[发明专利]高亮度微波灯

说明书

在此描述的本发明是在政府资助下完成的，能量源部给予合同号为No.DE-FC01-97EE23776。政府对本发明拥有某些权利。

发明领域

本发明涉及微波放电灯。本发明特别涉及微波腔体内具有反射材料的灯。本发明还涉及密封的微波灯系统。

背景技术

微波放电灯是本领域内众所周知的。在操作中，磁控管或其他微波能量源经波导向微波腔体发射微波能量。包含填料的无电极灯泡设置在微波腔体内。微波能量耦合至填料，当被激发时填料发射光线。

授予Ury等人的题为“在微波腔体内具有非传导反射器的微波供电的灯”的第5,334,913号美国专利中揭示了一种微波放电灯，在微波腔内包括反射器。该内部反射器一般用作外部反射器的延续以传导光输出。

图1是在市场中有售的，美国Fusion Liqhting，Inc.，Rockville，Mary Land生产的标准光驱动1000微波放电灯的示意图。磁控管和波导与电源供给和控制电路一起装在外壳1中。把微波能量耦合到由屏幕4所限定的微波腔体3，该屏幕具有坚实部分5和网格部分7，把灯泡9设置在微波腔体3中。在微波腔体3周围，把外部反射器安装到外壳1。灯泡填料一般是硫或硒填料，例如正如在第5,404,076号美国专利中所描述的。

正如在第5,841,233号美国专利中详细描述的，在微波腔体3的内部安装了一台分光镜。正如图2所示，分光镜13是被安装在屏幕4的坚实部分5与网格部分7之间的接合处。分光镜13与外部反射器11一起被用来把光从灯泡9传出。灯泡9一般是位于外部反射器11的焦点上。

图3是一微波灯的示意截面图，该微波灯具有设置城微波腔体内表面上的反射镀膜层，正如在第5,903,091号美国专利中所揭示的。把反射膜层15设置在金属外壳17内表面上，这个外壳被配置成共振微波腔体。没有镀膜层的灯泡19也被设置在外壳17之内。该外壳限定了孔径21，这孔径由一屏幕或网格23所覆盖。把微波能量通过耦合条板传给微波腔体。该能量被耦合到在灯泡19中的填料，当它受激时发射出光。光主要通过孔径21射出外壳17。

发明内容

本发明的一个目的是要提供一种利用在微波腔体内侧的光反射材料的微波放电灯，具体地说，本发明的一个目的是要提供能有效地耦合到外部光学部件的高功率孔径灯。本发明的另一目的是要提供一密封的微波放电灯系统。

根据本发明的一个方面，无电极微波放电灯包括微波能量源，微波腔体，一配置成要把微波能量源传输到微波腔体的耦合结构，设置在微波腔体内的灯泡，该灯泡包括激发形成的填料，当它受微波能量而激发时就发射出光，以及设置在微波腔体内并与灯泡分开的反射器，在这里，该反射器限定了一个反射腔体，而其中的反射腔内侧面积显著地小于微波腔体的内侧面积。在大多数的例子中，至少反射器的一部分与微波腔体隔开一个壁。

在某些例子中，限定发射光的孔径的反射器的一部分，从靠近灯泡外表面的位置延伸到微波腔体的光透射端部分。例如，反射器的内径稍大于灯泡的外径。反射器可能包括反射材料的中空圆柱体，这圆柱体在两个末端都是开口的，而灯泡适于把光反射进这中空圆柱体。另一种方法，反射器包括反射材料的中空圆柱体，而这个圆柱体在一个末端是开口的，在另一个末端则是基本上被封闭的，其中的开口端限定了发射光的孔径。把灯泡按到一根柄上，则基本上封闭着的末端包括适于接受该柄的一个开口。可能会把封闭着的末端从体球隔开或可能会把它靠近到灯泡。在某些例子中，把灯泡做成圆灯泡形状，而把封闭的末端做成半球的形状并靠近到灯泡。封闭末端可能比圆柱体的壁相对地较厚，以加速从灯泡的热转移。

较佳的是，反射器是用非导体的和高反射材料制成。例如，这材料包括石英或氧化铝或它们的组合物。

在某些例子中，微波腔体是用具有坚实壁的中空金属圆柱体来限定的，除了一个孔径外，它的一端是开口的，而另一端是封闭的，而其中反射器的外径与微波腔体孔径是紧密匹配的，在另一些例子中，微波腔体是由具有坚实壁的中空金属所限定的，它的两个末端都是开口的，而其中的反射器包括反射材料的中空圆柱体，它的一个末端是开口的，而另一末端基本上是封闭的，其中，反射器的一个开口端限定了发射光的孔径，以及其中，反射圆柱体的外径与金属圆柱体的内径紧密地匹配。限定微波腔体的金属圆柱体在结构上要坚固，这对阻止变形是有利的。反射器的封闭着的末端包括一单独的反射盘，在大多数的例子中，反射圆柱体的封闭末端与微波腔体的壁是分开的，也可以是靠近灯泡的。