專利名稱：用于微波激勵放電燈的電感性調(diào)諧器的制作方法
背景技術(shù)：
發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及射頻激勵弧光燈領(lǐng)域，所述弧光燈的結(jié)構(gòu)中包括閉合波導(dǎo)，本發(fā)明尤其涉及將磁控管用作功率源的燈。
現(xiàn)有技術(shù)的描述這些燈使用一種封在一個透明的密封管殼中的、并在由強(qiáng)微波場激勵時產(chǎn)生可見光或紫外光的可電離的媒質(zhì)。這種燈的管殼或燈泡被裝在金屬容器或腔中，所述金屬容器或腔通常用金屬網(wǎng)限制微波，而允許光透出。通過連接到相鄰的波導(dǎo)的孔把微波納入腔中，其另一端連接到磁控管。
來自磁控管的Rf功率經(jīng)波導(dǎo)到達(dá)腔，并激勵放電燈。未被燈吸收的任何功率反射回磁控管。限定腔的一端的孔可以用于限定腔中的諧振，腔加強(qiáng)了燈泡處的場強(qiáng)，以增加的功率吸收，由此降低反射的功率。
磁控管是在其諧振器和輸出負(fù)載之間具有直接連接的自激振蕩器。來自負(fù)載的任何反射對性能具有顯著影響，它改變工作頻率、功率輸出和工作穩(wěn)定性。在特定的相處的強(qiáng)反射(稱為“陷落”(sink))減少了磁控管的諧振器中存儲的能量，引起不穩(wěn)定性和頻率跳變。
燈本身對其功率源有若干不同要求。在電離之前，燈泡中的氣體不吸收微波功率。燈泡中的電場強(qiáng)度必須增大至一個較高的值以達(dá)到擊穿。一旦發(fā)生電離，燈泡必須加熱以蒸發(fā)任何凝結(jié)的填充材料。燈泡的阻抗比未電離的情況低得多，并且隨燈泡加熱而變化，使凝結(jié)物放電。最后，達(dá)到長期工作的條件，其中光輸出效率是最受關(guān)注的。
這些阻抗的變化導(dǎo)致在磁控管處多種反射值。設(shè)計(jì)者可以調(diào)節(jié)腔的孔、波導(dǎo)的長度，并且可以在波導(dǎo)中加上各種調(diào)諧元件。其目的是電離之前使高反射離開“陷落”，以避免在升溫的過程中的頻率跳變及在長期工作期間提供與穩(wěn)定特性的良好匹配。
本設(shè)計(jì)還考慮了其它要求。產(chǎn)品要經(jīng)濟(jì)、尺寸小、耐用及可重復(fù)制造。低成本阻止了使用隔離器。小尺寸將波導(dǎo)限于最小長度。
雖然在微波設(shè)計(jì)中已知許多類型的膜片和桿，但在微波弧光燈中常常使用的調(diào)諧元件是電容性螺釘或相同尺寸的固定高度的凸起(knob)。這具有只附于一個壁的優(yōu)點(diǎn)，并且比必須接觸兩個相對的壁的桿更容易安裝。當(dāng)波導(dǎo)長度(磁控管天線和耦合槽之間的長度)比波導(dǎo)波長的一半大時，該電容性調(diào)諧器可以用于匹配中等失配或任何相位。調(diào)諧器具有兩個效果。將反射系數(shù)加至除調(diào)諧器之外的負(fù)載的反射系數(shù)。其次，波導(dǎo)的有效長度增加一個小量。
發(fā)明概述在進(jìn)行一種新型的燈的設(shè)計(jì)過程中，確定腔和耦合膜片。還確定波導(dǎo)長度和磁控管位置。但是，阻抗匹配不是最佳的，而且波導(dǎo)長度(參看前面的段落)小于波長的一半。試圖加一個電容性調(diào)諧器，但顯示這樣做是不適合的，最佳位置直接超出磁控管的天線。
將電感調(diào)諧器置于磁控管和腔孔之間的波導(dǎo)的側(cè)壁上。波導(dǎo)側(cè)面的金屬突出物的作用就像電感性膜片一樣，在其所在位置升高波導(dǎo)的截止頻率。這樣，調(diào)諧器提供了具有電感性相位的反射系數(shù)，并將波導(dǎo)的有效長度縮短一個小量。有這個調(diào)諧器，燈的設(shè)計(jì)可以有效率地工作。電感性調(diào)諧器可以是附于一側(cè)壁的單塊、半柱體、或半球、或是它們的組合，或者是在相對壁上相互面對的兩個這樣的物體。當(dāng)在建立起波導(dǎo)后在要用諸如螺絲釘、焊接(soldering)或焊接(welding)將調(diào)諧器安裝在波導(dǎo)中之處，這些形狀是適當(dāng)?shù)摹?br> 調(diào)諧器還可以模制成波導(dǎo)壁。依賴于構(gòu)造的方法，形成厚膜片形成調(diào)諧器以加入到波導(dǎo)的上和/或下寬壁，可以是有利的。
附圖概述

圖1是微波燈的示意圖。
圖2描述單塊形式的電感性調(diào)諧器。
圖3描述兩塊形式的電感性調(diào)諧器，所述塊在相對的波導(dǎo)壁上相互面對。
圖4描述半柱體形式的電感性調(diào)諧器，它接觸波導(dǎo)的寬壁。
圖5描述半柱體形式的電感性調(diào)諧器，它不接觸波導(dǎo)的寬壁。
較佳實(shí)施例的描述參照圖1，示出一種微波燈。磁控管2具有突入封閉波導(dǎo)6的天線4。耦合槽8位于波導(dǎo)的另一端，它將微波功率耦合到諧振腔，該諧振腔由底部10和其中放置燈泡9的網(wǎng)12限定。根據(jù)本發(fā)明，將電感性調(diào)諧器14附于波導(dǎo)的側(cè)壁。
注意，波導(dǎo)具有寬壁和窄壁(側(cè)壁)。由于在側(cè)壁處磁場較強(qiáng)，故放置在那里的金屬突出物將起電感性調(diào)諧器的作用。
在任何給定的燈中，調(diào)諧器的位置及其尺寸和形狀藉助于網(wǎng)絡(luò)分析器的通過實(shí)驗(yàn)決定。如熟悉本領(lǐng)域的人所知道的，網(wǎng)絡(luò)分析器首先藉助于滑動短路進(jìn)行校準(zhǔn)。然后不用調(diào)諧器，在燈啟動和工作觀察其阻抗。如果當(dāng)燈在工作溫度下有顯著的反射時，使用嘗試尺寸和形狀的調(diào)諧器，并改變其位置以決定一最佳工作的位置。如果仍然有顯著的反射，則改變調(diào)諧器的尺寸和/或形狀，再嘗試各種位置。
在圖1的實(shí)施例中，矩形波導(dǎo)6的內(nèi)側(cè)是高1.7”，寬2.84”，和長4.8”。從調(diào)諧器的中間到波導(dǎo)的槽端的距離約為17/8”，而調(diào)諧器大約寬5/8”寬，長11/4”，而厚度約為.35”。耦合槽8為長23/8”和寬.53”。微波腔直徑為2.93”，高為6.2”。燈泡9的內(nèi)直徑是35mm，并且包含硫磺和諸如氬氣之類的稀有氣體的填充物。
一個電動機(jī)既旋轉(zhuǎn)燈泡9所附于的軸20又旋轉(zhuǎn)提供用于冷卻磁控管2的空氣的吹風(fēng)機(jī)葉輪22。
圖2是圖1的波導(dǎo)6的切去一部分的細(xì)部圖，示出金屬塊14形式的電感性調(diào)諧器。
圖3示出另一個實(shí)施例，其中兩個這樣的金屬塊14’a和14’b在相對的波導(dǎo)壁上相互面對。
圖4示出又一個實(shí)施例，其中使用半柱全形式的突出物14”，它接觸波導(dǎo)的頂部和底部寬壁30和32。
圖5示出再一個實(shí)施例，其中使用半柱體14，它不接觸波導(dǎo)的寬壁。
雖然已經(jīng)用說明性的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但要知道，對熟悉本領(lǐng)域的人而言，可以作出各種變化。例如，調(diào)諧器可以具有不同于所描述的形狀，或者可以使用柱狀的桿。本發(fā)明的范圍由下面的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1．一種RF供電的無電極燈，其特征在于包括用于產(chǎn)生RF功率的裝置；設(shè)置在腔中的包含放電形成媒質(zhì)的燈泡；用于將所述RF功率耦合到所述腔的波導(dǎo)，在所述波導(dǎo)具有耦合槽，及設(shè)置在所述波導(dǎo)中的電感性調(diào)諧器。
2．如權(quán)利要求1所述的燈，其特征在于所述電感性調(diào)諧器包括至少一個金屬突出物，所述金屬突出物設(shè)置在波導(dǎo)壁上。
3．如權(quán)利要求2所述的燈，其特征在于所述波導(dǎo)具有窄壁和寬壁，其中所述金屬突出物設(shè)置在所述窄壁上。
4．如權(quán)利要求3所述的燈，其特征在于所述至少一個金屬突出物包括金屬塊。
5．如權(quán)利要求4所述的燈，其特征在于所述金屬塊是矩形的。
6．如權(quán)利要求5所述的燈，其特征在于所述至少一個金屬塊包括設(shè)置在相對的波導(dǎo)壁上的兩個矩形金屬塊。
7．如權(quán)利要求4所述的燈，其特征在于所述至少一個金屬塊包括半柱體金屬塊。
8．如權(quán)利要求7所述的燈，其特征在于所述金屬塊在其兩個極端接觸所述寬壁。
9．如權(quán)利要求7所述的燈，其特征在于所述金屬塊在其兩個極端不接觸所述寬壁。
10．如權(quán)利要求2所述的燈，其特征在于所述用于產(chǎn)生RF功率的裝置是一個具有天線的磁控管，并且從所述天線到所述耦合槽的波導(dǎo)長度小于半波長。
11．一種RF供電的無電極燈，其特征在于包括用于產(chǎn)生RF功率的裝置；設(shè)置在腔中、包含放電形成的媒質(zhì)的燈泡；用于將所述RF功率耦合到所述腔的波導(dǎo)；及設(shè)置在所述波導(dǎo)中、用于使反射回所述用于產(chǎn)生RF功率的裝置的功率減至最小的電感性調(diào)諧裝置。
12．如權(quán)利要求11所述的燈，其特征在于所述波導(dǎo)具有耦合槽。
全文摘要
一種RF供電的無電極燈(9),在將RF功率(2)耦合到燈腔(10,12)的波導(dǎo)(6)中,它使用電感性調(diào)諧器(14),以減小反射的RF功率,并使燈(9)有效地工作。
文檔編號H01J61/56GK1209904SQ97191848
公開日1999年3月3日 申請日期1997年1月24日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月26日
發(fā)明者詹姆斯E·辛普森 申請人:熔化照明股份有限公司