CN108666202B - 一种非旋转式的微波等离子体装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种非旋转式的微波等离子体装置，微波谐振腔为中空的腔体，灯泡设置于腔体中；灯泡由设定材料制成，设定材料为对微波和光均透明的高温、高导热性材料。灯泡的形状由微波谐振腔的形状确定，谐振腔的形状为圆柱时，灯泡的形状为椭圆形或组合形。本发明实施例，由于灯泡由设定材料制成，使得微波等离子体装置在工作状态下不需要通过旋转灯泡进行散热，在提高安全性的同时，还取消了用于驱动灯泡旋转的电机，简化了微波等离子体装置的组成构件。并且，可以根据不同形状微波谐振腔中的电场分布情况确定灯泡的形状，使灯泡形状与谐振腔内的电场形状相配合，从而增大灯泡所处位置的电场强度，较大的电场强度提高等离子体的激发效率。

Description

一种非旋转式的微波等离子体装置

技术领域

本发明实施例涉及照明领域，更具体地，涉及一种非旋转式的微波等离子体装置。

背景技术

微波等离子体装置，是一种高效率的无极灯，能够产生光谱很宽的高亮度光。其中的无灯丝、无电极的灯泡具有光效强、低能耗、使用寿命长等技术优势，光通量可几近持之以恒，并且，整个寿命期限基本无衰减。但是，微波等离子体灯中的石英球泡温度极高，需要采用电机带动石英球泡快速旋转以及时散热，否则容易高温炸裂，安全性难以保证。

发明内容

为了解决上述问题，本发明实施例提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的微波等离子体装置。

本发明实施例提供一种微波等离子体装置，包括：灯泡、支撑柱和微波谐振腔；微波谐振腔为中空的腔体，所述灯泡设置于所述腔体中；所述支撑柱的上端与灯泡的下端固定连接，所述支撑柱的下端与微波谐振腔的底面固定连接；所述灯泡由设定材料制成，所述设定材料为对微波和光均透明的高温、高导热性材料。

优选地，所述设定材料为蓝宝石材料。

优选地，所述灯泡的形状由所述微波谐振腔的形状确定。

优选地，所述微波谐振腔的横截面为圆形，相应地，所述灯泡的纵截面为椭圆形。

优选地，所述微波谐振腔的横截面为圆形，相应地，所述灯泡的纵截面为组合形；所述组合形包括矩形、第一半圆形和第二半圆形，所述矩形的上边与第一半圆形的直径重合，所述矩形的下边与第二半圆形的直径重合，所述矩形与第一半圆形及第二半圆形连通。

优选地，微波等离子体装置还包括波导；所述微波谐振腔的底部设置有耦合孔，所述波导通过耦合孔与微波谐振腔连接。

优选地，所述波导内部设置有磁控管探头。

本发明实施例提供的非旋转式的微波等离子体装置，包括灯泡、支撑柱和微波谐振腔；微波谐振腔为中空的腔体，灯泡设置于腔体中；支撑柱的上端与灯泡的下端固定连接，支撑柱的下端与微波谐振腔的底面固定连接；灯泡由设定材料制成，设定材料为对微波和光均透明的高温、高导热性材料。由于灯泡由设定材料制成，使得微波等离子体装置在工作状态下不需要通过旋转灯泡进行散热，在提高安全性的同时，还取消了用于驱动灯泡旋转的电机，简化了微波等离子体装置的组成构件，并减少了运行过程中的电能消耗。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述是示例性和解释性的，并不能限制本发明实施例。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种微波等离子体装置的结构示意图；

图2为本发明实施例的一种微波等离子体装置的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明实施例的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明实施例，但不用来限制本发明实施例的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

微波等离子体装置通常包含一个大小约30mm的石英球泡，石英球泡即为石英材料制成的球状灯泡。石英球泡中含有氩气和其它填充物质，用于产生不同波段的光。石英球泡置于一个微波谐振腔中。对微波谐振腔施加电场时，电场能够电离球泡中的氩气，激发等离子体。而由于硫会与金属电极发生化学反应，所以石英球泡无法采用传统的带电极的结构。当微波激发等离子体时，石英球泡的温度极高。针对上述情形，本发明实施例提供一种微波等离子体装置。参见图1，包括：

灯泡2、支撑柱6和微波谐振腔1；微波谐振腔1为中空的腔体，灯泡2设置于腔体中；支撑柱6的上端与灯泡2的下端固定连接，支撑柱6的下端与微波谐振腔1的底面固定连接；灯泡2由设定材料制成，所述设定材料为对微波和光均透明的高温、高导热性材料。

由于设定材料为高导热性材料，因此设定材料不包括石英。由于设定材料的高导热性，从而设定材料相对于石英材料具有更好的耐高温性，因此在微波等离子体装置的工作状态时，蓝宝石材料制成的灯泡2不需要像石英球泡一样通过旋转散热，从而可以取消用于驱动石英球泡旋转的电机，直接通过支撑柱6将灯泡2固定在微波谐振腔1中。

本发明实施例提供的微波等离子体装置，包括灯泡、支撑柱和微波谐振腔；微波谐振腔为中空的腔体，灯泡设置于腔体中；支撑柱的上端与灯泡的下端固定连接，支撑柱的下端与微波谐振腔的底面固定连接；灯泡由设定材料制成，设定材料为对微波和光均透明的高温、高导热性材料。由于灯泡由设定材料制成，使得微波等离子体装置在工作状态下不需要通过旋转灯泡进行散热，在提高安全性的同时，还取消了用于驱动灯泡旋转的电机，简化了微波等离子体装置的组成构件，并减少了运行过程中的电能消耗。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，设定材料为蓝宝石材料。蓝宝石材料具有很好的热特性，极好的电气特性和介电特性，并且防化学腐蚀。蓝宝石材料还具有耐高温、导热好、硬度高、透红外及化学稳定性好的特点。

由于微波等离子体装置的运行是通过对微波谐振腔施加电场，电场电离位于微波谐振腔中灯泡里的氩气，从而激发等离子体。因此，为了提高等离子体的激发效率，基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，灯泡的形状由微波谐振腔的形状确定。由于对具有不同形状腔体的微波谐振腔施加电场时，电场的分布情况由微波谐振腔的形状决定。而微波谐振腔可包括圆柱体、立方体等多种形状，因此可以根据不同形状微波谐振腔中的电场分布情况合理确定灯泡的形状，使灯泡形状与谐振腔内的电场形状相配合，从而增大灯泡所处位置的电场强度，较大的电场强度能够提高等离子体的激发效率。

微波谐振腔的横截面为圆形时，谐振腔整体为圆柱体。为了对圆柱体的微波谐振腔选择合适的灯泡形状，基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，微波谐振腔的横截面为圆形，相应地，灯泡的纵截面为椭圆形。当微波谐振腔的横截面为圆形时，激发的电场分布为椭球形。因此，为了使灯泡的形状与电场分布相配合，灯泡同样可设置为椭球形。灯泡的纵截面的椭圆形的尺寸具体可通过测量电场分布情况精准确定。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，微波谐振腔的横截面为圆形，相应地，灯泡的纵截面为组合形；组合形包括矩形、第一半圆形和第二半圆形，矩形的上边与第一半圆形的直径重合，矩形的下边与第二半圆形的直径重合，矩形与第一半圆形及第二半圆形连通。上述组合形可参见图1中的灯泡2，如图1所示，矩形与第一半圆形及第二半圆形连通是指灯泡作为一个整体，其内部是联通的，并未由矩形的上边及下边进行了分离，将组合形分为矩形和半圆形仅为了说明灯泡的界面形状。灯泡由蓝宝石材料制成，由于蓝宝石材料加工的特殊性，将灯泡制成上述组合形具有易加工性，满足生产需求。

基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，微波等离子体装置还包括波导4；微波谐振腔1的底部设置有耦合孔3，波导4通过耦合孔3与微波谐振腔1连接。基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，波导4内部设置有磁控管探头5。参见图2，微波源(即磁控管探头)使磁控管探头5发射一定频率的微波，例如2.45GHz。微波通过波导4及耦合孔3耦合进入微波谐振腔1，使灯泡2所处位置的电场场强达到最大，从而激发等离子体，产生连续光谱，实现照明。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种微波等离子体装置，其特征在于，包括灯泡、支撑柱和微波谐振腔；微波谐振腔为中空的腔体，所述灯泡设置于所述腔体中；所述支撑柱的上端与灯泡的下端固定连接，所述支撑柱的下端与微波谐振腔的底面固定连接；所述灯泡由设定材料制成，所述设定材料为对微波和光均透明的高温、高导热性材料；

其中，所述设定材料为蓝宝石材料；

其中，所述灯泡的形状由所述微波谐振腔的形状确定；

所述微波谐振腔的横截面为圆形，所述微波谐振腔整体为圆柱体，相应地，所述灯泡的纵截面为组合形；

所述组合形包括矩形、第一半圆形和第二半圆形，所述矩形的上边与第一半圆形的直径重合，所述矩形的下边与第二半圆形的直径重合，所述矩形与第一半圆形及第二半圆形连通。

2.根据权利要求1所述的微波等离子体装置，其特征在于，所述微波谐振腔的横截面为圆形，所述微波谐振腔整体为圆柱体，相应地，所述灯泡的纵截面为椭圆形。

3.根据权利要求1所述的微波等离子体装置，其特征在于，还包括波导；所述微波谐振腔的底部设置有耦合孔，所述波导通过耦合孔与微波谐振腔连接。

4.根据权利要求3所述的微波等离子体装置，其特征在于，所述波导内部设置有磁控管探头。