CN103915313B - 同轴谐振腔微波光源 - Google Patents
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Abstract
一种同轴谐振腔微波光源，包括产生微波的磁控管(1)，与磁控管(1)相连的磁控管天线(5)，固定于磁控管(1)上并位于磁控管天线(5)***的圆锥波导(7)，固定于圆锥波导(7)上面的屏蔽罩，磁控管天线(5)、圆锥波导(7)、屏蔽罩构成同轴谐振腔(8)，同轴谐振腔(8)中装有无极灯泡(3)。无极灯泡(3)为石英小球，石英小球内充有发光物质和启动气体。无极灯泡(3)、圆锥波导(7)、磁控管天线(5)、屏蔽罩的中心线均处于同一中轴线上，其特征在于：同轴谐振腔为λ/4同轴谐振腔；屏蔽罩顶部开有透光孔(14)，且透光孔(14)的中心位于中轴线上。屏蔽罩是网眼屏蔽罩(4)或者是无网眼屏蔽罩(16)。
Description
一、技术领域
本发明涉及无极灯电光源领域，特别是一种微波等离子体光源技术。
二、背景技术
1994年由美国人发明的3400W大功率微波硫灯(无极灯)问世，由于这种新型光源光效高、节能、环保，近似太阳光色彩，曾一度轰动照明界，此后一段时间大功率微波硫灯充满国际市场。20世纪初，我国就有数十家企业相继推出1000W以上大功率微波硫灯，但是到了现在，大功率微波硫灯的生产、使用已大幅下降了。究其原因，主要是由于大功率微波硫灯的安全可靠性差、价格高、寿命短等原因，阻碍了这种灯的推广使用。实践表明，采用小功率的微波光源，既可以克服上述缺点，又能保持高效、节能、环保的优势。但目前，市面上最低也只能做到700W。
微波光源的核心技术就是微波谐振腔技术。设计一台性能好的微波光源，就要设计一台高品质因数Q值、高透光率的微波谐振腔。美国人在本世纪初，将大功率微波硫灯技术高价转让给了LG公司，同时又着手研发半导体微波源驱动介质谐振腔的微波光源，获得成功，推出了150W～500W的LEP产品。但是这种微波光源也有不足之处：1、半导体微波源技术，目前价格较高，因此整机价格也偏高，一般一台300W的LEP灯售价为6000元左右；2、因采用介质陶瓷做微波谐振腔，带来介质损耗，影响光效的提高；3、灯泡内含汞和85Kr放射性，不是真正的环保产品。
大功率微波光源一般采用圆柱形或矩形微波谐振腔，但在发展小功率的微波光源时，这二类微波谐振腔就不大适宜。近几年来也相继推出一些同轴谐振腔应用于微波光源上，如中国专利ZL200720078798.7公开一种紧凑型无极灯，采用的是喇叭型同轴谐振腔，光效很高，但实验发现谐振腔腔体表面透光部分仅占1/5，灯具效率不高。中国专利ZL201120072612.3公开了一种双圆锥微波谐振腔。腔体透光表面积约占1/2，灯具效率有所提高，但还不能满足要求。
LED光源目前被称为***照明光源或绿色光源，已被人们广为推广和使用。由于它具有光效高、节能环保、工作电压低、寿命长、体积小等突出优点。但是LED在光源品质特征方面不如微波光源(硫灯)，这些不足之处主要表现在：
光效不及微波硫灯高。
LED是原子光谱比不上微波硫灯的分子光谱好。LED光源通过采用蓝光LED或紫外LED+激光荧光粉的荧光光谱，或多晶体蓝、红、绿多种光谱组合而成，光源显色指数在75左右，LED的光谱是不连续的。而微波硫灯显色指数一般在85左右，光谱是连续的，非常接近太阳光光谱。
LED产品对温度比较敏感，大功率的LED产品的散热问题目前是个难题。
LED产品的光衰大，10000小时后光衰大于20％，微波硫灯10000小时后光衰小于2％。
综合上述，一般认为小功率200w以下的照明采用LED光源较为适宜，因为目前一台大功率的LED产品比如300w的LED售价在6000元左右，这很难被用户接受。
所以在200w以上一般采用LEP光源或者小功率微波硫灯(LSL)为好。但现阶段LEP产品在价格上还是太贵，因此发展廉价小功率微波硫灯(LSL)节能环保产品更有现实意义。
三、发明内容
本发明的目的是设计一种具有高品质因数Q值、高透光率的小功率同轴谐振腔微波光源。
本发明的基本思路是：利于λ/4同轴谐振腔不是全封闭的(即一端是开口的)这一原理，采用紧凑的结构，实现具有高品质因数Q值、高透光率的小功率同轴谐振腔微波光源。
本发明是这样实现的：一种同轴谐振腔微波光源，包括产生微波的磁控管，与磁控管相连的磁控管天线，固定于磁控管上并位于磁控管天线***的圆锥波导，固定于圆锥波导上面的屏蔽罩。磁控管天线、圆锥波导、屏蔽罩构成同轴谐振腔，同轴谐振腔中装有无极灯泡，无极灯泡为石英小球，石英小球内充有发光物质和启动气体，无极灯泡、圆锥波导、磁控管天线、屏蔽罩的中心线均处于同一中轴线上，其特征在于：
同轴谐振腔为λ/4同轴谐振腔；
屏蔽罩顶部开有透光孔，且透光孔的中心位于中轴线上。
进一步的方案是：磁控管天线侧壁装有云母套。
进一步的方案是：屏蔽罩是网眼屏蔽罩；
磁控管天线顶部固定有反射材料层，无极灯泡通过粘接层固定在反射材料层上。
进一步的方案是：屏蔽罩是无网眼屏蔽罩；
透光孔内壁上固定有孔环，孔环内壁上攻有内螺纹；
有一石英杯杯口外壁上固定有调节环，调节环外壁上攻有外螺纹，石英杯内装有反射材料层，无极灯泡通过粘接层固定在反射材料层上；
孔环的内螺纹与调节环的外螺纹相配合。
磁控管天线顶部与反射材料层之间还可设有云母垫片
本发明中：反射材料层可以采用封装的二氧化硅粉末等。无极灯泡内可充有高纯硫等发光物质，且充有一定的启动气体例如氩气。圆锥波导可由铝材制成，屏蔽罩由铝网经抛光后编织而成(网眼屏蔽罩)或者铝板卷制而成(无网眼屏蔽罩)。屏蔽罩座与圆锥波导可整体制作，也可以分体制作。粘接层一般是耐高温胶。
本发明的优点是：采用本发明设计的紧凑的结构的同轴谐振腔微波光源，具有高品质因数Q值、高透光率，可做到300W～400W的小功率。特别是本发明省掉了传统技术中带动无极灯泡不断转动的电机及控制***，制作、维护成本都大大降低。孔环的内螺纹与调节环的外螺纹相配合，能有效移动同轴谐振腔内无极灯泡的位置，从而实施谐振频率可调，以便达到最佳效果。屏蔽网罩顶部的透光孔大大增加了透光面。
四、附图说明
图1是本发明第一实施例主体结构示意图。
图2是图1中C区域的局部放大图。
图3是本发明第二实施例主体结构示意图。
图中：1.磁控管，2.屏蔽罩座，3.无极灯泡，4.网眼屏蔽罩，5.磁控管天线，6.云母套，7.圆锥波导，8.同轴谐振腔，9.粘接层，10.石英杯，11.反射材料层，12.调节环，13.孔环，14.透光孔，15.云母垫片，16.无网眼屏蔽罩。
五、具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。但本发明的实施不限于下列实施例。
第一实施例：如图1和图2，一种同轴谐振腔微波光源，包括产生微波的磁控管1，与磁控管1相连的磁控管天线5，固定于磁控管1上并位于磁控管天线5***的圆锥波导7，固定于圆锥波导7上面的屏蔽罩，磁控管天线5、圆锥波导7、屏蔽罩构成同轴谐振腔8，同轴谐振腔8中装有无极灯泡3，无极灯泡3为石英小球，石英小球内充有发光物质和启动气体，无极灯泡3、圆锥波导7、磁控管天线5、屏蔽罩的中心线均处于同一中轴线上，其特征在于：
同轴谐振腔为λ/4同轴谐振腔；
屏蔽罩顶部开有透光孔14，且透光孔14的中心位于中轴线上。
磁控管天线5侧壁装有云母套6。
屏蔽罩是网眼屏蔽罩4；
磁控管天线5顶部固定有反射材料层11，无极灯泡3通过粘接层9固定在反射材料层11上。
磁控管天线5顶部与反射材料层11之间还设有云母垫片15。
第二实施例：如图3，一种同轴谐振腔微波光源，包括产生微波的磁控管1，与磁控管1相连的磁控管天线5，固定于磁控管1上并位于磁控管天线5***的圆锥波导7，固定于圆锥波导7上面的屏蔽罩，磁控管天线5、圆锥波导7、屏蔽罩构成同轴谐振腔8，同轴谐振腔8中装有无极灯泡3，无极灯泡3为石英小球，石英小球内充有发光物质和启动气体，无极灯泡3、圆锥波导7、磁控管天线5、屏蔽罩的中心线均处于同一中轴线上，其特征在于：
同轴谐振腔为λ/4同轴谐振腔；
屏蔽罩顶部开有透光孔14，且透光孔14的中心位于中轴线上。
磁控管天线5侧壁装有云母套6。
屏蔽罩是无网眼屏蔽罩16；
透光孔14内壁上固定有孔环13，孔环13内壁上攻有内螺纹；
有一石英杯杯口外壁上固定有调节环12，调节环12外壁上攻有外螺纹，石英杯内装有反射材料层11，无极灯泡3通过粘接层9固定在反射材料层11上；
孔环13的内螺纹与调节环12的外螺纹相配合。
屏蔽罩座2与圆锥波导7可整体制作。
按上述两种方法设计的典型同轴无极灯，当输入功率为300w～400w时，可获得光效120lm/w，色温5000k～6000k，显色指数高于80的微波光源。
Claims (2)
1.一种同轴谐振腔微波光源，包括产生微波的磁控管(1)，与磁控管(1)相连的磁控管天线(5)，固定于磁控管(1)上并位于磁控管天线(5)***的圆锥波导(7)，固定于圆锥波导(7)上面的屏蔽罩，磁控管天线(5)、圆锥波导(7)、屏蔽罩构成同轴谐振腔(8)，同轴谐振腔(8)中装有无极灯泡(3)，无极灯泡(3)为石英小球，石英小球内充有发光物质和启动气体，无极灯泡(3)、圆锥波导(7)、磁控管天线(5)、屏蔽罩的中心线均处于同一中轴线上，其特征在于：
同轴谐振腔(8)为λ/4同轴谐振腔；
屏蔽罩顶部开有透光孔(14)，且透光孔(14)的中心位于中轴线上；
磁控管天线(5)侧壁装有云母套(6)；
屏蔽罩是网眼屏蔽罩(4)，磁控管天线(5)顶部固定有反射材料层(11)，无极灯泡(3)通过粘接层(9)固定在反射材料层(11)上；
或者屏蔽罩是无网眼屏蔽罩(16)，透光孔(14)内壁上固定有孔环(13)，孔环(13)内壁上攻有内螺纹，有一石英杯(10)杯口外壁上固定有调节环(12)，调节环(12)外壁上攻有外螺纹，石英杯(10)内装有反射材料层(11)，无极灯泡(3)通过粘接层(9)固定在反射材料层(11)上，孔环(13)的内螺纹与调节环(12)的外螺纹相配合。
2.根据权利要求1所述的同轴谐振腔微波光源，其特征在于：磁控管天线(5)顶部与反射材料层(11)之间还设有云母垫片(15)。
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