CN104952690A - 一种无电极射频等离子体灯泡 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无电极射频等离子体灯泡，包括内有封闭空腔的泡体，泡体内空腔两端端面设置为向空腔内部突起的结构，泡体内空腔中设置有发光物质，泡体内空腔中还填充有稀有气体。本发明大大延长了灯泡的寿命，灯具的配光效率很高，从而大大提高了整体灯具的发光效率，可以大范围对显色指数、光效和色温进行合理的调节，结构简单，体积小，功率大，成本低，便于大批量生产。

Description

一种无电极射频等离子体灯泡

技术领域

本发明涉及射频等离子体照明领域，具体是一种无电极射频等离子体灯泡。

背景技术

目前现有的传统照明光源都存在电极结构，例如荧光灯、金卤灯、钠灯等，这些灯经过长时间工作后，电极与玻璃的密封处非常容易产生漏气现象，导致了灯泡寿命的缩短。此外，电极材料在长时间高温工作后会挥发，挥发后附着在灯泡内壁上，会使灯泡内壁发黑，影响灯泡的透光性，导致灯泡的光衰较大，发光效率大大降低。同时，由于电极的存在，灯泡内填充的物质就必须不能和电极发生反应，这就限制了灯泡内填充元素的选择，所以传统照明光源的显色指数，光效等并没有较大的提升空间。

近年来，第四代光源中LED的发展非常迅速，理论寿命可达5万小时，但至目前为止，LED大多只能应用于室内或者其他功率较小场所。在大功率照明领域，由于LED消耗的电能中高达70%以上的能量转换为热能，散热压力较大，这些热量带来的温度升高会导致LED较大的光衰和寿命的缩短。

射频无电极等离子体灯泡，由于不存在电极结构，具有寿命长、光衰小、光效高、色温可调等优点，具有广泛的应用前景。其中，灯泡的设计是等离子体灯的核心，它直接关系到了灯泡的发光效率、色温和显色指数等关键参数。

发明内容    本发明的目的是提供一种无电极射频等离子体灯泡，以解决现有技术存在的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种无电极射频等离子体灯泡，包括内有封闭空腔的透明泡体，其特征在于：泡体内空腔的中间段为圆柱形中空结构，泡体内空腔的两端均为半球形中空结构，且泡体内空腔两端端面设置为向空腔内部突起的结构，泡体内空腔中设置有发光物质，泡体内空腔中还填充有稀有气体。

所述的一种无电极射频等离子体灯泡，其特征在于：所述泡体的泡壁采用透明的石英玻璃或者半透明陶瓷材料。

所述的一种无电极射频等离子体灯泡，其特征在于：所述发光物质由一种或多种金属元素的卤化物构成，优选金属元素的溴化物或者碘化物。

所述的一种无电极射频等离子体灯泡，其特征在于：所述发光物质成型为药丸状或颗粒状。

所述的一种无电极射频等离子体灯泡，其特征在于：所述稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙气体中的一种或多种组合。

所述的一种无电极射频等离子体灯泡，其特征在于：所述泡体内空腔两端端面设置为平面。

所述的一种无电极射频等离子体灯泡，其特征在于：所述泡体单侧外端或两侧外端连接有实心石英玻璃柱。

无电极射频等离子体灯泡采用频率为50MHz至5GHz之间的射频能量来激励，利用射频能量形成的高电场激发灯泡内部的气体电离，形成高密度等离子体发光。其中，较高的射频频率有利于灯泡等离子体发光亮度的提升。输入灯泡内的射频功率为50瓦至3千瓦之间。

 无电极射频等离子体灯泡本身不包含任何金属电极，也不与任何金属电极连接。

本发明具有以下优点：（1）由于不存在电极结构，因而没有电极和玻璃的密封漏气问题，大大延长了灯泡的寿命，寿命能达到50000小时以上；也没有电极挥发导致的光衰减，长时间工作后仍然能保持较高的光通量。（2）体积小，是真正的点光源，灯具的配光效率很高，从而大大提高了整体灯具的发光效率。（3）发光物质不需要考虑填充元素和电极的化学反应，灯泡内可以填充多种的发光物质，因此，可以大范围对显色指数、光效和色温进行合理的调节。（4）结构简单，体积小，功率大，成本低，便于大批量生产。

附图说明

图1为本发明无电极射频等离子体灯泡第一个实施例的示意图。

图2为本发明无电极射频等离子体灯泡第一个实施例的剖面图。

图3为本发明第二个实施例的结构示意图。

图4为本发明第二个实施例的剖视图。

具体实施方式

如图1-图4所示，一种无电极射频等离子体灯泡，包括内有封闭空腔的透明泡体，泡体内空腔2的中间段为圆柱形中空结构，泡体内空腔2的两端均为半球形中空结构，且泡体内空腔2两端端面设置为向空腔2内部突起的结构4，泡体内空腔2中设置有发光物质3，泡体内空腔2中还填充有稀有气体。

泡体的泡壁1采用透明的石英玻璃或者半透明陶瓷材料。

发光物质3由一种或多种金属元素的卤化物构成，优选金属元素的溴化物或者碘化物。

发光物质3成型为药丸状或颗粒状。

稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙气体中的一种或多种组合。

泡体内空腔两端端面设置为平面7。

泡体单侧外端或两侧外端连接有实心石英玻璃柱5、6。

如图1和图2所示，本发明第一个实施例的无电极射频等离子体灯泡，泡壁1采用透明的石英玻璃材料，也可以采用氧化铝等耐高温陶瓷材料，将一段空腔2内的气体完全封闭，作为示范，空腔2内部设置药丸状的发光物质3，如图2所示，灯泡内部空腔2的中间段为圆柱形中空结构，两端均为半球形中空结构， 灯泡内空腔2的两端具有端面向空腔内部突起的结构4。该内部突起结构4，有利于提高灯泡工作时冷端的温度，提高灯的发光效率和辐射谱线的显色性。作为主要的发光物质，发光物质3可以是硒、硫、碲等非金属元素和汞，当然，也可以填充一种或者多种金属元素的卤化物，以便改善灯泡的发光特性，调节灯泡的光谱和显色指数。使用中，金属元素的卤化物一般选择金属元素的溴化物或者碘化物，例如碘化铝、溴化镓等。在灯的制作时，发光物质3以颗粒状被装入石英玻璃封闭的空腔2内，当灯被点燃时，药丸会蒸发成气体或等离子体，充满整个空腔，当灯熄灭时，发光物质3变成粉末状附着在灯泡内壁上。空腔2内同时填充稀有气体，该稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙等气体中的一种或多种组合，作为发光物质工作时的保护气体，且不与发光元素反应。石英玻璃柱5和6是一段细长的玻璃棒，与灯泡两端的半球形玻璃泡壳连接，用于灯泡气体封接时的操作和灯泡工作时的安装。在本实施例子中，灯泡中间圆柱体的外径为12mm，长度为10mm，壁厚为2mm，使用中，该灯泡吸收的射频功率为100W以上。

本发明无电极射频等离子体灯泡的第二个实施例的外形结构图如图3所示，图4是其内部结构图。该示例灯泡的一端只包含一个细长的玻璃棒柄，另一端为半球形玻璃泡壳。泡壁1同样采用透明的石英玻璃材料，将空腔2内的气体完全封闭，空腔2内部设置药丸状的发光物质3，如图4所示，灯泡内部空腔2的中间段为圆柱形中空结构，两端均为半球形中空结构，和第一个实施例不同的是，灯泡内空腔2的两端具有端面平面7。石英玻璃柱5是一段细长的玻璃棒，安装在灯泡半球形玻璃泡壳的一端，用于灯泡气体封接时的操作和灯泡工作时的安装。灯泡内填充的药丸和第一个实施例相同，填充气体为450Torr的氙气，灯泡受到2.45GHz的射频电场激发时，发出明亮的白光。

以上两个实施例中，可利用频率为50MHz至5GHz之间的射频能量产生的电场，使电场在灯泡内的圆柱体中心，或者灯泡一端的半球形结构附近集中，高强度的射频交流电场击穿空腔内的气体电离，随后激发发光物质放电，形成高亮度的点光源。整个灯泡内部不包括任何金属电极，没有金属电极和玻璃封结的漏气问题，大大延长了灯泡的使用寿命，减小了光衰减，同时，灯的功率大，体积小，降低了生产工艺的难度和灯的成本。

Claims (7)

1.一种无电极射频等离子体灯泡，包括内有封闭空腔的透明泡体，其特征在于：泡体内空腔的中间段为圆柱形中空结构，泡体内空腔的两端均为半球形中空结构，且泡体内空腔两端端面设置为向空腔内部突起的结构，泡体内空腔中设置有发光物质，泡体内空腔中还填充有稀有气体。

2.根据权利要求1所述的一种无电极射频等离子体灯泡，其特征在于：所述泡体的泡壁采用透明的石英玻璃或者半透明陶瓷材料。

3.根据权利要求1所述的一种无电极射频等离子体灯泡，其特征在于：所述发光物质由一种或多种金属元素的卤化物构成，优选金属元素的溴化物或者碘化物。

4.根据权利要求1或3所述的一种无电极射频等离子体灯泡，其特征在于：所述发光物质成型为药丸状或颗粒状。

5.根据权利要求1所述的一种无电极射频等离子体灯泡，其特征在于：所述稀有气体是氦、氖、氩、氪、氙气体中的一种或多种组合。

6.根据权利要求1所述的一种无电极射频等离子体灯泡，其特征在于：所述泡体内空腔两端端面设置为平面。

7.根据权利要求1所述的一种无电极射频等离子体灯泡，其特征在于：所述泡体单侧外端或两侧外端连接有实心石英玻璃柱。