CN1253922C

CN1253922C - 无电极照明***

Info

Publication number: CN1253922C
Application number: CNB021305714A
Authority: CN
Inventors: 崔畯植; 全容奭; 全孝植; 金贤正; 李禔永; 朴炳珠
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2002-04-10
Filing date: 2002-08-16
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2022-08-16
Also published as: EP1353360A3; KR20030080746A; KR100430006B1; JP4053841B2; US20030193299A1; EP1353360A2; EP1353360B1; JP2003308992A; CN1450591A; DE60233633D1; US6774581B2

Abstract

公开了一种无电极照明***，包括：产生微波的微波发生器；微波共振器，所述微波共振器包括一与微波发生器配合的空腔，以及由电感线圈和电容组成的LC共振电路，从而可在空腔内部捕获微波、与LC共振电路共振；以及一与空腔连接的光发射单元，利用共振微波形成等离子区，从而发射光。

Description

无电极照明***

技术领域

本发明涉及一种采用微波的无电极照明***。

背景技术

一般来说，无电极***是一种不采用电极就可用于提供良好照射强度的照明装置，其中，从诸如一磁控管之类的微波发生器产生的微波利用灯泡内的冷光材料形成等离子区，从而发射连续的光。

图1表示根据现有技术所述的一种无电极照明***的截面图。

参照图1，在根据现有技术所述的无电极照明***中，一磁控管2、变压器3、一波导管等部件安装在外壳1内，而一灯泡5和一共振器6设置在外壳1的外部。因此，利用波导管把从磁控管2产生的微波导向共振器6，从而使灯泡5内部的冷光材料形成等离子区，发射出光。

具体地说，根据现有技术所述的无电极照明***包括：一安装在外壳1内部的磁控管2，可产生微波；一变压器3，可把一市电的交流电源升压成高压电源，并把该高压电源提供到磁控管2；一波导管与磁控管2的出口相连，从而可传输从磁控管2产生的微波；一灯泡5发射光的方式如下，即密封在灯泡5内的冷光材料利用微波能量形成等离子区；一反射镜7设置在共振器6中，可以反射发自灯泡5的光；一绝缘物质的镜子安装在位于灯泡5后侧的共振器6的内部，可以传输微波并反射光；还有一冷却风扇装置9安装在外壳1的一侧，可以对磁控管2和变压器3进行冷却。

图中的标号“M1”“和M2”分别表示与灯泡有关的灯泡马达和与冷却风扇有关的风扇马达。

下面说明根据现有技术所述的这种无电极照明***的工作过程。

一旦根据控制单元(图中未示出)的指令把驱动信号输入变压器3，变压器3就对交流电源进行升压，从而把升压的高压提供到磁控管2。随后，磁控管2产生高频微波。

微波经过波导管传输到共振器6的内部，之后，灯泡5中的冷光材料形成等离子区，进而发射出具有固有发射光谱的光。该光反射在反射镜7和绝缘物质镜子8上向前反射，从而照亮一空间。

还有，根据现有技术所述的无电极照明***包括安装在磁控管2和共振器6之间的圆柱形波导管，用以引导微波的传输，因此，***的全部体积增大得象波导管那样大。因此，现有技术在提供便携式产品方面存在局限性。

而且，在诸如室外、有灰尘的地方等地方时，为了使产品具有稳定性、持久性等，需要密封该无电极***。

发明内容

因此，本发明提供了一种无电极照明***，可基本上避免由于现有技术的局限性和缺陷而存在的一个或多个问题。

本发明的一种目的就是提供一种具有较简单结构的无电极照明***，从而制作成一种尺寸紧凑的产品，并可控制***的工作频率。

将在随后的说明书中部分地实现本发明另外的优点、目的和特征，对于本领域的普通技术人员来说，在下面的审查中，可清楚地理解上述部分优点、目的和特征，或者从实施本发明的过程中了解本发明。利用所撰写的说明书、及其权利要求书以及附图中所提出的具体结构，可达到和实现本发明的目的和其它优点。

为了实现本发明这些目的和其它优点，并根据本发明所述的目的，正如本文所体现和广义地说明的那样，本发明所述的一种无电极照明***包括：产生微波的微波发生器；微波共振器，所述微波共振器包括一与微波发生器耦合的空腔、以及一由一电感线圈和一电容组成的LC共振电路，从而可在空腔内部收集微波、利用LC共振电路产生共振；以及一与空腔耦合的光发射单元，可利用共振微波形成等离子区，从而可发射光。

微波共振器最好进一步包括与微波发生器的输出口连接的微波馈电单元，从而在空腔内部引导微波。

最好是，光发射单元包括：充满光发射材料的的灯泡，该光发射材料通过利用微波形成的等离子区发射光；与在空腔处形成的开孔周边连接的滤光器部件，从而在空腔内部传输微波、并把从灯泡发射的光反射到空腔外部；以及一与滤光器部件的周边接合的阻挡部件，从而可形成用于安装灯泡的空间，传输光、并阻挡微波***露到外部。

最好是，电感线圈由多个从空腔的一内表面延伸到空腔的内侧的第一电感部件构成，而电容设置与第二电感部件、第一电感部件的端部连接的第二电感部件和空腔的内表面之间，从而组成一LC共振电路。

最好是，该空腔包括：一与外部发生器耦合的耦合单元；一与光发射单元连接、从而面对耦合单元的开孔；以及把耦合单元连接到开孔的侧壁部分。

可以理解，本发明的上述简要说明和下面的详细说明都是实例性的和解释性的，而且打算对权利要求书所限定的本发明作进一步地的说明。

附图说明

附图为本发明提供进一步的理解，构成本发明的一部分，并且与说明一起用于解释本发明的原理。附图中：

图1表示根据现有技术所述的无电极照明***的截面图；

图2表示根据本发明所述的无电极照明***的局部剖视图；

图3表示根据本发明所述的无电极照明***截面图；

图4表示沿图3中的剖开线II-II剖开的截面图。

图5A和5B表示根据本发明所述的无电极照明***的空腔的一个示例性实施例的截面图。

图6表示根据本发明所述的无电极照明***的微波馈电单元的端部的详细结构；

图7A和7F表示在无电极照明***中的微波馈电单元的一端部的俯视图。

图8表示根据本发明所述的一种无电极照明***中的微波馈电单元的局部截面图，在该微波馈电单元上增加了电场强化部件。

图9A至图9E在表示根据本发明所述的无电极照明***中，第一电感部件的放大示意图。

图10A至图10D表示在根据本发明所述的无电极照明***中，第二电感部件的局部放大示意图。

图11表示辅助地安装在根据本发明所述的无电极照明***中的第三和第四电感部件的局部放大示意图。

图12表示在根据本发明所述的无电极照明***中，把电场强化部件安装在灯泡附近的情况下的局部放大示意图。

图13表示在根据本发明所述的无电极照明***中安装EMI(电磁干扰)滤光器的情况下的截面图。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的优选实施例，这些实施例的实例图示在附图中。

图2表示根据本发明所述的一种无电极照明***的局部剖开的示意图，如图3表示根据本发明所述的一种无电极照明***的截面图，而图4表示沿图3中的剖开线II-II剖开的截面图。

参照图2-4，根据本发明所述的一种无电极照明***包括：利用一外部供电电源10产生微波的微波发生器20；与该微波发生器20耦合的空腔；由电感线圈和电容组成、从而可以安装在空腔51内部的LC共振电路；微波共振器50，捕获空腔51内部的微波，从而使微波与LC共振电路共振；一光发射单元70，与空腔51连接，可通过由共振微波形成的等离子区发射光。

微波发生器20是一种用于把电能转换成诸如微波之类的无线频率(RF)能量的装置，包括磁控管、固态电源模块等。

如图2所示，空腔51呈圆柱形状，并包括：与微波发生器20耦合的耦合单元52；与光发射单元70连接、从而与耦合单元52相对的开孔53；以及一把耦合单元连接到开孔53的侧壁部分54。

图5A和5B表示根据本发明所述的无电极照明***的空腔的示例性实施例的截面图。

参照图5A和5B，侧壁部分54具有各种形状的截面图形，在其长度方向上呈锥形，并且向外凸出地形成。

该微波共振器50进一步包括在空腔51内部引导微波的微波馈电单元30、而且该微波馈电单元30的一端与微波发生器20的出口(图中未示出)连接。微波馈电单元30从空腔51的耦合单元52纵向向内延伸，可以在空腔51内部引导微波发生器20产生的微波。

图6表示根据本发明所述的一种无电极照明***的微波馈电单元的一端部详细结构，而图7A和7F表示在一无电极照明***中的微波馈电单元的一端部的俯视图。

参照图6和图7A至图7F，该微波馈电单元30呈固体长杆的形状。如果光发射单元70附近的微波馈电单元30的一端部31的形状呈尖角形、球形、锥形等，电场就集中在该端部，从而增加了电场强度。因此，由于把更强的电场施加在光发射单元70，因此可很容易地把冷光材料在初期发光时转换成等离子区。因此，可显著地降低初始发光时间。而且，微波馈电单元30的端部31可以呈锥形。

微波馈电单元30由横截面呈多边形或圆形的长杆制成，而且微波馈电单元的端部呈各种形状，诸如球形、金字塔形、锥形、六角形等。除此之外，在微波馈电单元30的长度方向上可形成多种形状的横截面。

图8表示在根据本发明所述的无电极照明***中的微波馈电单元的局部截面图，在该微波馈电单元上增加了一电场强化部件。

参照图8，可把电场强化部件32辅助地安装在微波馈电单元30内部，从而可增加光发射单元70的灯泡71上的电场强度。也就是说，电场强化部件32呈螺旋式盘旋，从而可隐藏在微波馈电单元30中。

在此情况下，电场强化部件32不需要占用另外的空间，从而能够减少部件的数量。

同时，由第一电感部件41、第二电感部件43以及侧壁部分54的空腔51内部的微波产生的电场之间的相互作用形成微波共振器50的LC共振电路。

也就是说，利用环绕微波馈电单元30的径向中心设置的多个长杆组成第一电感部件41，形成一电感器件。

而且，在第二电感部件42和空腔51的侧壁部分54之间设置一电容，并在第一电感部件41和空腔51的侧壁部分之间，部分地形成的另一电容。

在此情况下，在第二电感部件42和空腔51的侧壁部分54之间设置的该电容的电容量C和第一电感部件41形成的电感线圈的电感量L满足下列公式1和公式2。

〔公式1〕

C∝εS/d，其中ε为介电常数，S为与空腔侧壁部分54面对的第二电感部件42的表面积。

〔公式2〕

L∝l₀/l_d，其中d为空腔51的侧壁部分54和第二电感部件42之间的距离，l₀为第一电感部件41的长度，而l_d为第一电感部件41的厚度。

除此之外，LC共振电路的共振频率f_r满足公式3。

f_{r} &Proportional; 1 / \sqrt{LC}

具体地说，如公式1所述，电感量正比于第一电感部件41的长度，并反比于第一电感部件41的厚度。

利用上述关系式，能够调节LC共振电路的共振频率。基本上来说，可自由地改变根据本发明所述的无电极照明***的结构，例如部件(零件)的尺寸。

图9A至图9E表示根据本发明所述的无电极照明***的第一电感部件的放大示意图。

参照图9A至图9E，第一电感部件41可以实现成不同的形式。

也就是说，第一电感部件41可安装得斜向空腔51的耦合单元52，在其长度方向上呈弯曲形，在其长度方向上呈台阶结构，或者在其长度方向上呈螺线形。

而且，可用覆盖着做成图案的电感材料的绝缘长杆制作成第一电感部件41。

参照图10A至图10D，为了增大在第二电感部件42和空腔51的侧壁部分54之间形成的电容容量的作用，可利用公式1所述的原理，不同程度地改变第二电感部件42。

也就是说，如图10A至10D所示，第二电感部件42在其表面上设有多个凸起，或者由覆盖做成图案的电感材料的绝缘长杆制作。也就是说，通过在第二电感部件42的上下端部或一表面上形成阶差部分、或者改变空腔51的形状，可以相对地增加第二电感部件42的表面积。

还有，在电感线圈的情况下，如果在第二电感部件42的表面上形成电感图案，则可以增加每单位体积的电容器的表面积，从而可减少无电极照明***的尺寸。而且，第二电感部件42呈环形，或者呈多个独立的环形。

参照图11，比第一电感部件41更短的第三电感部件41a从空腔51的内表面延伸，从而可形成附加的电感线圈。

还有，进一步包括与第三电感部件41a的端部耦合的第四电感部件42a，进而在第四电感部件42a和空腔51的内表面之间形成附加的电容。

光发射单元70包括；一充满光发射材料的灯泡71，通过利用微波形成等离子区可使该光发射材料发射光；一滤光部件73，它与设在空腔51处的开孔53的周边接合，可以在空腔51内部传输微波，并把灯泡71发射的光反射到空腔51的外部；以及与滤光部件73的周边连接的阻挡部件72，从而可形成安装灯泡71的空间、传输光并挡住微波使其***露到外部。

参照图12，可把电场强化部件75另外地安装在灯泡71的外部。为了增加提供给灯泡71的电场强度，在光发射单元70附近的部位安装电场强化单元75。标号‘75a’和‘75b’分别表示供电导线和电感线圈。

阻挡部件72由能够阻止微波泄露但可传输光的网制成。而且，在本发明所述的实施例中，只是在前面部分设置网子。还有，可根据需要，通过一般地实验和努力，把阻挡部件72的结构改变成各种结构形式。

可单独制备由网子制成的阻挡部件72，并在之后通过焊接、夹紧或者其它固定***进行组装。

灯泡71呈球形或圆柱形，并由诸如石英之类的具有很高的传导率和很小的介电损失的材料制成。还有，灯泡71使之可以包括使用附加和连接部件的旋转装置(图中未示出)，用于冷却等用途。

光发射材料包括可用于放电的材料，例如：金属、以卤素为基础的化合物、硫、在灯泡71工作期间通过形成等离子区而导致发射光的硒、可在发射光初期在灯泡内形成等离子区的诸如氩、氙、氪之类的惰性气体等、以及诸如汞之类的放电催化剂，从而可调整所产生的光的光谱、或者有助于在初始放电以易于发光。

滤光部件73是一种可反射光但传输微波的部件，并具有呈固定曲率的椭圆结构或者其形状类似于椭圆形，从而可与空腔51的开孔53连接。而且，滤光部件73由诸如石英或者铝之类的能够自由传输微波的绝缘材料制成。

图13表示在根据本发明所述的无电极照明***中安装一EMI滤光器的情况下的截面图。

参照图13，最好把EMI滤光器安装在空腔51内部，从而可以去除在空腔51外部产生的不稳定的微频移(振荡)的微波分量。

上述根据本发明所述的无电极照明***具有如下效果和优点。

微波发生器20根据控制单元(图中未示出)的操作信号从外部电源10提供电能，并在之后产生具有RF能量的微波。

在微波共振器50的空腔51的内部通过微波馈电单元30感应出微波，从而在空腔51内部共振。在此过程中，频率信号输入进包括电感线圈和电容的LC共振电路，该电感和电容由第一和第二电感部件以及空腔51的内表面组成，因此，可以选择适用于LC共振电路的共振频率。

在此共振频带下的微波在微波共振器50的空腔内部共振，激励填充在光发射单元70的灯泡71内的发光材料，从而形成等离子区。而且，等离子区利用微波保持连续地放电，从而可发射出具有很高亮度的白色自然光。该光在阻挡部件72上被反射向前侧，穿过滤光部件73，从而可照亮所要求的空间。

在此情况下，电场强化部件75或32安装在光发射单元70附近，以增强施加到灯泡71上的电场强度，从而使灯泡单元60中的惰性气体在发光初期更快速地转换成等离子状态。因此，降低了发光时间。

还有，把EMI滤光器55安装在LC电路附近，可消除振荡(或噪音)，因此，可以预先避免形成对其它电子***的干扰波。

就这样，把微波馈电单元安装在微波共振器内部，引导微波发生器(磁控管)产生的微波，从而可提供一种小型的无电极照明***。

还有，利用由电感线圈L和电容C组成的LC共振技术选择共振频率，因此可控制共振频率，从而稳定照明***的亮度。

具体地说，在控制共振频率时，可适当地调整第一和第二电感部件，从而能够调整无电极照明***的整体尺寸。

还有，本发明把微波馈电单元安装在微波共振器内部，引导微波发生器(磁控管)产生的微波，因此能够减小无电极照明***的尺寸。

而且，通过改变电感线圈和电容的形状可很容易地控制共振频率，从而能够适当地改变所需的亮度。

进一步地，由于微波发生器和微波共振器的结构是可以隔开的，因此可以平稳地冷却无电极照明***，并可使***密封。

上述实施例只是实例性的，并不是对本发明进行限制。这种技术方法可很容易地应用于其它类型的装置。本发明的说明书只是进行说明，而不是限制权利要求书保护范围。对于本领域的技术人员来说，可以有许多改变、改进和变化。

Claims

1.一种无电极照明***，包括：

产生微波的微波发生器；

微波共振器，包括与微波发生器连接的空腔；以及

与空腔连接的光发射单元，用于发射光；

其特征在于，所述微波共振器包括由一电感线圈和电容组成的LC共振电路，从而在空腔内部捕获微波，与LC共振电路共振；且

利用共振微波形成等离子区，从而发射光。

2.如权利要求1所述的无电极照明***，其特征在于，微波共振器还包括与微波发生器的输出端连接的微波馈电单元，从而在空腔内部引导微波。

3.如权利要求2所述的无电极照明***，其特征在于微波馈电单元连接微波发生器的出口、穿过空腔、并延伸到空腔内侧，从而在空腔内部引导从微波发生器产生的微波。

4.如权利要求2所述的无电极照明***，其特征在于，微波馈电单元端部的形状是从下列形状组中选择的：球形、金字塔形、锥形和六角形。

5.如权利要求2所述的无电极照明***，其特征在于，微波馈电单元端部的形状逐渐变细。

6.如权利要求2所述的无电极照明***，其特征在于，该微波馈电单元是一长杆，该长杆的横截面是从多边形或圆形组成的形状组中选取的。

7.如权利要求2所述的无电极照明***，其特征在于，一电场强化部件附加地安装在微波馈电单元内部，从而增强光发射单元的灯泡的电场强度。

8.如权利要求1所述的无电极照明***，其特征在于该光发射单元包括：

充满发光材料的灯泡，该发光材料通过利用微波形成的等离子区发射光；

与在空腔处形成的开孔周边连接的滤光器部件，从而把微波传输到空腔内部、并把从灯泡发射的光反射到空腔外部；

以及与滤光器部件的周边连接的阻挡部件，从而形成用于安装灯泡的空间，传输光束，并阻挡微波***露到外部。

9.如权利要求8所述的无电极照明***，其特征在于一电场强化部件附加地安装在灯泡外部，从而可增强电场。

10.如权利要求1所述的无电极照明***，其特征在于该电感线圈由多个从空腔的内表面延伸到空腔的内侧的第一电感部件构成，第二电感部件与第一电感部件的端部配合，而电容设置在第二电感部件、第一电感部件以及空腔的内表面之间，从而组成LC共振电路。

11.如权利要求10所述的无电极照明***，其特征在于比该第一电感部件更短的一第三电感部件从空腔的内表面延伸，从而构成附加电感线圈。

12.如权利要求11所述的无电极照明***，其特征在于一第四电感部件附加地与第三电感部件的端部耦合，从而在第四电感部件与空腔内表面之间形成辅助电容。

13.如权利要求10所述的无电极照明***，其特征在于该第一电感部件斜向空腔的内表面。

14.如权利要求10所述的无电极照明***，其特征在于该第一电感部件在长度方向上呈弯曲形状。

15.如权利要求10所述的无电极照明***，其特征在于该第一电感部件在长度方向上呈台阶形状。

16.如权利要求10所述的无电极照明***，其特征在于该第一电感部件在长度方向上呈螺旋管形状。

17.如权利要求10所述的无电极照明***，其特征在于该第一电感部件是覆盖电感材料的绝缘长杆。

18.如权利要求10所述的无电极照明***，其特征在于该微波共振器进一步包括与微波发生器的输出端耦合的微波馈电单元。

19.如权利要求18所述的无电极照明***，其特征在于多个第一电感部件绕微波馈电单元径向地在中心安排。

20.如权利要求10所述的无电极照明***，其特征在于在第二电感部件的表面上设有多个凸起。

21.如权利要求10所述的无电极照明***，其特征在于该第二电感部件是由覆盖电感材料的绝缘材料制成。

22.如权利要求10所述的无电极照明***，其特征在于该第二电感部件呈环形。

23.如权利要求10所述的无电极照明***，其特征在于该第二电感部件为多个分开的环形。

24.如权利要求1所述的无电极照明***，其特征在于该空腔包括：

与微波发生器耦合的耦合单元；

与光发射单元连接、从而面对耦合单元的开孔；

以及连接耦合单元和开孔的侧壁部分。

25.如权利要求24所述的无电极照明***，其特征在于该空腔为圆柱形。

26.如权利要求24所述的无电极照明***，其特征在于该侧壁部分呈锥形。

27.如权利要求1所述的无电极照明***，其特征在于该侧壁部分凸向空腔的外部。

28.如权利要求1所述的无电极照明***，其特征在于一电磁干扰过滤器安装在空腔内部，从而避免LC共振电路受到外部干扰。