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CN102239750B - 低频无电极等离子灯 - Google Patents

低频无电极等离子灯 Download PDF

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CN102239750B
CN102239750B CN200980146787.XA CN200980146787A CN102239750B CN 102239750 B CN102239750 B CN 102239750B CN 200980146787 A CN200980146787 A CN 200980146787A CN 102239750 B CN102239750 B CN 102239750B
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Abstract

提供了一种无电极等离子灯和发光方法。该等离子灯可以包括提供射频(RF)功率的功率源以及含有填充物的灯泡，该填充物在RF功率耦合到填充物时形成等离子体。等离子灯还包括具有四分之一波共振模式的共振结构。该共振结构包括灯体，该灯体包括：具有大于2的相对电容率的介电材料；内部导体；以及外部导体。该功率源构造成大约以用于共振结构的共振频率提供RF功率给灯体。

Description

低频无电极等离子灯
相关申请
本申请要求2008年9月18日提交的名为“低频无电极等离子灯”的美国临时专利申请No.61/098,201的优先权，在此通过参引的方式将该专利申请的全部内容并入。
技术领域
本领域涉及用于发光的系统和方法，更具体地，涉及无电极等离子灯。
附图说明
图1A是根据示例性实施例的等离子灯的截面和示意性视图。
图1B是根据示例性实施例的具有圆柱形外表面的灯体的透视截面视图。
图2A是根据示例性实施例的灯泡的侧视截面视图。
图2B是根据示例性实施例的具有尾部的灯泡的侧视截面视图。
图2C示出了根据示例性实施例的由填充物产生的光谱的曲线图。
图3A是根据示例性实施例的用于无电极等离子灯的驱动电路的框图。
图3B是根据示例性实施例的射频(RF)功率检测器的框图。
图3C是根据替代性的示例性实施例的射频(RF)功率检测器的框图。
图4A-E是根据示例性实施例的用于启动无电极等离子灯的方法的流程图。
图5是根据示例性实施例的用于无电极等离子灯的运行模式操作的方法的流程图。
图6A-D示出了使用灯体中的调谐孔来进行阻抗匹配和/或调频的示例性实施例。
具体实施方式
尽管本发明能够实现多种修改和替代性的构造，但是此处将详细描述图中所示的实施例。然而，应当理解，不存在将本发明限制于所公开的具体形式的目的。相反，意在使本发明涵盖所有落在如所附权利要求所明确阐述的本发明的精神和范围内的修改、等同设置以及替代性构造。
图1A是根据示例性实施例的等离子灯100的截面和示意性视图。这仅仅是示例，其他的等离子灯也可以与其他的实施例一起使用，包括微波或电感等离子灯。在图1A的示例中，等离子灯100可以具有：由一种或多种固体介电材料形成的灯体102；以及邻近灯体102定位的灯泡104。在一个示例性实施例中，灯体102由具有大约9.2的相对电容率的固体氧化铝形成。灯泡104含有能够形成发光等离子体的填充物。灯驱动电路106将射频功率耦合到灯体102中，该功率继而被耦合到灯泡104中的填充物中，以形成发光等离子体。在示例性实施例中，灯体102形成共振结构，该共振结构含有射频功率并将其提供给灯泡104中的填充物。
在示例性实施例中，灯体102相对较高，并且涂覆有导电材料。在灯体102内形成有凹部118。灯体102的外侧上的涂层108o形成外部导体。凹部118内的涂层108i形成内部导体。外部导体和内部导体通过穿过灯体102的底部的导电涂层被一起接地。外部导体在灯体102上方延续，并且在灯泡104的顶部附近围绕灯泡104(尽管灯泡104的一部分延伸越过外部导体)。内部导体同样朝灯泡104延伸，并且在底部附近围绕灯泡104(尽管灯泡104的一部分延伸越过内部导体进入凹部118中)。灯体102的表面114并不涂覆导电材料(外部导体和内部导体形成靠近灯泡104的开路)。当内部导体H3的长度大约为该波导结构中的射频功率的波长(λg)的四分之一时，该结构近似为四分之一波同轴共振器。该四分之一波共振器的短路端沿着灯体102的底部被发现，其中涂层108o和108i在该处通过导电涂层被一起接地。该四分之一波共振器的开路端位于未涂覆的表面114处。这与较宽且较短的构造形成了对比，该较宽且较短的构造近似为半波长共振腔而不是四分之一波同轴共振器。
在图1A的示例性实施例中，开口110延伸穿过灯体102的较薄区域112。开口110中的灯体102的表面114不被涂覆，并且灯泡104的至少一部分可以定位在开口110中，以接收来自灯体102的功率。在示例性实施例中，较薄区域112的厚度H2可以处于从1mm到15mm的范围，或者处于包含在该范围内的任何范围，并且可以小于灯泡104的外侧长度和/或内部长度。灯泡104的一端或全部两端可以从开口110中伸出，并且延伸越过灯体102的外表面上的导电涂层。这有助于避免形成在从灯体102耦合功率处的区域附近的高强度等离子体对灯泡104的端部的损害。
内部导体和外部导体提供固体介电灯体102的较薄区域112中靠近灯泡104的高电场强度电容区域。这在灯泡104中产生电场，该电场基本上沿着灯泡104的中心轴线排列，基本平行于灯泡104的圆柱形壁。然而，由于灯泡104的端部延伸越过内部导体和外部导体，所以电场和等离子体主要限定在灯泡104的中间区域中而不是影响灯泡104的端部(这可能潜在地损坏灯泡104)。由内部导体和外部导体限界的介电材料的该较薄区域112确定施加于灯泡104的电场的形状并控制该电场。
在一些实施例中，由于较薄区域112所提供的电容，高度H1小于λg/4。激发灯体102中的特定共振模式所需的频率通常还与灯体102的相对电容率(也称为介电常数)的平方根成反比。结果，较高的相对电容率导致在给定的功率频率下特定的共振模式所需的灯体102较小(或者对于给定尺寸的灯体，频率较低)。另外，与共振腔灯相比，灯体102可以具有小于波导中的RF功率的波长的一半的尺寸(小于λg 2)。在示例性实施例中，灯体102的高度和直径(或宽度)都小于用于共振结构的λg/2。在示例性实施例中，在对于用于灯体102的介电材料的相对电容率的自由空间中，灯体102的高度H1和直径D1(或者，对于矩形和其他形状，是宽度)都可以小于λ/2。在一些实施例中，内部导体和外部导体可以不平行，并且可以相对于另一个倾斜或者具有不规则的形状。在其他实施例中，外部导体和/或内部导体可以是矩形或其他形状。
可以使用高频模拟软件来帮助选择灯体102和导电涂层的材料和形状，以实现期望的共振频率和灯体102中的电场强度分布。然后，可以根据经验对期望的属性进行细调。
灯100具有插入在灯体102中的驱动探针120，用以向灯体102提供射频功率。包括诸如放大器124的电源的灯驱动电路106可以耦合到驱动探针120，以提供射频功率。放大器124可以通过匹配网络126耦合到驱动探针120，以提供阻抗匹配。在示例性实施例中，灯驱动电路106匹配于用于灯100的稳定状态工作条件的负载(由灯体102、灯泡104和等离子体形成)。灯驱动电路106利用匹配网络(未示出)匹配于驱动探针120处的负载。
在示例性实施例中，射频功率可以以在由灯体102以及内部导体和外部导体形成的共振结构内共振的频率或接近该频率的频率提供。在示例性实施例中，射频功率可以以大约50MHz至大约10GHz之间的范围内或包含在该范围内的任何范围内的频率提供。射频功率可以以用于灯体102的共振频率或接近该共振频率的频率提供给驱动探针120。可以基于灯体102的尺寸、形状和相对电容率以及内部导体和外部导体的长度来选择频率，以提供共振。在示例性实施例中，针对用于共振结构的四分之一波共振模式来选择频率。在示例性实施例中，RF功率可以以共振频率或者在共振频率以上或以下0％至10％的范围内或者包含在该范围内的任何范围内施加。在一些实施例中，RF功率可以在共振频率以上或以下0％至5％的范围内施加。在一些实施例中，功率可以以共振频率以上或以下大约0至50MHz的范围内或者包含在该范围内的任何范围内的一个或多个频率提供。在另一个示例中，功率可以以用于至少一个共振模式的共振带宽内的一个或多个频率提供。共振带宽是共振频率的任一侧上的功率最大值的一半下的全频率(在对于共振腔的频率与功率相比的曲线上)。
在示例性实施例中，射频功率引起灯泡104中的发光等离子体放电。在示例性实施例中，功率通过射频波耦合来提供。在示例性实施例中，RF功率以对于特定的共振结构形成灯体102中的近似驻波的四分之一波形的频率被耦合。
在示例性实施例中，根据示例性实施例的无电极等离子灯100可以在街道和区域照明、娱乐照明或建筑照明或其他照明应用中使用。在特定的实施例中，灯100在高架的街道照明装置、移动头部娱乐装置、固定点装置、建筑照明装置或比赛照明装置中使用。
在一些示例中，灯泡104可以是石英、蓝宝石、陶瓷或其他期望的灯泡材料，并且可以是圆柱形、药丸形、球形或其他期望的形状。在图2A所示的示例性实施例中，灯泡200在中央是圆柱形，并且在每端202、204处形成半球形。在一个示例性实施例中，外部长度F(从尖端到尖端)大约为15mm，并且外径A(中心处)大约为5mm。在该示例性实施例中，灯泡200的内部(其含有填充物)具有大约9mm的内部长度E和大约2.2mm的内径C(在中心处)。沿着圆柱形部分的侧部，壁厚B大约为1.4mm。前端202处的壁厚D大约为2.25mm。另一端204处的壁厚大约为3.75mm。在该示例中，内部灯泡容积大约为31.42mm3。在功率于大约150-200W之间(或者包含在该范围内的任何范围)的稳定状态工作期间提供的示例性实施例中，这导致大约4.77W/mm3至6.37W/mm3(4770-6370W/cm3)的范围内或者包含在该范围内的任何范围内的功率密度。在该示例性实施例中，灯泡200的内部表面面积大约为62.2mm2(0.622cm2)，并且壁的负载(整个内部表面面积上的功率)在大约2.41W/mm2至3.22W/mm2(241-322W/cm2)的范围内或者包含在该范围内的任何范围内。
在另一个示例性实施例中，灯泡200的内部(其含有填充物)具有大约9mm的内部长度E和大约2mm的内径C(在中心处)。沿着圆柱形部分的侧部，壁厚B大约为1.5mm。前端202(光通过前端202发射到灯100的外面)处的壁厚D大约为2.25mm。在该示例性实施例中，内部灯泡容积大约为26.18mm3。另一端204处的壁厚大约为3.75mm。在功率于大约150-200W之间(或者包含在该范围内的任何范围)的稳定状态工作期间提供的示例性实施例中，这导致大约5.73W/mm3至7.64W/mm3(5730-7640W/cm3)的范围内或者包含在该范围内的任何范围内的功率密度。在该示例性实施例中，灯泡200的内部表面面积大约为56.5mm2(0.565cm2)，并且壁的负载(整个内部表面面积上的功率)在大约2.65W/mm2至3.54W/mm2(265-354W/cm2)的范围内或者包含在该范围内的任何范围内。
在图2B所示的另一个示例性实施例中，灯泡210可以具有从灯泡210的一端延伸的尾部212。在一些实施例中，尾部212的长度(在图2G中用H表示)可以在大约2mm至25mm之间或者包含在该范围内的任何范围内。在一些示例性实施例中，可以使用较长或较短的尾部。在一个示例性实施例中，尾部212的长度H大约为9.5mm。在该示例性实施例中，灯泡210的外部长度(排除尾部)大约为15mm，并且外径A(在中心处)大约为5mm。在该示例性实施例中，灯泡210的内部(其含有填充物)具有大约9mm的内部长度E和大约2.2mm的内径C(在中心处)。沿着圆柱形部分的侧部，壁厚B大约为1.4mm。前端214处的壁厚D大约为2.25mm。半径R大约为1.1mm。在该示例性实施例中，内部灯泡容积大约为31.42mm3。尾部212可以通过使用石英管形成灯泡210而形成。管在形成灯泡210的前端214的一端密封。灯泡210通过管的开口端被填充，并被密封。密封的管然后被放置在液氮浴中，并且使用火焰来使管在灯100的另一端坍缩(collapse)，这使得灯泡210密封并形成尾部212。坍缩的管然后被切割以实现期望的尾部长度。
在图2B所示的另一个示例性实施例中，灯泡的内部形状可以是在端部214、216处具有两个半球的名义圆柱体，这两个半球具有与圆柱部分几乎相同的半径。在该示例中，内部长度E大约为14mm，内径C大约为4mm(具有大约2mm的内部半径)，外径A大约为8mm(具有大约4mm的外部半径)，并且灯泡210的长度(排除尾部212)大约为20mm。在该示例中，尾部212的长度H大约为10mm。
在一些示例性实施例中，尾部212可以用作感测灯泡210中的光的水平的光管。这可以用来确定关于灯100的点火、峰值亮度或其他状态信息。通过尾部检测的光还可以被用于降低亮度和其他控制功能的驱动电路106使用。光电二极管能够通过尾部212感测来自灯泡210的光。光的水平然后能够被驱动电路106使用，用来控制灯100。灯100的背部可以被盖封闭，以避免来自周围环境的外部光的干涉。这将被光电二极管检测处的区域隔离开，并且有助于避免在从灯100的前部检测到光的情况下可能存在的干涉。
在一些示例性实施例中，尾部可以被用来使灯泡210对准并将其安装在位。例如，凹部118可以用氧化铝粉末来包装。板或胶接剂或其他材料可以被用来覆盖凹部118的背部并将粉末保持在位。该层可以形成刚性结构，灯泡尾部212可以安装于该刚性结构并且相对于灯体102固定在位。例如，胶接剂层可以在粉末的整个背表面上布置，并且灯泡210的尾部212可以在胶接剂固化之前布置在胶接剂中。固化的胶接剂将灯泡210保持在位，并且形成相对于灯体102固定在位的刚性层。在一些示例性实施例中，尾部212还可以对灯泡210的背端提供附加的散热。在于灯100的工作期间剂量大小导致金属卤化物的冷凝池的情况下，尾部212有助于将所述池形成在灯泡210的背部的较冷区域，而不是形成在光穿过其中发射到灯100外的灯泡210的前部。
在其他示例性实施例中，灯泡210可以具有大约2mm至30mm之间的范围内或包含在该范围内的任何范围内的内部宽度或直径，大约0.5mm至4mm之间的范围内或包含在该范围内的任何范围内的壁厚，以及大约2mm至30mm之间或包含在该范围内的任何范围内的内部长度。在示例性实施例中，内部灯泡容积可以在从10mm3到750mm3之间的范围内或包含在该范围内的任何范围内。在一些实施例中，灯泡容积小于大约100mm3。在功率于大约150-200W之间的稳定状态工作期间提供的示例性实施例中，这导致大约1.5W/mm3至2W/mm3(1550-2000W/cm3)的范围内或者包含在该范围内的任何范围内的功率密度。在该示例性实施例中，灯泡的内部表面面积大约为55.3mm2(0.553cm2)，并且壁的负载(整个内部表面面积上的功率)在大约2.71W/mm2至3.62W/mm2(271-362W/cm2)的范围内或者包含在该范围内的任何范围内。在一些实施例中，壁的负载(整个内部表面面积上的功率)可以是1W/mm2(100W/cm2)或更高。这些尺寸仅仅是示例性的，并且其他实施例可以使用具有不同尺寸的灯泡。例如，取决于目标应用，一些实施例可以使用400-500W或更高的稳定状态工作期间的功率水平。
在示例性实施例中，灯泡104含有填充物，当从灯体102接收到射频功率时，该填充物形成发光等离子体。该填充物可以包括惰性气体和金属卤化物。还可以使用诸如水银的添加剂。也可以使用点火加强器。为此，可以使用诸如Kr85的少量惰性放射性放射物。一些示例性实施例可以使用金属卤化物的组合以产生期望的光谱和寿命特性。在一些示例性实施例中，第一金属卤化物结合第二金属卤化物使用。在一些示例性实施例中，第一金属卤化物是卤化铝、卤化镓、卤化铟、卤化铊和卤化铯，并且第二金属卤化物是来自镧系元素的金属的卤化物。在示例性实施例中，第一金属卤化物的剂量大小在每立方毫米的灯泡容积大约1微克至50微克的范围内或者包含在该范围内的任何范围内，并且第二金属卤化物的剂量大小在每立方毫米的灯泡容积大约1微克至50微克的范围内或者包含在该范围内的任何范围内。在一些实施例中，第一金属卤化物的剂量和第二金属卤化物的剂量均处于从大约10微克到10,000微克的范围内或者包含在该范围内的任何范围内。在示例性实施例中，这些剂量大小在灯100的工作期间导致金属卤化物的冷凝池。还可以使用惰性气体和诸如水银的添加剂。在示例性实施例中，水银的剂量大小在每立方毫米的灯泡容积10微克至100微克水银的范围内或者包含在该范围内的任何范围内。在一些实施例中，水银的剂量可以在从大约0.5毫克到5毫克的范围内或者包含在该范围内的任何范围内。还可以使用点火加强器。为此，可以使用诸如Kr85的少量惰性放射性放射物。在一些示例性实施例中，Kr85可以在大约5毫微居里到1微居里的范围或者包含在该范围内的任何范围内提供。
在特定的示例性实施例中，填充物包括从大约0.05毫克到0.3毫克的范围内或包含在该范围内的任何范围内的为碘化物或溴化物的第一金属卤化物，以及从大约0.05毫克到0.3毫克的范围内或包含在该范围内的任何范围内的为碘化物或溴化物的第二金属卤化物。在一些实施例中也可以使用氯化物。在一些示例性实施例中，第一金属卤化物和第二金属卤化物等量地提供。在其他实施例中，第一金属卤化物与第二金属卤化物之比可以是10∶90、20∶80、30∶70、40∶60、60∶40、70∶30、80∶20或者90∶10。
在一些示例性实施例中，第一金属卤化物是卤化铝、卤化镓、卤化铟或卤化铊(或者卤化铝、卤化镓、卤化铟和/或卤化铊的组合)。在一些示例性实施例中，第一金属卤化物可以是卤化铯(或者卤化铯与卤化铝、卤化镓、卤化铟和/或卤化铊的组合)。在其他示例性实施例中，剂量不包括任何碱金属。在一些示例性实施例中，第二金属卤化物是卤化钬、卤化铒或卤化铥(或者这些金属卤化物中的一个或多个的组合)。在这些示例性实施例中，第一金属卤化物可以以大约0.3mg/cc到3mg/cc的范围内或者包含在该范围内的任何范围内的剂量大小提供，以及第二金属卤化物可以以大约0.15mg/cc到1.5mg/cc的范围内或者包含在该范围内的任何范围内的剂量大小提供。在一些示例性实施例中，第一金属卤化物可以以大约0.9mg/cc到1.5mg/cc的范围内或者包含在该范围内的任何范围内的剂量大小提供，并且第二金属卤化物可以以大约0.3mg/cc到1mg/cc的范围内或者包含在该范围内的任何范围内的剂量大小提供。在一些示例性实施例中，第一金属卤化物以比第二金属卤化物大的剂量大小提供。在一些示例中，第一金属卤化物是溴化铝或溴化铟，并且第二金属卤化物是溴化钬。在一些示例性实施例中，填充物还包括大约50至760Torr的范围内或包含在该范围内的任何范围内的压力下的氩或另一种惰性气体。在一些示例性实施例中，压力是100Torr或更高，或者150Torr或更高，或者可以是将在下面描述的较高压力。在一个示例中，可以使用150Torr下的氩。水银和诸如Kr85的惰性放射性放射物也可以包括在填充物中。在一些示例性实施例中，100W或更高的功率可以提供给灯100的灯泡104。在一些示例性实施例中，功率在大约150至200W的范围内，其中在特定的示例中使用170W。壁的负载可以是1W/mm2(100W/cm2)或更高。诸如氧化铝粉末的导热材料可以与灯泡接触，以允许如下所述使用高的壁负载。如下面进一步描述地，在一些示例性实施例中，当在150至200W下(或者包含在该范围内的任何范围内)工作时，这些填充物可以用来提供15,000至20,000(或者包含在该范围内的任何范围内)的流明。在一些实施例中，这能够提供100流明/瓦或更高的发光效率。示例性的实施例还可以在4000K至10000K(或者包含在该范围内的任何范围内)的相关色温下提供这样的灯泡几何形状，即：当在150至200W下(或者包含在该范围内的任何范围内)工作时，能够在27mm2球面度内集合4500流明至5500流明(或者包含在该范围内的任何范围内)。在一些示例性实施例中，填充物可以选择为提供6000K至9000K的范围内的相关色温。
在其他的示例性实施例中也可以使用其他的金属卤化物，包括铟、铝、镓、铊、钬、镝、铈、铯、铒、铥、镥和钆的溴化物、碘化物和氯化物。其他的金属卤化物也可以使用在其他的实施例中，包括钠、钙、锶、钇、锡、锑、钍或镧系元素中的任何一种的溴化物、碘化物和氯化物。
一些示例性实施例可以使用金属卤化物的组合以产生期望的光谱。在一些示例中，在蓝色范围内具有强放射的一种或多种金属卤化物(如铝、铯、镓、铟和/或钪的卤化物)可以与一种或多种金属卤化物相结合，以增强红色范围内的发射(如钠、钙、锶、钆、镝、钬、铒和/或铥的卤化物)。在特定的示例性实施例中，填充物可以包括(1)卤化铝和卤化钬；(2)卤化铝和卤化铒；(3)卤化镓和卤化钬；(4)卤化镓和卤化铒；(5)进一步包括卤化铟的这些填充物中的任一种；(6)进一步包括诸如卤化钠或卤化铯的碱性金属卤化物的这些填充物中的任一种(尽管其他示例可以特别地排除所有碱性金属)；以及(7)进一步包括卤化铈的这些填充物中的任一种。
在示例性实施例中，一种或多种金属卤化物可以在从大约0.01mg到10mg的范围内或者包含在该范围内的任何范围内提供，并且水银可以在从大约0.01mg到10mg的范围内或者包含在该范围内的任何范围内提供。在示例性实施例中，填充物包括每mm3的灯泡容积1至100微克或者包含在该范围内的任何范围内的金属卤化物，每mm3的灯泡容积1至100微克或者包含在该范围内的任何范围内的水银，以及5毫微居里至1微居里或者包含在该范围内的任何范围内的放射性点火加强器。在其他示例中，填充物可以包括每mm3的灯泡容积大约1至100微克的金属卤化物的范围内的一种或多种金属卤化物的剂量，而不具有水银。在使用多于一种金属卤化物的一些实施例中，总剂量可以在上述范围中的任一个内，并且每种金属卤化物的百分比可以在总剂量的5％至95％之间的范围内或者包含在该范围内的任何范围内。
这些剂量仅仅是示例性的，并且其他实施例可以使用不同的剂量和/或不同的填充物材料。在其他实施例中，也可以使用诸如硫、硒或碲的不同的填充物。在一些示例中，可以添加诸如溴化铯的金属卤化物，以稳定硫、硒或碲的放电。金属卤化物还可以添加到硫、硒或碲的填充物中，以改变放电的光谱。
在一些示例性实施例中，使用高压填充物来增加气体的电阻。这能够用来减小对于稳定状态工作达到完全亮度所需的总启动时间。在一个示例中，诸如氦、氖、氩、氪或氙的惰性气体，或者诸如氮气的另一种基本不反应的气体，或者这些气体的组合以200Torr至3000Torr之间或包含在该范围内的任何范围内的高压提供。小于或等于760Torr的压力在一些实施例中是理想的，其便于以大气压或低于大气压填充灯泡。在特定的实施例中，400Torr至600Torr之间的压力被用来加强启动。示例性的高压填充物还可以包括在室温下具有相对较低的蒸汽压力的金属卤化物(或者上述金属卤化物的组合)和水银。示例性的金属卤化物和水银填充物包括但不限于下面的表1中描述的填充物。上面结合图2A或图2B描述的灯泡200、210可以在示例性实施例中与这些填充物一起使用。在一个实施例中，灯泡200、210具有上面描述的大约31.42mm3的容积。
表1
  填充物   InBr   DyI3   CeI3   HoBr3   AlBr3   ErBr3   GdI3   HoI3   Hg
  #1   0.1mg   0.1mg   0   0   0   0   0   0   2.7mg
  #2   0.1mg   0   0.1mg   0   0   0   0   0   2.7mg
  #3   0   0   0   0.05mg   0.05mg   0   0   0   1.35mg
  #4   0.1mg   0   0   0   0.1mg   0   0   0   2.7mg
  #5   0.1mg   0   0   0   0   0   0.1mg   0   2.7mg
  #6   0.1mg   0   0   0   0   0   0   0.1mg   2.7mg
  #7   0.1mg   0   0   0   0   0   0   0   1.6mg
  #8   0   0   0   0   0.05mg   0.05mg   0   0   1.35mg
  #10   0.03mg   0   0   0.01mg   0   0   0   0   1.4mg
  #11   0.03mg   0   0   0.03mg   0   0   0   0   1.4mg
  #12   0.05mg   0   0   0.01mg   0   0   0   0   1.4mg
  #13   0.05mg   0   0   0.03mg   0   0   0   0   1.4mg
在示例性实施例中，这些剂量大小在灯100的工作期间导致金属卤化物的冷凝池。在一些实施例中，这些填充物还可以在没有水银的情况下使用。在这些实施例中，取决于期望的启动特性，氩或氪以大约50Torr至760Torr的范围内的压力提供。一些实施例可以使用较高的压力。在较高的压力下，惰性气体的初始分解更加困难，但是填充物基本蒸发并达到峰值亮度所需的总预热时间减少。上述填充物可以在具有或者没有点火加强器的情况下使用。在一些实施例中，这些填充物包括大约5毫微居里到1微居里的范围或者包含在该范围内的任何范围内的Kr85。可以使用较高水平的点火加强器来提供几乎瞬间的点火。上述压力在22℃(室温)下测得。应当理解，在等离子体形成后的工作温度下实现了高得多的压力。例如，灯100可以在工作期间提供高压下(例如，在示例性实施例中，大于2个大气压和10-100个大气压或更高，或者包含在该范围内的任何范围内)的高强度放电。这些压力和填充物仅仅是示例性的，在其他实施例中可以使用其他的压力和填充物。
在特定的示例性实施例中，填充物包括大约0.5微升的Hg、大约0.1mg的InBr、以及大约0.01mg的HoBr3。在该示例中，参照图2B，灯泡的内部形状可以是在端部214、216处具有两个半球的名义圆柱体，这两个半球具有与圆柱部分几乎相同的半径，内部长度E大约为14mm，内径C大约为4mm(内部半径大约为2mm)，外径A大约为8mm(外部半径大约为4mm)，以及灯泡210的长度(排除尾部212)大约为20mm。在该示例中，尾部H的长度大约为10mm。
在另一个示例中，灯泡具有大约31.42mm3的容积，并且填充物包括0.01mg的InBr和0.005mg的HoBr3。在另一个示例性实施例中，灯泡具有大约31.42mm3的容积，并且填充物包括0.01mg的InBr和0.005mg的ErBr3。在一些示例性实施例中，这些填充物还可以包括1.4mg的水银，或者可以没有水银。填充物还可以包括上述剂量范围内的Kr85作为点火加强器。在该示例性实施例中，取决于期望的启动特性，氩或氪以大约100Torr至200Torr的范围内的压力提供。一些实施例可以使用更高或更低的压力。在较高的压力下，惰性气体的初始分解更加困难，但是填充物基本蒸发并达到峰值亮度所需的总预热时间减少。
图2H示出了对于图1A所示的灯100的示例性的光谱功率分布222的曲线图，含有在提供给灯100的大约140W的运行功率下在27mm2球面度收集的以微瓦特每纳米为单位的示例性InBr/HoBr3填充物。曲线220还示出了用于比较的对于溴化铟填充物的示例性光谱功率分布224。如图2H所示，铟/钬填充物提供更亮且更平衡的光谱。例如，与单独对于溴化铟的17.2W相比，在提供给灯体102的大约140W的运行功率下在27mm2球面度收集的大约300-1000nm之间的总辐射功率大约为20.2W。在320nm至400nm的范围内(近UV光谱的一部分，其对于荧光激励可能是有用的)，所收集的辐射功率对于铟/钬填充物大约为1.8W，对于仅仅是铟则为大约1.02W。在400nm至700nm的范围内(对于可见照明)，收集的辐射功率对于铟/钬填充物大约为15.9W，对于仅仅是铟则为大约12.7W。上面中的每一个可以表示为27mm2球面度中从300到1000nm的总收集辐射功率的百分比，还可以表示为灯体102的输入功率(在该情况下大约为140W)的百分比。此外，与对于仅仅是铟的填充物的85％至89％相比，对铟/钬填充物的颜色渲染大于95％(在一些实施例中大约为97％)。在示例性实施例中，上述特性针对在30mm2球面度或更小的球面度中收集的光获得。
示例性实施例中产生的等离子体弧是稳定的，噪声低。功率从灯体102对称地耦合到灯泡的中央区域中，并且不受灯泡中的电极(或者这些电极的劣化)干扰。
现在将参照图1A和图3描述驱动电路106和示例性灯100的工作。驱动电路106包括电压控制振荡器(VCO)130、RF调节器135、衰减器137、多级放大器124、低通滤波器126、电流感测电路136、微处理器132或其他控制器，以及射频功率检测器134。VCO 130用来以处于微处理器132控制下的期望频率提供射频功率给灯体102。射频功率被放大器124放大，并通过低通滤波器126提供给灯体102。电流感测电路136和射频功率检测器134可用来检测电流的水平和反射功率，以确定灯100的工作状态。微处理器132使用来自电流感测电路136和检测器134的信息来在灯100的启动和工作期间控制VCO 130、RF调节器135和衰减器137，这些控制包括启动、稳定状态工作和降低亮度以及其他控制功能。在一些实施例中，微处理器132还可以控制放大器124的增益。
提供给灯体102的功率可以由驱动电路106控制，以提供用于点燃等离子体的期望启动序列。随着等离子体点燃并在启动过程中升温，灯的阻抗和工作条件发生变化。为了在灯100的稳定状态工作期间提供高效的功率耦合，在等离子体被点燃并且达到稳定状态工作条件之后，灯驱动电路106被阻抗匹配于灯体102、灯泡104以及等离子体的稳定状态负载。这允许功率在稳定状态工作期间被关键地从驱动电路106耦合到灯体102和等离子体。然而，来自驱动电路106的功率在等离子体点火时以及预热期间被过耦合到灯体102。
如图3A所示，VCO 130提供期望频率下的RF功率给多级放大器124。在该示例中，放大器124具有预驱动器124a、驱动器124b以及由微处理器132控制的增益级124c。在一些实施例中，增益级124c可以包括两个平行的增益级(例如，电路迹线可以划分成平行的线，将功率平行地供给到两个放大器增益级，并且来自两个放大器增益级的输出可以在放大器的输出侧重新结合)。放大的RF功率通过低通滤波器126被提供给插入到灯体102中的探针120。电流感测电路136对驱动电路106中的电流进行取样，并提供关于电流的信息给微处理器132。射频功率检测器134(其包括耦合器134a和RF检测器134b)感测来自灯体102的反射或逆功率，并将该信息提供给微处理器132。微处理器132使用这些输入来控制RF调节器135和衰减器137。衰减器137还使用该信息来控制VCO 130的频率。微处理器132和VCO 130之间的扩展频谱电路331能够用来调节提供给VCO 130的信号，以使频率在一范围内扩展，从而如下所述地降低EMI。
图3B示出了在一些实施例中能够用于射频功率检测器134的示例性电路300。电路300包括：连接于放大器124的输出的RF输入端口301、通向灯体102的RF输出端口302、用于向前功率的检测的DC输出端口303以及用于反射功率的检测的DC输出端口304。电路300还包括一长度的载有向前功率和反射功率两者的50欧姆的微型带305。如在下面所使用的，λm指的是微型带305中的信号波长。在示例性实施例中，为了电路300的正确工作，该长度不应位于λm/2的任何倍数的大约λm/20内。在示例性实施例中，该长度是λm/4的奇数倍，尽管中间的长度是可以的，并且对于最小化电路300的尺寸可能是理想的。电路300还具有相应长度的50欧姆的微型带306，微型带306载有具有向前功率和反射功率两者的小的样本。在示例性实施例中，微型带306的总电气长度应当大约为∠305＝∠305+微型带的λm/2。微型带305和306彼此隔离，通常在RF频率下最好是40dB。
电路300还包括位于微型带305和微型带306之前的接地的铜迹线307，以提供所需的隔离，同时仍允许紧凑的布局。一种替代方案是将微型带305和微型带306远离地隔开，一般是50欧姆的线的宽度(从微型带305的边缘到微型带306的最近的边缘所测得的)的至少5倍。电路300还包括取样电容器308和309，电容器308和309得到来自微型带305的RF功率，并将少量的该功率传输到微型带306。典型的值在0.1pF-1.0pF之间。在一些实施例中，电容器308和309中的每一个都可以分割成2个或更多个串联布置的电容器，以便不超过部件的额定击穿电压。电路300还包括衰减器310和311，衰减器310和311具有50欧姆的输入和输出阻抗以及一般为10dB的衰减。这些可以是标准的“pi”或“tee”电阻衰减器。示出了“pi”构造。检测器电路312和312将被取样的RF功率转换为DC电压。这些一般是标准的单二极管检测器，其在图3B中示出为具有用于视频接地的输入感应器、一系列的二极管、用于RF接地的输出电容器以及输出负载电阻器。
图3C示出了功率检测电路350的替代性实施例。在该实施例中，部件与图3B相同，不同之处在于微型带306包括第一微型带迹线314、第二微型带迹线315以及低通LC网络316。微型带306的总电气长度仍然是∠306＝∠305+λm/2。然而，与具有与低通LC网络316相同的实体长度的微型带迹线相比，低通LC网络316具有大大增强的相位长度。这允许微型带306在实体上非常短，同时仍满足相位长度条件。一般地，不考虑微型带306的附加的λm/2的电气长度，微型带305和306将几乎具有相同的实体长度。
低通LC网络316使用集总低通网络的“慢波”效应来实现小空间内的大相位移动。L和C值应当选择为满足微型带306的相位要求，并且还在工作频率下提供50欧姆的输入和输出阻抗。
现在将描述示例性功率检测器电路134的工作。功率检测器电路134基于信号的相长和相消干涉而工作，取决于这些信号选择端口301至304之间的哪条路径。对于该示例，使用∠305＝λm/4，这是最佳值。考虑来自放大器的在RF输入端口301处进入电路的向前功率，并确定由于该功率而在DC输出端口303处发生了什么。向前功率的第一样本通过电容器308到达DC输出端口303，其中相位移动为∠308。向前功率的第二样本通过由微型带305、电容器309和微型带306限定的路径到达DC输出端口303，其中相位移动为∠305+∠309+∠306。由于∠308＝∠309(电容器相同)，所以两个样本在303处的相对相位为零对∠305+∠306。由于电路的相位要求，这计算成为∠0对3λm/4。因此，由于RF输入端口301处的输入，在DC输出端口303处存在一定的相长干涉。
考虑来自放大器124的在RF输入端口301处进入电路的向前功率，并确定由于该功率而在DC输出端口304处发生了什么。向前功率的第一样本通过由电容器308和微型带306限定的路径到达DC输出端口304，其中相位移动为∠308+∠306。向前功率的第二样本通过由微型带305和电容器309限定的路径到达DC输出端口304，其中相位移动为∠305+∠309。由于∠308＝∠309(电容器相同)，所以两个样本在DC输出端口304处的相对相位为∠305对∠306。由于电路的相位要求，这计算成为∠0对λ_g/2。因此，由于RF输入端口301处的输入，在DC输出端口304处存在总的相消干涉。
由于电路是对称的，所以来自灯体102的反射功率能够以相同的方式示出，该反射功率在RF输出端口302处进入电路，在DC输出端口304处稍微同相位地组合，并且在DC输出端口303处完全异相位。因此，DC输出端口303是向前功率输出，而DC输出端口304是反射功率输出。
为λ/4的奇数倍的微型带305的最佳电气长度使得RF输入端口301或DC输出端口302处的电路输入阻抗在工作频率下表现为恰好50欧姆。任何其他选择都将使输入阻抗稍稍不同于50欧姆，但是只要电容器308和309相同，那么该差别就是小的。450MHz下的典型值为0.5pF。
图3A和3B中的耦合器电路300、350可以提供优于某些其他耦合器电路的优点。在寻找共振负载的频率时，负载阻抗在频率范围内显著地变化，从而使耦合器性能变差。具体地，当试图测量来自利用非共振频率激发的共振负载的反射功率时，公知的称作方向性的耦合器参数受损。差的方向性意味着向前功率“泄漏”到反射功率检测器中，从而损坏测量。图3B和3C中的耦合器电路避免了这种问题。
此外，由于微型带305和306的相位长度上的最小限制，图3B和3C的耦合器电路300、350能够甚至在低频率(大λ_g)下制造得非常小，这另外是因为微型带306能够通过低通LC网络316的使用而在实体上缩短，同时保持所需的电气长度。尽管该耦合器的示例性实施例可能并不提供一些耦合器应用所需的精度，但是它们能够用来以对于灯100的示例性实施例足够的精度以及低成本作出负载是在共振或是未共振的判定。
现在将描述点火、预热和运行模式期间用于灯100的总驱动电路的示例性操作。在点火期间，微处理器132通过一系列的频率斜线改变VCO 130，直至通过检测来自检测器134的反射功率的突降而检测到点火。微处理器132还基于电流感测电路136调节RF调节器135和衰减器137，以保持电路中的期望电流水平。一旦检测到表示点火的反射功率水平的预定下降，则微处理器132进入预热状态。在预热期间，微处理器132斜线改变VCO频率通过预定范围，并在每个频率下追踪来自检测器的反射功率。微处理器132然后将频率调节到确定为具有最低反射功率的水平。一旦检测器感测到表示预热完成的阈值水平以下的反射功率，微处理器132便进入运行状态。在运行状态下，微处理器132以小的增量上调和下调频率，以确定频率是否应当被调节以实现具有最小电流的目标反射功率水平。
在一些实施例中，作为对反射功率的替代或补充，能够在驱动电流106中检测波纹电流。当VCO 130的频率被调节时(例如，当使用扩展频谱电路331)并且电路不在共振频率上时，在一些示例性实施例中将产生波纹电流。基于频率的电流变化随着频率远离共振频率而增大。当频率被扩展频谱电路331扩展时，这导致波纹。如上所述，VCO 130的频率能够在范围内渐增，从而找到导致最低波纹电流的频率并将该波纹电流与表示点火、预热和运行状态的阈值作比较。在示例性实施例中，波纹电流可以用来确定和调节灯100的工作状态，作为RF功率水平和/或光检测器的替代(或补充)。在一些情况下，波纹电流可以具有与待由驱动电路106检测的一些灯工作状态更好的相关性，并且逆功率可以具有与待由驱动电路106检测的其他的灯工作状态更好的相关性。在该情况下，当适于确定灯工作状态以调节灯100的操作时，波纹电流和反射功率均可以被检测和使用。待由驱动电路106检测的灯工作状态(其可能导致微处理器132调节驱动电路106的工作)可以例如包括点火、预热和运行模式、故障模式(例如，在灯100没有关闭的情况下灯100在点火后熄灭的情况)以及亮度调节。
在一些实施例中，逆功率和/或波纹电流可以用来在没有检测来自灯100的光输出的光检测器的情况下控制驱动电路106。该方法可以便于在灯体102和驱动电路106彼此远离的构造中配置灯100。例如，同轴电缆或其他输送线可以用来从驱动电路106输送功率到驱动探针120和灯体102。在诸如街道和区域照明的一些构造中，驱动电路106和其他电子器件可以配置在与灯体102和/或保持灯体102的装置隔开的壳体中。然后，电缆可以将RF功率供给到探针120和灯体102。在这些实施例中的一些中，可能难以将从灯100的输出检测到的光往回引导到驱动电子器件。使用波纹电流和/或反射功率来控制驱动电路106可以避免该问题。
在一些实施例中，灯100可以变暗到小于峰值亮度的10％、5％或1％的低的光水平，或者在一些实施例中甚至更低。在一些实施例中，在接收到变暗命令后，微处理器132能够调节衰减器137(和/或放大器增益，在一些实施例中)以使灯100变暗。微处理器132还继续对频率进行细小的调节，以针对期望的工作状态最优化用于新的目标反射功率水平的频率。
在替代性实施例中，灯100能够利用脉冲宽度调节来变暗。功率可以在不同的占空比下高频地利用脉冲打开和关闭，以实现变暗。例如，在一些实施例中，脉冲宽度调节可以在1kHz至1000kHz的频率或者包含在该范围内的任何范围内的频率下发生。在一个示例性实施例中，使用大约10kHz的脉冲频率。这提供了大约0.1毫秒(100微秒)的周期。在另一个示例中，使用大约500kHz的脉冲频率。这提供了大约2微秒的周期。在其他示例中，周期可以在从大约1毫秒(1kHz下)到1微秒(1000kHz下)的范围内或者包含在该范围内的任何范围内。然而，等离子体响应时间较慢，因此脉冲宽度调节不将灯100关闭。相反，提供给灯100的平均功率能够通过根据占空比在周期的一部分期间将功率切断而减小。例如，在周期的一部分期间，微处理器132可以关闭VCO 130，以降低提供给灯100的平均功率。可替代地，可以在VCO 130和放大器之间使用衰减器，以切断功率。在其他实施例中，微处理器132可以接通和关闭多级放大器124的低功率增益级中的一个，如预驱动器124a。例如，如果占空比为50％，则在一半的时间内，功率是切断的，并且提供给灯100的平均功率将被削减一半(导致灯100变暗)。
这相比于在一些实施例中通过调节放大器的增益来变暗可能是有利的，因为当功率被施加时，放大器124能够保持在更高效的工作范围。例如，当功率在占空比期间被接通时，放大器124保持较接近峰值功率和/或饱和，而不是使放大器在较低的增益和效率下工作以用于变暗。在示例性实施例中，占空比可以在从1％到99％的范围内或者包含在该范围内的任何范围内。在一些实施例中，当期望完全的变暗时(没有光输出)，灯100可以利用施加脉冲变暗到低水平(例如，在一些实施例中为完全亮度的1％至5％或更小)，并且可以使用机械快门(shutter)来阻挡光。在该示例中，灯100保持被点燃，因此它能够被快速地回升到完全亮度(这在诸如娱乐照明的多种应用中可能是理想的)。在一些实施例中，稳定状态功率(甚至在灯100不变暗时)还可以根据占空比使用施加脉冲。放大器124的峰值功率可以高于期望稳定状态工作条件，并且施加脉冲可以用来将平均功率降低到期望的水平，同时保持放大器效率。
在一些示例中，可以使用这样的提供给放大器124的功率水平，即，该功率水平使得放大器124以70％至95％的效率工作或者在包含在该范围内的任何范围内工作。特别地，在示例性实施例中，放大器124的一个或多个高增益级(如输出级124c)可以以70％至95％的效率工作或者在包含在该范围内的任何范围内工作。在示例性实施例中，放大器124(或者一个或多个高增益级)的效率可以在其峰值效率的大约70％至100％的范围内或者包含在该范围内的任何范围内。在一些示例中，功率水平可以使放大器124(和/或一个或多个高增益级)在饱和度下或接近饱和度下工作。在一些实施例中，功率水平可以在饱和所需的功率水平的70％至100％或更高的范围内或者包含在该范围内的任何范围内。通过在这些水平下对功率施加脉冲，在变暗期间(或者在一些实施例中为稳定状态工作期间)可以保持放大器的期望效率和工作状态，即使如果功率水平在没有施加脉冲的情况下降到相同的平均功率而不能获得期望的效率和工作状态时也能如此。通过将放大器124(或者放大器124的一个或多个高增益级)保持在高效的范围内并对功率施加脉冲，能够在一些实施例中改进灯100的总体效率。
现在将参照图4A-E描述启动期间示例性的灯100和驱动电路106的示例性操作。当测试和构造灯100时，可以根据经验提前确定微处理器132用来控制灯100的多种初始值和阈值。这些值可以被提前编程到微处理器132和存储器中，并如下所述地使用。将在下面描述的图4和图5中的示例使用反射或逆功率来确定灯工作状态。在替代性实施例中，可以使用波纹电流或从光检测器检测到的光，或者可以使用灯100或驱动电路106中的其他检测状态(例如，向前功率或净功率或其他状态)。在一些实施例中，可以使用检测器的组合(例如，可以使用诸如反射功率、波纹电流或检测到的光的水平的不同技术来确定启动或运行模式期间的不同阈值)。
在图4所示的示例中，对于点燃模式，微处理器132在存储器(未示出)中设定内部标记，以表示灯100未启动。微处理器132然后将VCO 130上的控制电压设定到用于启动的期望水平，并开启VCO 130。如图4A所示，微处理器132然后将“电流控制”设定为“开”(见方框402)，这能够防止驱动电流106超过最大电流(由电流感测电路136确定)。在延时404后，微处理器132然后测量反射功率(见方框406)并确定值是否已经降到表示灯100的点燃的阈值以下(见决定方框408)。在点燃后，如方框410所示，微处理器132在存储器中设定点燃标记，以表示灯泡中的填充物已经点燃。
如图4B中的决定方框412所示，微处理器132然后使VCO 130在频率范围内渐增(见方框414)。在一个示例性实施例中，VCO 130以大约60kHz的步长在大约50MHz的范围内渐增(通过以大约3mV的步长调节VCO 130上的控制电压)。在其他实施例中，频率扫描可以以10kHz-1MHz或包含在该范围内的任何范围内的步长覆盖大约10-100MHz的范围或包含在该范围内的任何范围。这些仅仅是示例性的，并且其他的实施例可以使用其他的范围。如方框416和418所示，这将一直继续到VCO 130已经步进地通过频率范围并且灯100已经点燃，如方框420所示(如点燃标记所示)。
灯100然后进入预热阶段。微处理器132然后将电路中的电流(由电流感测电路136感测)设定调整到预热所期望的预定水平。VCO 130被设定至其起始值，并被微处理器132存储在存储器中作为VCOlast。微处理器132还读取逆功率并将该值保存为V_last。
如图4C所示，微处理器132然后使VCO 130在频率范围内渐增(以与关于图4B所描述的相似的方式)。在等待422后，微处理器132读取每次渐增之后的逆功率(见方框424)。如果读数小于先前的值(V_last)，则微处理器132保存功率检测器读取的值作为V_last，并保存VCO 130水平作为VCOlast，如方框426中所示。这将一直继续到VCO 130已经渐增地通过预热频率的全部范围并且到达范围的上限(见方框428和430)。
如图4D所示，VCO 130然后被设定至VCOlast(见方框432)，并且在等待434后，逆功率被读取，并且保存为V_last(见方框436)。如方框438所示，微处理器132然后以小的增量调节VCO 130，以了解其是否将降低反射功率。这将一直继续到逆功率降到用于图4E所示的运行模式所需的阈值以下(见方框440和442)。微处理器132然后将电流调节到图4E所示的运行模式所期望的水平(见方框444、446和448)。
现在将参照图5描述灯100在运行模式下的操作。在运行模式期间，微处理器132检查若干个状态，以了解灯100的模式是否存在变化。例如，如决定方框500所示，微处理器132可以检查到反射功率的水平位于运行模式所需的阈值水平以下(这可能表示故障状态)。微处理器132还可以对关闭灯100的停止命令进行检查。微处理器132还可以对改变亮度的命令进行检查。微处理器132还可以检查灯100是否在低亮度状态(例如，小于20％的亮度)下工作，并且在一些实施例中，可以不进一步调节VCO 130以基于低亮度模式下的逆功率进行最优化。
在初始状态检查之后，微处理器132可以以小的增量改变VCO130的频率，用于进行最优化。如图5所示，反射功率的水平是用于最优化的主要量度。如果反射功率由于VCO变化而增大，则VCO变化被丢弃，并且循环被重复(初始状态检查之后可能是VCO 130的另一个变化，以对最优化进行检查)，不同之处在于VCO变化在下次通过循环时将在相反的方向上进行。如果反射功率由于VCO变化而减小，则VCO变化被保持，并且循环被重复(并且下一个VCO改变将在相同的方向上进行，因为其减小了反射功率)。如果反射功率与图5中的先前值相同，则当前水平被检测。如果当前水平低于先前水平，则VCO变化被保持，并且VCO 130继续在相同的方向上被调节。如果当前水平未变低，则VCO变化被丢弃，并且VCO 130将在下次通过循环时沿相反的方向被调节(见方框502和504)。
在一些实施例中，驱动电路106还包括扩展频谱模式，以减少EMI。扩展频谱模式由扩展频谱控制器或电路331开启。当扩展频谱被接通时，至VCO 130的信号被调节，从而在较大的带宽内扩展由灯电路106提供的功率。这能够减少任何一个频率下的电磁干涉(EMI)，从而有助于符合关于EMI的FCC规则。在示例性实施例中，频谱扩展的程度可以在5％-30％之间或者包含在该范围内的任何范围内。在示例性实施例中，移相器130的调节可以在对灯泡104中的等离子体没有任何显著影响的情况下有效地减少EMI的水平下提供。
在一些示例性实施例中，放大器123还可以在灯100的不同操作模期间在不同的偏压状态下工作。放大器124的偏压状态可能对DC-RF效率具有较大的影响。例如，被偏压到在C类模式下工作的放大器比被偏压到在B类模式下工作的放大器更高效，被偏压到在B类模式下工作的放大器则比被偏压到在A/B类模式下工作的放大器更高效。然而，被偏压到在A/B类模式下工作的放大器比被偏压到在B类模式下工作的放大装置有更好的动态范围，被偏压到在B类模式下工作的放大器则比被偏压到在C类模式下工作的放大装置有更好的动态范围。
在一个示例中，当灯100被首次打开时，放大器124被偏压到A/B类模式。A/B类模式提供更好的动态范围和更多的增益，以允许放大器124将等离子体点燃并在启动期间进行调节时遵循灯100的共振频率。一旦等离子体到达其稳定状态工作条件(运行模式)，放大器偏压便被去除，这将放大器124置于C类模式。这提供了提高的效率。然而，当灯100的亮度被调节到一定水平以下时(例如，小于完全亮度的70％)，C类模式下的动态范围可能不足够。当亮度降低到阈值以下时，放大器124可以变回到A/B类模式。可替代地，在一些实施例中可以使用B类模式。
图6A-D示出了等离子灯600的示例性实施例，其使用灯体604中的调谐孔602进行阻抗匹配和/或频率调谐。在图6A-D所示的示例性实施例中，在灯体604中可以形成一个或多个调谐孔602，以改善运行状态期间探针120的阻抗与灯体604和等离子体的匹配，从而减少来自灯体604的反射功率和/或调节/调谐灯体604的共振频率。在一些实施例中，一个或多个调谐孔可以被金属化或者涂覆导电材料(或者，导电材料可以插入到调谐孔602中期望的长度)。在其他实施例中，调谐孔602不被金属化，并且不被涂覆。图6A-D中所示的示例示出了不与图1A中所示的灯体102一样高的灯体604中的调谐孔602。在示例性实施例中，灯600可以在共振腔模式而不是四分之一波同轴共振腔模式下工作。然而，在工作于四分之一波同轴共振腔模式下的图1A所示实施例或其他示例性实施例中，也可以使用相似的调谐孔602。
下面是参照图6A-C进行的调谐孔602如何可以用于阻抗匹配的示例性描述。在一些示例性实施例中，驱动探针120的深度确定其与灯体604的电容耦合，这控制运行状态期间向灯泡104的功率输送。可以存在驱动探针120的最佳深度，该最佳深度提供耦合于灯泡104的最大功率。在一些实施例中，驱动探针120的深度受到诸如探针向灯体604的顶部金属化表面弧形弯曲的故障模式的限制。为了实现所需的耦合而不存在示例性实施例中的弧形弯曲，调谐孔600可以用于在运行状态期间使探针120的阻抗与灯体604和等离子体相匹配。图6B中的尺寸S(自灯体604的顶部金属化的表面606的距离)、D(驱动探针120和调谐孔602之间的距离)以及H(调谐孔602的高度/深度)可以选择为使得相对于没有调谐孔602和没有从探针120到顶部金属化的表面606的弧形弯曲的情况下的反射功率的量相比，来自灯体604的反射功率减小。在该示例中，调谐孔602可以被金属化。调谐孔602提供附加的路径用于将探针120电容耦合到灯体604的顶表面606。在一些实施例中，这允许为了在不影响阻抗匹配的情况下提高LPW(流明/瓦特耦合效率)而得到较宽范围的探针深度。在示例性实施例中，调谐孔602也可以避免探针弧形弯曲。
图6C是示出了探针120和调谐孔602之间的强E-场的模拟图。在一个示例中，灯600具有937MHz的起始频率、180W的净功率以及调谐孔602，调谐孔602具有以下尺寸：S＝3mm，H＝10mm，以及D＝3mm。在该示例中，反射功率大约为15W。在另一个示例中，H为13mm，并且反射功率降到大约0.3W(以及起始频率大约为925MHz)。
下面是参照图6D进行的调谐孔如何可以用于频率调谐的示例性描述。由于灯体604的靠近灯泡104的较薄区域112(在图1A中用112示出)是高电场或者等同地是高电容区域，所以在示例性实施例中，靠近该区域的金属柱的改变或添加可以改变电场并因此改变灯体604的频率。在一些实施例中，这可以用来将灯体604调谐到关注的频率范围内。在一些示例性实施例中，将调谐柱608金属化降低了频率，不将调谐柱608金属化并且将其移动到靠近较薄区域112或较薄区域112中则升高了频率。在一个示例中，没有调谐孔的灯具有大约944MHz的起始频率。当如图6D所示包括具有大约5mm的H的金属化调谐孔602时，起始频率大约为924MHz。
现在将参照图1A和1B描述根据示例性实施例的无电极等离子灯的附加方面。在示例性实施例中，灯体102具有比空气大的相对电容率。共振所需的频率通常与灯体102的相对电容率(也称作介电常数)的平方根成反比。灯体102的形状和尺寸也影响共振频率。在示例性实施例中，灯体102由具有大约为9.2的相对电容率的固体氧化铝形成。在一些实施例中，介电材料可以具有从2到100的范围内或者包括在该范围内的任何范围内的相对电容率，或者甚至更高的相对电容率。在一些实施例中，灯体102可以包括多于一种这样的介电材料，导致灯体102的有效相对电容率位于上述范围中的任何一个中。灯体102可以是矩形、圆柱形或者将在下面进一步描述的其他形状。
在示例性实施例中，灯体102的外表面可以涂覆导电涂层，如电镀层或银涂料，或者其他可以被点燃到灯体102的外表面上的金属涂料。导电材料可以被接地，并且形成用于上述同轴共振结构的外部导体和内部导体。导电涂层还帮助将射频功率包含在灯体102中。灯体102的区域可以保持不涂覆，以允许功率输送到灯体102或从灯体102输送。例如，灯泡104可以邻近灯体102的未涂覆部分定位，以接收来自灯体102的射频功率。此外，在涂层中可以存在用于将探针插入到灯体102中的小的间隙。诸如玻璃粉层的高分解材料可以涂覆到导电涂层的外侧上以防止弧形弯曲，包括涂覆在导电材料的被灯体102的表面114彼此隔开几毫米的边缘上。
在图1A的示例性实施例中，开口110延伸穿过灯体102的较薄区域112。开口110中的灯体102的表面114不被涂覆，并且灯泡104的至少一部分可以位于开口110中，以接收来自灯体102的功率。在示例性实施例中，较薄区域112的厚度H2可以在1mm至15mm的范围内或者包含在该范围内的任何范围内，并且可以小于灯泡104的外侧长度和/或内部长度。灯泡104的一端或全部两端可以从开口110伸出，并且延伸越过灯体102的外表面上的导电涂层。这可以帮助避免形成在从灯体102耦合功率处的区域附近的高强度等离子体对灯泡104的端部的损害。在其他实施例中，灯泡104的所有部分或一部分可以位于腔中，该腔延伸自灯体102的外表面上的腔并终止在灯体102中。在其他实施例中，灯泡104可以邻近灯体102的未涂覆外表面定位，或者定位在形成于灯体102的外表面上的浅凹部中。
可以将材料层116布置在灯泡104和灯体102的介电材料之间。在示例性实施例中，材料层116可以具有比灯体102低的导热率，并且可以用来最优化灯泡104和灯体102之间的导热率。在示例性实施例中，层116可以具有在大约0.5至10瓦特/米-开尔文(W/mK)的范围内或者包含在该范围内的任何范围内的导热率。例如，可以使用具有55％的包装密度(45％的部分孔隙率)和大约1至2瓦特/米-开尔文(W/mK)的范围内的导热率的氧化铝粉末。在一些实施例中，可以使用离心分离机以高密度包装氧化铝粉末。在示例性实施例中，使用具有在大约1/8mm至1mm的范围内或者包含在该范围内的任何范围内的厚度D5的氧化铝粉末层。可替代地，可以使用薄层的陶瓷基粘结剂或这种粘结剂的混合物。取决于配方，可以获得大范围的导热率。在实际中，一旦选择具有接近期望值的导热率的层成分，则可以通过改变层的厚度来完成细调。一些示例性实施例可以不包括包围灯泡104的单独的材料层，并且可以提供通向灯体102的直接导电路径。可替代地，灯泡104可以通过气隙(或者其他气体填充间隙)或真空间隙与灯体102分开。
在一些示例性实施例中，还可以将氧化铝粉末或其他材料包装到形成于灯泡104下方的凹部118中。在图1A所示的示例中，凹部118中的氧化铝粉末位于由灯体102的表面上的导电材料形成的波导的边界之外。凹部118中的材料提供结构支撑，反射来自灯泡的光，并提供导热。可以围绕侧部和/或沿着灯体102的底表面使用一个或多个散热片，以管理温度。可以使用热建模来帮助选择提供导致高亮度同时仍保持在灯泡材料的工作温度以下的高峰值等离子体温度的灯构造。示例性的热建模软件包括可以从马萨诸塞州的哈佛的Harvard Thermal公司买到的TAS软件包。
在示例性实施例中，探针120可以是利用银涂料胶结在灯体102中的黄铜棒。在其他实施例中，可以在探针周围使用陶瓷或其他材料的封套或护封，这可以改变对灯体102的耦合。在示例性实施例中，可以横向于灯体102设置用于驱动电子器件的印刷电路板(PCB)。探针120可以焊接于该PCB并且离开PCB的边缘延伸到灯体102中(平行于PCB并正交于灯体102)。在其他实施例中，探针可以正交于PCB或者可以通过SMA连接器或其他连接器连接于灯驱动电路106。在替代性实施例中，探针可以通过PCB迹线提供，并且PCB的含有该迹线的部分可以延伸到灯体102中。在其他实施例中可以使用诸如微型带线或翼线天线的其他射频供给。在其他实施例中，探针120或多个探针可以通过同轴电缆或其他输送线连接到驱动电路106。
在示例性实施例中，驱动探针120比灯体102的外周周围的导电材料108o更靠近灯体102中央的灯泡定位。驱动探针120的这种定位能够用来改进对灯泡104中的等离子体的功率耦合。
可以使用高频模拟软件来帮助选择灯体102和导电涂层的材料和形状，以实现期望的共振频率和灯体102中的场强度分布。可以利用诸如可从宾夕法尼亚的Pittsburgh的Ansoft公司获得的HFSS、可从马萨诸塞州的Burlington的COMSOL公司获得的Multiphysics或者Computer Simulation Technology公司获得的Microwave Studio的软件工具来进行模拟，以确定灯体102的期望形状、共振频率以及场强度分布。然后可以根据经验对期望的属性进行细调。
尽管可以使用多种材料、形状和频率，但是在一些示例性实施例中，灯体102的纵横比(用宽度或直径D1去除长度H1)大约为1。在一些实施例中，长度H1大于宽度D1或大约宽度D1的75％-100％或者大于包含在该范围内的任何范围。在一些示例中，灯100被设计成在小于500MHz或小于200MHz的频率下或者在一些示例中在更小的频率下共振。在一些实施例中，灯100被构造成在大约50至500MHz之间的或者包含在该范围内的任何范围内的频率在基本模式下共振。在这些频率下工作的示例性实施例中，长度H1大于40mm。在一些示例中，长度H1大约灯泡长度的三倍。在一些示例中，凹部的长度(以及内部导体的长度)大于30mm或35mm或40mm或45mm(并且在这些示例性实施例中的一些中，探针可以具有大于30mm或35mm或40mm或45mm的长度，并且基本平行于凹部和灯泡104的长度)。在一些示例中，由凹部形成的内部导体的长度(H3)大于凹部的直径D2的三倍，并且大于灯泡104的长度的三倍。在一些示例中，长度H1大于直径D1(或者对于矩形或其他形状，则为灯体102的宽度)。在一些实施例中，沿着长度H1的外部导电涂层和沿着凹部的导电涂层形成内部和外部同轴导电元件。这提供了基本正交于灯泡104的长度的同轴电容。相反，区域112提供支架，该支架提供基本平行于灯泡104的长度的电容，这提供了沿着灯泡104的长度的电场。区域112确定电场的形状，并且改变其相对于沿着灯体102的长度形成在内部导体和外部电极之间的电场的方位。在一些实施例中，沿着H1的表面与沿着凹部118的表面之间的长的同轴电容区域构造成提供近似的四分之一波共振结构。区域112中提供的附加电容还可能影响相对于没有该区域的情况下的同轴结构的共振频率。
在设计成在大约450MHz下工作的一个实施例中，长度H1(该长度是沿着灯100的侧部的外部导体长度)大约为45.5mm，并且直径D1大约为50mm。距离H1(该距离是凹部118中的内部导体的长度)大约为41mm。在该示例中，距离D2大约为14mm，并且D3大约为2.5mm(在该示例中，用于灯泡的孔的直径大约为9mm)。较窄的区域112形成凹部118上方的支架。距离H2大约为5mm(更一般地，在2mm至10mm之间，或者在包含在该范围内的任何范围内)。这导致灯体102的该区域中的较高电容，并导致较高的电场强度。在该示例中，探针具有大约41.5mm的长度。在该示例中，灯体102是氧化铝，并且具有大约为9的相对电容率。
在一些实施例中，相对电容率在大约9至15的范围内或者包含在该范围内的任何范围内，RF功率的频率小于大约500MHz，并且灯体102的容积在大约10cm3至75cm3的范围内或者包含在该范围内的任何范围内。在这些实施例中的一些中，RF功率在四分之一波模式下在共振结构中共振，并且灯体102的外部尺寸全部小于共振结构中的RF功率的波长的一半。
上面的尺寸、形状、材料和工作参数仅仅是示例性的，并且其他实施例可以使用不同的尺寸、形状、材料和工作参数。

Claims (21)

1.一种无电极等离子灯，包括：
以共振频率提供射频功率的功率源；
含有填充物的灯泡，当所述射频功率耦合到所述填充物时，所述填充物形成等离子体；以及
具有在所述共振频率的四分之一波共振模式的同轴共振结构，所述共振结构包括灯体，所述灯体包括：
具有大于2的相对电容率的介电材料；
具有内部导体高度的内部导体；以及
具有外部导体高度的外部导体，所述外部导体高度大于所述内部导体高度，所述内部导体与所述外部导体同轴地对准，并且其中所述内部导体高度是在所述共振频率的所述射频功率的波长的四分之一，所述功率源构造成大约以用于所述共振结构的共振频率提供所述射频功率给所述灯体。
2.如权利要求1所述的等离子灯，其中，所述灯泡靠近所述灯体的不导电表面定位。
3.如权利要求2所述的等离子灯，其中，所述外部导体的至少一部分在靠近所述灯泡的所述不导电表面的第一侧附近定位，并且所述内部导体的至少一部分在靠近所述灯泡的所述不导电表面的第二侧附近定位。
4.如权利要求3所述的等离子灯，其中，所述不导电表面限定有圆柱形开口，所述灯泡至少部分地容纳在所述圆柱形开口中。
5.如权利要求4所述的等离子灯，其中，所述灯体在形状上是圆柱形的并且包括圆柱形凹部，所述外部导体设置在所述灯体的外表面上，并且所述内部导体设置在所述灯体的内表面上。
6.如权利要求5所述的等离子灯，其中所述开口在所述凹部和所述灯体的上表面之间延伸，所述灯体的表面限定所述开口和所述不导电表面。
7.如权利要求1所述的等离子灯，其中，所述共振结构形成位于所述外部导体和所述内部导体之间的靠近所述灯泡的开路。
8.如权利要求1所述的等离子灯，其中，所述内部导体和所述外部导体在所述共振结构的与所述结构的靠近所述灯泡的一端相对的区域中形成短路。
9.如权利要求1所述的等离子灯，其中，所述灯泡是细长形的，并且所述外部导体的一部分靠近灯泡的第一端，且所述内部导体的一部分靠近所述灯泡的第二端，并且所述共振结构构造成在所述灯泡中在所述第一端和所述第二端之间形成基本平行于所述灯泡的中心轴线的电场。
10.如权利要求9所述的等离子灯，其中，所述等离子体形成的光至少从所述灯泡的所述第一端离开所述灯体。
11.如权利要求1所述的等离子灯，其中，所述灯泡的至少一端伸出所述共振结构外。
12.如权利要求1所述的等离子灯，其中，所述灯泡是细长形的，并且所述灯泡的两端都伸出所述共振结构外、延伸越过由所述外部导体在所述灯泡的第一端形成的边界、并且延伸越过由所述内部导体在所述灯泡的第二端形成的边界。
13.如权利要求1所述的等离子灯，其中，所述介电材料的体积大于所述灯泡的容积。
14.如权利要求1所述的等离子灯，其中，所述介电材料的体积比所述灯泡的容积的5倍大。
15.如权利要求1所述的等离子灯，其中，所述介电材料的体积小于75cm3，并且所述射频功率的频率小于500MHz。
16.如权利要求1所述的等离子灯，其中，所述介电材料的体积小于50cm3，并且所述射频功率的频率小于500MHz。
17.如权利要求1所述的等离子灯，其中：
所述功率源被构造成以具有所述共振结构中的波长λg的频率提供所述射频功率给所述共振结构；并且
包括高度和宽度的跨过所述共振结构的尺寸中的每一个都小于
λg/2。
18.如权利要求1所述的等离子灯，其中：
所述功率源被构造成以具有所述共振结构中的波长λg的频率提供所述射频功率给所述共振结构；并且
包括高度和宽度的跨过所述共振结构的尺寸中的每一个都小于
λg/3。
19.如权利要求1所述的等离子灯，其中，所述相对电容率大于9。
20.如权利要求1所述的等离子灯，其中，所述相对电容率在9至15之间。
21.一种提供光的方法，所述方法包括：
利用功率源以共振频率产生射频功率；
提供在所述共振频率的具有四分之一波共振模式的同轴共振结构，所述共振结构包括灯体，所述灯体包括：
具有大于2的相对电容率的介电材料；
具有内部导体高度的内部导体；以及
具有外部导体高度的外部导体，所述外部导体高度大于所述内部导体高度，所述内部导体与所述外部导体同轴地对准，并且其中所述内部导体高度是在所述共振频率的所述射频功率的波长的四分之一；
提供含有填充物的灯泡，所述填充物形成发射光的等离子体；以及
大约以用于所述共振结构的共振频率将所述射频功率耦合到所述共振结构，以将所述射频功率提供给灯泡。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8084955B2 (en) 2007-07-23 2011-12-27 Luxim Corporation Systems and methods for improved startup and control of electrodeless plasma lamp using current feedback
RU2551644C2 (ru) * 2009-01-06 2015-05-27 Лаксим Корпорейшн Безэлектродная плазменная лампа (варианты)
US8342714B1 (en) 2009-05-06 2013-01-01 Stray Light Optical Technologies Mobile lighting apparatus
US8853931B2 (en) * 2009-12-18 2014-10-07 Luxim Corporation Electrodeless plasma lamp with modified power coupling
WO2012031287A1 (en) 2010-09-03 2012-03-08 Stray Light Optical Technologies Lighting apparatus
WO2012109350A2 (en) * 2011-02-08 2012-08-16 Luxim Corporation Electrodeless plasma lamp with variable voltage power supply
CN104952690A (zh) * 2015-06-17 2015-09-30 单家芳 一种无电极射频等离子体灯泡
EP3341787A1 (en) * 2015-08-25 2018-07-04 ABL IP Holding LLC Enhancements for use of a display in a software configurable lighting device
CN105554995B (zh) * 2015-12-18 2018-12-14 中国科学院西安光学精密机械研究所 高密度等离子体发生装置
CN118053734B (zh) * 2024-04-15 2024-07-09 中国科学院合肥物质科学研究院 一种具有辅助散热的一体式谐振腔的等离子体光源

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4427922A (en) * 1981-10-01 1984-01-24 Gte Laboratories Inc. Electrodeless light source
US5910710A (en) * 1996-11-22 1999-06-08 Fusion Lighting, Inc. Method and apparatus for powering an electrodeless lamp with reduced radio frequency interference
CN1591770A (zh) * 2003-09-03 2005-03-09 Lg电子株式会社 无电极照明系统
US6924495B1 (en) * 2004-02-13 2005-08-02 James Lawrence Brickley Heat controlled ultraviolet light apparatus and methods of sanitizing objects using said apparatus

Family Cites Families (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3787705A (en) * 1972-04-28 1974-01-22 Gen Electric Microwave-excited light emitting device
US3826950A (en) * 1973-01-16 1974-07-30 Westinghouse Electric Corp Electrodeless lamp igniter system
US4001631A (en) * 1975-04-21 1977-01-04 Gte Laboratories Incorporated Adjustable length center conductor for termination fixtures for electrodeless lamps
US4206387A (en) * 1978-09-11 1980-06-03 Gte Laboratories Incorporated Electrodeless light source having rare earth molecular continua
JPS56126250A (en) * 1980-03-10 1981-10-03 Mitsubishi Electric Corp Light source device of micro wave discharge
US4749915A (en) * 1982-05-24 1988-06-07 Fusion Systems Corporation Microwave powered electrodeless light source utilizing de-coupled modes
US4485332A (en) * 1982-05-24 1984-11-27 Fusion Systems Corporation Method & apparatus for cooling electrodeless lamps
US4633140A (en) * 1984-12-24 1986-12-30 Fusion Systems Corporation Electrodeless lamp having staggered turn-on of microwave sources
JPS62205615A (ja) * 1986-03-05 1987-09-10 株式会社村田製作所 セラミツクスの金属化方法
US4975625A (en) * 1988-06-24 1990-12-04 Fusion Systems Corporation Electrodeless lamp which couples to small bulb
GB8821672D0 (en) * 1988-09-02 1988-10-19 Emi Plc Thorn Discharge tube arrangement
US4950059A (en) * 1988-10-11 1990-08-21 General Electric Company Combination lamp and integrating sphere for efficiently coupling radiant energy from a gas discharge to a lightguide
US4887192A (en) * 1988-11-04 1989-12-12 Fusion Systems Corporation Electrodeless lamp having compound resonant structure
US4978891A (en) * 1989-04-17 1990-12-18 Fusion Systems Corporation Electrodeless lamp system with controllable spectral output
GB8922862D0 (en) * 1989-10-11 1989-11-29 Emi Plc Thorn A discharge tube arrangement
US5013976A (en) * 1989-12-26 1991-05-07 Gte Products Corporation Electrodeless glow discharge lamp
US5039903A (en) * 1990-03-14 1991-08-13 General Electric Company Excitation coil for an electrodeless high intensity discharge lamp
US5070277A (en) * 1990-05-15 1991-12-03 Gte Laboratories Incorporated Electrodless hid lamp with microwave power coupler
US5977724A (en) * 1990-10-25 1999-11-02 Fusion Lighting, Inc. Bulb rotation for eliminating partial discharges
US5361274A (en) * 1992-03-12 1994-11-01 Fusion Systems Corp. Microwave discharge device with TMNMO cavity
DE69400588T2 (de) * 1993-02-16 1997-04-03 Philips Electronics Nv Elektrodenlose Hochdruckentladungslampe
US5373217A (en) * 1993-03-24 1994-12-13 Osram Sylvania Inc. Method and circuit for enhancing stability during dimming of electrodeless hid lamp
US5349271A (en) * 1993-03-24 1994-09-20 Diablo Research Corporation Electrodeless discharge lamp with spiral induction coil
US5438242A (en) * 1993-06-24 1995-08-01 Fusion Systems Corporation Apparatus for controlling the brightness of a magnetron-excited lamp
US5448135A (en) * 1993-10-28 1995-09-05 Fusion Lighting, Inc. Apparatus for coupling electromagnetic radiation from a waveguide to an electrodeless lamp
US5525865A (en) * 1994-02-25 1996-06-11 Fusion Lighting, Inc. Compact microwave source for exciting electrodeless lamps
DE4421736C2 (de) * 1994-06-22 1998-06-18 Wolfgang Nuetzel Steuerbare Lichtanlage
US5594303A (en) * 1995-03-09 1997-01-14 Fusion Lighting, Inc. Apparatus for exciting an electrodeless lamp with an increasing electric field intensity
US6031333A (en) * 1996-04-22 2000-02-29 Fusion Lighting, Inc. Compact microwave lamp having a tuning block and a dielectric located in a lamp cavity
US5923119A (en) * 1996-05-20 1999-07-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Organic thin-film electroluminescent display device, method for driving the same and method for fabricating the same
ATE246844T1 (de) * 1996-05-31 2003-08-15 Fusion Lighting Inc Mehrfachreflektion elektrodenlose lampe mit einer schwefel oder selen enthaltenden füllung und verfahren zur strahlungserzeugung mit einer solchen lampe
JP3389819B2 (ja) * 1996-06-10 2003-03-24 株式会社村田製作所 誘電体導波管型共振器
US5786667A (en) * 1996-08-09 1998-07-28 Fusion Lighting, Inc. Electrodeless lamp using separate microwave energy resonance modes for ignition and operation
TW359847B (en) * 1996-11-01 1999-06-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd High frequency discharge energy supply means and high frequency electrodeless discharge lamp device
ZA9711281B (en) * 1996-12-20 1998-09-21 Fusion Lighting Inc High efficiency electrodeless lamp apparatus with frit sealed ceramic reflecting housing that contains a plasma light source
US5910754A (en) * 1997-05-02 1999-06-08 Maury Microwave, Inc. Reduced height waveguide tuner for impedance matching
US6137237A (en) * 1998-01-13 2000-10-24 Fusion Lighting, Inc. High frequency inductive lamp and power oscillator
US6313587B1 (en) * 1998-01-13 2001-11-06 Fusion Lighting, Inc. High frequency inductive lamp and power oscillator
CN1350698A (zh) * 1999-05-12 2002-05-22 熔化照明股份有限公司 高亮度微波灯
KR20020026528A (ko) * 1999-07-02 2002-04-10 키플링 켄트 고휘도를 가진 고출력 램프
US6666739B2 (en) * 1999-12-27 2003-12-23 Ceravision Technology Limited Method for manufacturing an electrodeless lamp
US20060250090A9 (en) * 2000-03-27 2006-11-09 Charles Guthrie High intensity light source
US6737809B2 (en) * 2000-07-31 2004-05-18 Luxim Corporation Plasma lamp with dielectric waveguide
US7429818B2 (en) * 2000-07-31 2008-09-30 Luxim Corporation Plasma lamp with bulb and lamp chamber
US6922021B2 (en) * 2000-07-31 2005-07-26 Luxim Corporation Microwave energized plasma lamp with solid dielectric waveguide
JP2002100493A (ja) * 2000-09-26 2002-04-05 Toshiba Lighting & Technology Corp 無電極放電灯装置
US6856092B2 (en) * 2000-12-06 2005-02-15 Itw, Inc. Electrodeless lamp
JP2002280191A (ja) * 2001-03-19 2002-09-27 Victor Co Of Japan Ltd 無電極放電ランプの共振装置
US6566817B2 (en) * 2001-09-24 2003-05-20 Osram Sylvania Inc. High intensity discharge lamp with only one electrode
US7034464B1 (en) * 2001-11-06 2006-04-25 Sigma Designs, Inc. Generating light from electromagnetic energy
US20050286263A1 (en) * 2004-06-23 2005-12-29 Champion David A Plasma lamp with light-transmissive waveguide
EP1932168A2 (en) * 2005-10-04 2008-06-18 Topanga Technologies External resonator/cavity electrode-less plasma lamp and method of exciting with radio-frequency energy
US7906910B2 (en) * 2005-10-27 2011-03-15 Luxim Corporation Plasma lamp with conductive material positioned relative to RF feed
US7638951B2 (en) * 2005-10-27 2009-12-29 Luxim Corporation Plasma lamp with stable feedback amplification and method therefor
US8258687B2 (en) * 2006-03-28 2012-09-04 Topanga Technologies, Inc. Coaxial waveguide electrodeless lamp
US20080211971A1 (en) * 2007-01-08 2008-09-04 Luxim Corporation Color balancing systems and methods
WO2010033780A1 (en) * 2008-09-18 2010-03-25 Luxim Corporation Electrodeless plasma lamp and drive circuit

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4427922A (en) * 1981-10-01 1984-01-24 Gte Laboratories Inc. Electrodeless light source
US5910710A (en) * 1996-11-22 1999-06-08 Fusion Lighting, Inc. Method and apparatus for powering an electrodeless lamp with reduced radio frequency interference
CN1591770A (zh) * 2003-09-03 2005-03-09 Lg电子株式会社 无电极照明系统
US6924495B1 (en) * 2004-02-13 2005-08-02 James Lawrence Brickley Heat controlled ultraviolet light apparatus and methods of sanitizing objects using said apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
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