光源的製作方法
2024-03-31 17:47:05
本發明涉及用於微波供能的燈的光源。
背景技術：
已知在封殼(capsule)中激勵放電以產生光。典型的示例是鈉放電燈和螢光管燈。後者使用汞蒸汽，其產生紫外輻射。這繼而激發螢光粉末以產生光。與鎢絲燈相比，這種燈在每瓦電力消耗所發出的光流明方面更高效。然而，它們仍然存在需要封殼內的電極的缺點。由於這些電極承載放電所需的電流，它們會劣化並最終失效。
我們已經開發了無電極燈泡燈，如我們的專利申請：針對燈(我們的「'2018燈」)的No.PCT/GB2006/002018、針對用於燈的燈泡的No.PCT/GB2005/005080和針對用於微波供能的燈的匹配電路的No.PCT/GB2007/001935。這些都涉及通過使用微波能量來激發燈泡中的發光等離子體來無電極操作的燈。例如Fusion Lighting公司在他們的美國專利No.5,334,913中給出了關於使用空氣波將微波能量耦合到燈泡中的早期提議。如果使用空氣波導，則燈是大體積的，因為波導的物理尺寸是微波在空氣中的波長的一部分。這對於例如街道照明不是問題，但是這種類型的燈不適合於許多應用。為此，我們的'2018燈使用介電波導，其顯著地減小在2.4Ghz的工作頻率下的波長。這種燈適用於家用電器，如背投電視。
在我們的歐洲專利No.EP2188829(我們的'829專利)中，描述並要求保護(如所授權的)：
一種由微波能量供能的光源，所述光源具有：
·其中具有密封中空的主體，
·圍繞主體的微波包封的法拉第罩，
·在法拉第罩中的主體是諧振波導，
·在中空中的可由微波能量激發的材料的填充物，用於在其中形成發光等離子體，和
·布置在主體中的天線，用於將誘導等離子體的微波能量傳送至填充物，該天線具有：
·延伸到主體外部的連接件，用於耦合至微波能量源；
其中：
·主體是透明材料的固態等離子體坩堝，該透明材料適於光從中離開，以及
·法拉第罩是至少部分透光的，以便光離開等離子體坩堝，
該布置使得來自中空中的等離子體的光能夠傳播通過等離子體坩堝並且經由該罩從其輻射出去。
如我們的'829專利中所使用的：
「透明」是指構成被描述為透明的物品的材料是透明或者半透明的，該含義也用於關於其發明的本說明書中；
「等離子體坩堝」是指包封等離子體的封閉主體，當中空中的填充物被來自天線的微波能量激發時，該等離子體位於中空中。
我們將被我們的'829專利保護的技術稱為我們的「LER」技術。
還有LER技術的某些替代，其中主要的一個是被稱為蚌狀殼(Clam Shell)，是我們的國際專利申請PCT/GB08/003811(「我們的811申請」)的主題。其描述並要求保護(如所授權的)：
一種燈，包括：
·固態介電材料的透明波導，具有：
·燈泡腔體，
·天線凹陷，以及
·至少部分透光的法拉第罩，以及
·具有微波可激發填充物的燈泡，燈泡被容納在燈泡腔體中。
在我們的國際專利申請No.PCT/GB2010/001922(「我們的922申請」)中，描述並請求保護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，用於使光從中離開，
·位於介電主體內的中空；
·圍繞介電主體的微波包封的法拉第罩，
·法拉第罩內的介電主體提供微波諧振腔，
·在介電主體內的中空中的透明材料的密封等離子體包封物，
·用於把中空中的等離子體包封物相對於介電主體定位的部件，
·密封在等離子體包封物中的填充物，該填充物的材料可由微波能量激發，用以形成發光等離子體，以及
·在法拉第罩內延伸的天線，用於將誘導等離子體的微波能量傳輸至填充物，該天線具有：
·延伸到主體外部的連接件，用於耦合至微波能量源。
應當注意，我們的922申請中的術語「中空」與我們的811申請中的「燈泡腔體」具有相同的含義。這有很好的理由，但是為了避免混淆，我們指出，我們在我們的811申請的腔體的意義上在本文使用「容器」，其並不針對容器在一端、另一端或兩端開口暗示一種或另一種方式。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種由微波能量供能的改進的光源。
根據本發明，提供了一種由微波能量供能的光源，所述光源包括：
·介電主體或製造件，其材料是透明的，用於使光從中離開，
·所述介電主體或所述製造件內的容器，
·圍繞所述介電主體或所述製造件的透明的微波包封的法拉第罩，
·所述法拉第罩內的所述介電主體或所述製造件形成微波諧振腔的至少一部分，
·所述介電主體或所述製造件內的所述容器中的透明材料的密封等離子體包封物，
·用於相對於所述介電主體或所述製造件定位所述容器中的等離子體包封物的部件，
其中，用於定位所述等離子體包封物的所述部件包括：
·在主體或製造件中的所述容器處的一個或多個凹部，以及
·所述包封物上的一個或多個互補結構，
該布置使得在使用中一個或多個結構佔據一個或多個凹部並且將包封物保持在所述容器的中央，所述包封物和所述容器之間具有規則的空氣隙。
通常，主體或製造件都具有相同的材料，優選為石英。
優選地，密封等離子體包封物由拉制石英管形成，管的拉制提供光滑的內孔。
管可以被密封以根據我們的歐洲專利No.1831916將可激發材料包封在包封物中。
管可以在管的直徑處被半球地密封。在優選實施例中，一端用較小直徑的突起部密封。這是具有所述結構的端部。
所述結構優選地是一對細的石英線股，其以一對相對的弧熔融至所述管。可替代地，可以使用圍繞管延伸超過一半的單根線股。實際上可以想像，單根線股可以完全圍繞包封物延伸。
如果使用單個主體，主體中的一個或多個凹部可以通過機械加工形成。如果凹部在石英壁的中空製造件中，它們可以通過玻璃加工技術形成。
附圖說明
為了幫助理解本發明，現在將通過示例並參照附圖來描述本發明的兩個具體實施例，其中：
圖1是本發明的光源在一個中央縱平面上的截面視圖；
圖2是在正交中央平面上的類似視圖；
圖3是圖1的光源的坩堝的後視圖；
圖4是圖1的光源的封殼的相應的後視圖；以及
圖5是與圖1類似的本發明的光源的第二實施例的視圖。
具體實施方式
參考附圖的圖1至圖4，光源1具有用於支持透明坩堝3的基部2。基部是圓形的鋁，其中具有陶瓷插入物4。插入物具有用於包封物/燈泡/封殼21的端部6的凹口5和微波發射天線8延伸穿過的孔。網狀法拉第罩9圍繞與其接觸的坩堝，並通過螺釘10固定至基部，從而將坩堝保持在基部上。這些特徵與我們當前的產品相符，除了目前坩堝被製造為具有中央密封的包含可激發材料的中空。
坩堝是熔融石英，在端部平面11之間為20mm長，直徑為49mm。
根據本發明，我們提供容納在坩堝的中央容器22中的鬆動的封殼或燈泡21。我們的燈泡中的常規可激發材料中空的內直徑約為4mm，其在由管制造坩堝的實施例中對應於6mm的外直徑。我們一直把這種東西稱為燈泡。鑑於目前封殼21的外直徑為10mm，我們優選將其稱為封殼。
中央容器是標稱10mm的孔，拋光至10.6mm，以提供圍繞位於孔中心的10mm OD封殼的0.3mm的空氣隙。在容器的兩側上，在容器的內口24的相對兩側加工一對半月形凹部23。它們從其端部平面延伸2mm，並且在徑向延伸2mm。它們的範圍約為75°。它們相對於坩堝中的用於天線的孔12等角度地間隔開(並且如果它們沒有這樣間隔開，那麼它們中的一個將截斷孔)。
封殼在10mm直徑處的長度大致等於封殼的20mm的厚度。其前端部為圓頂，法拉第罩具有中央孔14以容納其輕微的突出。在相對的端部處，其具有容納在凹口5中的7mm的圓頂端部。在整個10mm直徑處，緊接著該圓頂的內部，具有兩個1mm直徑、5mm長的石英線股，其部分周向地熔融至管的相對的扇形部分周圍。這些結構裝配在半月形凹部中並且將封殼縱向且中央地定位在容器中，以在封殼和容器之間建立標稱0.3mm的間隙。當封殼、坩堝和法拉第罩都被組裝到基部時，線股保持在凹部的底部。
在第二實施例中，坩堝由具有前壁111和後壁112以及圓周壁113的石英製造件103代替。提供中央管114以形成用於封殼的容器。壁和管熔融在一起。後壁具有尺寸比容器管114的孔大的孔115，以提供用於包封物的結構的環形凹部116。該製造件具有比固體坩堝更低的體積平均介電常數，但是這通過天線從其中心延伸通過的氧化鋁支撐件117得到了補償。
本發明不意於局限在上述實施例的細節。例如，在提供諸如凹部116的連續凹部的情況下，包封物結構可以是連續的，例如熔融至線股的360°環或封殼材料的小鐓鍛部。