專利名稱：光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于由微波供能的燈的光源。
背景技術(shù)：
人們已知可在密閉室中激勵放電以產(chǎn)生光。典型的例子是鈉放電燈和熒光管燈。后者使用的是產(chǎn)生紫外輻射的汞蒸汽，進而激發(fā)熒光粉產(chǎn)生光。與鎢絲燈相比，這種燈在所消耗的每瓦特電能上所產(chǎn)生的光流明更多。然而，其缺陷是在密閉室中需要有電極。由于這些電極能帶來放電所需的電流，它們會老化并最終失效。申請人:已開發(fā)出無電極燈泡的燈，例如專利申請PCT/GB2006/00 2018中的燈(申請人的“ '2018燈”)，專利申請PCT/GB2005/005080中的用于燈的燈泡，以及專利申請PCT/GB2007/001935中的用于微波供能的燈的匹配電路。這些申請均涉及無電極操作的燈，其中用微波能量在燈泡中激勵發(fā)光等離子體。早期關(guān)于利用空氣波把微波能量耦合進燈泡的提議是由例如Fushion Lighting Corporation在其美國專利第5，334, 913號中提出的。如果使用空氣波導，那么燈泡的體積就會較大，這是因為波導的物理尺寸僅是空氣中微波波長的一小部分。盡管在例如用于街道照明時這可能不是問題，但這樣會導致該類型的燈不能被廣泛使用。為此，申請人的'2018燈采用了介電波導，該介電波導顯著降低了在2. 4Ghz的操作頻率下的波長。這種燈適于用在諸如背投影電視的家用設(shè)備中。在申請人的國際專利申請PCT/GB2008/003829，即WO 2009/063205中披露的，提供了一種由微波能量供能的光源，該光源具有·固態(tài)等離子體坩堝，其材料是透明的，用于使光從中離開，該等離子體坩堝具有在該等離子體坩堝中的密封中空(void)，·圍繞該等離子體坩堝的法拉第罩，該罩至少部分透光，用于使光從該等離子體坩堝離開，同時該法拉第罩是微波封閉的，·在所述中空中的可由微波能量激發(fā)的材料的填充物，用于在其中形成發(fā)光等離子體，和 布置在等離子體坩堝中的天線，用于將誘導等離子體的微波能量傳輸?shù)教畛湮?，該天線具有·延伸到等離子體坩堝外部的連接部，用于耦合至微波能量源；該布置使得來自該中空中的等離子體的光能夠傳播通過該等離子體坩堝并且經(jīng)由該罩從等離子體坩堝中輻射出去。如在該申請和本說明書中所使用的“透明”是指該術(shù)語描述為透明的材料是透明的或者半透明的；“等離子體坩堝”是指包封等離子體的封閉主體，當中空中的填充物由來自天線的微波能量激發(fā)時，該等離子體位于中空中
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改進的由微波能量供能的光源。根據(jù)本發(fā)明，提供一種由微波能量供能的光源，該光源具有·介電主體，其材料是透明的，用于使光從中離開，·位于該介電主體內(nèi)的中空；·圍繞所述介電主體的微波密封的法拉第罩，·所述法拉第罩內(nèi)的所述介電主體提供微波諧振腔，·在所述介電主體內(nèi)的中空中的透明材料的密封等離子體封閉物，·用于把所述等離子體封閉物相對于所述介電主體設(shè)置在中空內(nèi)的裝置，·密封在所述等離子體封閉物中的填充物，該填充物的材料由微波能量激發(fā)，用以形成發(fā)光等離子體，以及·在所述法拉第罩內(nèi)延伸的天線，用于將誘導等離子體的微波能量傳輸至所述填充物，該天線具有·延伸到所述主體的外部的連接部，用于耦合至微波能量源。通常所述主體和所述封閉物為相同材料的，優(yōu)選為石英。優(yōu)選地，所述密封等離子體封閉物由拉制的管形成，拉制的管提供了平滑的內(nèi)孔。該管可被容納在所述介電主體的孔中并留有間隙。這種結(jié)構(gòu)提供了封閉物的平滑內(nèi)孔且避免了因等離子體的酷熱而產(chǎn)生的導致所述介電主體的中空內(nèi)出現(xiàn)裂紋的任何應(yīng)力。優(yōu)選地，例如，從主體內(nèi)的微波諧振方面來說，該間隙在法拉第罩內(nèi)是極微小的。可以理解，管狀封閉物可通過熔接至石英蓋上且整個結(jié)構(gòu)插入到主體的孔中來密封。可以通過把蓋熔接至主體(特別是在主體為石英的情況下)來定位整個結(jié)構(gòu)。然而，這種構(gòu)造并不易于制造。通常，通過將封閉物的管縮頸來形成封閉物。在填充和密封后，頸縮部分可由熔接在所述中空的端部上的圓盤支撐。在另ー個實施例中，所述封閉物管的所述頸縮部分向外的至少ー個管狀部分為非頸縮的且熔接至所述主體。所述頸縮部分向外的所述管狀部分或每個管狀部分可被鍛縮以與與其熔接的中空匹配?？商娲兀渲兴龇忾]物管的所述頸縮部分向外的ー個或兩個管狀部分在所述主體的具有封閉物的中空處熔入到接附于所述主體的表面上的一個或兩個相應(yīng)的管件中。所述封閉物可僅在一端由管件支持，所述中空的另ー個端為敞開的?？商娲?，所述封閉物仍僅在一端由管件支持，但所述中空的另ー個端為封閉的。優(yōu)選地，所述主體內(nèi)的孔的直徑比等離子體封閉物的外徑大，從而在封閉物和所述主體之間形成熱阻隔。在一個實施例中，封閉物稍有縮頸地被密封，剩下的與其原管形件相接。這能用于容納延伸到所述主體內(nèi)的天線，從而無需在主體內(nèi)設(shè)置單獨的天線孔。在該實施例中，管延伸出所述主體且接附于延伸回該主體的另ー個管上，由此在封閉件和所述主體之間形成較長的熱路徑。在所述封閉物和所述主體之間的任何間隙優(yōu)選獨立于所述封閉物而被密封。該間隙可被排空用于進一歩熱隔離或可填充有氣體，典型地為諸如氮的惰性氣體。盡管可以想至IJ，氮會有ー些對流，但該結(jié)構(gòu)仍明顯使等離子體封閉物隔絕于介電主體。

為了有助于對本發(fā)明的理解，現(xiàn)在將通過示例和參考如下附圖來描述本發(fā)明的具體實施例，其中圖I為根據(jù)本發(fā)明的光源的示意性透視圖；圖2為包括在圖I的光源中的包括燈泡的微波諧振主體的側(cè)截面圖； 圖3為第二諧振主體的相似視圖；圖4為第三諧振主體的相似視圖；圖5為第四諧振主體的相似視圖；圖6為第四諧振主體的變形的相似視圖。
具體實施例方式參考附圖，本發(fā)明的燈I由磁控管2經(jīng)耦合電路3來供能。關(guān)于耦合電路3的具體細節(jié)在2009年5月8日的、共同未決的專利申請No. 0907947. 6中給出。由于其本身并不構(gòu)成本發(fā)明的一部分，在此不再對其詳細描述。燈具有透明石英材質(zhì)的微波諧振主體11，其由耦合電路3的鋁端件5的端面4所支撐。該諧振主體和端件均為圓形且直徑相同，由此，帶孔的法拉第罩12通過張緊帶6，經(jīng)諧振主體的端面14及其外周側(cè)15夾至耦合端件，從而把諧振主體固定至端件。此細節(jié)與申請人在專利申請No. 0907947. 6中的描述相類似，其可引用作為參考。諧振主體具有中心孔16，在該孔中插入有密封等離子體的封閉燈泡17。燈泡17也是石英的且其外徑與孔緊密配合。燈泡本身為拉制的石英管18，因此具有平滑的內(nèi)孔19。端蓋20熔接至該石英管且封裝了一定量的材料，當微波經(jīng)諧振主體的孔21中的天線7饋送進該主體內(nèi)時，該材料可被激發(fā)以在燈泡中產(chǎn)生發(fā)光等離子體。該主體的尺寸設(shè)置成能在主體11內(nèi)的法拉第罩、燈泡17和燈泡中包含填充物的中空22內(nèi)形成諧振。在燈泡和諧振主體之間有極微小的間隙，這些間隙可被看作是用于諧振目的。燈泡通過密封23固定在主體內(nèi)。這種結(jié)構(gòu)避免了出現(xiàn)因微小裂紋所導致的破裂的可能性，這種微小裂紋可能在孔16鉆開后存在，其使用時經(jīng)受中空內(nèi)可激發(fā)材料誘發(fā)的等離子體的非常高的溫度。較優(yōu)地，使等離子體和支撐其的氣主體包含在燈泡的平滑且無微小裂紋的孔中。轉(zhuǎn)至圖3，示出了燈泡的ー種可替代構(gòu)造，其中燈泡31由拉制的石英管形成，具有頸縮密封32。同樣的，石英管與主體34中的孔33緊密配合。在孔的端部，頸部被鍛縮(upset)35且密封36至孔中。最終形成了在密封36內(nèi)具有很小的空隙37的結(jié)構(gòu)，但該結(jié)構(gòu)可有效用于諧振目的，其是在燈泡31內(nèi)僅具有等離子體中空38的實體。圖4中示出了ー種變型，其中由拉制石英管形成的具有頸縮密封52的燈泡51的直徑小于主體54中孔53的直徑。通過把燈泡的頸部55支撐在帶孔圓盤56內(nèi)，燈泡被支撐在主體內(nèi)。這對頸部和主體二者形成密封。結(jié)果，燈泡與介電主體絕熱，并且由于經(jīng)頸部傳導給主體的熱量少了，燈泡能夠更熱地工作。因為石英的熱膨脹系數(shù)低，該結(jié)構(gòu)能防止因燈泡與主體的膨脹差異的熱誘發(fā)應(yīng)力。然而，燈泡也可以位于一端上有帶孔圓盤56，而另ー端的圓盤為不帶孔的孔53中。在密封或填充諸如氮的惰性氣主體之前，可抽空燈泡周圍的被密封的空隙57。無論該空隙是被排空還是被填充氣體，其對在主體內(nèi)形成諧振的微波頻率都有很小的但理論上可確定的影響。圖5中示出的另ー個實施例具有同樣由拉制的石英管形成的燈泡71，其一端具有頸縮密封72，但從背離密封72的ー側(cè)，管81繼續(xù)以管的完全直徑延伸。與以上實施例相同，管是拉制的且內(nèi)部為平滑、無裂縫的。燈泡的遠離密封72的端部82為密封的，該燈泡包括一定量的或充滿的用于提供等離子體的可激發(fā)材料。燈泡被支撐在透明、諧振的石英主體74內(nèi)的孔73中。與燈泡端部82相同，孔的一端通過以下方式被密封起來把一直徑較大的石英管件83熔接至所述主體，然后縮頸、密封。另一大直徑的管件84熔接至主體的另一端且遠離于燈泡地圍繞在燈泡管81周圍。通過把外管縮頸加工至內(nèi)管上，將二者熔接在一起，然后再去除掉各自多余的部分，從而把這兩個管的遠端熔接在一起。方便地話，該操作可在相對端的管83縮頸且密封之前執(zhí)行，因為管83的縮頸和密封能把被密封在燈泡和諧振主體的孔之間的空隙77內(nèi)的空氣趕 出去。上述結(jié)構(gòu)·將燈泡定位在孔73的中央；·提供了燈泡和主體之間的隔絕間隙；·提供了從燈泡到孔的沿管81、84的較長傳導路徑；·提供了將微波引入主體內(nèi)的天線77的位置85 (位于燈泡管81的中央)。在圖6所示的變形中，主體內(nèi)的諧振模式僅取決于主體的直徑而非取決于其軸向長度，諧振按比例變長，但外管841縮短。這種結(jié)構(gòu)能使天線771更大比例地延伸到主體741 內(nèi)?？梢岳斫?，圖4、5和6的實施例特別能在低電瓦數(shù)下運轉(zhuǎn)，因為燈泡51和71在運行時可以更熱。因此，填充物能以較低功率保持發(fā)光發(fā)電時所需的足夠熱。
權(quán)利要求
1.由微波能量供能的光源，該光源具有 介電主體，其材料是透明的，用于使光從中離開， 位于該介電主體內(nèi)的中空， 圍繞所述介電主體的微波密封的法拉第罩， 所述法拉第罩內(nèi)的所述介電主體提供微波諧振腔， 在所述介電主體內(nèi)的中空中的透明材料的密封等離子體封閉物， 用于把所述等離子體封閉物相對于所述介電主體設(shè)置在中空內(nèi)的裝置， 密封在所述等離子體封閉物中的填充物，該填充物的材料能夠由微波能量激發(fā)以形成發(fā)光等離子體，以及 在所述法拉第罩內(nèi)延伸的天線，用于將誘導等離子體的微波能量傳輸至所述填充物，該天線具有 延伸到所述主體的外部的連接部，用于耦合至微波能量源。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光源，其中所述主體和所述封閉物為石英的。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的光源，其中所述中空為在所述主體的孔且所述密封等離子體封閉物容納在該孔中，其中在所述封閉物和所述孔之間具有間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的光源，其中所述密封等離子體封閉物由拉制的管形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光源，其中， 管狀封閉物熔接至密封其端部的石英蓋上， 通過將所述蓋熔接至所述主體來定位所述封閉物和圓盤結(jié)構(gòu)，其中所述封閉物在中空內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光源，其中所述封閉物具有其管的頸縮、密封部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光源，其中所述頸縮密封部分由熔接在所述中空的端部上的圓盤支撐。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光源，其中所述封閉物管的所述頸縮部分向外的至少一個管狀部分為非頸縮的且熔接至所述主體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光源，其中所述頸縮部分向外的所述管狀部分或所述頸縮部分向外的每個管狀部分被鍛縮以與所述中空匹配。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光源，其中所述封閉物管的所述頸縮部分向外的一個或兩個管狀部分在所述主體的具有封閉物的中空處熔入到接附于所述主體的表面上的一個或兩個相應(yīng)的管件中。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光源，其中所述封閉物僅在一端由管件支持，所述中空的另一個端為敞開的。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的光源，其中所述封閉物僅在一端由管件支持，所述中空的另一個端為封閉的。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12中任一所述的光源，其中所述管狀部分或所述管狀部分之一是敞開的且被布置用以容納延伸到所述主體內(nèi)的天線。
14.根據(jù)任一在前權(quán)利要求所述的光源，其中所述封閉物和所述主體之間的間隙是密封的且獨立于所述封閉物而被排空。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光源，其中被排空的間隙由惰性氣體填充。
全文摘要
一種具有透明石英的微波諧振主體(11)的燈。該主體具有中心孔(16)，在該孔中插入有密封等離子體的封閉燈泡(17)。該燈泡也是石英的且其外徑與所述孔緊密配合。燈泡本身為拉制的石英管(18)，因此具有平滑的內(nèi)孔(19)。端蓋(20)熔接至該石英管且封裝了一定量的材料，當微波經(jīng)諧振主體的孔(21)中的天線(7)饋送進所述主體內(nèi)時，該材料可被激發(fā)以在燈泡中產(chǎn)生發(fā)光等離子體。該主體的尺寸設(shè)置成能在主體(11)內(nèi)的法拉第罩、燈泡(17)和燈泡中包含填充物的中空(22)內(nèi)形成諧振。在燈泡和諧振主體之間有極微小的間隙，這些間隙可被看作是用于諧振目的。該燈泡通過封焊固定在所述主體內(nèi)。
文檔編號H01J65/04GK102687236SQ201080046920
公開日2012年9月19日 申請日期2010年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月21日
發(fā)明者B·伯萊斯頓 申請人:塞拉維申有限公司