СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ОСВЕТИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА, ИСПОЛЬЗУЮЩЕГО МИКРОВОЛНОВУЮ ЭНЕРГИЮ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2003 года по МПК H01J61/52 H01J65/04 

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к системе охлаждения осветительного устройства, использующего микроволновую энергию.

Уровень техники
Осветительное устройство, использующее микроволновую энергию, излучает видимый или ультрафиолетовый свет посредством облучения микроволнами безэлектродной плазменной лампы, оно имеет более длительный срок службы, а также демонстрирует лучшую эффективность свечения, чем эффективность свечения ламп накаливания или ламп дневного света.

Фиг. 1 изображает поперечный разрез в продольном направлении, иллюстрирующий осветительное устройство согласно уровню техники.

Как показано на фиг.1, известное осветительное устройство, использующее микроволновую энергию, включает: магнетрон 2, установленный внутри корпуса 1 и генерирующий микроволновую энергию; высоковольтный генератор 3, повышающий напряжение используемого источника питания переменного тока и подающий высокое напряжение на магнетрон 2; волновод 4, присоединенный к выходу магнетрона 2 и передающий микроволновую энергию, генерируемую в магнетроне 2; колбу 5, генерирующую свет посредством заключенных в ней люминесцирующих материалов в плазменном состоянии под воздействием микроволновой энергии, передаваемой по волноводу 4, резонатор 6, закрывающий фронтальный участок колбы, для того чтобы отсекать микроволновую энергию и пропускать свет от колбы 5; рефлектор 7, вмещающий резонатор 7 и фокусирующий и отражающий в прямом направлении свет, генерируемый в колбе 5, диэлектрическое зеркало 8, установленное внутри резонатора 6 позади колбы 5 для того, чтобы пропускать микроволновую энергию и отражать свет; и сборку 9 охлаждающего вентилятора, размещенную в боковой части корпуса 1 и охлаждающую магнетрон 2 и высоковольтный генератор 3.

Колба 5 сконструирована с люминесцентным модулем 5а, изготовленным из кварца и керамики и имеющим заключенные в нем люминесцирующие материалы, которые при возбуждении микроволновой энергией должны излучать свет, и аксиальным модулем 5b, объединенным с люминесцентным модулем 5а с помощью сварки и простирающимся внутрь корпуса 1.

Кроме того, колба 5 охлаждает тепло высокой температуры, генерируемое в люминесцентном модуле 5а, будучи вращаемой двигателем колбы 10.

Между тем, в известном осветительном устройстве, использующем микроволновую энергию, магнетрон 2 генерирует микроволновую энергию в соответствии с подаваемой мощностью, причем микроволновая энергия, генерируемая в магнетроне 2, после прохождения волновода 4 и резонатора 6 возбуждает люминесцентный модуль 5а колбы 5, и люминесцентный модуль 5а генерирует свет. Свет, генерируемый в люминесцентном модуле 5а, отражается рефлектором 7 и таким образом может быть выполнена функция освещения.

Однако при работе известного осветительного устройства, использующего микроволновую энергию, большая часть тепла генерируется в магнетроне 2, волноводе 4, высоковольтном генераторе 3 и т.д., как изображено на фиг.1; магнетрон и т.д. охлаждаются посредством засасывания внешнего воздуха в корпус 1, используя сборку 9 охлаждающего вентилятора.

Однако, поскольку осветительное устройство может использоваться как внутри помещений, так и снаружи, то при воздушном охлаждении с использованием охлаждающего вентилятора для охлаждения генерирующего тепло модуля осветительного устройства, использующего микроволновую энергию, внутрь него могут попасть загрязнения такие, как пыль, насекомые и т.д., или дождь, и соответственно, устройство может быть повреждено, или срок службы устройства может уменьшиться.

В частности, если для повышения яркости увеличивается количество осветительных устройств, то тепло, генерируемое внутри устройства, должно отводиться более эффективно.

Сущность изобретения
Для того чтобы решить вышеупомянутые проблемы, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы обеспечить осветительное устройство, использующее микроволновую энергию, способное более эффективно отводить наружу тепло, генерируемое внутри устройства, и имеющее герметизированную охлаждающую конструкцию, предотвращающую от проникновения внешних загрязнений, посредством установки теплообменника, имеющего контур с охлаждающим веществом, направленный наружу от внутренних модулей, генерирующих тепло.

Для решения вышеупомянутой задачи осветительное устройство, использующее микроволновую энергию включает: магнетрон для генерации микроволновой энергии; колбу для генерации света под воздействием микроволновой энергии; волновод для соединения магнетрона и колбы и для передачи в колбу микроволновой энергии, генерируемой в магнетроне; и корпус, вмещающий магнетрон и волновод, объединенный с колбой; систему охлаждения осветительного устройства, использующего микроволновую энергию, содержащую: теплообменник, установленный снаружи магнетрона и имеющий контур охлаждения; излучающий модуль, установленный снаружи корпуса и излучающий тепло охлаждающего вещества, нагреваемого при прохождении контура охлаждения теплообменника; и средство генерации потока, установленное между выходом излучающего модуля и входом теплообменника для того, чтобы создавать циркуляцию охлаждающего вещества между теплообменником и излучающим модулем.

В осветительном устройстве, использующем микроволновую энергию, включающем: магнетрон для генерации микроволновой энергии; колбу для генерации света под воздействием микроволновой энергии; волновод для соединения магнетрона и колбы и для передачи в колбу микроволновой энергии, генерируемой в магнетроне; и корпус, вмещающий магнетрон и волновод, объединенный с колбой; система охлаждения осветительного устройства, использующего микроволновую энергию, содержит: теплообменник, установленный снаружи от внутренних модулей осветительного устройства, генерирующих тепло, и имеющий контур охлаждения; излучающий модуль, установленный снаружи корпуса и излучающий тепло охлаждающего вещества, нагреваемого при прохождении контура охлаждения теплообменника; и средство генерации потока, установленное между выходом излучающего модуля и входом теплообменника для того, чтобы создавать циркуляцию охлаждающего вещества между теплообменником и излучающим модулем.

Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием конкретных вариантов его воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг.1 изображает поперечный разрез в продольном направлении, иллюстрирующий осветительное устройство, использующее микроволновую энергию, согласно уровню техники,
фиг. 2 изображает концептуальный вид, иллюстрирующий систему охлаждения осветительного устройства, использующего микроволновую энергию, согласно настоящему изобретению,
фиг. 3 изображает концептуальный вид, иллюстрирующий генерирующие тепло внутренние модули осветительного устройства, использующего микроволновую энергию, согласно настоящему изобретению,
фиг. 4 изображает концептуальный вид, иллюстрирующий теплообменник осветительного устройства, использующего микроволновую энергию, согласно настоящему изобретению,
фиг. 5А, 5В и 5С иллюстрируют варианты воплощения установленного на магнетроне теплообменника в виде змеевика, в системе охлаждения осветительного устройства, использующего микроволновую энергию, согласно настоящему изобретению,
фиг.6А, 6В и 6С иллюстрируют варианты воплощения установленного на магнетроне теплообменника в виде бака, в системе охлаждения осветительного устройства, использующего микроволновую энергию, согласно настоящему изобретению,
фиг.7 изображает поперечный разрез фиг.6А,
фиг. 8 иллюстрирует вариант воплощения теплообменника для охлаждения волновода системы охлаждения осветительного устройства, использующего микроволновую энергию, согласно настоящему изобретению,
фиг. 9 изображает вид в перспективе, иллюстрирующий систему охлаждения осветительного устройства, использующего микроволновую энергию, согласно настоящему изобретению,
фиг. 10 изображает поперечный разрез, иллюстрирующий вариант воплощения резервуара охлаждающего вещества системы охлаждения осветительного устройства, использующего микроволновую энергию, согласно настоящему изобретению.

Подробное описание предпочтительных вариантов воплощения
Далее, со ссылками на сопровождающие чертежи, будет подробно описана система охлаждения осветительного устройства, использующего микроволновую энергию, согласно настоящему изобретению.

Фиг. 2 изображает концептуальный вид, иллюстрирующий систему охлаждения осветительного устройства, использующего микроволновую энергию, согласно настоящему изобретению, а фиг.3 изображает концептуальный вид, иллюстрирующий генерирующие тепло внутренние модули осветительного устройства, использующего микроволновую энергию, согласно настоящему изобретению.

Как показано на фиг.2, в осветительном устройстве, использующем микроволновую энергию, имеющем колбу 50 и внутренний модуль 30, генерирующий тепло, внутри корпуса 51, система охлаждения осветительного устройства, использующего микроволновую энергию, согласно настоящему изобретению включает: теплообменник 60, установленный снаружи от внутреннего модуля 30, генерирующего тепло, и имеющий контур охлаждения; излучающий модуль 40, установленный снаружи от корпуса 51 и излучающий тепло охлаждающего вещества, нагреваемого при прохождении контура охлаждения теплообменника 60; а также средство 10 генерации потока, установленное между выходом излучающего модуля 40 и входом теплообменника 60 для того, чтобы создавать циркуляцию охлаждающего вещества между теплообменником 60 и излучающим модулем 40.

Как показано на фиг.3, осветительное устройство, использующее микроволновую энергию, включает: магнетрон 31, генерирующий микроволновую энергию; волновод 33, соединяющий магнетрон 31 и колбу 50 и передающий в колбу 50 микроволновую энергию, генерируемую в магнетроне 31; и корпус 51, вмещающий магнетрон 31 и волновод 33, объединенный с колбой 50.

Кроме того, при необходимости осветительное устройство может включать в корпусе высоковольтный генератор 32, конденсор 34 и т.д.

В частности, как показано на фиг.3, осветительное устройство включает: внутренние модули 30, генерирующие тепло, такие как магнетрон 31, волновод 33, высоковольтный генератор 32 для подачи питания на магнетрон 31, конденсор 34 и т.д. Поскольку при работе осветительного устройства они генерируют большое количество тепла, в работающем состоянии они имеют температуру не менее 100^oС; здесь по уровню нагревания магнетрон 31 является первым, высоковольтный генератор 32 - вторым, а конденсор 34 - третьим.

Соответственно, при работе осветительного устройства, для того чтобы гарантировать стабильность и срок службы внутренних конструкционных частей, тепло, генерируемое во внутренних модулях 30, генерирующих тепло, должно отводиться, другими словами, внутренние модули 30, генерирующие тепло, должны охлаждаться.

Фиг.4 изображает концептуальный вид, иллюстрирующий теплообменник осветительного устройства, использующего микроволновую энергию, согласно настоящему изобретению.

Как показано на фиг.4, теплообменник 60 включает: вмещающий модуль 60с для вмещения внутренних модулей 30, генерирующих тепло, множество контуров 60d охлаждения, здесь впускное отверстие 60а для втекания охлаждающего вещества сформировано на конце контура 60d охлаждения, а выпускное отверстие 60d для выпускания охлаждающего вещества сформировано на другом конце контура 60b охлаждения. Теплообменник 60 может быть сконструирован различными способами, в соответствии с формой внутренних модулей 30, генерирующих тепло.

Фиг. 5А, 5В и 5С иллюстрируют варианты воплощения установленного на магнетроне теплообменника в виде змеевика, в системе охлаждения осветительного устройства, использующего микроволновую энергию, согласно настоящему изобретению. Фиг.6А, 6В и 6С иллюстрируют варианты воплощения установленного на магнетроне теплообменника в виде бака, в системе охлаждения осветительного устройства, использующего микроволновую энергию, согласно настоящему изобретению.

Фиг.7 изображает поперечный разрез фиг.6а.

Как показано на фиг.5А, 5В и 5С, теплообменник 61 для охлаждения магнетрона 31 сконструирован в виде трубки, окружающей внешнюю часть магнетрона 31 в виде змеевика.

Кроме того, как показано на фиг.6А, 6В и 6С и 7, теплообменник 62 для охлаждения магнетрона 31 имеет форму бака, установленного на магнетроне 31.

Фиг.8 иллюстрирует вариант воплощения теплообменника для охлаждения волновода системы охлаждения осветительного устройства, использующего микроволновую энергию, согласно настоящему изобретению.

Как показано на фиг.8, теплообменник 63 для охлаждения волновода 33 сконструирован с впускным отверстием 63а для втекания охлаждающего вещества, с выпускным отверстием 63b для выпускания охлаждающего вещества, и с множеством трубок 63d, подобных змеевику, установленных снаружи волновода 33 для того, чтобы соединить впускное отверстие 63а и выпускное отверстие 63b в виде контура охлаждения. Теплообменник 62 для охлаждения волновода 33 предпочтительно формировать как единое целое с волноводом 33 и формировать контур охлаждения на внешней стенке волновода 33.

Подобно теплообменнику для охлаждения магнетрона или волновода, в теплообменнике 60 для охлаждения высоковольтного генератора 32 или конденсора 34 формируется вмещающий участок для вмещения трубки в виде змеевика, или высоковольтного генератора или конденсора, а также используется теплообменник в форме бака, имеющий внутренний контур охлаждения.

Так же, как показано на фиг.2, для того, чтобы более эффективно осуществлять теплообмен внутри корпуса 51 осветительного устройства, использующего микроволновую энергию, внутри корпуса 51 предпочтительно поместить вентилятор 52 для генерации воздушного потока.

Фиг. 9 изображает вид в перспективе, иллюстрирующий систему охлаждения осветительного устройства, использующего микроволновую энергию, согласно настоящему изобретению. Как показано на фиг.9, излучающий модуль 40 сконструирован с радиатором 41, имеющим впускное отверстие 40а, присоединенное к выпускному отверстию 60b теплообменника 60, и выпускное отверстие 40b, присоединенное ко впускному отверстию 60а теплообменника 60, а также имеет охлаждающий вентилятор 42.

Кроме того, как показано на фиг.2, в качестве средства 10 генерации потока может быть использован насос и т.п. Средство 10 генерации потока установлено между выпускным отверстием 40b излучающего модуля 40 и впускным отверстием 60а теплообменника 60, для того, чтобы создать циркуляцию охлаждающего вещества по теплообменнику 60 и излучающему модулю 40. В частности, для того чтобы регулировать количество циркулирующего охлаждающего вещества, между выпускным отверстием 40b излучающего модуля 40 и средством 10 генерации потока может быть установлен резервуар 20 охлаждающего вещества.

Фиг. 10 изображает поперечный разрез, иллюстрирующий вариант воплощения резервуара охлаждающего вещества системы охлаждения осветительного устройства, использующего микроволновую энергию, согласно настоящему изобретению.

Как показано на фиг.10, в резервуаре 20 охлаждающего вещества внизу торцевого участка сформировано впускное отверстие 11 для втекания охлаждающего вещества из радиатора 41 для того, чтобы понижать общую температуру посредством однородного перемешивания охлаждающего вещества, а на верхнем участке установлен перегораживающий модуль 11а. Также, к концу выпускной трубки 12, выпускающей охлаждающее вещество из резервуара 10 охлаждающего вещества, прикрепляется груз 13, несмотря на то, что положение установки резервуара 10 охлаждающего вещества изменяется, охлаждающее вещество может втекать в трубку.

Между тем, в корпусе 51 осветительного устройства, использующего микроволновую энергию, сформировано отверстие для пропускания соединительной трубки (не показана), соединяющей теплообменник 60 внутри корпуса 51 и излучающий модуль 40, здесь внешняя окружность соединительной трубки и корпус герметизируются, чтобы герметизировать корпус 51.

Кроме того, для того, чтобы сконструировать осветительное устройство компактно, излучающий модуль 40, резервуар 20 охлаждающего вещества и средство 10 генерации потока, установленное снаружи корпуса 51 осветительного устройства, располагаются внутри корпуса 70 в виде модулей.

Для охлаждающей системы могут быть использованы различные охлаждающие вещества, но предпочтительно в качестве охлаждающего вещества использовать воду по соображениям стоимости производства, качества охлаждения и используемой температуры.

Тем временем, будет подробно описана работа системы охлаждения осветительного устройства, использующего микроволновую энергию, согласно настоящему изобретению.

В системе охлаждения осветительного устройства, использующего микроволновую энергию, согласно настоящему изобретению магнетрон 31 генерирует микроволновую энергию в соответствии с подаваемой мощностью, микроволновая энергия, генерируемая в магнетроне 31, возбуждает люминесцирующий модуль (не показан) колбы 50 через волновод 33, соответственно люминесцирующий модуль генерирует свет. В соответствии с работой осветительного устройства, внутренние модули 30, генерирующие тепло, такие как магнетрон 31, высоковольтный генератор 32, волновод 33, конденсор 34 и т.д., генерируют большое количество тепла.

Тем временем, когда работает осветительное устройство, использующее микроволновую энергию, система охлаждения, установленная в осветительном устройстве, работает одновременно с ним.

Более подробно, средство 10 генерации потока генерирует поток охлаждающего вещества, циркулирующий по контуру охлаждения, сформированному в теплообменнике 60, присоединенном к внутренним модулям 30, генерирующим тепло, и излучающему модулю 40.

Циркулирующее охлаждающее вещество поглощает тепло, генерируемое внутренними модулями 30, генерирующими тепло, при прохождении контура охлаждения, сформированного в теплообменнике 60, и при прохождении излучающего модуля 40 излучает тепло, поглощенное в теплообменнике 60, во внешнюю область.

Соответственно обеспечивается возможность стабильно излучать тепло, генерируемое во внутренних генерирующих тепло модулях 30 осветительного устройства, во внешнюю область, даже в герметизированном состоянии; соответственно осветительное устройство может эффективно работать без повреждений внутренних модулей, обусловленных сильным нагревом.

Как описано выше, поскольку осветительное устройство, использующее микроволновую энергию, согласно настоящему изобретению, имеет герметизированную конструкцию и систему охлаждения, можно предотвратить проникновение загрязнений в корпус, и соответственно устройство может быть использовано вне помещений, а его срок службы может быть увеличен посредством предотвращения разрушения внутренних деталей конструкции.

Кроме того, улучшая эффективность охлаждения, можно увеличить максимальную производительность и уменьшить размеры устройства.

Поскольку настоящее изобретение может быть воплощено в различных формах, не отклоняясь от сущности и его существенных характеристик, должно быть понятно, что вышеописанные варианты воплощения не ограничены какими-либо деталями вышеприведенного описания, если не оговорено обратное, а скорее должны интерпретироваться в широком смысле в пределах сущности и рамок, которые определены в прилагаемой формуле изобретения, и следовательно, все изменения и модификации, лежащие в пределах определений и рамок формулы изобретения, или эквивалентные таким определениям и рамкам, должны быть охвачены формулой изобретения.

Изобретение относится к области электротехники. Техническим результатом является повышение эффективности охлаждения. Осветительное устройство, включающее магнетрон для генерации микроволновой энергии; колбу для генерации света под воздействием микроволновой энергии; волновод для соединения магнетрона и колбы для передачи в колбу микроволновой энергии, генерируемой в магнетроне, и корпус, вмещающий магнетрон и волновод, объединенный с колбой, снабжено системой охлаждения, содержащей теплообменник, установленный снаружи магнетрона и имеющий контур охлаждения; излучающий модуль, установленный снаружи корпуса и излучающий тепло охлаждающего вещества, нагреваемого при прохождении контура охлаждения теплообменника, и средство генерации потока, установленное между выходом излучающего модуля и входом теплообменника для того, чтобы создавать циркуляцию охлаждающего вещества между теплообменником и излучающим модулем. 2 с. и 14 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Система охлаждения осветительного устройства, использующего микроволновую энергию, включающего магнетрон для генерации микроволновой энергии, колбу для генерации света под воздействием микроволновой энергии; волновод для соединения магнетрона и колбы и для передачи в колбу микроволновой энергии, генерируемой в магнетроне, и корпус, вмещающий магнетрон и волновод, объединенный с колбой, содержащая теплообменник, установленный снаружи магнетрона и имеющий контур охлаждения, излучающий модуль, установленный снаружи корпуса и выполненный с возможностью излучения тепла охлаждающего вещества, нагреваемого при прохождении контура охлаждения теплообменника, и средство генерации потока, установленное между выходом излучающего модуля и входом теплообменника с возможностью создания циркуляции охлаждающего вещества между теплообменником и излучающим модулем.2. Система по п.1, в которой резервуар охлаждающего вещества, заполненный охлаждающим веществом, устанавливается между излучающим модулем и средством генерации потока.3. Система по п.1, в которой охлаждающим веществом является вода.4. Система по п.1, в которой теплообменник сформирован как единое целое с внешней областью магнетрона.5. Система по п.1, в которой теплообменник дополнительно устанавливается на внешней области волновода.6. Система по п.1, дополнительно содержащая высоковольтный генератор для подачи высоковольтного напряжения питания на магнетрон для генерации микроволновой энергии и теплообменник, установленный на внешней области высоковольтного генератора.7. Система по п.1, дополнительно содержащая конденсор и теплообменник, установленный на внешней области конденсора.8. Система по п.1, в которой теплообменник представляет трубку в форме змеевика, окружающую внешнюю область магнетрона.9. Система по п.1, в которой теплообменник включает модуль основы, вмещающий участок, сформированный в центральной части модуля основы, предназначенный для вмещения магнетрона, впускное отверстие охлаждающего вещества, сформированное на торце модуля основы для втекания охлаждающего вещества, выпускное отверстие охлаждающего вещества, сформированное на другом торце модуля основы для выпускания охлаждающего вещества, контур охлаждения, сформированный внутри модуля основы и выполненный с возможностью соединения впускного отверстия охлаждающего вещества и выпускного отверстия охлаждающего вещества.10. Система охлаждения осветительного устройства, использующего микроволновую энергию, включающего магнетрон для генерации микроволновой энергии, колбу для генерации света под воздействием микроволновой энергии, волновод для соединения магнетрона и колбы и для передачи в колбу микроволновой энергии, генерируемой в магнетроне, и корпус, вмещающий магнетрон и волновод, объединенный с колбой, содержащая теплообменник, установленный на внешней области внутренних модулей осветительного устройства, генерирующих тепло, и имеющий контур охлаждения, излучающий модуль, установленный снаружи корпуса и излучающий тепло охлаждающего вещества, нагреваемого при прохождении контура охлаждения теплообменника, и средство генерации потока, установленное между выходом излучающего модуля и входом теплообменника с возможностью создания циркуляции охлаждающего вещества между теплообменником и излучающим модулем.11. Система по п.10, в которой внутренними модулями, генерирующими тепло, являются магнетрон, волновод и высоковольтный генератор.12. Система по п.10, в которой во внутренние модули, генерирующие тепло, дополнительно включен конденсор.13. Система по п.10, в которой множество теплообменников, установленных на внутренних модулях, генерирующих тепло, соединяются последовательно.14. Система по п.10, в которой теплообменник включает модуль основы, имеющий вмещающий участок для вмещения внутренних генерирующих тепло модулей, и множество контуров охлаждения, впускное отверстие охлаждающего вещества, сформированное на конце множества контуров охлаждения для втекания охлаждающего вещества, и выпускное отверстие охлаждающего вещества, сформированное на другом конце множества контуров охлаждения для выпускания охлаждающего вещества.15. Система по п.10, в которой корпус осветительного устройства герметизируется с возможностью предотвращения проникновения внешних загрязнений.16. Система по п.10, дополнительно содержащая вентилятор, помещенный внутри корпуса, для генерации потока воздуха.