硫灯的制作方法
【专利说明】硫灯
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求以下申请的优先权:美国临时申请，申请号为61/771549，提交日2013年3月I日，发明名称为具有低微波泄露的硫灯笼子；美国临时申请，申请号为61/771569，提交日2013年3月I日，发明名称为分离式一体硫灯；美国临时申请，申请号为61/771576，提交日2013年3月I日，发明名称为硫灯耦合器；美国临时申请，申请号为61/779097，提交日2013年3月13号，发明名称为硫灯耦合器；美国临时申请，申请号61/771584，提交日2013年3月I日，发明名称为道路照明用硫灯。
[0002]本申请与名称为“磁控管”的PCT申请相关，其由本申请的发明人，与本申请在同一日提交。
技术领域
[0003]本发明涉及一种照明装置，更具体地涉及一种灯具。
【背景技术】
[0004]有些场合下，期望阻止微波和允许可见光通过。一个例子是微波炉的窗口，使用者通过其可以看到正在被烹饪的食物，而不受到由来自微波炉的微波引起的负面影响。另外一个例子是硫灯，它是一种由微波提供能量的无极灯，在其中，期望把可见光照射到灯的环境内，而不泄漏微波至环境中。
[0005]在硫灯内，小的灯泡，典型地大约一个高尔夫球的尺寸，并且由熔化的石英制作，包括在低压力氩气氛围内的少量的硫。所述灯具典型地由通过磁控管产生的微波能量驱动。所述微波首先引起氩气放电，其转而产生硫等离子体。所述硫等离子体发射在可见光谱中非常相似于太阳光的光。
[0006]所述灯泡被包含在定义了腔的笼子结构中，所述微波被引导入所述腔并应用到灯泡。所述笼子由限制微波的电导体材料制作。所述笼子壁实现两个相对的目的:将微波限制在笼子内部；并且允许来自所述灯具的可见光穿过笼子照射。一个设计不当的笼子可以允许所述微波的高的泄漏，而给可见光低的透明度。由于即使少量的微波泄漏也会给电脑，通信，传感器和其他敏感的电子设备带来不利影响，而且也能给处于接近位置的人产生不利影响，因此最小化微波泄漏是重要的。因此，在大多数国家中，微波泄漏被严格管制。
[0007]在现有技术中，典型地，笼子是由带有许多小孔的薄金属网制成。所述孔必须足够小以可接受地防止微波从笼子里漏出，但足够多以对穿过其照射的可见光提供可接受的透明度。笼子设计的限制包括网材料的强度，制造难度和生产成本。此外，笼子在在灯具被操作期间的灯具寿命期间暴露于高温下，这导致网的退化和疲劳。由于这些限制，现有技术的笼子在硫灯的使用中通常有不令人满意的物理性能和微波屏蔽特性。
[0008]现有技术中的网类型笼子的例子在图1A中被示出。所述笼子形成为由六边形网孔110制作的圆柱100，具有由同样的网孔的圆盘120覆盖于所述圆柱的一端。所述笼子封闭微波源，例如波导端口，以及可见光源，例如使用所述微波的能量产生光的硫灯。此设计的可见光传输效率能够显示为大约86 % ο所述微波屏蔽效率能被确定，例如，采用波导实验台，如图1B所示。在图1B中，已知的大量微波能量130被引导入波导管140。所述微波通过所述网材料150的网格，该网材料阻止一部分微波。剩下的未阻止的微波通过其余的波导管，从另一端160发射。所述发射的微波能量然后能够随着各个参数的修改被测量。例如，微波波长能够通过改变微波的频率而被改变，以确定波长对网格阻挡能力的影响。图1C示出了结果，其揭示了随着微波频率的增加，微波能量泄露也在增加。采用这些网材料制作的笼子也会得到同样的结果，如图1A的笼子。特别地，如图1C所示，图1A中笼子使用的和图1B中测试的网已经证明了在微波频率为2.45GH会导致大约-36.0dB的泄露。这个泄漏水平对于很多目的都太高，包括照明应用。因此，包括这种网的产品必须经常采用额外的措施来减轻微波的进一步泄漏。
[0009]现有技术的硫灯装置具有多个微波泄漏源。图10示出了现有技术的硫灯装置的分解图。定义了微波腔的笼子A由薄的网制备，因此所述屏蔽效率非常差。为了降低EMI，所述灯具可以被密封于具有额外的微波吸收涂层和微波阻止垫圈的外部笼子内。所述笼子通过带型夹具B结合于基座。通过这种类型的接头引起的，在所述笼子和基座之间的电接触电阻也会引起微波泄漏，是因为对带子施加足够的压力以消除穿过所述接头的电阻是很难的。因为在所述笼子内引起的电流的穿过所述接头中断的流动，不足的压力产生接触接头，其导致了微波泄漏。此外，如所示的连接于所述灯具笼子和所处磁控管的波导管通常是平的，由两块组成的长方体，具有形成为具有两个侧壁的底壁的一块；和形成为顶壁的另一块。所述顶壁，基本上仅仅是金属板，典型地用螺栓附接到所述底部块的侧壁上，因此形成另一个具有穿过其(接头)的重大的电接触电阻的接头。当由所述微波能量穿过其(波导管)在所述波导管内产生的壁电流流动穿过此接头时，这进一步引起了微波泄漏。尽管弹性导电片和导电胶可以被采用，但将接触电阻降低到足够小以充分地减轻所有微波泄漏是困难的。
[0010]所述磁控管通常通过弹性金属垫圈C结合到所述波导管，所述弹性金属垫圈C类似于通常使用在微波炉中的类型，在所述弹性金属垫圈C中，所述磁控管天线延伸穿过孔Do此垫圈导致了也产生重大的微波泄漏的接头。尽管这种类型的接头对于通常在家用微波烹饪中的短时使用而言是可以接受的，但将接触电阻降低至足够小以降低微波泄漏，使其足够用于这种使用在照明应用中的装置是非常困难的，例如街道照明。此外，处于E处的，至所述磁控管的阴极的所述高电压导线也提供了微波泄漏源。在现有技术中，滤波器电路通常被采用以阻止这种泄漏的部分，并且所述整个(滤波器电路)通过屏蔽箱F封闭。然而，此箱通常通过压装附接到所述磁控管，这也是重大的微波泄漏源。
[0011]为了减缓上文提及的问题中的部分，现有技术中的磁控管封装被封闭于金属屏蔽箱内，金属屏蔽箱以类似于上面提及的这些方式被再次密封，由此也会产生重大的微波泄漏。
[0012]因此，在一般情况下，硫灯是由微波能量驱动的无极灯。所述微波能量通过磁控管产生，并且被结合于由灯具笼子定义的灯具腔，以及包含由适应制作的硫灯泡。所述耦合器在将所述磁控管的阻抗匹配到所述灯具的阻抗中发挥了重要作用。不正确匹配的耦合器不仅降低了所述灯具的性能，也影响了所述磁控管的稳定操作。
[0013]而且，所述灯具腔的阻抗在所述灯具第一次打开时和所述灯具在峰值发光输出时变化很大。在所述灯具打开前，在灯泡内不存在等离子体，并且所述灯具的阻抗具有非常低的有功部分。当所述灯具全部打开，所述灯泡内的硫处于等离子状态，并且具有大的有功部分，以及所述耦合器应该提供其最好的阻抗匹配。因此，所述耦合器不能避免在刚开始和全部打开状态之间的大的阻抗不匹配。即使如此，所述耦合器必须被设计为在开始时产生足够强大的电场，以在所述灯泡内产生放电。确保具有此不匹配的负载时，所述磁控管稳定操作也是重要的，因为磁控管对在负载阻抗中的这种变化相当敏感。
[0014]现有技术中的硫灯采用使用电偶极子组件作为其主要的耦合机制的孔耦合，所述耦合孔具有相当复杂的结构以达到所述耦合需求。然而，由于强电场集中在耦合器上而不是在灯泡上，此耦合器示出相当大的耦合损耗。
[0015]此现有技术的耦合孔所述复杂形状的原因为匹配使用在现有技术中用于灯具腔的TElll模式。此模式是所谓的双简并模式，而且此不是用于硫灯的最好模式。兼并模式是在同一谐振频率下，具有两个不同电场模式的谐振模式。由此，达到稳定的匹配是困难的。而且，现有技术的耦合器一般太大，而难以安装到对于例如街道照明灯重要的应用所存在的设备中。
[0016]现有技术提供提供来自许多应用的高强度照明，例如体育馆、仓库、街道照明灯，考虑到照明应用的需求，其中的每一个可以具有其自身独特性；以及提供满足这些需求的所述照明实现。例如，路灯是提高的光源，通常位于接近或者悬垂在道路或者人行道上。路灯典型地或者在每晚的某一预定的时间打开，或者包括光电池以在黄昏时打开并且在黎明时关闭。现有技术街道照明典型地使用高强度放电灯，例如高压钠灯或者金属卤化物灯。这些灯具具有近似75-150流明/瓦的发光效率，标称寿命近似大约10000-20000小时，并且对比于太阳光时，通过所述灯具照明具有扭曲的颜色表现的显色性(光谱连续程度)和色温(即，当加热到某一温度时，由黑色物体所产生的光的色彩)。太阳在连续的光谱产生光，所述光谱紧密接近由黑色物体在大约5780K的有效温度所产生的光。
[0017]具有适用于不同照明应用的照明装置是期望的，所述照明装置能够被安装在现有照明装置中并产生具有相似的分布模式的光，而非大量修改所述装置，其具有至少接近于现有技术的灯具的标称效率，其具有较长的标称寿命，在所述标称寿命期间，其需要很少的维护或者不需要维护，并且其提供了更紧密接近于太阳的色彩表现和温度，而不产生任何重大的新的不期望的效果。
[0018]由磁控管驱动的硫灯的确提供了具有期望的标称效率和色彩特征的光。然而现有技术的硫灯装置太大而难以安装到许多用于特定应用的特定的灯具的许多存在的灯装置；现有技术的硫灯装置具有硫灯泡，所述硫灯泡比与硫灯泡结合的所述磁控管具有远远短的标称寿命，因此需要维护，所述维护需要拆卸整个装置，并且产生重大的不希望的微波泄漏。
【发明内容】
[0019]具有低微波泄漏的硫灯包括多个导电条制备的结构。所述灯具笼子从各自的半块可拆卸地结合在一起，并且构造为处于由所述磁控管所产生的微波频率处，以引起壁电流平行于通过结合所述半块在一起所形成的接头的模式谐振。
[0020]应当了解，上述的综合描述和下面的详细描述都是示范性和解释性的，并且旨在为所声称的发明提供进一步解释。
【附图说明】
[0021]包括的附图以提供对本发明的进一步理解，并且合并入和构成本说明书的一部分。所述【附图说明】公开的实施例和/或方面，以及与描述一起，用来解释本发明的原理，其范围由权利要求书确定。
[0022]在附图中:
[0023]图1A示出了由具有许多小孔的薄金属片形成的网制造的笼子；
[0024]图1B示出了用于确定穿过图1A中的网的微波泄漏的波导管模型。
[0025]图1C是示出图1A中的网的微波传输衰减作为微波频率的函数的图表。
[0026]图2A示出了处于TM010模式中的圆柱笼子的壁电流流动。
[0027]图2B示出了处于TElOl模式中的长方体笼子的壁电流流动。
[0028]图3A示出了处于TElOl模式中的具有圆柱笼子的百叶窗结构。
[0029]图3B示出了处于TElOl模式中的具有长方体笼子的百叶窗结构。
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