专利名称：具有多用途旋转电动机的微波灯的制作方法
技术领域：
本发明针对一种改良的微波灯，本发明尤其针对一种小型及具有较高可靠性的灯。
微波灯是公知的，典型地它包括用于提供微波功率的装置(诸如磁控管)、含有形成放电的填充物的灯泡以及用于将微波功率耦合到灯泡的装置。另外，在许多微波灯中，灯泡是旋转的。这是因为灯泡的旋转提供了许多好处，包括灯泡表面周围的温度平衡、改进的空间辐射性质、放电稳定性、消除视觉“晃动”(wobble)、较高的效率和在将强制空气冷却施加给灯泡的那些灯中更好的冷却。例如，见第4,485,332、4,695,757、4,954,756号美国专利及第08/176,273和08/046,671号待批的美国专利申请。
在微波灯中还需要提供磁控管的冷却，这常常通过使用吹风机提供强制空气冷却而达到。在现有技术的微波灯中，用分开的电动机旋转灯泡和操作吹风机。
如上所述，在某些微波灯中，特别在以高功率密度工作的那些微波灯中，对灯泡也强制空气冷却。在这些灯中，也使用分开的电动机使为灯泡冷却提供增压空气的压缩机运作。
根据本发明，使用单个旋转电动机旋转灯泡，并为磁控管冷却给吹风机提供旋转运动和/或为灯泡冷却给强制空气冷却装置提供旋转运动。根据一种变动，可对磁控管液体冷却，在这种情况下，旋转电动机将给一个泵提供旋转运动，以使冷却液体流经磁控管。
本发明提供了许多优点，包括较低的成本和较少的部件数量、较低的布线复杂性和较高的可靠性(因为电动机在微波灯中是薄弱环节，易出故障)。通过把两个或更多的电动机组合成一个，提供了一种故障危险较小的质量更高的设计。
另一个优点是减小了灯泡的体积，因此更紧凑。这对于提供可见光的微波灯尤为重要，因为由于这些照明装置可被改型为现有的装置。因此，本发明尤其适用于诸如第5,404,076号美国专利中所揭示的包括使用基于硫和硒的填充物可见光照明装置。但是，不管光谱输出如何，本发明可广泛地适用于所有类型的微波灯。
用于现有技术的微波灯中以提供强制空气冷却的吹风机是标准的设计，并且包括由外壳围着的叶轮或吹风机叶轮，所述外壳用于容纳空气并将它沿特定的方向喷出。根据本发明的另一方面，提供了一种只包括一个叶轮，而没有通常的外壳的吹风机。这显著节约成本和空间，同时提供足够的磁控管冷却。
根据本发明的还有一个方面，把电动机、灯泡管基和灯泡作为一个整体部件提供。灯泡和电动机都设计得有大约相同的长寿命。但是，如果有一个出故障，则要同时替换两个，如果两个成为整体部件，则可容易地完成。根据本发明的再一个方面，由于吹风机过一段时间后变脏，并在和灯泡和/或电动机大致的相同的时间被替换，故作为一个整体部件提供灯泡、灯泡管基、电动机和吹风机。
参考附图，将更好地理解本发明，这些附图是
图1示出本发明的一个实施例。
图2是部分以剖面图示出的电动机和轴的详图。
图3示出灯和反光镜的外形图。
图4到6示出本发明的另一个实施例。
图7是电动机和叶轮的近视图。
图8示出整体连接的电动机轴和灯泡管基。
参照图1，该图示出使用灯泡2的无电极灯。带有天线5的磁控管4向矩形波导管6提供微波功率，波导管6通过耦合槽8将功率耦合到灯泡2中的填充物。灯泡和介质反射镜9位于由底座10和不透微波辐射但透可见光的圆柱形网状物14构成的微波谐振腔中。包括叶轮或吹风机叶轮18，以向磁控管提供冷却空气。
根据本发明的一个方面，提供旋转电动机16，以旋转灯泡和叶轮。电动机具有沿相反方向延伸的共线的轴部分19和20。下面的轴部分19耦合到附于灯泡2的管基34，以旋转灯泡，而上面的轴部分耦合到叶轮。可使用熟悉本领域的人已知的任何机械的耦合模式将电动机轴耦合到灯泡管基和叶轮。在图2中所示的实施例中，把轴套32用环氧树脂粘合至灯泡管基。轴套中有tinaman螺母28，而且带螺纹的电动机的轴部分被固定在螺母中。电动机的零件38沿上面的轴部分20一起旋转，该部分又旋转零件39。将零件53胶合到零件39和叶轮41，由此使叶轮旋转。
参照图1，在叶轮的操作中，空气进入外壳开口40，流入叶片正在转动的叶轮。这使得空气加速，并使灯外壳42的内部增压。被增压的空气流过磁控管散热片45，并通过相应于箭头43的位置的孔流出外壳。
由此，可以看出，提供了一种小型化的结构，这种结构使用单个电动机既旋转灯泡，也旋转叶轮。如上所述，这样的结构比起使用两个电动机的现有技术的结构来有许多好处，包括更低的成本、更少的部件、更小的体积和辊高的可靠性。
参照图3，示出了体现本发明的一种灯的外形图。外壳42中装入了磁控管、吹风机和相关的电子线路。灯泡2被放置在网状物14中，它接近介质反射镜，而外部的反光镜器55通过托架56固定于外壳。盖玻璃48通过夹具固定在反光镜开口上面。冷却空气流入外壳中的开口40，并在冷却了磁控管后在箭头43的位置处流出。
图1和2所示的实施例使用从环境中吸入的空气来冷却磁控管，然后将空气再放回环境中。在许多的情况下，由于灰尘、水汽、外来粒子、病菌等等的存在，这种空气的循环是一个问题。由此，希望有一个密封的系统。一种做到这一点的方法是用液体的冷却剂，诸如水来冷却磁控管，并且通过位于装置外部的冷却散热片放出热量。
图4中示出使用液体冷却的实施例。电动机16′有一个下面的轴部分，该部分如在前面的实施例中那样耦合到灯泡管基，但在这种情况下，上面的轴部分驱动旋转泵60。泵60通过导管66将冷却液体抽到磁控管4，所述冷却液体在冷却了磁控管后通过导管66返回位于灯外壳外部的热交换器67。液体在热交换器中由外部空气冷却，在此之后冷却液体再循环至磁控管。
可以购得水冷式磁控管，尤其是较高功率的磁控管。优点是更低的磁控管阳极温度和消除噪声、灰尘和不必用电力推动大量空气流过磁控管。可以使用各种液体的冷却剂，例如，水/酒精或者水/乙二醇混合物，从而灯可以在室外的环境中工作。
可以购得合适的泵。例如，不密封磁性耦合的泵是一般的，而小直径高速泵是熟知的。
图5中示出本发明的另一个实施例。如上所述，需要施加强制空气冷却给高功率密度无电极灯的灯泡。在图5中，提供了旋转灯泡2并驱动强制气体冷却装置(诸如旋转高速压缩机70，例如，涡旋压缩机)的旋转电动机16″。
这样的压缩机可以达到包括从大约0.5psi到几个psi的压力。把经压缩的空气馈到导管71，并穿过喷嘴72中指向灯泡的孔。小型投射灯需要以高速旋转，以达到放电的稳定性和高效能，并消除视觉“晃动”。这些是独立的效果，它们可能在不同的速度开始起作用；但是，因为它们可能都在足够高的速度发生，故本发明把小型旋转压缩机以基本上超过同步电动机速度工作的安排是引起兴趣的。已知一种合适的涡旋压缩机，而在第3,924,977和4,199,308号美国专利中描述了一些例子，通过引用而将它们包括在此。
图6中示出另一个实施例。在这个实施例的安排中，电动机16用一个轴部分旋转灯泡，并且同时用另一个轴部分旋转吹风机装置，以既冷却磁控管又冷却灯泡。吹风机叶轮80提供高压强空气以冷却灯泡，而直径较小的低压吹风机叶轮82提供空气以冷却磁控管。
在图1所示的本发明的实施例中，如此地选择叶轮的旋转速度，从而移动足够的空气经过磁控管，以使其阳极温度低于制造商的规定。灯泡的旋转速度应足够高，从而灯泡表面中的不完善性或者灯泡管泡的晃动当被人感知时不致引起显著的光的空间调制。为了做到这一点，我们选择了2700 rpm作为最小的旋转速度。速度还应该足以稳定在开始和运转条件下的硫放电。最大速度是这样的，从而灯泡由于离心力将不显著偏离其旋转轴。对一个给定的灯泡直径、质量、支持管基长度和强度，有一个旋转速度，它将给予旋转轴显著偏离。当灯泡管泡开始关于其轴振动时，应该避免这种情况，以防止可能的支持管基破坏和光学轨迹的模糊。对于较佳实施例中所示的灯泡(35mm OD)，这个速度是大约3450 rpm(60Hz)。
较佳实施例中选择的电动机是Comair Rotron＂Diplomat″,#DAF77BX。它是200 VAC,50/60 Hz延伸轴，3000 rpm标称速度。叶轮直径是5.29″。图7中示出电动机/吹风机的图。
根据本发明的另一个方面，如图1和2中所示，用于冷却磁控管的吹风机仅包括叶轮。众所周知，典型地吹风机包括围绕叶轮的外壳，用于包含它及空气，并沿特定的方向发出它。但是，已经发现，通过单单使用叶轮，可以在对无电极灯的本申请中实现节约相当大的成本和空间。叶轮通过旋转叶片72使输入至它的空气加速。这给灯外壳加压，引起足够的冷却空气流过磁控管。由此，得到一个主要的实际优点。
根据本发明的另一个方面，把灯泡和电动机作为整体部件制造。可以预期，使用些填充物，例如硫，灯泡将持续使用几千小时，电动机也应这样。但是如果有一个出故障，将要在同时替换两个。由此，当把一个或者另一个做成中空的，并且把另一个插入在那里并粘合时，可以把灯泡管基粘合到电动机轴。例如，见图8，该图中电动机轴100胶合在中空的管基102中。于是，一旦出故障，整个的整体部件就被替代，避免个别部件的替换，并且只需备有一种部件。在类似的方式中，吹风机叶轮可以和灯泡/电动机制成整体部件，而在出现故障时替换整个部件。由于经过多年的使用吹风机叶轮积满灰尘，而丧失效能，故这将是便利的。
虽然已经揭示了本发明的说明性的实施例，但对熟悉本领域的人而言当然可以有变化。例如，虽然在这里所描述的实施例中使用沿相反的方向延伸的电动机轴部分，但可能有其它的设计，其中用单个的轴部分完成多于一个部件的旋转。相应地，不同类型的强制气体冷却装置可以用相同的旋转电动机旋转。由此，应该注意，所揭示的本发明只由所附的权利要求和其等效的内容限制。
权利要求
1．一种微波灯，其特征在于包括包含形成放电填充物的灯泡及用于提供微波功率的装置，所述功率耦合到所述灯泡以激励所述填充物，其中，所述灯还包括用于向所述提供微波功率的装置提供冷却气体的吹风机装置，或者用于向所述提供微波功率的装置提供冷却液体的泵装置，所述灯还可包括用于向所述灯泡提供冷却气体的强制气体冷却装置，及旋转电动机，用于a)旋转所述灯泡和b)向所述吹风机装置或者泵装置和/或所述强制气体冷却装置提供旋转运动。
2．如权利要求1所述的灯，其特征在于，所述灯包括用于向所述提供微波功率的装置提供冷却气体的吹风机，并且所述旋转电动机将旋转运动提供给所述灯泡装置。
3．如权利要求1所述的灯，其特征在于所述灯包括用于向所述提供微波功率的装置提供冷却液体的泵装置，并且所述旋转电动机将旋转运动提供给所述泵装置。
4．如权利要求1所述的灯，其特征在于所述灯包括用于向所述灯泡提供冷却气体的强制气体冷却装置，并且所述旋转电动机将旋转运动提供给所述强制气体冷却装置。
5．如权利要求4所述的灯，其特征在于所述强制气体冷却装置包括旋转压缩机装置。
6．如权利要求4所述的灯，其特征在于所述灯还包括所述吹风机装置，并且所述旋转电动机将旋转运动提供给所述吹风机装置。
7．如权利要求6所述的灯，其特征在于所述强制气体冷却装置包括第二吹风机装置。
8．如权利要求1所述的灯，其特征在于所述旋转电动机包括电动机外壳，并有第一和第二沿相反方向延伸的轴部分，所述灯泡具有一个附于该灯泡的管基，所述第一轴部分连耦合所述管基，用于旋转所述灯泡，而所述第二轴部分适合于所述吹风机装置，所述泵装置或者所述强制气体冷却装置提供旋转运动。
9．如权利要求2所述的灯，其特征在于所述吹风机装置包括一个由所述电动机旋转的叶轮，并且用于提供微波功率的所述装置，和所述叶轮位于灯外壳中，当所述叶轮旋转时所述外壳被所述叶轮加压。
10．如权利要求9所述的灯，其特征在于所述吹风机装置包括所述叶轮。
11．如权利要求8所述的灯，其特征在于所述第一电动机轴部分和所述灯泡管基相互粘接，由此形成整体部件。
12．如权利要求11所述的灯，其特征在于把所述第二轴部分粘接至所述吹风机装置。
13．一种微波灯，其特征在于包括包含形成放电填充物的灯泡，用于提供微波功率的装置，所述功率耦合到所述灯泡以激励所述填充物；吹风机，它不包括吹风机外壳，但它包括当其旋转时用于吸入冷却空气和吹出所述冷却空气的叶轮装置；灯外壳，它包围所述叶轮装置和所述用于提供微波功率的装置，及用于旋转所述叶轮的装置；由此当所述叶轮旋转时，对所述灯外壳被加压，并且所述冷却空气流过所述提供微波功率装置。
14．一种由几个不可相互分离的零件组成的整体部件，其特征在于包括包含形成放电媒质的灯泡，固定于所述灯泡的灯泡管基，和具有不可分离地固定于所述灯泡管基的旋转电动机。
15．如权利要求14所述的装置，其特征在于所述灯泡管基是中空的，并且把所述电动机轴粘接所述灯泡管基中。
16．如权利要求14所述的装置，其特征在于所述电动机轴是中空的，并且把所述灯泡管基粘接所述电动机轴中。
17．如权利要求14所述的部件，其特征在于所述部件还包括吹风机，其中，把所述轴轴的一端或者其附近固定于所述灯泡管基，并在所述轴的另一端或其附近把所述轴不可分离地固定于所述吹风机。
全文摘要
在一种用微波供电的无电极灯(2)中,单个旋转电动机(16)被用于a)旋转灯泡,和b)向吹风机装置(18)或泵装置(60)提供旋转运动,以向磁控管(4)提供冷却的流体和/或对强制气体冷却装置提供旋转运动,以向灯泡提供冷却气体给灯泡。吹风机装置可以只包括一个叶轮,而没有通常的吹风机外壳。电动机、灯泡管基和灯泡,或者电动机、灯泡管基、灯泡和吹风机可以形成为一个整体部件,从而便于更换。
文档编号H01J61/02GK1209903SQ97191829
公开日1999年3月3日 申请日期1997年1月24日 优先权日1996年1月26日
发明者迈克尔G·于里, 布来恩·特纳, 罗伯特D·伍滕 申请人:熔化照明股份有限公司