其中在從所述孔-槽型側(cè)向共振器的外部給出能量時(shí)，在所述孔-槽型側(cè)向共振器的內(nèi)部產(chǎn)生高頻共振電磁場，把高頻能量提供給置于所述內(nèi)部的物體。
一種高頻無電極放電燈裝置包括在第一到第九發(fā)明中任一個(gè)發(fā)明提出的高頻能量提供裝置；無電極放電燈置于所述高頻能量提供裝置的中心；高頻波防泄漏裝置，密封所述高頻能量提供裝置，所述高頻波防泄漏裝置的至少一部分是透光的；高頻共振場激發(fā)裝置，用于在構(gòu)成所述高頻能量提供裝置的所述多個(gè)側(cè)向共振器中激發(fā)高頻共振電磁場；高頻振蕩裝置，用于振蕩高頻波；以及高頻傳播裝置，用于使所述高頻振蕩裝置中振蕩的高頻波傳播到所述高頻共振場激發(fā)裝置；其中利用被所述多個(gè)側(cè)向共振器包圍的環(huán)形中心產(chǎn)生的高頻共振電磁場，提供所述無電極放電燈放電所需的高頻能量。
一種高頻無電極放電燈裝置包括在第一到第九發(fā)明中任一個(gè)發(fā)明提出的高頻能量提供裝置；無電極放電燈，置于所述高頻能量提供裝置的中心；光反射裝置，用于反射從所述無電極放電燈發(fā)出的光；高頻波防泄漏裝置，密封所述高頻能量提供裝置，所述高頻波防泄漏裝置的至少一部分是透光的；高頻共振場激發(fā)裝置，用于在構(gòu)成所述高頻能量提供裝置的所述多個(gè)側(cè)向共振器中激發(fā)高頻共振電磁場；高頻振蕩裝置，用于振蕩高頻波；以及高頻傳播裝置，用于使所述高頻振蕩裝置振蕩的高頻波傳播到所述高頻共振場激發(fā)裝置；其中所述光反射裝置包括(1)第一光反射裝置，用于把通過所述高頻波防泄漏裝置的所述光向外反射，它置于所述高頻波防泄漏裝置的外部；以及(2)第二光反射裝置，它由非導(dǎo)電材料制成并置于所述高頻波防泄漏裝置的內(nèi)部，用于把來自所述高頻波防泄漏裝置內(nèi)部的所述光向外反射，以及利用被所述多個(gè)側(cè)向共振器包圍的環(huán)形中心產(chǎn)生的高頻共振電磁場，提供所述無電極放電燈放電所需的高頻能量。
一種高頻無電極放電燈裝置包括在第一到第九發(fā)明中任一個(gè)發(fā)明提出的高頻能量提供裝置；無電極放電燈，置于所述高頻能量提供裝置的中心；光反射裝置，用于反射從所述無電極放電燈發(fā)出的光；高頻波防泄漏裝置，密封所述高頻能量提供裝置，所述高頻波防泄漏裝置的至少一部分是透光的；高頻共振場激發(fā)裝置，用于在構(gòu)成所述高頻能量提供裝置的所述多個(gè)側(cè)向共振器中激發(fā)高頻共振電磁場；高頻振蕩裝置，用于振蕩高頻波；以及高頻傳播裝置，用于使在所述高頻振蕩裝置中振蕩的高頻波傳播到所述高頻共振場激發(fā)裝置；其中所述高頻波防泄漏裝置的一部分內(nèi)壁表面是光反射表面和光反射裝置，用于把來自所述高頻波防泄漏裝置內(nèi)部的所述光向外反射，以及利用被所述多個(gè)側(cè)向共振器包圍的環(huán)形中心產(chǎn)生的高頻共振電磁場，提供所述無電極放電燈放電所需的高頻能量。
一種高頻無電極放電燈裝置包括在第一到第九發(fā)明中任一個(gè)發(fā)明提出的高頻能量提供裝置；無電極放電燈，置于所述高頻能量提供裝置的中心；光反射裝置，用于反射從所述無電極放電燈發(fā)出的光；高頻波防泄漏裝置，密封所述高頻能量提供裝置，所述高頻波防泄漏裝置的至少一部分是透光的；高頻共振場激發(fā)裝置，用于在構(gòu)成所述高頻能量提供裝置的所述多個(gè)側(cè)向共振器中激發(fā)高頻共振電磁場；高頻振蕩裝置，用于振蕩高頻波；以及高頻傳播裝置，用于使在所述高頻振蕩裝置中振蕩的高頻波傳播到所述高頻共振場激發(fā)裝置；其中所述光反射裝置置于所述高頻波防泄漏裝置的外部，并用于把通過所述高頻波防泄漏裝置的所述光向外反射，以及利用被所述多個(gè)側(cè)向共振器包圍的環(huán)形中心產(chǎn)生的高頻共振電磁場，提供所述無電極放電燈放電所需的高頻能量。
一種高頻無電極放電燈裝置包括在第一到第九發(fā)明中任一個(gè)發(fā)明提出的高頻能量提供裝置；無電極放電燈，置于所述高頻能量提供裝置的中心；光反射裝置，用于反射從所述無電極放電燈發(fā)出的光；高頻波防泄漏裝置，密封所述高頻能量提供裝置，所述高頻波防泄漏裝置的至少一部分是透光的；高頻共振場激發(fā)裝置，用于在構(gòu)成所述高頻能量提供裝置的所述多個(gè)側(cè)向共振器中激發(fā)高頻共振電磁場；高頻振蕩裝置，用于振蕩高頻波；以及高頻傳播裝置，用于使在所述高頻振蕩裝置中振蕩的高頻波傳播到所述高頻共振場激發(fā)裝置；其中所述光反射裝置置于所述高頻波防泄漏裝置的內(nèi)部，用于把通過所述高頻波防泄漏裝置的所述光向外反射，所述光反射裝置用非導(dǎo)電材料制造，以及利用被所述多個(gè)側(cè)向共振器包圍的環(huán)形中心產(chǎn)生的高頻共振電磁場，提供所述無電極放電燈放電所需的高頻能量。
例如，依據(jù)本發(fā)明，甚至使用2.45GHz的高頻波可保持穩(wěn)定地發(fā)出不大于10mm的相對(duì)小的等離子體弧光。
順便提一下，此說明書中的“高頻波”意味著頻率在1MHz和100GHz之間的電磁波。尤其是在頻率范圍在300MHz到30GHz的微波頻率下，本發(fā)明可獲得較佳的效果。


圖1A-1C示出在依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的4-葉片型側(cè)向共振器組中的高頻共振電磁場；圖2示出在依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的8-葉片型側(cè)向共振器組中的高頻共振電磁場；圖3示出在依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的8-孔-槽型側(cè)向共振器組中的高頻共振電磁場；圖4示出在依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的π-模式操作的8-孔-槽型側(cè)向共振器組中的高頻共振電磁場；圖5示出在依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的π/4-模式操作的8-孔-槽型側(cè)向共振器組中的高頻共振電磁場；圖6是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的側(cè)向共振器的等效電路；圖7是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的側(cè)向共振器組的等效電路；圖8是在依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的8-葉片型側(cè)向共振器組中共振頻率的計(jì)算分析圖；圖9是利用依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的8-葉片型側(cè)向共振器組的無電極燈的輻射光譜圖；圖10是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的高頻無電極放電燈裝置的示意剖面圖；圖11是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的電場耦合型側(cè)向共振器組的高頻共振場激發(fā)裝置的示意圖；圖12是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例2的磁場耦合型側(cè)向共振器組的高頻共振場激發(fā)裝置的示意圖；圖13是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例3的高頻無電極放電燈裝置的示意剖面圖；圖14是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例4的高頻無電極放電燈裝置的示意剖面圖；圖15是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例5的高頻無電極放電燈裝置的示意剖面圖；圖16是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例6的高頻無電極放電燈裝置的示意剖面圖；圖17是依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例7的使用介電噴嘴的燈泡冷卻裝置的示意圖；以及圖18是使用在依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例7的穿過側(cè)向共振器組內(nèi)部凸起部分的噴嘴的燈泡冷卻裝置的示意圖。
標(biāo)號(hào)的描述10葉片型側(cè)向共振器組12a-12d葉片32孔-槽型側(cè)向共振器組11、21、31、41、51、101、101、121、131、141、151、161、171、181無電極放電燈12、22、32、42、52、102、112、122、132、142、152、162、172、182側(cè)向共振器組173、183燈泡冷卻裝置噴嘴以下，將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。
(實(shí)施例1)這里，將描述依據(jù)本發(fā)明的高頻能量提供裝置的實(shí)施例1。
首先，參考圖1A和1C，描述本實(shí)施例的布局，同時(shí)將定性地描述側(cè)向共振器組形成共振電磁場的形狀。
如圖1A所示，由低導(dǎo)電率的導(dǎo)電材料諸如銅制成的葉片型側(cè)向共振器組10形成一種結(jié)構(gòu)，其中4個(gè)葉片12a-12d從圓柱體向中心凸出。此外，在其中心設(shè)置了無電極放電燈11。
圖1A和1C中所示的箭頭是在高頻共振電場E中的電力線，這里“+”和“-”分別代表葉片凸起部分產(chǎn)生的電荷Q的正負(fù)極性。在上述高頻共振電場E的作用下，無電極放電燈11中的離子化介質(zhì)引起放電并發(fā)光。此外，圖1B中所示的圓圈代表穿過包括葉片和圓柱體的近似環(huán)形導(dǎo)體部分的高頻共振磁場的方向。以○中的●所示的符號(hào)代表沿紙近側(cè)面方向所產(chǎn)生的高頻共振磁場，而以○中×所示的符號(hào)代表沿紙遠(yuǎn)側(cè)面方向所產(chǎn)生的高頻共振磁場。磁場符號(hào)周圍的箭頭代表在包括葉片和圓柱體的近似環(huán)形的電磁感應(yīng)功能部件表面上電動(dòng)的渦流I的方向。
如果如此設(shè)計(jì)各個(gè)相鄰的葉片型側(cè)向共振器，使它們以相位相互偏移π的π模式進(jìn)行操作，則相鄰?fù)蛊鸩糠纸惶娴匾詧D1A所示正負(fù)極性的電荷Q帶電。此時(shí)，各個(gè)葉片凸起部分之間的空隙用作類似于電容器的電容性功能部件，以產(chǎn)生電場E。接著，如圖1B所示，產(chǎn)生的表面電流I用以抵銷帶電電荷，隨之而來將產(chǎn)生高頻共振磁場H。此時(shí)，包括葉片和圓柱體的近似環(huán)形的電磁感應(yīng)功能部件用作類似于電感器的電感性功能部件。由此表面電流I，產(chǎn)生圖1C所示極性與圖1A極性相反的電荷Q的分布以及具有相反相位(相反方向)的高頻共振電場E。當(dāng)重復(fù)此過程而交替產(chǎn)生電場和磁場時(shí)，葉片型側(cè)向共振器10連續(xù)共振。
用于獲得此高頻共振電磁場的側(cè)向共振器組不限于圖1A所示的4-葉片型側(cè)向共振器組10的形狀。例如，即使葉片的數(shù)目增加到圖2所示的8-葉片型側(cè)向共振器組22，也可同樣獲得高頻共振電磁場。
此外，也可使用圖3所示的孔-槽型側(cè)向共振器組32，它具有置于一導(dǎo)體中的多個(gè)圓柱形孔和置于一部分孔中形成的空隙的槽。與以上的示例4-葉片型側(cè)向共振器組相同，使用側(cè)向共振器組22和32中的任一種都可把高頻能量提供給無電極放電燈21或31。
順便提一下，依據(jù)本實(shí)施例的葉片型側(cè)向共振器組10和22(比較圖1A和2)的形狀都類似于常規(guī)磁控管所使用的葉片型側(cè)向共振器的形狀。此外，依據(jù)本實(shí)施例的孔-槽型側(cè)向共振器組32(比較圖3)的形狀也類似于常規(guī)磁控管所使用的孔-槽型側(cè)向共振器的形狀。這里，將描述這些常規(guī)共振器與本發(fā)明的高頻能量提供裝置之間的主要差別。
即，上述常規(guī)共振器用作磁控管的陽極，而磁控管的陰極位于常規(guī)共振器的中心。
從此常規(guī)結(jié)構(gòu)可明顯看出，本申請的高頻能量提供裝置是為了把高頻能量提供給中心處的燈泡，而以上用于常規(guī)磁控管的共振器是為了確定從中心電極輸出到外部的微波能量的振蕩頻率，兩者的作用/操作完全不相同。
換句話說，本發(fā)明的發(fā)明者所發(fā)明的高頻能量提供裝置用于通過使用來自外部的高頻波輸入而把能量提供給置于中心的物體，常規(guī)磁控管中所使用的共振器的功能沒有任何這種企圖。
同時(shí)，作為上述的側(cè)向共振器組中產(chǎn)生高頻電磁場的一種模式，依據(jù)相鄰的側(cè)向共振器的相位相互偏移π的π模式來描述圖1，但側(cè)向共振器組的模式不限于此。
例如，當(dāng)如圖4所示以π模式驅(qū)動(dòng)8-孔-槽型側(cè)向共振器組42時(shí)，每隔一個(gè)電荷Q的極性相反。在此電荷Q產(chǎn)生的高頻共振電場E的作用下，在無電極放電燈41內(nèi)部產(chǎn)生的等離子體中的電子結(jié)束交叉吸引。由于在π周期中在此模式下產(chǎn)生的等離子體的交叉分布偏移45°，所以無電極放電燈41可在燈泡表面獲得相對(duì)均勻的溫度分布。
如果想要以上述π模式積極地操作側(cè)向共振器組，則更理想的方法是利用包括導(dǎo)體的耦合環(huán)使每隔一個(gè)葉片(或凸起部分)如此電氣耦合，從而每隔一個(gè)葉片(或凸起部分)，電荷Q的極性相同。
另一方面，當(dāng)以圖5所示相鄰側(cè)向共振器的相位相互偏移π/4的π/4模式驅(qū)動(dòng)8-孔-槽型側(cè)向共振器52時(shí)，在相對(duì)的凸起部分處，電荷Q的極性相反。
由此電荷Q產(chǎn)生的高頻共振電場E沿側(cè)向共振器組52中心的徑向定向，并具有穿過無電極放電燈51的分布。
不必說，從中可獲得使高頻共振電場產(chǎn)生圖5所示穿過無電極放電燈51的分布的模式的側(cè)向共振器數(shù)目不限于8。令側(cè)向共振器的數(shù)目等于N，當(dāng)相鄰側(cè)向共振器之間的相位差為2π/N時(shí)、可獲得類似于圖5所示電場的高頻共振電場。
順便提一下，與圖4的布局相比，在圖5所示的情況下，可實(shí)現(xiàn)在中心處獲得更強(qiáng)電場的模式。
如果按照等效電路來表示側(cè)向共振器中取出的一個(gè)側(cè)向共振器，則它可用圖6所示并聯(lián)的電感L和電容Cr構(gòu)成的LC共振器來代表。此時(shí)，如果認(rèn)為導(dǎo)體的電阻與L和Cr相比足夠小，則可忽略此電阻。如上所述，包括葉片和圓柱體的近似環(huán)形電磁感應(yīng)功能部件產(chǎn)生來源于磁場H和表面電流I的電感L，包括各個(gè)凸起部分之間空隙的電容功能部件用作電容Cr。此等效電路的導(dǎo)納Yr如公式1所示。Yr=j(ωCr-1ωL)]]>接著，圖7示出把一個(gè)側(cè)向共振器與其余(n-1)個(gè)側(cè)向共振器和等離子體相耦合的等效電路。各個(gè)側(cè)向共振器連到由電壓Vq或電流Iq所表示的各個(gè)自由端。然而，為了簡化，也忽略等離子體的電阻。令C1為各個(gè)交互空間的耦合電容，從一個(gè)側(cè)向共振器看到的交互空間的導(dǎo)納變?yōu)楣?所示。Yn=jωCi2(1-cos2πnN)]]>公式3示出在一個(gè)側(cè)向共振器的導(dǎo)納等于從一個(gè)側(cè)向共振器看到的交互空間的導(dǎo)納時(shí)一個(gè)側(cè)向共振器的共振。Yn＝-Yr接著，根據(jù)公式1所示的導(dǎo)納，一個(gè)側(cè)向共振器的共振角頻率ω0如以下公式4所示。ω0=1LCr]]>此時(shí)，公式3所表示的側(cè)向共振器組的共振角頻率ω如下[公式5]ω=ω011+Ci/Cr2(1-cos2πnN)]]>然而，如上所述，N是側(cè)向共振器的數(shù)目，n是模數(shù)，假設(shè)共振模式中1到N/2的值形成基礎(chǔ)。例如，圖4和5所示的8-孔-槽型側(cè)向共振器組在n＝1時(shí)工作于π/4模式，在n＝N/2＝4時(shí)工作于π模式。通過依據(jù)滿足邊界條件(即，形成側(cè)向共振組的導(dǎo)電材料部件表面上電場的正切分量為0)和初始條件(即每個(gè)側(cè)向共振器空隙中的電場E是均勻的)的Maxwell公式得出的微分方程的解的分析技術(shù)，可估計(jì)側(cè)向共振器和交互空間實(shí)際形狀的導(dǎo)納(和共振頻率)。
對(duì)于依據(jù)本實(shí)施例獲得所需共振頻率的設(shè)計(jì)方法，說明磁控管的書本或類似材料是有用的。
于是，相對(duì)于用更詳細(xì)的分析技術(shù)來設(shè)計(jì)側(cè)向共振器組的方法，建議查閱G.B.Collins的“微波磁控管；McGRAW-HILL(1948)”或類似的文章。
此外，為了獲得所需的共振頻率，不僅可通過分析從Maxwell公式得出的微分方程的分析技術(shù)來估計(jì)等效電路的導(dǎo)納，而且近來以使用計(jì)算機(jī)的有限元法為基礎(chǔ)的明顯改進(jìn)的設(shè)計(jì)也是有效的。
這里，圖8示出通過使用有限元法來估計(jì)葉片型側(cè)向共振器組的共振頻率的一個(gè)分析例子。在此情況下，在葉片數(shù)目為8、葉片板的厚度為2.5mm、葉片凸起部分形成的圓柱形空間的內(nèi)部半徑(在圖2中，相應(yīng)于符號(hào)A部分的尺寸)固定為5mm以及圓柱體部分的內(nèi)部半徑(在圖2中，相應(yīng)于符號(hào)B部分的尺寸)在20mm到22.5mm范圍內(nèi)變化的條件下，通過2維的特征值分析來估計(jì)共振頻率。
在同一圓柱體半徑下，隨著頻率的增加，發(fā)現(xiàn)從π/4(最小數(shù)目(n＝1)的模式)到π模式(最大數(shù)目(n＝4)的模式)產(chǎn)生共振。此外，圓柱體部分的半徑越大，則同一模式下共振頻率變得越低。例如，在2.45GHz、ISM頻段處，發(fā)現(xiàn)對(duì)于大約20mm和大約22mm的圓柱體部分的半徑，分別發(fā)生π/4模式和π模式的共振。
此時(shí)，由其中設(shè)有無電極放電燈的葉片凸起部分形成的圓柱體空間的內(nèi)部直徑為10mm。如果用進(jìn)行一般高頻無電極放電的空腔共振器，則允許在最小的直徑下形成高頻共振電磁場的圓柱形TE11n模式下，為獲得2.45GHz的高頻共振電磁場，需要使直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出大約76mm。與之相比，在此葉片型側(cè)向共振器組22的中心產(chǎn)生的高頻共振電場可集中子非常小的空間內(nèi)。
圖9示出當(dāng)使用銅來制備圓柱體部分的內(nèi)部半徑為20mm的π/4模式的側(cè)向共振器組(屬于圖8所示的條件之一)并使無電極放電燈發(fā)光時(shí)觀察到的光譜分布。當(dāng)無電極放電燈以150W的微波輸入被點(diǎn)亮?xí)r觀察到此光譜分布，此無電極放電燈具有密封在內(nèi)部直徑為大約3mm的球形石英玻璃制成的無電極放電管中的0.4mg的INnBr和1.33kPa的Ar氣。由對(duì)側(cè)向共振器組每次微波輸入的總光通量所代表的燈效率是大約501m/W。順便提一下，此光譜分布的總現(xiàn)色性指數(shù)和色溫分別為96和5800K。
如上所述，與一般所使用的空腔共振器相比，依據(jù)本發(fā)明的能量提供裝置可把高頻共振電場集中于較小的空間。于是，與已有技術(shù)相比，可有效地把高頻能量與較小尺寸的無電極放電燈相耦合實(shí)施例2以下，將參考圖10描述使用實(shí)施例1中所述高頻能量提供裝置的高頻無電極放電燈裝置的實(shí)施例。
在圖10中，標(biāo)號(hào)101代表石英玻璃球制成的無電極放電燈，在玻璃球中密封了高頻波放電-發(fā)光用的離子化介質(zhì)。由石英玻璃制成的同樣位于實(shí)施例1所述側(cè)向共振器組102中心的支撐棍來支承無電極放電燈101。標(biāo)號(hào)1010代表金屬導(dǎo)體制成的高頻波導(dǎo)。標(biāo)號(hào)107代表用于驅(qū)動(dòng)高頻波的磁控管，在高頻波導(dǎo)1010內(nèi)部設(shè)有振蕩天線108。如此設(shè)計(jì)側(cè)向共振器組102各部分的尺寸，從而使側(cè)向共振器組102的共振頻率與振蕩天線108所發(fā)射的高頻波的頻率相一致。通過從高壓電源把高壓加到磁控管107，使高頻波在高頻波導(dǎo)1010內(nèi)部振蕩，通過耦合天線103使所傳播的高頻能量與側(cè)向共振器組102相耦合。在側(cè)向共振器組102外部設(shè)有高頻防泄漏裝置106，它是由金屬材料諸如鍍銀的鎳制成的網(wǎng)來形成的。從而，它基本上防止從側(cè)向共振器組102開口端輻射的高頻波向外部泄漏。
利用側(cè)向共振器組102的中心處產(chǎn)生的高頻共振電磁場，使無電極放電燈101內(nèi)部的離子化介質(zhì)發(fā)生放電并發(fā)光。由置于高頻防泄漏裝置106外部的第一反射鏡和置于高頻防泄漏裝置106內(nèi)部的第二反射鏡104(由非導(dǎo)電材料制成)反射因放電而發(fā)出的光，可沿所需方向獲得經(jīng)反射的光線。依據(jù)所使用的光學(xué)系統(tǒng)可使用拋物面或橢圓面的反射鏡。
如此確定高頻波導(dǎo)1010的長度，尤其是從振蕩天線108到耦合天線103的距離，從而使VSWR在無電極放電燈101穩(wěn)定發(fā)光的時(shí)間內(nèi)足夠小。此外，為了改善阻抗匹配，必要時(shí)可在高頻波導(dǎo)1010內(nèi)部設(shè)置金屬導(dǎo)體制成的匹配裝置諸如短線或凸起。此外，標(biāo)號(hào)109代表把耦合天線103固定在適當(dāng)位置的介質(zhì)。
接著，將參考圖11和12描述通過把高頻能量與側(cè)向共振器組相耦合來激發(fā)側(cè)向共振器組的高頻共振場激發(fā)裝置。如圖10所示，通過耦合天線把高頻振蕩裝置諸如磁控管產(chǎn)生的高頻能量與側(cè)向共振器組相耦合。此耦合方法包括圖11所示電場耦合型方法和圖12所示的磁場耦合型方法。
為了激發(fā)圖11的側(cè)向共振器112并產(chǎn)生共振，通過焊接或類似方法把同軸管的外圍導(dǎo)體部分114連接到側(cè)向共振器圓柱體的外部，并通過焊接或鉚接把同軸管的中心導(dǎo)體部分113連接到一個(gè)葉片凸起部分。利用通過同軸管傳播的高頻能量，在連到中心圓柱形導(dǎo)體113的葉片上產(chǎn)生電荷。獲得的高頻電場傳播到各個(gè)側(cè)向共振器，在側(cè)向共振器組中產(chǎn)生高頻共振電磁場。由側(cè)向共振器組112的中心處產(chǎn)生的高頻共振電場激發(fā)無電極放電燈111，并產(chǎn)生放電發(fā)光。
同樣，在圖12中、為了激發(fā)側(cè)向共振器122并產(chǎn)生共振，通過焊接把同軸管的外圍導(dǎo)體部分124連接到側(cè)向共振器圓柱體的外部，同軸管的中心導(dǎo)體部分123在葉片間的一個(gè)空間內(nèi)形成回路天線，并通過焊接或類似方法連接到圓柱體的內(nèi)部。利用通過同軸管傳播的高頻能量，在回路天線內(nèi)部由流過中心圓柱形導(dǎo)體123的電流產(chǎn)生高頻磁場。獲得的高頻磁場傳播到各個(gè)側(cè)向共振器，在側(cè)向共振器組內(nèi)部產(chǎn)生高頻共振電磁場。由在側(cè)向共振器組122的中心處產(chǎn)生的高頻共振電場激發(fā)無電極放電燈121，并產(chǎn)生放電發(fā)光。
如上所述，與使用一般空腔共振器的高頻無電極放電燈裝置相比，使用依據(jù)實(shí)施例2的能量提供裝置的高頻無電極放電燈裝置可有效地把高頻能量共振場與較小尺寸的無電極放電燈相耦合，也使燈泡溫度變得均勻。
實(shí)施例3在實(shí)施例2中，示出用波導(dǎo)作為主要高頻傳播裝置的例子。
將在圖13的幫助下說明通過使用同軸管直接從高頻振蕩裝置中傳播高頻能量的實(shí)施例3。
在圖13中，無電極放電燈131支撐在側(cè)向共振器組132的中心，此側(cè)向共振器組132位于金屬網(wǎng)制成的高頻防泄漏裝置136的內(nèi)部。標(biāo)號(hào)137代表用于驅(qū)動(dòng)高頻波的磁控管，在同軸管外圍導(dǎo)體部分139的內(nèi)部設(shè)有磁控管137的振蕩天線138。振蕩天線138與同軸管外圍導(dǎo)體部分139電氣隔離并連到同軸管中心導(dǎo)體部分133。通過高壓電源由磁控管137振蕩高頻能量，通過同軸管傳播發(fā)射的高頻能量并使之與側(cè)向共振器組132相耦合。
作為高頻共振激發(fā)裝置，可利用圖11和12所示的電場耦合型和磁場耦合型中的任一個(gè)。如圖10所示的實(shí)施例從設(shè)在高頻防泄漏裝置136外部的第一反射鏡135和設(shè)在高頻防泄漏裝置136內(nèi)部的第二反射鏡134(由非導(dǎo)電材料制成)反射無電極放電燈131發(fā)出的光，可沿所需方向獲得經(jīng)反射的光。
如此確定同軸管的長度，尤其是從振蕩天線138到側(cè)向共振器組132的距離，從而使VSWR在無電極放電燈131穩(wěn)定發(fā)光的時(shí)間內(nèi)足夠小。此外，為了改善阻抗匹配，必要時(shí)最好把包括金屬導(dǎo)體制成的螺釘?shù)钠ヅ溲b置1310置于同軸管外圍導(dǎo)體部分139的中間。通過調(diào)節(jié)匹配裝置1310的螺釘插入同軸管外圍導(dǎo)體部分139的深度，可獲得更理想的阻抗匹配，從而進(jìn)一步提高無電極放電燈131發(fā)光的發(fā)光效率。
如本實(shí)施例所示，與插入高頻波導(dǎo)的布局相比，通過使高頻傳播裝置只包括同軸管，可減小整個(gè)無電極放電燈裝置的尺寸。
實(shí)施例4在實(shí)施例2和3中，示出把分別置于高頻防泄漏裝置內(nèi)部和外部的一個(gè)反射鏡用作光反射裝置的布局，但用于光反射裝置的布局不限于此。
接著，將參考圖14描述用高頻防泄漏裝置的局部內(nèi)壁表面作為光反射表面的一個(gè)實(shí)施例。
在圖14中，由位于側(cè)向共振器組142中心的支撐棍來支撐無電極放電燈141。標(biāo)號(hào)147代表金屬導(dǎo)體制成的高頻波導(dǎo)。通過耦合天線143把從高頻振蕩裝置諸如磁控管傳播的高頻能量與側(cè)向共振器組142相耦合。標(biāo)號(hào)146代表介質(zhì)制成的耦合天線支撐部件，用于把耦合天線143固定在適當(dāng)位置。利用在側(cè)向共振器組142的中心處產(chǎn)生的高頻共振電磁場，使無電極放電燈141發(fā)生放電并發(fā)光。導(dǎo)體制成的反射鏡144反射放電發(fā)出的光，并通過金屬網(wǎng)145使之向外反射。反射鏡144與金屬網(wǎng)145連接起來，從而起到高頻防泄漏裝置的作用。
依據(jù)實(shí)施例4所示的結(jié)構(gòu)，可把高頻防泄漏裝置的一部分用作光反射裝置，可以更加簡化無電極放電燈裝置的結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例5接著，將參考圖15描述只在高頻防泄漏裝置外部設(shè)置光反射裝置的實(shí)施例。
在圖15中，無電極放電燈151支撐在側(cè)向共振器組152的中心。利用耦合天線153把來自高頻振蕩裝置諸如磁控管并通過高頻波導(dǎo)157傳播的高頻波與側(cè)向共振器組152相耦合。標(biāo)號(hào)156代表介質(zhì)制成的耦合天線支撐部件，由于把耦合天線153固定在適當(dāng)位置。由設(shè)在主要包括金屬網(wǎng)的高頻防泄漏裝置155外部的反射鏡154反射無電極放電燈151放電而發(fā)出的光，并沿所需的方向反射所述光。
當(dāng)光反射裝置置于高頻防泄漏裝置內(nèi)部時(shí)，必須選擇非導(dǎo)體并具有極少介質(zhì)損耗的材料。然而，通過如實(shí)施例5所示只在高頻防泄漏裝置外部設(shè)置光反射裝置，則可自由選擇組成光反射裝置的材料。
實(shí)施例6接著，將參考圖16描述只在高頻防泄漏裝置內(nèi)部設(shè)置光反射裝置的實(shí)施例。
在圖16中，無電極放電燈161支撐在側(cè)向共振器組162的中心。利用耦合天線163把來自高頻振蕩裝置諸如磁控管并通過高頻波導(dǎo)167傳播的高頻能量與側(cè)向共振器組162相耦合。標(biāo)號(hào)166代表介質(zhì)制成的耦合天線支撐部件，用于把耦合天線163固定在適當(dāng)位置。
由置于主要包括金屬網(wǎng)的高頻防泄漏裝置165內(nèi)部的反射鏡164來反射因無電極放電燈161放電而發(fā)出的光，并沿所需的方向反射所述光。
通過實(shí)施例6所示只在高頻防泄漏裝置內(nèi)部設(shè)置光反射裝置，可減小構(gòu)成高頻防泄漏裝置和光反射裝置部分的尺寸。
在實(shí)施例4到6中，使用高頻波導(dǎo)作為高頻傳播裝置的例子如實(shí)施例2所示的一樣，不必說，也可使用實(shí)施例3所示只通過同軸管傳播高頻波的結(jié)構(gòu)。
在迄今為止所述的實(shí)施例2到6中，描述了用構(gòu)成真空管振蕩器的磁控管作為高頻振蕩裝置的一個(gè)例子，但也可使用近來有明顯改進(jìn)的使用半導(dǎo)體放大器諸如GaAs FET的固態(tài)振蕩元件。
此外，在迄今為止所述的實(shí)施例2到6中，示出用高頻波導(dǎo)和同軸線路作為高頻傳播裝置的例子，但傳播裝置不限于這些例子。例如，也可使用帶狀線路，諸如微型帶狀線路或平衡帶狀線路或其它頻率傳播裝置。
此外，在迄今為止所述的實(shí)施例2到6中，示出由光反射裝置有效地使發(fā)出的光沿所需方向定向的結(jié)構(gòu)，不必說，為了某些使用目的，可利用不設(shè)光反射裝置的結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例7如這些實(shí)施例所述，用側(cè)向共振器組來使高頻波與小尺寸的無電極放電燈有效地耦合，但熱負(fù)載隨著燈泡尺寸的減小而大大增加。用石英玻璃制成燈泡，最好把燈泡的表面溫度保持為低于1000℃，但隨著輸入高頻能量的增加，難于保持該溫度。結(jié)果，當(dāng)選中石英玻璃或類似材料作為無電極放電燈的燈泡材料時(shí)，需要把燈泡表面溫度保持在低于1000℃的某種燈泡冷卻裝置。
于是，將參考圖17和18描述燈泡冷卻裝置的一個(gè)實(shí)施例。
在圖17中，由側(cè)向共振器組172提供的高頻能量使無電極放電燈171放電而發(fā)光。由介質(zhì)材料諸如石英玻璃制成的噴嘴173向無電極放電燈171吹出足夠數(shù)量的空氣，使燈泡的表面溫度保持低于1000℃。
如圖18所示，在本發(fā)明實(shí)施例的另一個(gè)方面中，也可在側(cè)向共振器組182的每個(gè)凸起部分處設(shè)置噴嘴183，噴嘴183可如此排列，從而它們向無電極放電燈181吹出足夠數(shù)量的空氣，使燈泡的表面溫度保持低于1000℃。
如上所述，與一般高頻無電極放電中所使用的空腔共振器相比，使用依據(jù)本發(fā)明本實(shí)施例的能量提供裝置和冷卻裝置的高頻無電極放電燈裝置可有效地把高頻能量耦合到尺寸更小的無電極放電燈，而且與實(shí)施例1到6的放電燈相比，可以更大的高頻能量密度進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
順便提一下，在這些實(shí)施例中，為了描述起見，利用以石英玻璃制成無電極放電燈的例子，但使用其它透光陶瓷諸如礬土也將實(shí)現(xiàn)更高的高頻能量輸入。
此外，在實(shí)施例2到7中，只示出把使用依據(jù)本發(fā)明的側(cè)向共振器組的高頻能量提供裝置應(yīng)用于高頻無電極放電燈的一個(gè)方面，但依據(jù)本發(fā)明的高頻放電提供裝置的應(yīng)用不限于此。例如，在使用高頻放電的裝置諸如等離子體CVD、等離子體火炬或氣體激光器中，在為了形成較小尺寸的等離子體而必須利用集中的高頻共振電磁場來提供放電能量的情況下，依據(jù)本發(fā)明的高頻放電能量提供裝置也是有用的。此外，利用上述高頻能量，也可對(duì)置于高頻能量提供裝置中心的物體進(jìn)行加熱，使之發(fā)光、熔化或氣化。
如上所述，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)如此優(yōu)良的高頻能量提供裝置，從而與空腔共振器相比，使高頻放電集中在更小的空間。此外，使用高頻能量提供裝置，可有效地把高頻能量與小尺寸的無電極放電燈相耦合，使光源成為點(diǎn)狀，可實(shí)現(xiàn)具有更理想光學(xué)設(shè)計(jì)的優(yōu)良高頻無電極放電燈裝置。
權(quán)利要求
1.高頻能量提供裝置，由包括基本上以環(huán)形排列的多個(gè)側(cè)向共振器的側(cè)向共振器組形成，所述側(cè)向共振器包括(1)電磁感應(yīng)功能部件，它由導(dǎo)電材料制成，用于產(chǎn)生隨磁場變化的感應(yīng)電流，所述電磁感應(yīng)功能部件基本上為環(huán)形；以及(2)電容功能部件，它具有設(shè)在所述感應(yīng)電流的至少一部分路徑中的空隙，所述電容功能部件位于被所述側(cè)向共振器包圍的所述環(huán)形的中心一側(cè)，在從所述側(cè)向共振器組的外部給出能量時(shí)被所述環(huán)形中心處產(chǎn)生的高頻共振電磁場包圍，把高頻能量提供給置于所述環(huán)形中心的物體。
2.高頻能量提供裝置，由包括導(dǎo)電材料制成的圓柱體和導(dǎo)電材料制成的多個(gè)葉片的葉片型側(cè)向共振器形成，其特征在于在從所述葉片型側(cè)向共振器的外部給出能量時(shí)，利用在所述葉片型側(cè)向共振器的內(nèi)部產(chǎn)生的高頻共振電磁場，把高頻能量提供給置于所述內(nèi)部的物體。
3.如權(quán)利要求2所述的高頻能量提供裝置，其特征在于葉片的數(shù)目是偶數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的高頻能量提供裝置，其特征在于所述葉片型側(cè)向共振器具有多個(gè)側(cè)向共振器，所述側(cè)向共振器相應(yīng)于所述葉片，所述側(cè)向共振器中相鄰共振器之間的相位差為π。
5.如權(quán)利要求2或3所述的高頻能量提供裝置，其特征在于令N為2或更大數(shù)目的整數(shù)，所述葉片型側(cè)向共振器具有N個(gè)側(cè)向共振器，所述側(cè)向共振器相應(yīng)于所述葉片，所述側(cè)向共振器中相鄰共振器之間的相位差為2π/N。
6.高頻能量提供裝置，由具有多個(gè)孔和槽的導(dǎo)電材料所制成的孔-槽型側(cè)向共振器形成，其特征在于在從所述孔-槽型側(cè)向共振器的外部給出能量時(shí)，利用在所述孔-槽型側(cè)向共振器的內(nèi)部產(chǎn)生的高頻共振電磁場，把高頻能量提供給置于所述內(nèi)部的物體。
7.如權(quán)利要求6所述的高頻能量提供裝置，其特征在于所述孔-槽型側(cè)向共振器具有多個(gè)側(cè)向共振器，所述側(cè)向共振器相應(yīng)于所述孔和槽，其數(shù)目為偶數(shù)。
8.如權(quán)利要求7所述的高頻能量提供裝置，其特征在于所述側(cè)向共振器中相鄰共振器之間的相位差為π。
9.如權(quán)利要求6或7所述的高頻能量提供裝置，其特征在于令N為2或更大數(shù)目的整數(shù)，所述孔-槽型側(cè)向共振器具有N個(gè)側(cè)向共振器，所述側(cè)向共振器相應(yīng)于所述孔和槽，所述側(cè)向共振器中相鄰共振器之間的相位差為2π/N。
10.如權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述的高頻能量提供裝置，其特征在于所述高頻能量使所述物體受到放電、加熱、光發(fā)射、熔化或氣化。
11.高頻無電極放電燈裝置，其特征在于包括如權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述的高頻能量提供裝置；無電極放電燈，置于所述高頻能量提供裝置的中心；高頻波防泄漏裝置，密封所述高頻能量提供裝置，所述高頻波防泄漏裝置的至少一部分是透光的；高頻共振場激發(fā)裝置，用于在構(gòu)成所述高頻能量提供裝置的所述多個(gè)側(cè)向共振器中激發(fā)高頻共振電磁場；高頻振蕩裝置，用于振蕩高頻波；以及高頻傳播裝置，用于使在所述高頻振蕩裝置中振蕩的高頻波傳播到所述高頻共振場激發(fā)裝置；其中利用在被所述多個(gè)側(cè)向共振器包圍的環(huán)形中心產(chǎn)生的高頻共振電磁場，提供所述無電極放電燈放電所需的高頻能量。
12.一種高頻無電極放電燈裝置，其特征在于包括如權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述的高頻能量提供裝置；無電極放電燈，置于所述高頻能量提供裝置的中心；光反射裝置，用于反射從所述無電極放電燈發(fā)出的光；高頻波防泄漏裝置密封所述高頻能量提供裝置，所述高頻波防泄漏裝置的至少一部分是透光的；高頻共振場激發(fā)裝置，用于在構(gòu)成所述高頻能量提供裝置的所述多個(gè)側(cè)向共振器中激發(fā)高頻共振電磁場；高頻振蕩裝置，用于振蕩高頻波；以及高頻傳播裝置，用于使在所述高頻振蕩裝置中振蕩的高頻波傳播到所述高頻共振場激發(fā)裝置；其中所述光反射裝置包括(1)第一光反射裝置，用于把通過所述高頻波防泄漏裝置的所述光向外反射，它置于所述高頻波防泄漏裝置的外部；以及(2)第二光反射裝置，它由非導(dǎo)電材料制成并置于所述高頻波防泄漏裝置的內(nèi)部，用于把來自所述高頻波防泄漏裝置內(nèi)部的所述光向外反射，以及利用在被所述多個(gè)側(cè)向共振器包圍的環(huán)形中心產(chǎn)生的高頻共振電磁場，提供所述無電極放電燈放電所需的高頻能量。
13.一種高頻無電極放電燈裝置，其特征在于包括如權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述的高頻能量提供裝置；無電極放電燈，置于所述高頻能量提供裝置的中心；光反射裝置，用于反射從所述無電極放電燈發(fā)出的光；高頻波防泄漏裝置，密封所述高頻能量提供裝置，所述高頻波防泄漏裝置的至少一部分是透光的；高頻共振場激發(fā)裝置，用于激發(fā)在構(gòu)成所述高頻能量提供裝置的所述多個(gè)側(cè)向共振器中產(chǎn)生的高頻共振電磁場；高頻振蕩裝置，用于振蕩高頻波；以及高頻傳播裝置，用于使在所述高頻振蕩裝置中振蕩的高頻波傳播到所述高頻共振場激發(fā)裝置；其中所述高頻波防泄漏裝置的一部分內(nèi)壁表面是光反射裝置，用于把來自所述高頻波防泄漏裝置內(nèi)部的所述光向外反射，以及利用在被所述多個(gè)側(cè)向共振器包圍的環(huán)形中心產(chǎn)生的高頻共振電磁場，提供所述無電極放電燈放電所需的高頻能量。
14.一種高頻無電極放電燈裝置，其特征在于包括如權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述的高頻能量提供裝置；無電極放電燈，置于所述高頻能量提供裝置的中心；光反射裝置，用于反射從所述無電極放電燈發(fā)出的光；高頻波防泄漏裝置，密封所述高頻能量提供裝置，所述高頻波防泄漏裝置的至少一部分是透光的；高頻共振場激發(fā)裝置，用于激發(fā)在構(gòu)成所述高頻能量提供裝置的所述多個(gè)側(cè)向共振器中產(chǎn)生的高頻共振電磁場；高頻振蕩裝置，用于振蕩高頻波；以及高頻傳播裝置，用于使在所述高頻振蕩裝置中振蕩的高頻波傳播到所述高頻共振場激發(fā)裝置；其中所述光反射裝置置于所述高頻波防泄漏裝置的外部，并用于把通過所述高頻波防泄漏裝置的所述光向外反射，以及利用在被所述多個(gè)側(cè)向共振器包圍的環(huán)形中心產(chǎn)生的高頻共振電磁場，提供所述無電極放電燈放電所需的高頻能量。
15.一種高頻無電極放電燈裝置，其特征在于包括如權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述的高頻能量提供裝置；無電極放電燈，置于所述高頻能量提供裝置的中心；光反射裝置，用于反射從所述無電極放電燈發(fā)出的光；高頻波防泄漏裝置，密封所述高頻能量提供裝置，所述高頻波防泄漏裝置的至少一部分是透光的；高頻共振場激發(fā)裝置，用于激發(fā)在構(gòu)成所述高頻能量提供裝置的所述多個(gè)側(cè)向共振器中產(chǎn)生的高頻共振電磁場；高頻振蕩裝置，用于振蕩高頻波；以及高頻傳播裝置，用于使在所述高頻振蕩裝置中振蕩的高頻波傳播到所述高頻共振場激發(fā)裝置；其中所述光反射裝置置于所述高頻波防泄漏裝置的內(nèi)部，用于把通過所述高頻波防泄漏裝置的所述光向外反射，它由非導(dǎo)電材料制造，以及利用在被所述多個(gè)側(cè)向共振器包圍的環(huán)形中心產(chǎn)生的高頻共振電磁場，提供所述無電極放電燈放電所需的高頻能量。
16.如權(quán)利要求11到15中任一項(xiàng)所述的高頻無電極放電燈裝置，其特征在于還包括燈泡冷卻裝置，用于冷卻所述無電極放電燈的燈泡。
17.如權(quán)利要求16所述的高頻無電極放電燈裝置，其特征在于所述燈泡冷卻裝置對(duì)所述無電極放電燈的燈泡定向地提供冷卻空氣或氣體。
18.如權(quán)利要求17所述的高頻無電極放電燈裝置，其特征在于在非導(dǎo)電材料制成并置于所述燈泡附近的噴嘴的幫助下，所述燈泡冷卻裝置提供冷卻用空氣或氣體。
19.如權(quán)利要求17所述的高頻無電極放電燈裝置，其特征在于在所述側(cè)向共振器凸起部分中凸出的噴嘴的幫助下，所述燈泡冷卻裝置提供冷卻用空氣或氣體。
20.如權(quán)利要求11到19中任一項(xiàng)所述的高頻無電極放電燈裝置，其特征在于所述高頻共振場激發(fā)裝置是電場耦合型或磁場耦合型中的任一種。
21.如權(quán)利要求11到19中任一項(xiàng)所述的高頻無電極放電燈裝置，其特征在于所述燈泡的形狀基本上為球形。
全文摘要
與使用常規(guī)空腔共振器所觀察到的情況相比,利用包括多個(gè)側(cè)向共振器的側(cè)向共振器組可在更小的空間中發(fā)生高頻放電,每個(gè)側(cè)向共振器包括基本上為環(huán)形的導(dǎo)電材料制成的電磁感應(yīng)功能部件和空隙制成的電容性功能部件,這些空隙形成圓形,從而使所述電容性功能部件與作為高頻能量提供裝置的中心相對(duì)。此外,把所述高頻能量提供裝置應(yīng)用于高頻無電極燈裝置可有效地把高頻能量耦合到尺寸相對(duì)較小的無電極放電燈。
文檔編號(hào)H01J65/04GK1187686SQ9712251
公開日1998年7月15日 申請日期1997年11月3日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月1日
發(fā)明者保知昌, 竹田守, 崎山一幸 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社