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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)諧振器接觸，被介質(zhì)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(jié)構(gòu)緊湊、通過調(diào)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(shù)領(lǐng)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(shù)】]
[0002]無極燈沒有內(nèi)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(chǎn)生的微波能量，經(jīng)由波導(dǎo)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(yùn)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(chǎn)生放電而發(fā)光。因此，由微波諧振器所構(gòu)成的無極微波激勵器是微波放電無極光源的關(guān)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(jié)構(gòu)和壽命。
[0004]200420032780.x號專利申請介紹了一種喇叭形波導(dǎo)與金屬屏蔽網(wǎng)共同構(gòu)成的無極微波激勵裝置，200510027965.0號專利申請介紹了一種準(zhǔn)分子微波無極放電燈，200810216783.1號專利介紹了一種無極準(zhǔn)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(dǎo)與金屬屏網(wǎng)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(shí)現(xiàn)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(dǎo)電磁波等離子體光源，通過對激勵天線進(jìn)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(shù)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(nèi)容】
]
[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)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(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)諧振器接觸，被介質(zhì)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(zhì)諧振器環(huán)形腔體的內(nèi)孔為階梯孔，無極燈管伸入金屬腔體的一端插入介質(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(nèi)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(dǎo)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(zhì)諧振器同軸或偏置；波導(dǎo)通過波導(dǎo)接頭安裝在金屬腔體上，金屬腔體的側(cè)壁包括饋入口，波導(dǎo)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(dāng)?shù)鸟詈蠌?qiáng)度、良好的匹配特性，微波能量由微波輸入裝置耦合到介質(zhì)諧振器，再由介質(zhì)諧振器耦合到無極燈管，通過調(diào)整微波輸入裝置與諧振器間的耦合強(qiáng)度來調(diào)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(zhì)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(zhì)諧振器中，并進(jìn)一步激勵與介質(zhì)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(zhì)諧振器材質(zhì)、形狀、尺寸和激勵方式，改變介質(zhì)諧振器的工作頻率。
[0015]本發(fā)明的無極燈微波激勵裝置結(jié)構(gòu)緊湊、通過調(diào)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(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0017]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1無極燈微波激勵裝置的剖面結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖2是本發(fā)明實(shí)施例2無極燈微波激勵裝置的剖面結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖3是本發(fā)明實(shí)施例3無極燈微波激勵裝置的剖面結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖4是圖3中的A向視圖。
[【具體實(shí)施方式】]
[0021]本發(fā)明實(shí)施例1無極燈微波激勵裝置的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括無極燈管1、金屬腔體2、介質(zhì)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(zhì)諧振器3為可諧振于工作頻率的介質(zhì)實(shí)體，所構(gòu)成介質(zhì)則是指一切固態(tài)微波介質(zhì)，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(jù)激勵需要對諧振實(shí)體開孔，使某些微波輸入裝置如同軸口的內(nèi)導(dǎo)體可以伸入介質(zhì)諧振器內(nèi)，從而獲得需要的耦合強(qiáng)度，或在介質(zhì)諧振器內(nèi)開階梯內(nèi)孔，使無極燈管伸入介質(zhì)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(zhì)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(zhì)諧振器3安裝在金屬腔體2中，本實(shí)施例中，介質(zhì)諧振器3采用電子陶瓷制作，膠接于設(shè)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(shè)有同軸接頭及介質(zhì)諧振器的安裝螺絲。介質(zhì)諧振器3內(nèi)設(shè)有同軸接頭內(nèi)導(dǎo)體伸入孔301及無燈燈管伸入孔301a?？?01及孔301a同軸，構(gòu)成階梯孔。
[0025]介質(zhì)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(shí)施例的微波輸入裝置4為同軸接頭，同軸接頭的內(nèi)導(dǎo)體從微波輸入口伸入金屬腔體2，并伸入介質(zhì)諧振器3的內(nèi)孔301中，將微波源提供的微波能量饋入金屬腔體2，使介質(zhì)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(dǎo)接頭等。
[0027]填充有氣體介質(zhì)的無極燈管I伸入金屬腔體2的一端與介質(zhì)諧振器接觸，為獲得更好的激勵效果，在介質(zhì)諧振器中開有孔301a，通過介質(zhì)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(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的金屬屏蔽罩5可以實(shí)現(xiàn)可靠的微波防護(hù)。
[0029]本發(fā)明實(shí)施例2無極燈微波激勵裝置的結(jié)構(gòu)如圖2所示，與實(shí)施例1不同的是:
[0030]介質(zhì)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(shí)施例中，介質(zhì)諧振器3采用電子陶瓷制作，膠接于設(shè)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(zhì)諧振器膠接區(qū)域外的底板上設(shè)有同軸接頭4及介質(zhì)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(zhì)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(zhì)諧振器3偏置。
[0034]本實(shí)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(nèi)導(dǎo)體401從微波輸入口伸入金屬腔體2，形成同軸線與介質(zhì)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(diào)整同軸接頭內(nèi)導(dǎo)體長度及與諧振器間的距離，來可以調(diào)整諧振器的耦合強(qiáng)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(zhì)諧振3，使之諧振于工作頻率。
[0035]填充有氣體介質(zhì)的無極燈管I伸入金屬腔體2的一端與介質(zhì)諧振器錐臺上底面接觸，通過介質(zhì)諧振器3輸出的微波激勵放電發(fā)光，由于介質(zhì)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(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的金屬屏蔽罩5可以實(shí)現(xiàn)可靠的微波防護(hù)。
[0037]本發(fā)明以上實(shí)施例采用所述介質(zhì)諧振器儲能和選頻，選擇適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)諧振器材質(zhì)、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(jié)構(gòu)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(shí)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(qiáng)度和良好的匹配特性，使諧振器實(shí)現(xiàn)了儲能、選頻和緩沖作用，在形成高效發(fā)光的同時(shí)，對微波源也起到了保護(hù)作用。
[0038]本發(fā)明實(shí)施例3無極燈微波激勵裝置的結(jié)構(gòu)如圖3和圖4所示，包括無極燈管1、金屬腔體2、介質(zhì)諧振器3、微波輸入裝置4、金屬屏蔽罩5和支架6。與實(shí)施例1和2不同的是:微波輸入裝置采用波導(dǎo)，在金屬腔體側(cè)壁203上開口，形成波導(dǎo)耦合窗204，外接標(biāo)準(zhǔn)波導(dǎo)通過耦合窗外面的波導(dǎo)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(shí)施例1和2相同的功能。
【權(quán)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)諧振器接觸，被介質(zhì)諧振器輸出的微波激勵發(fā)光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無極燈微波激勵裝置，其特征在于，介質(zhì)諧振器環(huán)形腔體的內(nèi)孔為階梯孔，無極燈管伸入金屬腔體的一端插入介質(zhì)諧振器階梯孔的大孔，并與階梯孔大孔的底面接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無極燈微波激勵裝置，其特征在于，介質(zhì)諧振器的材料為云母、陶瓷、橡膠或聚苯乙烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無極燈微波激勵裝置，其特征在于，介質(zhì)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(jù)權(quán)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(zhì)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(nèi)壁。
6.根據(jù)權(quán)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(dǎo)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(zhì)諧振器同軸或偏置；波導(dǎo)通過波導(dǎo)接頭安裝在金屬腔體上，金屬腔體的側(cè)壁包括饋入口，波導(dǎo)接頭固定在饋入口的外面。
7.根據(jù)權(quán)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(dāng)?shù)鸟詈蠌?qiáng)度、良好的匹配特性，微波能量由微波輸入裝置耦合到介質(zhì)諧振器，再由介質(zhì)諧振器耦合到無極燈管，通過調(diào)整微波輸入裝置與諧振器間的耦合強(qiáng)度來調(diào)整微波激勵裝置的匹配特性。
8.根據(jù)權(quán)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(zhì)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(zhì)諧振器中，并進(jìn)一步激勵與介質(zhì)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(zhì)諧振器材質(zhì)、形狀、尺寸和激勵方式，改變介質(zhì)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(quán)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(yáng), 阮世良 申請人:深圳市高斯寶電氣技術(shù)有限公司