[发明专利]无电极放电灯

说明书

本发明一般地涉及无电极放电灯。

图5示出一种传统的无电极放电灯装置的示意图，该装置采用微波作为激发装置。这种无电极放电灯装置包括：一个用于产生2.45GHz的微波的磁控管1，一个空腔部件2a，一个用于将由该磁控管1产生的微波传送至该空腔部件2a中的波导5，一个置于该空腔部件2a中的由一个支撑杆4a支撑的无电极放电灯4，一个连接至该支撑杆4a的用于旋转该无电极放电灯4的电动机6，和一个用于冷却该磁控管的冷却风扇7。通过将一种作为缓冲气体的惰性气体和一种发光物质密封在例如石英玻璃管之类的透明的外壳(或放电管)之中，可以制得这种无电极放电灯4。空腔部件2a是采用一种导电材料而构成为一个圆柱形状，该材料例如是导电网孔材料或类似的材料，基本上不传导微波，但可传导光。例如通过将经蚀刻而构成的金属网孔盘焊接起来，可以制得空腔部件2a。应使得空腔部件2a与波导5良好地电连接。由空腔部件2a和波导5的壁表面的一部分所限定的空间称为一个微波空腔2。微波空腔2经处于波导5的壁中的一个电源端3而与波导5中的发射空间相连接。

磁控管1的定位应使其天线插入波导5之中。磁控管1产生的微波从发射部分传送至波导5中，使得微波可以通过电源端3被提供至微波空腔2之中。微波能量激发无电极放电灯4中的发光材料，从而使发光材料发光。在光的发射过程中，惰性气体起初开始放电，这使得在无电极放电灯4中产生高温，并且使惰性气体的蒸汽压力上升。结果，发光材料受到蒸发并开始放电。继而，发光材料的蒸汽压力上升并且其分子受到微波能量的激发而发光。接着，发射出具有覆盖整个可见光范围的一个宽的连续光谱的白光。从无电极放电灯4发射的光通过空腔部件2a被导出微波空腔2。

在无电极放电灯4的工作过程中，其放电管的管壁趋于具有一个很高的温度。这是因为无电极放电灯4中的由微波产生的等离子体在管内扩散，并且因此处于无电极放电灯4的内壁附近。在这种方式下，管壁面对着高温。而且，无电极放电灯4的管壁趋于呈非均匀的温度分布，因为决定等离子密度的微波电磁场强度的分布并不是以无电极放电灯4为中心三维对称的。由于管内的对流而产生的热转换也促成无电极放电灯4的管壁内的非均匀的温度分布。无电极放电灯4的管壁内的高温和非均匀的温度分布会在构成放电管壁的材料中造成局部的高温区域。除非放电管中的温度受到控制，否则这些局部的高温区域会熔化并且因此损坏放电管。在如图5所示的无电极放电灯装置中，采用一种使放电管以一个适当的速度旋转从而获得冷却效果的方法，以便使放电管的温度均匀，以防止放电管本身具有高温，从而维持该温度而不损坏放电管。

在现有技术中已经知道有各种类型的无电极放电灯。然而，发光材料的选择可以影响无电极放电灯的放电管中的温度。例如，采用硫作为发光材料的放电灯，即JP6-132018A所公开的放电灯，其中的温度上升是相当显著的。特别地，由为了获得适当的灯输出所需的微波能量所导致的结果便是产生使放电管易于熔化的温度，除非该温度受到控制。产生高温的一个可能的原因是由于硫具有相对轻的原子量，使得热转换趋于发生在无电极放电灯的里面。因此，在采用硫作为发光材料的无电极放电灯中，放电管起初由强制鼓入的冷风进行风冷，然后再旋转放电管。

另一方面，当无电极放电灯采用铟卤化物作为发光材料，例如JP9-120800A所公开的放电灯，并使之工作在能够达到所要获得的稳定的灯输出的条件下时，这种灯不会产生如同采用硫的放电灯那样高的温度。然而，铟卤化物放电灯的发光效率稍低于硫放电灯，但在色彩表现方面相当出色。对于由铟卤化物无电极放电灯和硫无电极放电灯所产生的温度的差别，一个可能的原因是，在工作中，铟卤化物和硫具有不同的气压和分子量，以及因此而具有的不同的从等离子体至管壁的热转换系数。因此，在无电极铟灯中，在不导致损坏放电管并且既不采用对放电管强制风冷也不使其旋转操作的条件下使得放电灯能够工作的可能性是很高的。实际上，当铟卤化物无电极灯不旋转而工作时，管壁的最高温度一般不足以损坏放电管，即使放电管中的温度并不均匀。