ИСТОЧНИК СВЕТА Российский патент 2015 года по МПК H01J65/04 

Настоящее изобретение относится к источнику света.

В Патенте США №6737809 описана и заявлена:

1. Лампа, содержащая:

(a) волновод, имеющий корпус, содержащий керамический диэлектрический материал с предварительно выбранной формой и предварительно выбранными размерами, причем корпус имеет первую сторону, определяемую первой наружной поверхностью волновода;

(b) первый микроволновый фидер, расположенный внутри и в близком контакте с корпусом волновода, выполненный с возможностью связи микроволновой энергии в корпус от микроволнового источника, имеющего выход и вход и работающего в диапазоне частот от примерно 0.5 до примерно 30 ГГц с предварительно выбранными частотой и интенсивностью, причем фидер соединен с выходом источника, причем упомянутые частота и интенсивность и упомянутые форма корпуса и размеры выбраны так, что корпус резонирует, по меньшей мере, в одном резонансном режиме, имеющем, по меньшей мере, один максимум электрического поля;

(c) закрытую первую полость, зависящую от упомянутой первой поверхности в корпусе волновода; и

(d) первую колбу, расположенную в полости в положении, соответствующем максимуму электрического поля во время работы, причем колба содержит газовый наполнитель, который при получении микроволновой энергии от резонирующего корпуса волновода образует светоизлучающую плазму.

Мы называем эту лампу керамической волноводной лампой и разработали ее технологию, и, в частности, разработали согласующую цепь для согласования выходного импеданса микроволнового источника с входным импедансом волновода. Это описано в Международной Заявке на Патент №PCT/GB2007/001935 («Заявка 1935»). При входе в национальную фазу Соединенного Королевства Великобритании и Северной Ирландии под №GB 0820183.2 основной пункт формулы изобретения был изменен следующим образом:

1. Лампа, приводимая в действие от источника микроволновой энергии, причем лампа содержит:

- безэлектродную разрядную колбу,

- излучатель для излучения микроволновой энергии на колбу,

- патрон колбы, образованный из керамического материала, покрытого электропроводящим экраном, причем патрон имеет:

- первое углубление, содержащее колбу, причем углубление открыто, для того чтобы сделать возможным свечение света из колбы, и

- второе углубление, содержащее излучатель, причем второе углубление открыто, для того чтобы сделать возможным соединение микроволн к излучателю, и

- микроволновую цепь, имеющую:

- вход для микроволновой энергии от ее источника, и

- выходное соединение ее с излучателем в керамическом патроне, в котором микроволновая цепь является

- емкостно-индуктивной цепью, выполненной как полосовой фильтр и согласующей выходной импеданс источника микроволновой энергии с входным импедансом комбинации цепи, патрона и колбы.

В нашей разработке безэлектродных колб в волноводе мы объединили лампу и волновод, делая возможным излучение света через волновод. Эта разработка является предметом нашей Международной Заявки на Патент №PCT/GB2008/003829. В ней описан и заявлен:

1. Источник света, питаемый микроволновой энергией, причем источник имеет:

- твердый плазменный тигель из материала, который является просвечивающим для выхода света из него, причем плазменный тигель имеет герметичную полость в плазменном тигле,

- клетку Фарадея, окружающую плазменный тигель, причем клетка является, по меньшей мере, частично светопроводящей для выхода света через нее от плазменного тигля, причем, в это же время, является ограждением микроволн,

- наполнитель в полости из материала, возбуждаемого микроволновой энергией, для образования светоизлучающей плазмы в нем; и

- антенну, расположенную внутри плазменного тигля, для передачи вызывающей плазму микроволновой энергии к наполнителю, причем антенна имеет:

- соединение, простирающееся за пределы плазменного тигля, для связи с источником микроволновой энергии;

причем устройство выполнено так, что свет от плазмы в полости может проходить через плазменный тигель и излучаться из него через клетку.

Для понимания этого источника света мы используем следующие определения:

просвечивающий означает, что материал, из которого выполнена деталь, описанная как просвечивающая, является прозрачным или полупрозрачным;

«плазменный тигель» означает замкнутый корпус, ограждающий плазму, причем плазма находится в полости, когда наполнитель последней возбужден микроволновой энергией от антенны.

Мы называем этот источник света LER.

Мы заметили значительную разницу между лампой с керамическим волноводом, использующей безэлектродную колбу, вставленную в волновод, и LER. В предыдущем случае существует изменение входного импеданса волновода между запуском и установившимся режимом работы. Это вызывает рассогласование импеданса с выходным импедансом микроволнового - источника, возбуждающего лампу. Это рассогласование устраняется в полосовой согласующей цепи нашей Заявки 1935, позволяющей ей пропускать микроволновую энергию как при запуске, так и во время нормальной работы. (Мы не уверены полностью в том, что мы понимаем причину этого изменения волнового сопротивления, но мы полагаем, что оно связано с емкостным зазором между колбой и волноводом в лампе с керамическим волноводом.) В случае LER во входном импедансе такого изменения нет. В самом деле, мы были удивлены, заметив то, что входной импеданс LER остается, по существу, постоянным между запуском и нормальной работой.

В нашей Заявке на Патент №0907947.6 мы описали источник света, питаемый микроволновой энергией, причем источник имеет:

- твердый плазменный тигель из материала, который является просвечивающим для выхода света из него, причем плазменный тигель имеет герметичную полость в плазменном тигле,

- клетку Фарадея, окружающую плазменный тигель, причем клетка является, по меньшей мере, частично светопроводящей для выхода света через нее от плазменного тигля, причем, в это же время, является ограждением микроволн,

- наполнитель в полости из материала, возбуждаемого микроволновой энергией, для образования светоизлучающей плазмы в нем; и

- антенну, расположенную внутри плазменного тигля, для передачи вызывающей плазму микроволновой энергии к наполнителю, причем антенна имеет:

- соединение, простирающееся за пределы плазменного тигля, для связи с источником микроволновой энергии;

причем источник света также включает в себя:

- генератор микроволн с частотой для возбуждения резонанса внутри просвечивающего тигля и клетки Фарадея для возбуждения светоизлучающей плазмы в герметичной полости, и

- волновод для связи микроволн от генератора с антенной, причем волновод имеет

- длину, по существу, двух или более половин длин волны и имеет:

- выход из генератора, расположенный на одной четверти длины волны от его входного конца, и

- вход для соединения антенны, расположенный на одной четверти длины волны от его выходного конца.

Теперь мы разработали альтернативу волновода для связи микроволн от генератора с антенной, которая заключается в том, что мы определили, что волновод может быть заменен соосным соединением между генератором и антенной.

Таким образом, согласно настоящему изобретению разработан источник света, питаемый микроволновой энергией, причем источник имеет:

- твердый плазменный тигель из материала, который является просвечивающим для выхода света из него, причем просвечивающий тигель имеет герметичную полость в нем;

- ограждающую микроволны клетку Фарадея, окружающую просвечивающий тигель, причем клетка является, по меньшей мере, частично светопроводящей для выхода света через нее от просвечивающего тигля;

- наполнитель в полости из материала, возбуждаемого микроволновой энергией, для образования светоизлучающей плазмы в нем;

- антенну, расположенную внутри просвечивающего тигля, для передачи вызывающей плазму микроволновой энергии к наполнителю, причем антенна имеет:

соединение, простирающееся за пределы просвечивающего тигля, для связи с источником микроволновой энергии;

- генератор микроволн для возбуждения светоизлучающей плазмы в герметичной полости, причем генератор имеет выход для микроволн;

- средство для крепления генератора к просвечивающему тиглю, причем средство крепления имеет:

проход с проводящей стенкой, простирающейся от выхода генератора к соединению антенны; и

- электрический проводник, проходящий вдоль прохода от выхода генератора к соединению антенны, причем проводник образует с проводящим проходом линию передачи для микроволновой энергии от генератора к просвечивающему тиглю для возбуждения плазмы в нем.

Предпочтительно генератор выполнен с возможностью формирования микроволн с частотой для возбуждения резонанса внутри просвечивающего тигля.

Предпочтительно клетка Фарадея и шасси генератора микроволн электрически соединены вместе посредством проводящей стенки прохода. Обычно клетка, шасси и стенка заземляются. В предпочтительном варианте осуществления проводящей стенкой является канал в металлическом теле, соединяющем клетку Фарадея и просвечивающий тигель и генератор микроволн.

Предпочтительно электрический проводник выполнен соосно с каналом и удерживается в центре канала посредством прокладки. Для удобства прокладка выполнена из твердого диэлектрического материала, в предпочтительном варианте осуществления - из корундовой керамики.

Для того чтобы помочь понять изобретение, теперь будет описан конкретный вариант его осуществления посредством примеров со ссылкой на прилагаемые чертежи, в которых:

Фиг. 1 представляет перспективное изображение с пространственным разделением деталей источника света согласно изобретению;

Фиг. 2 представляет собой вид с местным центральным разрезом источника света с фиг.1; и

Фиг. 3 представляет собой вид, подобный фиг.2, показывающий размеры предпочтительного варианта осуществления.

Ссылаясь на чертежи, источник света снабжается энергией посредством магнетрона 1 и имеет кварцевый тигель 2, из которого во время использования излучается свет.

Два алюминиевых крепежных блока 3, 4 скреплены вместе, и блок 3 прикреплен к кожуху 5 магнетрона 1 посредством винтов (не изображенных). Кварцевый тигель прикреплен к блоку 4 посредством клетки 6 Фарадея в форме перфорированной металлической оболочки, прикрепленной у его обода 7 к блоку 4.

Кварцевый тигель ограждает возбудимый наполнитель в центральной полости 8, закрытой концевым выступом 9.

Согласно изобретению, выходное образование 11 магнетрона имеет проводящий медный колпачок 12, установленный с электрическим контактом с ним. Колпачок продлен медным стержнем 14. Стержень простирается через блоки 3, 4 в канал 15 в тигле 2 для связи микроволн от магнетрона с тиглем.

Воздушное пространство 16 предоставляется вокруг колпачка 12 в блоке 3. От колпачка стержень простирается с незначительным воздушным зазором в трубке 17 из корундовой керамики через воздушное пространство и выступ 18 блока 4, расположенный в отверстии в концевой стенке блока 3.

Компоненты выполнены с размерами для работы на 2.4 ГГц. Размеры показаны на фиг. 3.

При использовании микроволны, сформированные в магнетроне, распространяются вдоль линии передачи, образованной посредством стержня 14 с соосным расположением внутри блоков, образования 11, колпачка 12, стержня 14, керамической трубки 17, воздушного пространства 16 и канала 19, в котором керамическая трубка простирается с незначительным зазором, причем все они являются круглыми в поперечном сечении и концентрическими. От дальнего конца стержня микроволна излучается в кварцевый тигель, устанавливая электромагнитный резонанс, имея максимальную напряженность поля в полости 8, заставляя плазму в ней излучать свет. Плазма инициируется посредством неизображенного пускателя в канале 20 в блоке 4.

Источник света запитан посредством магнетрона (1) и имеет кварцевый тигель (2), имеющий плазменную полость (8) с возбуждаемым наполнителем, из которого при использовании излучается свет. Два алюминиевых крепежных блока (3, 4) скреплены вместе, и блок (3) прикреплен к кожуху (5) магнетрона (1). Кварцевый тигель прикреплен к блоку (4) посредством клетки (6) Фарадея в форме перфорированной металлической оболочки, прикрепленной у его обода (7) к блоку (4). Выходное образование (11) магнетрона имеет проводящий медный колпачок (12), установленный с электрическим контактом с ним. Колпачок продлен медным стержнем (14). Стержень простирается через блоки (3, 4) в канале (15) в тигле (2) для связи микроволн от магнетрона с тиглем. Воздушное пространство (16) предоставляется вокруг колпачка (12) в блоке (3). От колпачка стержень простирается с незначительным воздушным зазором в трубке (17) из корундовой керамики через воздушное пространство и выступ (18) блока (4), расположенный в отверстии в концевой стенке блока 3. Технический результат - стабилизация входного импеданса волновода между запуском и установившимся режимом работы. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Источник света, питаемый микроволновой энергией, причем источник имеет:
- твердый плазменный тигель из материала, который является просвечивающим для выхода света из него, причем просвечивающий тигель имеет герметичную полость в нем;
- ограждающую микроволны клетку Фарадея, окружающую просвечивающий тигель, причем клетка является, по меньшей мере, частично светопроводящей для выхода света через нее от просвечивающего тигля;
- наполнитель в полости из материала, возбуждаемого микроволновой энергией, для образования светоизлучающей плазмы в нем;
- антенну, расположенную внутри просвечивающего тигля, для передачи вызывающей плазму микроволновой энергии к наполнителю, причем антенна имеет:
- соединение, простирающееся за пределы просвечивающего тигля, для связи с источником микроволновой энергии;
- генератор микроволн для возбуждения светоизлучающей плазмы в герметичной полости, причем генератор имеет выход для микроволн;
- электрический проводник, проходящий от выхода генератора к соединению антенны; и
- средство для крепления генератора к просвечивающему тиглю, причем средство крепления имеет:
- проход с проводящей стенкой, простирающейся от выхода генератора к соединению антенны, причем электрический проводник проходит вдоль прохода, и проход выполнен в виде двух частей:
- первой части, в которой имеется воздушный зазор между проводящей стенкой и электрическим проводником, и
- второй части, в которой имеется твердая диэлектрическая прокладка между проводящей стенкой и электрическим проводником;
при этом проводник образует с проводящим проходом линию передачи микроволновой энергии от генератора к просвечивающему тиглю для возбуждения плазмы в нем.

2. Источник света по п. 1, в котором генератор выполнен с возможностью формирования микроволн с частотой для возбуждения резонанса внутри просвечивающего тигля.

3. Источник света по п. 1, в котором клетка Фарадея и шасси генератора микроволн электрически соединены вместе посредством проводящей стенки прохода.

4. Источник света по п. 3, включающий в себя заземляющее соединение для всех из клетки, шасси и стенки.

5. Источник света по п. 3, в котором проводящей стенкой является канал в металлическом теле, соединяющем клетку Фарадея и просвечивающий тигель и генератор микроволн.

6. Источник света по п. 5, в котором электрический проводник выполнен соосно с каналом и удерживается в центре канала посредством прокладки.

7. Источник света по п. 1, в котором твердым диэлектрическим материалом является корундовая керамика.

8. Источник света по п. 1, в котором электрический проводник соединен с металлическим колпачком, установленным на выходное образование генератора микроволн.

9. Источник света по любому из предшествующих пунктов, в котором генератором микроволн является магнетрон.