[发明专利]同轴谐振腔微波光源

说明书

一、技术领域

本发明涉及无极灯电光源领域，特别是一种微波等离子体光源技术。

二、背景技术

1994年由美国人发明的3400W大功率微波硫灯(无极灯)问世，由于这种新型光源光效高、节能、环保，近似太阳光色彩，曾一度轰动照明界，此后一段时间大功率微波硫灯充满国际市场。20世纪初，我国就有数十家企业相继推出1000W以上大功率微波硫灯，但是到了现在，大功率微波硫灯的生产、使用已大幅下降了。究其原因，主要是由于大功率微波硫灯的安全可靠性差、价格高、寿命短等原因，阻碍了这种灯的推广使用。实践表明，采用小功率的微波光源，既可以克服上述缺点，又能保持高效、节能、环保的优势。但目前，市面上最低也只能做到700W。

微波光源的核心技术就是微波谐振腔技术。设计一台性能好的微波光源，就要设计一台高品质因数Q值、高透光率的微波谐振腔。美国人在本世纪初，将大功率微波硫灯技术高价转让给了LG公司，同时又着手研发半导体微波源驱动介质谐振腔的微波光源，获得成功，推出了150W～500W的LEP产品。但是这种微波光源也有不足之处：1、半导体微波源技术，目前价格较高，因此整机价格也偏高，一般一台300W的LEP灯售价为6000元左右；2、因采用介质陶瓷做微波谐振腔，带来介质损耗，影响光效的提高；3、灯泡内含汞和⁸⁵Kr放射性，不是真正的环保产品。

大功率微波光源一般采用圆柱形或矩形微波谐振腔，但在发展小功率的微波光源时，这二类微波谐振腔就不大适宜。近几年来也相继推出一些同轴谐振腔应用于微波光源上，如中国专利ZL200720078798.7公开一种紧凑型无极灯，采用的是喇叭型同轴谐振腔，光效很高，但实验发现谐振腔腔体表面透光部分仅占1/5，灯具效率不高。中国专利ZL201120072612.3公开了一种双圆锥微波谐振腔。腔体透光表面积约占1/2，灯具效率有所提高，但还不能满足要求。

LED光源目前被称为第四代照明光源或绿色光源，已被人们广为推广和使用。由于它具有光效高、节能环保、工作电压低、寿命长、体积小等突出优点。但是LED在光源品质特征方面不如微波光源(硫灯)，这些不足之处主要表现在：

光效不及微波硫灯高。

LED是原子光谱比不上微波硫灯的分子光谱好。LED光源通过采用蓝光LED或紫外LED+激光荧光粉的荧光光谱，或多晶体蓝、红、绿多种光谱组合而成，光源显色指数在75左右，LED的光谱是不连续的。而微波硫灯显色指数一般在85左右，光谱是连续的，非常接近太阳光光谱。

LED产品对温度比较敏感，大功率的LED产品的散热问题目前是个难题。

LED产品的光衰大，10000小时后光衰大于20％，微波硫灯10000小时后光衰小于2％。

综合上述，一般认为小功率200w以下的照明采用LED光源较为适宜，因为目前一台大功率的LED产品比如300w的LED售价在6000元左右，这很难被用户接受。

所以在200w以上一般采用LEP光源或者小功率微波硫灯(LSL)为好。但现阶段LEP产品在价格上还是太贵，因此发展廉价小功率微波硫灯(LSL)节能环保产品更有现实意义。

三、发明内容

本发明的目的是设计一种具有高品质因数Q值、高透光率的小功率同轴谐振腔微波光源。

本发明的基本思路是：利于λ/4同轴谐振腔不是全封闭的(即一端是开口的)这一原理，采用紧凑的结构，实现具有高品质因数Q值、高透光率的小功率同轴谐振腔微波光源。

本发明是这样实现的：一种同轴谐振腔微波光源，包括产生微波的磁控管，与磁控管相连的磁控管天线，固定于磁控管上并位于磁控管天线外围的圆锥波导，固定于圆锥波导上面的屏蔽罩。磁控管天线、圆锥波导、屏蔽罩构成同轴谐振腔，同轴谐振腔中装有无极灯泡，无极灯泡为石英小球，石英小球内充有发光物质和启动气体，无极灯泡、圆锥波导、磁控管天线、屏蔽罩的中心线均处于同一中轴线上，其特征在于：

同轴谐振腔为λ/4同轴谐振腔；

屏蔽罩顶部开有透光孔，且透光孔的中心位于中轴线上。

进一步的方案是：磁控管天线侧壁装有云母套。

进一步的方案是：屏蔽罩是网眼屏蔽罩；

磁控管天线顶部固定有反射材料层，无极灯泡通过粘接层固定在反射材料层上。

进一步的方案是：屏蔽罩是无网眼屏蔽罩；

透光孔内壁上固定有孔环，孔环内壁上攻有内螺纹；

有一石英杯杯口外壁上固定有调节环，调节环外壁上攻有外螺纹，石英杯内装有反射材料层，无极灯泡通过粘接层固定在反射材料层上；