專利名稱：使用圓極化波微波的非旋轉(zhuǎn)無電極放電燈系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用圓極化波微波的非旋轉(zhuǎn)無電極放電燈系統(tǒng)，具體而言，涉及如下系統(tǒng)，即在通電磁場(chǎng)的波導(dǎo)管上，按一定角度旋轉(zhuǎn)，排列橢圓形的波導(dǎo)管，使用該橢圓形波導(dǎo)管的短軸與長(zhǎng)軸的斜度，使電磁場(chǎng)作為圓極化波到達(dá)放電燈。
背景技術(shù)：
由于一般的高輸出無電極放電燈在圓筒形波導(dǎo)管中使作為最低基本模式的TE11模式激發(fā)，所以微波的電場(chǎng)變?yōu)榫€性極化波，但若在這種線性極化波的電場(chǎng)內(nèi)插入球形燈并使之放電，則等離子體的方式按TE11模式放電成卵形，在高輸出放電的情況下，因?yàn)榧词沟入x子體充滿燈整體也會(huì)引起局部加熱，所以存在容易發(fā)生燈破裂的問題。
為了解決該問題，將上述燈連接在電機(jī)上并使之旋轉(zhuǎn)，但結(jié)合結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外形變大，并且制造成本增加，放電燈的壽命因上述電機(jī)的短壽命而縮短，所以作為解決方法，嘗試使微波的電場(chǎng)圓周運(yùn)動(dòng)成圓極化波的技術(shù)來代替使上述燈旋轉(zhuǎn)(參照美國專利第5367226號(hào))。
作為以上現(xiàn)有技術(shù)，已知兩種方法。方法之一是使電磁場(chǎng)的波導(dǎo)管成雙股狀，將兩電磁波的相位差調(diào)整成90度，使兩電磁波一致來形成圓極化波(參照美國專利第5227698號(hào))，另一種方法是在形成電磁場(chǎng)的超高頻空穴(Microwave Cavity)內(nèi)插入電介質(zhì)(Dielectric)，由該電介質(zhì)將上述電磁場(chǎng)分解成兩個(gè)直角方向分量，兩個(gè)分量分別以不同的相位速度前進(jìn)，在空穴中結(jié)合，實(shí)現(xiàn)圓極化波電磁場(chǎng)(參照美國專利第6476557號(hào))。
但是，以上技術(shù)、即人為地將上述電磁波分成兩個(gè)分量來強(qiáng)制引導(dǎo)，使上述波導(dǎo)管的長(zhǎng)度并列后，產(chǎn)生相位差，放電燈的外形變大，存在制作麻煩不方便等問題，在上述空穴中插入電介質(zhì)后，將電磁場(chǎng)分離成兩個(gè)方向，產(chǎn)生使速度不同的相位差，電介質(zhì)的介電常數(shù)受限，存在為了使該介電常數(shù)達(dá)到期望水平而使機(jī)構(gòu)厚度變得非常大等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決該問題而提出，其目的在于提供一種系統(tǒng)圓極化波超高頻發(fā)生裝置，即在通電磁場(chǎng)的波導(dǎo)管上，按一定角度旋轉(zhuǎn)，排列橢圓形的波導(dǎo)管，僅通過該橢圓形波導(dǎo)管的短軸和/或長(zhǎng)軸的斜度，使電磁場(chǎng)作為圓極化波到達(dá)放電燈。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明經(jīng)波導(dǎo)管使電磁場(chǎng)作為圓極化波到達(dá)放電燈，與電磁場(chǎng)的引入的長(zhǎng)方形波導(dǎo)管成一條直線地依次連結(jié)構(gòu)成輸入圓筒形波導(dǎo)管、橢圓形波導(dǎo)管及安裝有放電燈的圓筒形波導(dǎo)管，根據(jù)上述橢圓形波導(dǎo)管的長(zhǎng)度及短、長(zhǎng)軸直徑條件，使橢圓形波導(dǎo)管的長(zhǎng)軸相對(duì)輸入圓筒形波導(dǎo)管的水平面約旋轉(zhuǎn)45度左右，變換為圓極化波。
本發(fā)明的效果在于在通過電磁場(chǎng)的波導(dǎo)管上按一定角度旋轉(zhuǎn)排列橢圓形波導(dǎo)管，僅通過該橢圓形波導(dǎo)管的短軸和/或長(zhǎng)軸的斜度的幾何學(xué)結(jié)構(gòu)，使圓極化波的電磁場(chǎng)到達(dá)并通過放電燈，由此延長(zhǎng)了放電燈的壽命而具有經(jīng)濟(jì)性。


圖1是依次表示本發(fā)明的系統(tǒng)的立體圖。
圖2a是表示適用于本發(fā)明的長(zhǎng)方形波導(dǎo)管和輸入圓筒形波導(dǎo)管的結(jié)合狀態(tài)的立體圖。
圖2b是表示在圖2a的結(jié)合部面中形成模式濾波器的狀態(tài)的平面圖。
圖3a是表示連結(jié)有適用于本發(fā)明的具有橢圓形截面積的波導(dǎo)管的圓極化波裝置的立體圖。
圖3b是表示在適用于本發(fā)明的波導(dǎo)管中插入電介質(zhì)的狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖4是表示在本發(fā)明的橢圓形圓極化波裝置中線性極化波變化為圓極化波的過程的立體圖。
圖5是表示本發(fā)明其它方式的使用圓極化波微波的非旋轉(zhuǎn)無電極放電燈系統(tǒng)的立體圖。
符號(hào)說明1長(zhǎng)方形波導(dǎo)管；2輸入圓筒形波導(dǎo)管；3終端封閉的長(zhǎng)方形波導(dǎo)管；4橢圓形波導(dǎo)管；5放電燈；6圓筒形波導(dǎo)管；7網(wǎng)體；8石英板；9反射鏡；10模式濾波器；11電介質(zhì)；12插入電介質(zhì)的波導(dǎo)管；13短管。
具體實(shí)施例方式
下面，根據(jù)附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明。
圖1是本發(fā)明的使用圓極化波微波的非旋轉(zhuǎn)無電極放電燈系統(tǒng)的示意圖。參照?qǐng)D1，使用微波振蕩器來送出線極化波微波的長(zhǎng)方形波導(dǎo)管1與輸入圓筒形波導(dǎo)管2連結(jié)成一條直線，可用于取得圓極化波均衡的終端封閉的長(zhǎng)方形波導(dǎo)管3與輸入圓筒形波導(dǎo)管2的一側(cè)面連結(jié)成直角，上述輸入圓筒形波導(dǎo)管2與橢圓形波導(dǎo)管(1/4波長(zhǎng)板)4連結(jié)成一條直線，上述橢圓形波導(dǎo)管4與安裝放電燈的圓筒形波導(dǎo)管6連結(jié)成一條直線。
按依次設(shè)置在上述圓筒形波導(dǎo)管6的端部的、內(nèi)設(shè)上述放電燈5的網(wǎng)體7由可抽取光的導(dǎo)體、或反射微波并使可視光通過的導(dǎo)體構(gòu)成，另外，為了固定上述放電燈5，采用石英板8作為用于抽取光的反射鏡9，在板上固定上述放電燈5。
圖2a及圖2b是非旋轉(zhuǎn)微波無電極放電燈中送出線極化波微波的長(zhǎng)方形波導(dǎo)管1與變換成TE11模式的輸入圓筒形波導(dǎo)管2的結(jié)合結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2a中，變換長(zhǎng)方形波導(dǎo)管1及終端封閉的長(zhǎng)方形波導(dǎo)管3的寬度和高度，在比來自磁控管的微波頻域更寬的頻域下進(jìn)行匹配，圖2b中，在長(zhǎng)方形波導(dǎo)管1及圖1的長(zhǎng)方形波導(dǎo)管3中插入僅使窄頻域的電磁波通過模式濾波器10，以便僅使設(shè)計(jì)成發(fā)生圓極化波的頻域分量通過輸入圓筒形波導(dǎo)管。
圖3a及圖3b是適用于本發(fā)明的圓極化波發(fā)生裝置的示意圖，在圖3a中，上述輸入圓筒形波導(dǎo)管2與橢圓形波導(dǎo)管4連結(jié)，使橢圓形波導(dǎo)管4的長(zhǎng)軸相對(duì)輸入圓筒形波導(dǎo)管2的水平面具有規(guī)定角度，圖3b中，連結(jié)上述輸入圓筒形波導(dǎo)管2與插入適當(dāng)厚度電介質(zhì)(例如陶瓷板)11的波導(dǎo)管12。
圖4是適用于本發(fā)明的橢圓形波導(dǎo)管4的示意圖，在線極化波通過該橢圓形波導(dǎo)管4時(shí)，按照短軸直徑與長(zhǎng)軸直徑之差，產(chǎn)生沿各軸方向前進(jìn)的微波的速度差，由此，在兩個(gè)波的相位差為90度的情況下，到達(dá)放電燈5的電磁波被變換為圓極化波，電場(chǎng)本身在上述放電燈5內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
另外，通過電介質(zhì)11的電磁波對(duì)應(yīng)于電介質(zhì)面的安裝方向，電磁波的螺旋性沿順時(shí)針方向或逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，通過放電燈5時(shí)，作為圓極化波到達(dá)。
在從磁控管向橢圓形波導(dǎo)管4輸入微波時(shí)，僅在一定角度旋轉(zhuǎn)入射，但此時(shí)，沿上述橢圓形波導(dǎo)管4的長(zhǎng)軸分量與短軸分量分解若不產(chǎn)生90度的相位差，則不發(fā)生圓極化波，但因?yàn)閳A筒形波導(dǎo)管與橢圓形波導(dǎo)管連結(jié)，所以橢圓形的長(zhǎng)軸分量比短軸分量多。通過與輸入圓筒形波導(dǎo)管2連結(jié)成直角的終端封閉的長(zhǎng)方形波導(dǎo)管3的長(zhǎng)度來調(diào)整該均衡。
圖5是使用本發(fā)明其它方式的圓極化波微波的非旋轉(zhuǎn)無電極放電燈系統(tǒng)的示意圖。參照?qǐng)D5，去除輸入圓筒形波導(dǎo)管2和終端封閉的長(zhǎng)方形波導(dǎo)管3，使送出線極化波微波的長(zhǎng)方形波導(dǎo)管1相對(duì)橢圓形波導(dǎo)管4的長(zhǎng)軸以規(guī)定角度旋轉(zhuǎn)后，與橢圓形波導(dǎo)管直線連接成一條直線，并在長(zhǎng)軸方向與短軸方向上將4個(gè)短管13連結(jié)在橢圓形波導(dǎo)管4上，獲取圓極化波的均衡。本發(fā)明的其它特征在于啟動(dòng)放電燈5時(shí)，在引起放電之前，變?yōu)榫€性極化波，在開始放電之后，用作圓極化波。
上述橢圓形波導(dǎo)管4在短軸分量為80mm和長(zhǎng)軸分量為108mm的情況下，相對(duì)輸入波導(dǎo)管的水平面以40-50度的角度旋轉(zhuǎn)而設(shè)置。
在放電燈5中開始放電之前，微波從縱端的導(dǎo)體面反射后返回，螺旋性(渦旋)反向變化，并通過燈。即，旋轉(zhuǎn)燈的周圍的方向在一次通過時(shí)和2次通過時(shí)是相同的。當(dāng)2次通過燈時(shí)，未被吸收的圓極化波電磁波2次通過橢圓形波導(dǎo)管后進(jìn)入輸入圓筒形波導(dǎo)管，但此時(shí)，圓極化波還被變換為線極化波，其極化波面與初始入射電磁波的極化波面垂直。即，電磁波的電場(chǎng)在水平面上。
從輸入圓筒形波導(dǎo)管的結(jié)合面反射的電磁波通過圓極化波裝置變換為具有與初始生成的圓極化波電磁波具有正反向的螺旋性的圓極化波，兩個(gè)圓極化波微波彼此干涉，生成線性極化波。
這在放電燈的位置上形成產(chǎn)生足以激發(fā)燈的電場(chǎng)強(qiáng)度的駐板，激發(fā)放電燈。該駐波產(chǎn)生比圓極化波電場(chǎng)還強(qiáng)的線性電場(chǎng)，用于放電燈的初始放電，通過完全進(jìn)行燈的放電，全部吸收微波，線性極化波進(jìn)而變化為圓極化波。
權(quán)利要求
1.一種使用圓極化波微波的非旋轉(zhuǎn)無電極放電燈系統(tǒng)，其特征在于，在用于無電極放電燈的圓極化波變換裝置中，使用微波振蕩器來送出線極化波微波的長(zhǎng)方形波導(dǎo)管(1)與輸入圓筒形波導(dǎo)管(2)連結(jié)成一條直線，終端封閉的長(zhǎng)方形波導(dǎo)管(3)與所述輸入圓筒形波導(dǎo)管(2)的外周面連接成直角，橢圓形波導(dǎo)管(4)與所述輸入圓筒形波導(dǎo)管(2)連結(jié)成一條直線，使該橢圓形波導(dǎo)管(4)的長(zhǎng)軸相對(duì)所述輸入圓筒形波導(dǎo)管(2)的水平面以規(guī)定角度旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，與將由網(wǎng)體(7)覆蓋的放電燈(5)固定在反射鏡(9)的板上的圓筒形波導(dǎo)管(6)連結(jié)成一條直線。
2.如權(quán)利要求1所述的使用圓極化波微波的非旋轉(zhuǎn)無電極放電燈系統(tǒng)，其特征在于，在所述長(zhǎng)方形波導(dǎo)管(1)與終端封閉的長(zhǎng)方形波導(dǎo)管(3)連結(jié)于輸入圓筒形波導(dǎo)管(2)上時(shí)，在連結(jié)部面上配置模式濾波器(10)。
3.如權(quán)利要求1所述的使用圓極化波微波的非旋轉(zhuǎn)無電極放電燈系統(tǒng)，其特征在于，所述橢圓形波導(dǎo)管(4)在短軸分量為80mm和長(zhǎng)軸分量為108mm的情況下，其長(zhǎng)軸設(shè)置成相對(duì)輸入圓筒形波導(dǎo)管(2)的水平面以40-50度的角度旋轉(zhuǎn)。
4.一種使用圓極化波微波的非旋轉(zhuǎn)無電極放電燈系統(tǒng)，其特征在于，在用于無電極放電燈的圓極化波變換裝置中，使用微波振蕩器來送出線極化波微波的長(zhǎng)方形波導(dǎo)管(1)與橢圓形波導(dǎo)管(4)連結(jié)成一條直線，使其相對(duì)插入短管(13)的橢圓形波導(dǎo)管(4)的長(zhǎng)軸以規(guī)定角度旋轉(zhuǎn)，所述橢圓形波導(dǎo)管(4)與將由網(wǎng)體(7)覆蓋的放電燈(5)固定在反射鏡(9)的板上的圓筒形波導(dǎo)管(6)連結(jié)成一條直線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的使用圓極化波微波的非旋轉(zhuǎn)無電極放電燈系統(tǒng)，其特征在于在所述橢圓形波導(dǎo)管中插入4個(gè)短管。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圓極化波超高頻發(fā)生裝置，在通電磁場(chǎng)的波導(dǎo)管上，按規(guī)定角度旋轉(zhuǎn)，排列橢圓形的波導(dǎo)管，僅通過該橢圓形波導(dǎo)管的短軸和/或長(zhǎng)軸的斜度，使電磁場(chǎng)作為圓極化波到達(dá)放電燈。在無電極放電燈用的圓極化波變換裝置中，使用微波振蕩器來送出線極化波微波的長(zhǎng)方形波導(dǎo)管與輸入圓筒形波導(dǎo)管連結(jié)成一條直線，在上述輸入圓筒形波導(dǎo)管的外周面上，直角連結(jié)終端封閉的長(zhǎng)方形波導(dǎo)管，橢圓形波導(dǎo)管與上述輸入圓筒形波導(dǎo)管連結(jié)成一條直線，使其長(zhǎng)軸相對(duì)上述輸入圓筒形波導(dǎo)管的水平面以規(guī)定角度旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，與將由網(wǎng)體覆蓋的放電燈固定在反射鏡的板上的圓筒形波導(dǎo)管連結(jié)成一條直線。
文檔編號(hào)H01P1/165GK1574195SQ200310100060
公開日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2003年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月2日
發(fā)明者金振重, 金正愿, 吳炅變 申請(qǐng)人:泰源電氣產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社