[发明专利]具有介电常数稳定的可调谐频率电介质波导的等离子体灯

说明书

本申请是于2012年5月18日进入中国国家阶段的申请号为201080052327.3且发明名称为“具有介电常数稳定的可调谐频率电介质波导的等离子体灯”的中国发明专利申请的分案申请。

相关申请

本申请主张根据35U.S.C.119(e)的于2009年12月18日提交的序列号为61/288,233的美国临时专利申请和于2010年10月21日提交的序列号为61/405,540的美国临时专利申请的权益，所述申请通过引用结合于此。

技术领域

本领域涉及用于生成光的系统和方法，并且更具体地涉及无电极等离子体灯。

背景技术

无电极等离子体灯可以用于提供明亮的白色光源。由于不使用电极，它们可以具有比其它灯更长的使用寿命。在许多应用中，期望获得能够具有高的光收集效率的灯。收集效率可以表达为从源可以被收集到给定聚光件（Etendue）中的光与由该源发射的全部光相比的百分比。高收集效率意味着由灯消耗的功率的大部分是朝向光需要被递送到的位置递送所述光。在微波激励无电极等离子体灯中，对高收集效率的需求提高，这是因为通过将DC功率转换到RF功率而引起的损耗。在许多应用中，还期望获得具有高发光效率的灯。发光效率可以表达为每瓦灯输入功率的流明输出。

发明内容

描述示例方法、无电极等离子体灯和系统。在一个示例实施例中，无电极等离子体灯包含：射频(RF)功率源；容纳填充物的灯泡，当RF功率耦合到该填充物时，该填充物形成等离子体；以及紧邻灯泡的偶极天线。偶极天线可包含第一偶极臂以及与第一偶极臂隔开的第二偶极臂。RF功率源可以被配置成将RF功率耦合到偶极天线，使得电场形成于第一偶极臂和第二偶极臂之间。偶极天线可以被配置使得电场的一部分延伸到灯泡中并且RF功率从偶极天线耦合到等离子体。

在一个示例实施例中，描述生成光的方法。该方法可包含：提供容纳填充物的灯泡，当RF功率耦合到填充物时，该填充物形成等离子体；以及提供紧邻灯泡的偶极天线，该偶极天线包含第一偶极臂以及与第一偶极臂隔开的第二偶极臂。RF功率可以耦合到偶极天线，使得电场形成于第一偶极臂和第二偶极臂之间，并且RF功率从偶极天线耦合到等离子体。

一些示例实施例提供用于增大从诸如使用固态电介质灯主体的等离子体灯的无电极等离子体灯可收集到给定聚光件中的光的数量的系统和方法。最大(或者基本上最大)电场可以故意地转移离开中心到达用作灯主体的电介质结构的侧边（side）(或者紧邻侧边)。无电极灯的灯泡可以维持在主体的该侧边(或者紧邻该侧边)，从而与偏移的电场最大值一致。在示例实施例中，灯泡的一部分是在主体内部，并且灯泡的其余部分以使得整个(或者基本上整个)等离子体电弧对于外部半空间是可见的这种方式从该侧边凸出。

在一些示例实施例中，电场基本上平行于灯泡的长度和/或在灯泡中形成的等离子体电弧的长度。在一些示例实施例中，灯泡长度和/或电弧长度的40%至100%(或者其中包含的任何范围)从灯外部是可见的并且在收集光学元件的视线中。在一些示例实施例中，从收集光学元件收集的流明为由灯泡输出的全部流明的20%至50%(或者其中包含的任何范围)或更多。

在一些示例中，灯泡的定向允许使用更厚的灯泡壁，同时允许光高效地传输离开灯泡。在一个示例中，灯的侧壁的厚度是在大约2mm至10mm的范围或其中包含的任何范围。在一些示例中，更厚的壁允许使用更高的功率而不损坏灯泡壁。在一个示例中，大于150瓦的功率可以用于驱动灯主体。在一个示例中，对于大约3mm至5mm的灯泡壁厚度，在150瓦或更大的功率使用惰性气体、金属卤化物和汞的填充物。

在一些示例中，反射器或反射表面被提供在细长灯泡的一个侧边上。在一些示例中，反射器可以是镜面反射器。在一些实施例中，反射器可以由薄膜多层电介质涂层提供。在一些示例中，灯泡的另一侧边暴露到灯的外部。在一些实施例中，大量的光传输通过露出的侧边而没有内反射，并且大量的光从另一侧边反射并且仅仅一次内反射地而反射离开露出的侧边。在示例实施例中，具有最小数目(例如一次内反射或无内反射)的光包含大部分的来自灯泡的光输出。在一些实施例中，来自灯泡的总光输出是在大约5000至20000流明的范围或其中包含的任何范围内。