专利名称：光源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于由微波供能的灯的光源。
背景技术：
人们已知可在密闭室中激励放电以产生光。典型的例子是钠放电灯和荧光管灯。后者使用的是产生紫外辐射的汞蒸汽，进而激发荧光粉产生光。与钨丝灯相比，这种灯在所消耗的每瓦特电能上所产生的光流明更多。然而，其缺陷是在密闭室中需要有电极。由于这些电极能带来放电所需的电流，它们会老化并最终失效。申请人:已开发出无电极灯泡的灯，例如专利申请PCT/GB2006/00 2018中的灯(申请人的“ '2018灯”)，专利申请PCT/GB2005/005080中的用于灯的灯泡，以及专利申请PCT/GB2007/001935中的用于微波供能的灯的匹配电路。这些申请均涉及无电极操作的灯，其中用微波能量在灯泡中激励发光等离子体。早期关于利用空气波把微波能量耦合进灯泡的提议是由例如Fushion Lighting Corporation在其美国专利第5，334, 913号中提出的。如果使用空气波导，那么灯泡的体积就会较大，这是因为波导的物理尺寸仅是空气中微波波长的一小部分。尽管在例如用于街道照明时这可能不是问题，但这样会导致该类型的灯不能被广泛使用。为此，申请人的'2018灯采用了介电波导，该介电波导显著降低了在2. 4Ghz的操作频率下的波长。这种灯适于用在诸如背投影电视的家用设备中。在申请人的国际专利申请PCT/GB2008/003829，即WO 2009/063205中披露的，提供了一种由微波能量供能的光源，该光源具有·固态等离子体坩埚，其材料是透明的，用于使光从中离开，该等离子体坩埚具有在该等离子体坩埚中的密封中空(void)，·围绕该等离子体坩埚的法拉第罩，该罩至少部分透光，用于使光从该等离子体坩埚离开，同时该法拉第罩是微波封闭的，·在所述中空中的可由微波能量激发的材料的填充物，用于在其中形成发光等离子体，和 布置在等离子体坩埚中的天线，用于将诱导等离子体的微波能量传输到填充物，该天线具有·延伸到等离子体坩埚外部的连接部，用于耦合至微波能量源；该布置使得来自该中空中的等离子体的光能够传播通过该等离子体坩埚并且经由该罩从等离子体坩埚中辐射出去。如在该申请和本说明书中所使用的“透明”是指该术语描述为透明的材料是透明的或者半透明的；“等离子体坩埚”是指包封等离子体的封闭主体，当中空中的填充物由来自天线的微波能量激发时，该等离子体位于中空中
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的由微波能量供能的光源。根据本发明，提供一种由微波能量供能的光源，该光源具有·介电主体，其材料是透明的，用于使光从中离开，·位于该介电主体内的中空；·围绕所述介电主体的微波密封的法拉第罩，·所述法拉第罩内的所述介电主体提供微波谐振腔，·在所述介电主体内的中空中的透明材料的密封等离子体封闭物，·用于把所述等离子体封闭物相对于所述介电主体设置在中空内的装置，·密封在所述等离子体封闭物中的填充物，该填充物的材料由微波能量激发，用以形成发光等离子体，以及·在所述法拉第罩内延伸的天线，用于将诱导等离子体的微波能量传输至所述填充物，该天线具有·延伸到所述主体的外部的连接部，用于耦合至微波能量源。通常所述主体和所述封闭物为相同材料的，优选为石英。优选地，所述密封等离子体封闭物由拉制的管形成，拉制的管提供了平滑的内孔。该管可被容纳在所述介电主体的孔中并留有间隙。这种结构提供了封闭物的平滑内孔且避免了因等离子体的酷热而产生的导致所述介电主体的中空内出现裂纹的任何应力。优选地，例如，从主体内的微波谐振方面来说，该间隙在法拉第罩内是极微小的。可以理解，管状封闭物可通过熔接至石英盖上且整个结构插入到主体的孔中来密封。可以通过把盖熔接至主体(特别是在主体为石英的情况下)来定位整个结构。然而，这种构造并不易于制造。通常，通过将封闭物的管缩颈来形成封闭物。在填充和密封后，颈缩部分可由熔接在所述中空的端部上的圆盘支撑。在另ー个实施例中，所述封闭物管的所述颈缩部分向外的至少ー个管状部分为非颈缩的且熔接至所述主体。所述颈缩部分向外的所述管状部分或每个管状部分可被锻缩以与与其熔接的中空匹配。可替代地，其中所述封闭物管的所述颈缩部分向外的ー个或两个管状部分在所述主体的具有封闭物的中空处熔入到接附于所述主体的表面上的一个或两个相应的管件中。所述封闭物可仅在一端由管件支持，所述中空的另ー个端为敞开的。可替代地，所述封闭物仍仅在一端由管件支持，但所述中空的另ー个端为封闭的。优选地，所述主体内的孔的直径比等离子体封闭物的外径大，从而在封闭物和所述主体之间形成热阻隔。在一个实施例中，封闭物稍有缩颈地被密封，剩下的与其原管形件相接。这能用于容纳延伸到所述主体内的天线，从而无需在主体内设置单独的天线孔。在该实施例中，管延伸出所述主体且接附于延伸回该主体的另ー个管上，由此在封闭件和所述主体之间形成较长的热路径。在所述封闭物和所述主体之间的任何间隙优选独立于所述封闭物而被密封。该间隙可被排空用于进一歩热隔离或可填充有气体，典型地为诸如氮的惰性气体。尽管可以想至IJ，氮会有ー些对流，但该结构仍明显使等离子体封闭物隔绝于介电主体。
为了有助于对本发明的理解，现在将通过示例和參考如下附图来描述本发明的具体实施例，其中图I为根据本发明的光源的示意性透视图；图2为包括在图I的光源中的包括灯泡的微波谐振主体的侧截面图； 图3为第二谐振主体的相似视图；图4为第三谐振主体的相似视图；图5为第四谐振主体的相似视图；图6为第四谐振主体的变形的相似视图。
具体实施例方式參考附图，本发明的灯I由磁控管2经耦合电路3来供能。关于耦合电路3的具体细节在2009年5月8日的、共同未决的专利申请No. 0907947. 6中给出。由于其本身并不构成本发明的一部分，在此不再对其详细描述。灯具有透明石英材质的微波谐振主体11，其由耦合电路3的铝端件5的端面4所支撑。该谐振主体和端件均为圆形且直径相同，由此，带孔的法拉第罩12通过张紧带6，经谐振主体的端面14及其外周侧15夹至耦合端件，从而把谐振主体固定至端件。此细节与申请人在专利申请No. 0907947. 6中的描述相类似，其可引用作为參考。谐振主体具有中心孔16，在该孔中插入有密封等离子体的封闭灯泡17。灯泡17也是石英的且其外径与孔紧密配合。灯泡本身为拉制的石英管18，因此具有平滑的内孔19。端盖20熔接至该石英管且封装了一定量的材料，当微波经谐振主体的孔21中的天线7馈送进该主体内时，该材料可被激发以在灯泡中产生发光等离子体。该主体的尺寸设置成能在主体11内的法拉第罩、灯泡17和灯泡中包含填充物的中空22内形成谐振。在灯泡和谐振主体之间有极微小的间隙，这些间隙可被看作是用于谐振目的。灯泡通过密封23固定在主体内。这种结构避免了出现因微小裂纹所导致的破裂的可能性，这种微小裂纹可能在孔16钻开后存在，其使用时经受中空内可激发材料诱发的等离子体的非常高的温度。较优地，使等离子体和支撑其的气主体包含在灯泡的平滑且无微小裂纹的孔中。转至图3，示出了灯泡的ー种可替代构造，其中灯泡31由拉制的石英管形成，具有颈缩密封32。同样的，石英管与主体34中的孔33紧密配合。在孔的端部，颈部被锻缩(upset)35且密封36至孔中。最终形成了在密封36内具有很小的空隙37的结构，但该结构可有效用于谐振目的，其是在灯泡31内仅具有等离子体中空38的实体。图4中示出了ー种变型，其中由拉制石英管形成的具有颈缩密封52的灯泡51的直径小于主体54中孔53的直径。通过把灯泡的颈部55支撑在带孔圆盘56内，灯泡被支撑在主体内。这对颈部和主体二者形成密封。结果，灯泡与介电主体绝热，并且由于经颈部传导给主体的热量少了，灯泡能够更热地工作。因为石英的热膨胀系数低，该结构能防止因灯泡与主体的膨胀差异的热诱发应力。然而，灯泡也可以位于一端上有带孔圆盘56，而另ー端的圆盘为不带孔的孔53中。在密封或填充诸如氮的惰性气主体之前，可抽空灯泡周围的被密封的空隙57。无论该空隙是被排空还是被填充气体，其对在主体内形成谐振的微波频率都有很小的但理论上可确定的影响。图5中示出的另ー个实施例具有同样由拉制的石英管形成的灯泡71，其一端具有颈缩密封72，但从背离密封72的ー侧，管81继续以管的完全直径延伸。与以上实施例相同，管是拉制的且内部为平滑、无裂缝的。灯泡的远离密封72的端部82为密封的，该灯泡包括一定量的或充满的用于提供等离子体的可激发材料。灯泡被支撑在透明、谐振的石英主体74内的孔73中。与灯泡端部82相同，孔的一端通过以下方式被密封起来把一直径较大的石英管件83熔接至所述主体，然后缩颈、密封。另一大直径的管件84熔接至主体的另一端且远离于灯泡地围绕在灯泡管81周围。通过把外管缩颈加工至内管上，将二者熔接在一起，然后再去除掉各自多余的部分，从而把这两个管的远端熔接在一起。方便地话，该操作可在相对端的管83缩颈且密封之前执行，因为管83的缩颈和密封能把被密封在灯泡和谐振主体的孔之间的空隙77内的空气赶 出去。上述结构·将灯泡定位在孔73的中央；·提供了灯泡和主体之间的隔绝间隙；·提供了从灯泡到孔的沿管81、84的较长传导路径；·提供了将微波引入主体内的天线77的位置85 (位于灯泡管81的中央)。在图6所示的变形中，主体内的谐振模式仅取决于主体的直径而非取决于其轴向长度，谐振按比例变长，但外管841缩短。这种结构能使天线771更大比例地延伸到主体741 内。可以理解，图4、5和6的实施例特别能在低电瓦数下运转，因为灯泡51和71在运行时可以更热。因此，填充物能以较低功率保持发光发电时所需的足够热。
权利要求
1.由微波能量供能的光源，该光源具有 介电主体，其材料是透明的，用于使光从中离开， 位于该介电主体内的中空， 围绕所述介电主体的微波密封的法拉第罩， 所述法拉第罩内的所述介电主体提供微波谐振腔， 在所述介电主体内的中空中的透明材料的密封等离子体封闭物， 用于把所述等离子体封闭物相对于所述介电主体设置在中空内的装置， 密封在所述等离子体封闭物中的填充物，该填充物的材料能够由微波能量激发以形成发光等离子体，以及 在所述法拉第罩内延伸的天线，用于将诱导等离子体的微波能量传输至所述填充物，该天线具有 延伸到所述主体的外部的连接部，用于耦合至微波能量源。
2.根据权利要求I所述的光源，其中所述主体和所述封闭物为石英的。
3.根据权利要求I或2所述的光源，其中所述中空为在所述主体的孔且所述密封等离子体封闭物容纳在该孔中，其中在所述封闭物和所述孔之间具有间隙。
4.根据权利要求1、2或3所述的光源，其中所述密封等离子体封闭物由拉制的管形成。
5.根据权利要求4所述的光源，其中， 管状封闭物熔接至密封其端部的石英盖上， 通过将所述盖熔接至所述主体来定位所述封闭物和圆盘结构，其中所述封闭物在中空内。
6.根据权利要求4所述的光源，其中所述封闭物具有其管的颈缩、密封部分。
7.根据权利要求6所述的光源，其中所述颈缩密封部分由熔接在所述中空的端部上的圆盘支撑。
8.根据权利要求6所述的光源，其中所述封闭物管的所述颈缩部分向外的至少一个管状部分为非颈缩的且熔接至所述主体。
9.根据权利要求8所述的光源，其中所述颈缩部分向外的所述管状部分或所述颈缩部分向外的每个管状部分被锻缩以与所述中空匹配。
10.根据权利要求6所述的光源，其中所述封闭物管的所述颈缩部分向外的一个或两个管状部分在所述主体的具有封闭物的中空处熔入到接附于所述主体的表面上的一个或两个相应的管件中。
11.根据权利要求10所述的光源，其中所述封闭物仅在一端由管件支持，所述中空的另一个端为敞开的。
12.根据权利要求10所述的光源，其中所述封闭物仅在一端由管件支持，所述中空的另一个端为封闭的。
13.根据权利要求8至12中任一所述的光源，其中所述管状部分或所述管状部分之一是敞开的且被布置用以容纳延伸到所述主体内的天线。
14.根据任一在前权利要求所述的光源，其中所述封闭物和所述主体之间的间隙是密封的且独立于所述封闭物而被排空。
15.根据权利要求12所述的光源，其中被排空的间隙由惰性气体填充。
全文摘要
一种具有透明石英的微波谐振主体(11)的灯。该主体具有中心孔(16)，在该孔中插入有密封等离子体的封闭灯泡(17)。该灯泡也是石英的且其外径与所述孔紧密配合。灯泡本身为拉制的石英管(18)，因此具有平滑的内孔(19)。端盖(20)熔接至该石英管且封装了一定量的材料，当微波经谐振主体的孔(21)中的天线(7)馈送进所述主体内时，该材料可被激发以在灯泡中产生发光等离子体。该主体的尺寸设置成能在主体(11)内的法拉第罩、灯泡(17)和灯泡中包含填充物的中空(22)内形成谐振。在灯泡和谐振主体之间有极微小的间隙，这些间隙可被看作是用于谐振目的。该灯泡通过封焊固定在所述主体内。
文档编号H01J65/04GK102687236SQ201080046920
公开日2012年9月19日 申请日期2010年10月18日 优先权日2009年10月21日
发明者B·伯莱斯顿 申请人:塞拉维申有限公司