專利名稱：低頻無電極等離子體燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本領(lǐng)域涉及用于生成光的系統(tǒng)和方法，并且更具體地涉及無電極等離子體燈。
背景技術(shù)：
無電極等離子體燈提供點(diǎn)狀的明亮的白色光源。由于這種類型的等離子體燈不使用電極，所以無電極等離子體燈經(jīng)常具有比其它燈更長的使用壽命。在無電極等離子體燈中，射頻功率可以被耦合到燈泡內(nèi)填充物以形成發(fā)光等離子體。

發(fā)明內(nèi)容
在示例實(shí)施例中，公開了一種無電極等離子體燈。該無電極等離子體燈包含具有四分之一波長諧振模式的諧振結(jié)構(gòu)。該諧振結(jié)構(gòu)具有內(nèi)部導(dǎo)體、外部導(dǎo)體以及內(nèi)部導(dǎo)體和外部導(dǎo)體之間的固體介電材料。該無電極等離子體燈還包含射頻(RF)功率源，從而在四分之一波長諧振模式的諧振頻率附近提供RF功率到諧振結(jié)構(gòu)。燈泡含有填充物從而在RF功率耦合到填充物時(shí)形成等離子體。該燈泡定位為緊鄰固體介電材料的不導(dǎo)電表面。導(dǎo)電凸屏蔽件(shield)定位為緊鄰燈泡，其中該屏蔽件的凸表面位于燈泡遠(yuǎn)端。在另一示例實(shí)施例中，公開了一種無電極等離子體燈。該無電極等離子體燈包含具有大于2的相對(duì)介電常數(shù)的固體介電材料以及緊鄰該固體介電材料的至少一種導(dǎo)電材料的諧振結(jié)構(gòu)。射頻(RF)功率源在下述頻率處提供RF功率到該諧振結(jié)構(gòu)，所述頻率在該介電材料的相對(duì)介電常數(shù)處具有自由空間中的波長(λ )。燈泡含有填充物，該填充物在該 RF功率耦合到填充物時(shí)形成等離子體。導(dǎo)電凸屏蔽件定位為緊鄰燈泡。屏蔽件具有位于燈泡遠(yuǎn)端的屏蔽件的凸表面?？邕^諧振結(jié)構(gòu)的每個(gè)尺度(包含高度和寬度)小于λ/2。在諧振結(jié)構(gòu)的諧振頻率附近提供該RF功率。在另一示例實(shí)施例中，公開了一種無電極等離子體燈。該無電極等離子體燈包含將耦合到射頻(RF)功率源的燈泡。該燈泡含有填充物從而在RF功率耦合到填充物時(shí)形成等離子體。導(dǎo)電凸屏蔽件定位為緊鄰燈泡，其中該屏蔽件的凸表面位于燈泡遠(yuǎn)端。該無電極等離子體燈還包含具有四分之一波長諧振模式的諧振結(jié)構(gòu)。該諧振結(jié)構(gòu)具有具有大于 2的相對(duì)介電常數(shù)的介電材料的燈主體，以及內(nèi)部導(dǎo)體和外部導(dǎo)體。RF功率源將在諧振結(jié)構(gòu)的諧振頻率附近提供RF功率到燈主體。在另一示例實(shí)施例中，公開了一種無電極等離子體燈。該無電極等離子體燈包含諧振結(jié)構(gòu)，其具有固體介電材料以及緊鄰該固體介電材料的至少一種導(dǎo)電材料。射頻(RF) 功率源在下述頻率處提供RF功率到該諧振結(jié)構(gòu)，所述頻率具有在該諧振結(jié)構(gòu)中的波長(入8)。該無電極等離子體燈還包含含有填充物的燈泡，該填充物在該RF功率耦合到填充物時(shí)形成等離子體。導(dǎo)電凸屏蔽件定位為緊鄰燈泡，其中該屏蔽件的凸表面位于燈泡遠(yuǎn)端。 跨過諧振結(jié)構(gòu)的每個(gè)尺度(包含高度和寬度)小于λ g/2，并且在諧振結(jié)構(gòu)的諧振頻率附近提供RF功率。在另一示例實(shí)施例中，公開了一種無電極等離子體燈。該無電極等離子體燈包含諧振結(jié)構(gòu)，該諧振結(jié)構(gòu)包含固體介電材料以及緊鄰該固體介電材料的至少一種導(dǎo)電材料。 射頻(RF)功率源在下述頻率處提供RF功率到該諧振結(jié)構(gòu)，所述頻率具有在諧振結(jié)構(gòu)中的波長(Ag)。該無電極等離子體燈還包含含有填充物的燈泡，該填充物在該RF功率耦合到填充物時(shí)形成等離子體。導(dǎo)電凸屏蔽件定位為緊鄰燈泡，其中該屏蔽件的凸表面位于燈泡遠(yuǎn)端?？邕^諧振結(jié)構(gòu)的每個(gè)尺度(包含高度和寬度)小于λ g/3，并且在諧振結(jié)構(gòu)的諧振頻率附近提供RF功率。在另一示例實(shí)施例中，公開了一種無電極等離子體燈。該無電極等離子體燈包含介電材料以及緊鄰該固體介電材料的至少一種導(dǎo)電材料的諧振結(jié)構(gòu)。該諧振結(jié)構(gòu)將在下述頻率處耦合到射頻(RF)功率源，所述頻率在介電材料的相對(duì)介電常數(shù)附近具有自由空間中的波長。用于編程RF功率的裝置允許空閑模式功率水平，從而引起約為零的熱再觸發(fā)時(shí)間。該空閑模式功率水平和持續(xù)時(shí)間可配置成允許燈斷開信號(hào)和放電源完全冷卻之間的持續(xù)電離和快速燈預(yù)熱。


圖IA為根據(jù)示例實(shí)施例的等離子體燈的截面和示意性視圖IB為根據(jù)示例實(shí)施例的具有圓柱形外表面的燈主體的透視截面視圖IC為根據(jù)示例實(shí)施例的具有集成電磁屏蔽件的燈主體的透視截面視圖ID為根據(jù)示例實(shí)施例的在具有集成電磁屏蔽件的外殼內(nèi)的燈主體的透視截面視
圖IE為根據(jù)另一示例實(shí)施例的在外殼和集成電磁屏蔽件內(nèi)的燈主體的截面視圖； 圖IF為根據(jù)另一示例實(shí)施例的在具有集成電磁屏蔽件的外殼內(nèi)的燈主體的截面視圖，其指示了高EMI區(qū)域；
圖IG為根據(jù)示例實(shí)施例的圓頂形電磁屏蔽件的正視圖IH為根據(jù)示例實(shí)施例的另一圓頂形電磁屏蔽件的平面圖11為根據(jù)示例實(shí)施例的圓柱形電磁屏蔽件的透視圖2A為根據(jù)示例實(shí)施例的燈泡的側(cè)面截面；
圖2B為根據(jù)示例實(shí)施例的具有尾部的燈泡的側(cè)面截面；
圖2C說明根據(jù)示例實(shí)施例的由填充物產(chǎn)生的頻譜；
圖3A為根據(jù)示例實(shí)施例的無電極等離子體燈的驅(qū)動(dòng)電路的框圖3B為根據(jù)示例實(shí)施例的RF功率探測(cè)器的框圖3C為根據(jù)可替換示例實(shí)施例的RF功率探測(cè)器的框圖4A至4E為根據(jù)示例實(shí)施例的用于啟動(dòng)無電極等離子體燈的方法的流程圖5為根據(jù)示例實(shí)施例的用于無電極等離子體燈的運(yùn)行模式操作的方法的流程圖；以
及圖6A至6D示出在燈主體中使用調(diào)諧孔用于阻抗匹配和/或頻率調(diào)諧的示例實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式盡管本發(fā)明的示例實(shí)施例對(duì)于各種調(diào)整和可替換構(gòu)造是開放的，但附圖中示出的實(shí)施例將在此處予以詳細(xì)描述。然而將理解，不打算將本發(fā)明主題限制于所公開的具體形式。相反，本發(fā)明主題打算涵蓋落在所附權(quán)利要求中表述的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有調(diào)整、等同方案和可替換構(gòu)造。圖IA為根據(jù)示例實(shí)施例的等離子體燈100的截面和示意性視圖。這僅僅是示例， 并且包含微波或電感等離子體燈的其它等離子體燈可以與其它實(shí)施例一起使用。在圖IA 的示例中，等離子體燈100可具有由一種或多種固體介電材料形成的燈主體102和定位為毗鄰燈主體102的燈泡104。在一個(gè)示例實(shí)施例中，燈主體102由具有約9. 2的相對(duì)介電常數(shù)的固體氧化鋁形成。燈泡含有能夠形成發(fā)光等離子體的填充物。燈驅(qū)動(dòng)電路106將射頻功率耦合到燈主體102內(nèi)，該射頻功率進(jìn)而耦合到燈泡104中的填充物(未明確示出)內(nèi)以形成發(fā)光等離子體。在示例實(shí)施例中，燈主體102形成諧振結(jié)構(gòu)，該諧振結(jié)構(gòu)含有射頻功率并且將其提供到燈泡104內(nèi)的填充物。在示例實(shí)施例中，燈主體102比較高并且涂敷有導(dǎo)電材料。凹部118形成于燈主體102內(nèi)部。在燈主體102的外部上的外涂層108ο形成外部導(dǎo)體。在凹部118內(nèi)部的內(nèi)涂層108i形成內(nèi)部導(dǎo)體。外部導(dǎo)體和內(nèi)部導(dǎo)體通過跨過燈主體102的底部的導(dǎo)電涂層而一起被接地。外部導(dǎo)體在燈主體102之上繼續(xù)并且在燈泡104頂部附近圍繞燈泡104 (盡管一部分燈泡104延伸超出外部導(dǎo)體)。內(nèi)部導(dǎo)體也延伸朝向燈泡104并且在底部附近圍繞燈泡104 (盡管一部分燈泡104延伸超出內(nèi)部導(dǎo)體進(jìn)入凹部118)。燈主體102的未被涂敷的表面114 (或表面)未涂敷有導(dǎo)電材料(外部導(dǎo)體和內(nèi)部導(dǎo)體形成緊鄰燈泡104的開路)。 當(dāng)內(nèi)部導(dǎo)體的長度H3為射頻功率在這種波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中的波長(λ g)的約四分之一時(shí)，該結(jié)構(gòu)近似為四分之一波長同軸諧振器。四分之一波長諧振器的短路端部發(fā)現(xiàn)是沿著燈主體102 的底部，外涂層108ο和內(nèi)涂層108i在那里通過導(dǎo)電涂層被一起接地。四分之一波長諧振器的開路端部是在未被涂敷的表面114處。這與更寬和更短的配置形成對(duì)比，該配置近似為半波長諧振腔而不是四分之一波長同軸諧振器。在圖IA的示例實(shí)施例中，開口 110延伸穿過燈主體102的薄區(qū)域112。在開口 110 中燈主體102的未被涂敷的表面114未被涂敷，并且至少燈泡104的部分可以定位于開口 110內(nèi)從而從燈主體102接收功率。在示例實(shí)施例中，薄區(qū)域112的厚度H2可以在從Imm 至15mm的范圍內(nèi)或者其中包含的任何范圍內(nèi)，并且可以小于燈泡104的外部長度和/或內(nèi)部長度。燈泡104的一個(gè)或兩個(gè)端部可以從開口 110突出并且延伸超出燈主體102的外表面上的導(dǎo)電涂層。這助于避免毗鄰該功率從燈主體102耦合之處的區(qū)域形成的高強(qiáng)度等離子體損傷燈泡104 (或者多個(gè)燈泡，未示出)的端部。在緊鄰燈泡104的燈主體102的薄區(qū)域112中，所述內(nèi)部和外部導(dǎo)體提供高電場強(qiáng)度的電容性區(qū)域。這在燈泡104中形成電場，該電場沿著燈泡104的中心軸基本上對(duì)齊， 該中心軸基本上平行于燈泡104的圓柱形壁。然而，由于燈泡104的端部延伸超出內(nèi)部和外部導(dǎo)體，電場和等離子體主要被約束在燈泡104的中間區(qū)域，而不是沖擊燈泡104的端部 (這會(huì)潛在地?fù)p傷燈泡)。介電材料的薄區(qū)域112由內(nèi)部和外部導(dǎo)體的形狀界定，并且控制應(yīng)用到燈泡104的電場。在一些實(shí)施例中，由于由薄區(qū)域112提供的電容的原因，高度Hl小于λ/4。激勵(lì)燈主體102中特定諧振模式需要的頻率也大體上與燈主體102的相對(duì)介電常數(shù)(也稱為介電常數(shù))的平方根成反比。結(jié)果，更高的相對(duì)介電常數(shù)導(dǎo)致在給定頻率的功率處特定諧振模式所需的更小燈主體(或者對(duì)于給定尺寸的燈主體，更低的頻率)。另外，與諧振腔體燈對(duì)比，燈主體102可具有小于RF功率在波導(dǎo)中的半波長(小于λ/2)的尺度。在示例實(shí)施例中，燈的高度和直徑(或?qū)挾?二者均小于諧振結(jié)構(gòu)的λ/2。在示例實(shí)施例中，燈的高度Hl 和直徑Dl (或者矩形和其它形狀的寬度)二者可以小于用于燈主體102的介電材料的相對(duì)介電常數(shù)的自由空間中的λ/2。在一些實(shí)施例中，內(nèi)部導(dǎo)體和外部導(dǎo)體可以不平行并且可以相對(duì)于彼此傾斜或者具有不規(guī)則形狀。在其它實(shí)施例中，外部導(dǎo)體和/或內(nèi)部導(dǎo)體可以是矩形或其它形狀。高頻模擬軟件可用于幫助選擇燈主體102和導(dǎo)電涂層的材料和形狀，從而實(shí)現(xiàn)燈主體102中的期望諧振頻率和場強(qiáng)度分布。該期望屬性于是可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)精細(xì)調(diào)諧。等離子體燈100具有驅(qū)動(dòng)探頭120，其插入燈主體102內(nèi)以提供射頻功率到燈主體 102。包含電源(諸如放大器124)的燈驅(qū)動(dòng)電路106可耦合到驅(qū)動(dòng)探頭120以提供射頻功率。放大器1 通過匹配網(wǎng)絡(luò)(諸如低通濾波器126)可耦合到驅(qū)動(dòng)探頭120以提供阻抗匹配。在示例實(shí)施例中，燈驅(qū)動(dòng)電路106匹配到(由燈主體102、燈泡104和等離子體形成的) 負(fù)載以得到燈的穩(wěn)態(tài)操作條件。燈驅(qū)動(dòng)電路106利用低通濾波器1 匹配到驅(qū)動(dòng)探頭120 處的負(fù)載。在示例實(shí)施例中，可以在處于由燈主體102以及內(nèi)部和外部導(dǎo)體形成的諧振結(jié)構(gòu)內(nèi)諧振的頻率處或其附近提供射頻功率。在示例實(shí)施例中，可以在約50MHz和約IOGHz之間的范圍或者其中包含的任何范圍內(nèi)的頻率處提供射頻功率。射頻功率可在燈主體102的諧振頻率處或其附近被提供到驅(qū)動(dòng)探頭120。該頻率可以基于燈主體102的尺度、形狀和相對(duì)介電常數(shù)以及內(nèi)部和外部導(dǎo)體的長度來選擇以提供諧振。在示例實(shí)施例中，針對(duì)諧振結(jié)構(gòu)的四分之一波長諧振模式選擇該頻率。在示例實(shí)施例中，可以在諧振頻率處或者在比諧振頻率更高或更低從0%至10%的范圍或者其中包含的任何范圍內(nèi)應(yīng)用RF功率。在一些實(shí)施例中，可以在比諧振頻率更高或更低從0%至5%的范圍內(nèi)應(yīng)用RF功率。在一些實(shí)施例中，可以在比諧振頻率更高或更低從約0至50MHz的范圍或者其中包含的任何范圍內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)頻率處提供功率。在另一示例中，可以在至少一種諧振模式的諧振帶寬內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)頻率處提供功率。該諧振帶寬為在諧振頻率任一側(cè)(在諧振腔的頻率與功率的圖表上)的最大功率一半處的全頻率寬度。在示例實(shí)施例中，射頻功率造成燈泡104內(nèi)的發(fā)光等離子體放電。在示例實(shí)施例中，通過RF波耦合提供功率。在示例實(shí)施例中，RF功率在一頻率處被耦合，其在特定諧振結(jié)構(gòu)的燈主體102內(nèi)近似形成駐波(standing)四分之一波形。在圖IC的示例實(shí)施例中(該圖示出具有集成電磁屏蔽件的燈主體的透視截面視圖)，等離子體燈集成有電磁屏蔽件以減小或消除所輻射的電磁干擾(EMI)。屏蔽件包含錐體101和網(wǎng)格(mesh)102，不過其它實(shí)施例可以專有地使用或者錐體101或者網(wǎng)格102。燈從每一部件得到一定數(shù)量的屏蔽，并且在某些實(shí)施例中它可以不需要這兩個(gè)部件。在許多應(yīng)用中，高度的屏蔽將來自網(wǎng)格102，該網(wǎng)格為導(dǎo)線的基體(matrix)。由于網(wǎng)格102妨礙光學(xué)路徑，所以要考慮到所需要的屏蔽數(shù)量來設(shè)計(jì)該網(wǎng)格。具有小的導(dǎo)線到導(dǎo)線間距的致密網(wǎng)格將以衰減可以透射穿過網(wǎng)格102的光的數(shù)量為代價(jià)而提供更多屏蔽。 具有大的導(dǎo)線到導(dǎo)線間距的稀疏網(wǎng)格將透射更多的光，但是將不提供那么多的屏蔽。導(dǎo)線可以布置在矩形、六角形、或者輻射式網(wǎng)狀物、或者具有均勻或不均勻間距的任何其它幾何或非幾何圖案上。通過使用或者輻射式網(wǎng)格或者不均勻間隔的網(wǎng)格，可以僅僅在具有相對(duì)較強(qiáng)電場的區(qū)域中增大網(wǎng)格密度且因此增大屏蔽，而且不會(huì)不必要地妨礙具有相對(duì)較弱電場的區(qū)域中的光學(xué)路徑。錐體101典型地起到用作光反射器和EMI屏蔽件的雙重目的。錐體101為例如用于電場和磁場的金屬外殼，其具有遠(yuǎn)小于一個(gè)波長的出口直徑。錐體101的縱橫比控制屏蔽有效性，并且在示例實(shí)施例中，3:1的縱橫比(出口孔徑直徑與高度)典型地足以對(duì)于小于 400W的燈沒有網(wǎng)格102而實(shí)現(xiàn)法規(guī)遵循。許多實(shí)際反射器設(shè)計(jì)會(huì)要求更接近1:1的更小縱橫比，這是網(wǎng)格經(jīng)常被用于提供附加屏蔽的原因。在此實(shí)施例中，錐體101是真正地幾何錐體，不過在其它實(shí)施例中它可以具有圓柱形、喇叭形錐體、拋物線、橢圓或者反射器光學(xué)設(shè)計(jì)所要求的任何其它形狀。燈、網(wǎng)格102和錐體101可以在部件之間任何界面處由導(dǎo)電 EMI密封件103、104或密封墊密封。導(dǎo)電EMI密封件103、104可以典型地由小的金屬彈簧制成，或者另外由海綿狀金屬填充的彈性體(諸如鎳-石墨填充的硅樹脂橡膠)制成。導(dǎo)電 EMI密封件103、104的一個(gè)目的是提供毗鄰部件之間的低接觸電阻，以及進(jìn)一步減輕諸如由金屬表面的電流腐蝕引起的長期退化。在示例實(shí)施例中，網(wǎng)格102可集成有玻璃窗以為網(wǎng)格102提供結(jié)構(gòu)支持。在這種實(shí)施例中，網(wǎng)格102可以成型在玻璃內(nèi)，或者通過其它手段定位在玻璃內(nèi)部。在一些這種實(shí)施例中，網(wǎng)格102可以層壓、印刷或者以其它方式沉積在玻璃的一個(gè)或兩個(gè)表面上。在一些實(shí)施例中，網(wǎng)格102可以借助外部夾具機(jī)械地保持抵住玻璃或者借助例如粘合劑化學(xué)地固定。在圖ID的示例實(shí)施例中(該圖示出在具有集成電磁屏蔽件的外殼內(nèi)的燈主體的透視截面視圖)，燈封裝在導(dǎo)電外殼201或殼體內(nèi)。錐體202和網(wǎng)格203用于相同或相似的功能，但是EMI密封件204、205、206定位成不同于圖IC所示的實(shí)施例。EMI密封件205形成于導(dǎo)電外殼201和錐體202之間，而EMI密封件204制作在導(dǎo)電外殼201和圓盤(puck) 之間。另一 EMI密封件206被提供在網(wǎng)格203處?，F(xiàn)在參考圖1E，該圖示出了在外殼和集成電磁屏蔽件內(nèi)的燈主體的截面視圖。燈 140示為包含導(dǎo)電外殼、殼體或圓盤散熱裝置149。在此實(shí)施例中，集成電磁屏蔽件包含圓頂形網(wǎng)格141和環(huán)形法蘭143A。盡管未直接示出以便保持清楚，但圓頂形網(wǎng)格141包含許多導(dǎo)線(例如，見網(wǎng)格102、203)，從而有效地減小任何EMI輻射。導(dǎo)線的各種示例布置在下文中予以詳細(xì)描述。環(huán)形法蘭143A可對(duì)圓頂形網(wǎng)格141增加強(qiáng)度，從而防止或減小在處理或安裝集成電磁屏蔽件時(shí)圓頂形網(wǎng)格141的變形。環(huán)形法蘭143A的最底部可作為EMI密封墊，因而減小或最小化從燈140發(fā)射的輻射。圓頂形網(wǎng)格141可以被擠壓或以其它方式形成，從而用作EMI屏蔽件。在示例實(shí)施例中，圓頂形網(wǎng)格141借助夾緊、支撐、焊接、熔接或其它合適手段而耦合到環(huán)形法蘭143A。 附加地或者替代地，環(huán)形法蘭143A可以通過諸如導(dǎo)熱粘合劑的化學(xué)手段或者通過諸如機(jī)械壓入配合的機(jī)械手段而固定到圓頂形網(wǎng)格141。燈泡147安裝在圓盤145內(nèi)。燈泡147和圓盤145可以類似于此處描述的燈泡和圓盤的任何其它實(shí)施例。圓盤145置于圓盤散熱裝置149內(nèi)。圓盤散熱裝置149用于驅(qū)散由圓盤145和燈泡147生成的任何熱量。附加地，在此實(shí)施例中，環(huán)形槽14 形成于圓盤散熱裝置149的最頂部內(nèi)。環(huán)形槽14 提供環(huán)形法蘭143A的最底部的配對(duì)表面。在特定實(shí)施例中，環(huán)形法蘭143A可以壓入配合到環(huán)形槽內(nèi)以促進(jìn)容易移除集成的電磁屏蔽件從而可以使用燈泡147。盡管圓盤145的最頂表面在圖IE中示為與圓盤散熱裝置149的最頂表面基本上共平面，但這種布置可以容易地修改。例如，圓盤145的最頂表面可以制造成使得從圓盤 145的上表面的外徑到圓盤散熱裝置149的上表面的內(nèi)徑測(cè)量的角度150(見圖IE的插圖) 是在正或負(fù)15°之內(nèi)。如果附加EMI屏蔽是期望的，取決于例如有關(guān)等離子體燈的發(fā)射特性的地方法規(guī)，圓盤145的上表面可以低于圓盤散熱裝置149的上表面。這種布置可提供附加屏蔽，同時(shí)限制從燈泡147損失有用的可見光。再次參考圓頂形網(wǎng)格141并且通過示例方式如上所述，具有大的導(dǎo)線到導(dǎo)線間距的稀疏網(wǎng)格將透射更多的光，但是將不提供那么多的屏蔽。導(dǎo)線可以布置在矩形、六角形、 或者輻射式網(wǎng)狀物、或者具有均勻或不均勻間距的任何其它幾何或非幾何圖案上。通過使用或者輻射式網(wǎng)格或者不均勻間隔的網(wǎng)格，可以僅僅在具有相對(duì)較強(qiáng)電場的區(qū)域中增大網(wǎng)格密度且因此增大屏蔽，而且不會(huì)不必要地妨礙具有相對(duì)較弱電場的區(qū)域中的可見光路徑。在特定示例實(shí)施例中，網(wǎng)格的開放區(qū)域可以高達(dá)90%。大體上，從70%至90%的開放區(qū)域的范圍可限制從燈泡損失的可見光數(shù)量，同時(shí)仍有效地減小EMI發(fā)射。導(dǎo)線本身可以由任何非氧化性金屬或者其它導(dǎo)電材料制造，只要在制造時(shí)使用的該材料可以耐受由燈泡147生成的溫度。例如，燈泡147可以在850°C操作并且在距燈泡 147距離25mm處生成從大約100°C至150°C的溫度。因而，將形成導(dǎo)線的材料應(yīng)被選擇為耐受這些溫度?？梢圆捎弥T如經(jīng)處理鋼材(包含例如各種級(jí)別的不銹鋼)的材料。附加地，諸如CuSif或者在本領(lǐng)域中獨(dú)立地已知的其它類型鍍敷材料的鍍敷導(dǎo)線也是合適的材料。導(dǎo)線本身可具有一系列的尺寸和間距。例如，導(dǎo)線粗度可以在直徑為從Imil至 20mil的范圍，其中各導(dǎo)線之間的間距具有從大約Imm至5mm的中心到中心距離。另外，除了圓導(dǎo)線，也可以使用其它截面的導(dǎo)線，諸如扁平、矩形或管狀。附加地，由于EMI發(fā)射隨距離而驅(qū)散，所以此處描述的圓頂形網(wǎng)格141或者任何其它設(shè)計(jì)可以制造成隨著距燈泡147 的距離增大而具有更大的開放區(qū)域。這種布置允許在燈泡147的同軸方向上對(duì)可見光的更大的透射，同時(shí)仍有效地減小EMI輻射。通過下述示例詳細(xì)地討論結(jié)合了這種技術(shù)的各種布置?，F(xiàn)在參考圖1F，該圖示出在具有集成電磁屏蔽件的外殼中的燈主體的截面視圖， 其中指示了高EMI區(qū)域。圓頂形網(wǎng)格141 (見圖1E)示為附連到圓盤散熱裝置149。除了高EMI區(qū)域153之外，還指示了許多電場線151。(本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到高EMI區(qū)域153 實(shí)際上位于圍繞燈泡147的環(huán)狀(toroidal-like)區(qū)域內(nèi)，并且不是僅僅位于所指示的兩個(gè)位置)。如上所討論，圓頂形網(wǎng)格141和環(huán)形法蘭143A可以至少部分地將電場能量抑制 (contain)在圓頂形網(wǎng)格141內(nèi)靠近燈泡147，并且防止或減小電場能量向外輻射離開燈泡147和圓盤145。即使在組裝在圓盤散熱裝置149上時(shí)采用圓頂形網(wǎng)格141和環(huán)形法蘭143A組合之間的簡單機(jī)械壓入配合，接觸電阻可以充分低，使得網(wǎng)格組件和散熱裝置形成連續(xù)的電接地。因此，圓頂形網(wǎng)格141可以保持從燈泡147發(fā)射的EMI基本上被抑制，同時(shí)允許來自燈泡的可見光透射通過圓頂形網(wǎng)格141。因而，如上所述的圓頂形網(wǎng)格141內(nèi)導(dǎo)線粗度和導(dǎo)線到導(dǎo)線間距的組合控制EMI抑制和可見光透射之間的折衷。另外如上所述，更大的開放區(qū)域增大可見光透射，同時(shí)EMI抑制減小。因此，對(duì)于各種應(yīng)用可以考慮各種配置的EMI網(wǎng)格。例如，圖IG的圓頂形電磁屏蔽件的正視圖示為包含具有基本上均勻的導(dǎo)線陣列的圓頂網(wǎng)格171。然而，如參考圖IF在上文所述，高EMI區(qū)域153定位得更靠近燈泡(未示于圖IG中)。因而，圖IH的另一圓頂形電磁屏蔽件的平面圖示出具有沒有任何導(dǎo)線的中心區(qū)域的修改的圓頂形網(wǎng)格173。該修改的圓頂形網(wǎng)格173因此可以有效地將從燈泡發(fā)射的 EMI基本上抑制在高EMI區(qū)域153中(見圖1F)，而同時(shí)不提供對(duì)在燈泡的接近正向或同軸方向上指向的可見光的衰減。除了上述圓頂形EMI屏蔽件之外，也可以容易地采用其它形狀。例如，圖II示出圓柱形電磁屏蔽件的透視圖。示例實(shí)施例包含圓柱形EMI屏蔽件175。 基于此處包含的討論，本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到還可以容易地采用諸如網(wǎng)格立方形、半拋物面、網(wǎng)格矩形(未示出，但是基于此處討論可以容易設(shè)想到)的各種其它形狀或者各種其它結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)通常被認(rèn)為是凸電磁屏蔽件；參考屏蔽件的外表面來考慮凸表面。附加地，每個(gè)所描述的結(jié)構(gòu)可以制造成具有各種導(dǎo)線直徑、導(dǎo)線到導(dǎo)線間距或者其它導(dǎo)線形狀， 并且均勻地或不均勻地布置成輻射式網(wǎng)狀物陣列或者如所述的其它幾何構(gòu)造。此外，這些 EMI網(wǎng)格設(shè)計(jì)的各種組合可以與各種錐體、玻璃窗以及如上所述的其它設(shè)計(jì)中的各種相耦
合O在示例實(shí)施例中，根據(jù)示例實(shí)施例的無電極等離子體燈可以用于街道和區(qū)域照明、娛樂照明或者建筑照明或其它照明應(yīng)用。在具體示例中，燈被用于高架街道照明器材、 可移動(dòng)頭的娛樂器材、固定點(diǎn)器材、建筑照明器材或者事件照明器材。圖2A示出燈泡的側(cè)面截面。在一些示例中，燈泡可以是石英、藍(lán)寶石、陶瓷或其它期望燈泡材料，并且可以是圓柱形、丸狀、球形或其它期望形狀。在示例實(shí)施例中，燈泡在中心是圓柱形并且在每個(gè)端部形成半球。在一個(gè)示例中，外部長度F (從末梢到末梢)為約 15mm并且外徑A (在中心處)為約5mm。在此示例中，燈泡的內(nèi)部(其含有該填充物)的內(nèi)部長度E為約9mm并且內(nèi)徑C (在中心處)為約2. 2mm。沿著圓柱形部分側(cè)面的壁厚度B為約 1. 4mm。在前端部的壁厚度D為約2. 25mm。在其它端部的壁厚度為約3. 75mm。在此示例中， 內(nèi)部燈泡體積為約31. 42mm3。在其中在穩(wěn)態(tài)操作期間提供約150-200瓦特之間(或者其中包含的任何范圍)的功率的示例實(shí)施例中，這導(dǎo)致在約4. 77瓦特每mm3至6. 37瓦特每mm3 (4770至6370瓦特每cm3)的范圍或者其中包含的任何范圍內(nèi)的功率密度。在此示例實(shí)施例中，燈泡的內(nèi)部表面積為約62. 2mm2 (0. 622cm2)并且壁負(fù)載(內(nèi)部表面積上的功率)是在約2. 41瓦特每mm2至3. 22瓦特每mm2 (241至322瓦特每cm2)的范圍或者其中包含的任何范圍內(nèi)。在另一示例實(shí)施例中，燈泡的內(nèi)部(其含有填充物)的內(nèi)部長度E為約9mm并且內(nèi)徑C (在中心處)為約2mm。沿著圓柱形部分的側(cè)面的壁厚度B為約1.5mm。在前端部(光透射通過其離開燈)的壁厚度D為約2. 25mm。在此示例實(shí)施例中，內(nèi)部燈泡體積為約沈.ISmm30 在其它端部的壁厚度為約3. 75mm。在其中在穩(wěn)態(tài)操作期間提供約150-200瓦特之間(或者其中包含的任何范圍)的功率的示例實(shí)施例中，這導(dǎo)致在約5. 73瓦特每mm3至7. 64瓦特每 mm3 (5730至7640瓦特每cm3)的范圍或者其中包含的任何范圍內(nèi)的功率密度。在此示例實(shí)施例中，燈泡的內(nèi)部表面積為約56. 5mm2 (0. 565cm2)，并且壁負(fù)載(內(nèi)部表面積上的功率) 是在約2. 65瓦特每mm2至3. 54瓦特每mm2 (265至354瓦特每cm2)的范圍或者其中包含的任何范圍內(nèi)。在圖2B所示另一示例實(shí)施例中，燈泡可具有從燈泡的一個(gè)端部延伸的尾部。在一些實(shí)施例中，尾部的長度(圖2G中在H處指示)可以在約2mm和25mm之間或者其中包含的任何范圍。在一些示例實(shí)施例中，可以使用更長或更短的尾部。在一個(gè)示例實(shí)施例，尾部的長度H為約9. 5mm。在此示例實(shí)施例中，燈泡的外部長度(不包含尾部)為約15mm并且外徑 A (在中心處)為約5mm。在此示例實(shí)施例中，燈泡的內(nèi)部(其含有填充物)的內(nèi)部長度E為約9mm并且內(nèi)徑C (在中心處)為約2. 2mm。沿著圓柱形部分的側(cè)面的壁厚度B為約1.4mm。 在前端部的壁厚度D為約2. 25mm。半徑R為約1. 1mm。在此示例實(shí)施例中，內(nèi)部燈泡體積為約31. 42mm3。尾部可以通過使用石英管形成從而形成燈泡。管在形成燈泡的前端部的一個(gè)端部處被密封。燈泡通過管的開放端部被填充并且被密封。密封的管隨后置于液氮浴中并且使用火焰(torch)使管在燈的另一端部崩潰，這密封燈泡并且形成尾部。崩潰的管隨后被切割得到期望尾部長度。在如圖2B所示的另一示例實(shí)施例中，燈泡內(nèi)部形狀可以是標(biāo)稱圓柱體，其中在端部具有半徑與圓柱體部分大致相同的兩個(gè)半球。在此示例中，內(nèi)部長度E為約14mm，內(nèi)徑 C為約4mm (其中內(nèi)半徑為約2mm)，外徑A為約8mm (其中外半徑為約4mm)，并且燈泡的長度(不包含尾部)為約20mm。在此示例中，尾部的長度H為約10mm。在一些示例實(shí)施例中，尾部可用作光導(dǎo)管以感測(cè)燈泡內(nèi)的光水平。這可用于確定點(diǎn)火、峰值亮度或者關(guān)于燈的其它狀態(tài)信息。通過尾部探測(cè)的光也可以由燈驅(qū)動(dòng)電路106 (見圖1A)用于調(diào)光和其它控制功能。光電二極管(未示出)可以感測(cè)通過尾部來自燈泡的光。光水平于是可以被燈驅(qū)動(dòng)電路106用于控制燈。燈的背部可以被覆蓋件封裝以避免來自周圍環(huán)境的外部光的干擾。這隔離了光被光電二極管探測(cè)的區(qū)域，并且?guī)椭苊猱?dāng)從燈前方探測(cè)到光時(shí)可能存在的干擾。在一些示例實(shí)施例中，尾部可用于對(duì)齊燈泡并且將其安裝在適當(dāng)位置。例如，凹部118 (見圖1A)可以用氧化鋁粉末裝填。板或水泥或其它材料可用于覆蓋凹部118的背部并且將粉末保持在適當(dāng)位置。這層形成剛性結(jié)構(gòu)，燈泡尾部可安裝到該剛性結(jié)構(gòu)并且相對(duì)于燈主體固定在適當(dāng)位置。例如，水泥層可以置于跨過粉末的背表面并且燈泡的尾部可以在水泥固化之前置于該水泥內(nèi)。固化的水泥將燈泡保持在適當(dāng)位置并且形成相對(duì)于燈主體在位置上固定的剛性層。在一些示例實(shí)施例中，尾部也可以提供附加散熱裝置到燈泡的背部端部。在劑量數(shù)量在燈操作期間導(dǎo)致金屬鹵化物冷凝池的程度上，尾部幫助在燈泡背部的更冷區(qū)域處形成池，而不是在光通過其透射離開燈的燈泡前方。在其它示例實(shí)施例中，燈泡可具有在約2和30mm之間的范圍或者其中包含的任何范圍內(nèi)的內(nèi)部寬度或直徑，在約0.5和4mm之間的范圍或者其中包含的任何范圍內(nèi)的壁厚度，以及約2和30mm之間或者其中包含的任何范圍的內(nèi)部長度。在示例實(shí)施例中，內(nèi)部燈泡體積的范圍可以為從IOmm3至750mm3或者其中包含的任何范圍。在一些實(shí)施例中， 燈泡體積小于約100mm3。在其中在穩(wěn)態(tài)操作期間提供約150-200瓦特之間的功率的示例實(shí)施例中，這導(dǎo)致在約1. 5瓦特每mm3至2瓦特每mm3 (1500至2000瓦特每cm3)的范圍或者其中包含的任何范圍內(nèi)的功率密度。在此示例實(shí)施例中，燈泡的內(nèi)部表面積為約55. 3mm2 (0. 553cm2)并且壁負(fù)載(內(nèi)部表面積上的功率)是在約2. 71瓦特每mm2至3. 62瓦特每mm2 (271至362瓦特每cm2)的范圍或者其中包含的任何范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，壁負(fù)載(內(nèi)部表面積上的功率)可以為1瓦特每mm2 (100瓦特每cm2)或更大。這些尺度僅僅是示例并且其它實(shí)施例可使用具有不同尺度的燈泡。例如，取決于目標(biāo)應(yīng)用，一些實(shí)施例可使用在穩(wěn)態(tài)操作期間400-500瓦特或更大的功率水平。在示例實(shí)施例中，燈泡104 (見圖1A)含有填充物，該填充物在射頻功率從燈主體102被接收時(shí)形成發(fā)光等離子體。填充物可包含惰性氣體和金屬鹵化物。也可以使用諸如汞的添加劑。也可以使用點(diǎn)火增強(qiáng)劑。諸如Kr85的少量惰性放射性發(fā)射物可用于這種目的。一些示例實(shí)施例可使用金屬鹵化物的組合以產(chǎn)生期望頻譜和壽命特性。在一些示例實(shí)施例中，第一金屬鹵化物與第二金屬鹵化物結(jié)合使用。在一些示例實(shí)施例中，第一金屬鹵化物為鹵化鋁、鹵化鎵、鹵化銦、鹵化鉈和鹵化銫，并且第二金屬鹵化物為鑭系金屬的鹵化物。 在示例實(shí)施例中，第一金屬鹵化物的劑量數(shù)量是在從大約1至50微克每立方毫米燈泡體積的范圍或者其中包含的任何范圍內(nèi)，并且第二金屬鹵化物的劑量數(shù)量是在從大約1至50微克每立方毫米燈泡體積的范圍或者其中包含的任何范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，第一金屬鹵化物的劑量和第二金屬鹵化物的劑量每個(gè)都是在從約10至10000微克的范圍或者其中包含的任何范圍內(nèi)。在示例實(shí)施例中，這些劑量數(shù)量導(dǎo)致在燈操作期間金屬鹵化物的冷凝池。 也可以使用惰性氣體和諸如汞的添加劑。在示例實(shí)施例中，汞的劑量數(shù)量是在10至100微克汞每mm3燈泡體積的范圍或者其中包含的任何范圍內(nèi)。在一些實(shí)施例中，汞的劑量可以在從約0.5至5毫克的范圍或者其中包含的任何范圍內(nèi)。也可以使用點(diǎn)火增強(qiáng)劑。諸如Kr85 的少量惰性放射性發(fā)射物可用于這種目的。在一些示例實(shí)施例中，可以在約5毫微居里至 1微居里的范圍或者其中包含的任何范圍內(nèi)提供Kr85。在具體示例實(shí)施例中，該填充物包含在約0. 05mg至0. 3mg的范圍或者其中包含的任何范圍內(nèi)的比如碘化物或溴化物的第一金屬鹵化物，并且包含在約0. 05mg至0. 3mg 的范圍或者其中包含的任何范圍內(nèi)的比如碘化物或溴化物的第二金屬鹵化物。在一些實(shí)施例中也可以使用氯化物。在一些示例實(shí)施例中，第一金屬鹵化物和第二金屬鹵化物按相等數(shù)量被提供。在其它實(shí)施例中，第一金屬鹵化物與第二金屬鹵化物的比例可以為10:90、 20:80、30:70、40:60、60:40、70:30、80:20 或者 90:10。在一些示例實(shí)施例中，第一金屬鹵化物為鹵化鋁、鹵化鎵、鹵化銦或鹵化鉈(或者鹵化鋁、鹵化鎵、鹵化銦和/或鹵化鉈的組合)。在一些示例實(shí)施例中，第一金屬鹵化物可以是鹵化銫(或者鹵化銫與鹵化鋁、鹵化鎵、鹵化銦和/或鹵化鉈的組合)。在其它示例實(shí)施例中，該劑量不包含任何堿金屬。在一些示例實(shí)施例中，第二金屬鹵化物為鹵化鈥、鹵化鉺或鹵化銩(或者一種或多種這些金屬鹵化物的組合)。在這些示例實(shí)施例中，可以以約0. 3mg/ cc至;3mg/CC的范圍或者其中包含的任何范圍內(nèi)的劑量數(shù)量提供第一金屬鹵化物，以及可以以約0. 15mg/cc至1. 5mg/cc的范圍或者其中包含的任何范圍內(nèi)的劑量數(shù)量提供第二金屬鹵化物。在一些示例實(shí)施例中，可以以約0. 9mg/cc至1. 5mg/cc的范圍或者其中包含的任何范圍內(nèi)的劑量數(shù)量提供第一金屬鹵化物，以及可以以約0. 3mg/cc至lmg/cc的范圍或者其中包含的任何范圍內(nèi)的劑量數(shù)量提供第二金屬鹵化物。在一些示例實(shí)施例中，以比第二金屬鹵化物更大的劑量數(shù)量提供第一金屬鹵化物。在一些示例中，第一金屬鹵化物為溴化鋁或溴化銦，以及第二金屬鹵化物為溴化鈥。在一些示例實(shí)施例中，填充物還包含壓強(qiáng)在約50至760Torr的范圍或者其中包含的任何范圍內(nèi)的氬氣或另一惰性氣體。在一些示例實(shí)施例中，壓強(qiáng)為IOOTorr或更大，或者為150Τοπ·或更大，或者如下所述可以在更高壓強(qiáng)。 在一個(gè)示例中，可以使用在150ΤΟΠ·的氬氣。汞和諸如Kr85的惰性放射性發(fā)射物也可以包含在填充物內(nèi)。在一些示例實(shí)施例中，100瓦特或更大的功率可被提供到燈。在一些示例實(shí)施例中，功率是在約150至200瓦特的范圍內(nèi)，其中在具體示例中使用170瓦特。壁負(fù)載可以為1瓦特每mm2 (100瓦特每cm2)或更大。諸如氧化鋁粉末的導(dǎo)熱材料可以接觸燈泡，從而如下所述允許使用高的壁負(fù)載。在一些示例實(shí)施例中，如下文所進(jìn)一步描述，當(dāng)以150至 200瓦特(或者其中包含的任何范圍)操作時(shí)，這些填充物可用于提供15000至20000流明 (或者其中包含的任何范圍)。在一些實(shí)施例中，這可以提供100流明每瓦特或更大的發(fā)光效率。利用使得能夠在27mm2球面度內(nèi)收集4500至5500流明(或者其中包含的任何范圍) 的燈泡幾何形狀，示例實(shí)施例也可以在以150至200瓦特(或者其中包含的任何范圍)操作時(shí)，提供4000°K至10000°K (或者其中包含的任何范圍)的相關(guān)色溫。在一些示例實(shí)施例中，填充物可被選擇為提供在6000°K至9000°Κ范圍內(nèi)的相關(guān)色溫。在其它示例實(shí)施例也可以使用包含銦、鋁、鎵、鉈、鈥、鏑、鈰、銫、鉺、銩、镥和釓的溴化物、碘化物和氯化物的其它金屬鹵化物。在其它實(shí)施例中也可以使用包含鈉、鈣、鍶、 釔、錫、銻、釷以及任何鑭系元素的溴化物、碘化物和氯化物的其它金屬鹵化物。一些示例實(shí)施例可使用金屬鹵化物的組合以產(chǎn)生期望頻譜。在一些示例中，在藍(lán)色范圍具有強(qiáng)發(fā)射的一種或多種金屬鹵化物(諸如鋁、銫、鎵、銦和/或鈧的鹵化物)可以與一種或多種金屬鹵化物(諸如鈉、鈣、鍶、釓、鏑、鈥、鉺和/或銩的鹵化物)組合從而增強(qiáng)在紅色范圍的發(fā)射。在具體示例實(shí)施例中，填充物可包含(1)鹵化鋁和鹵化鈥；(2)鹵化鋁和鹵化鉺；(3)鹵化鎵和鹵化鈥；(4)鹵化鎵和鹵化鉺；(5)還包含鹵化銦的這些填充物中的任一個(gè)；(6)還包含諸如鹵化鈉或鹵化銫的堿金屬鹵化物的這些填充物中的任一個(gè)(不過其它示例會(huì)特別地不包含所有堿金屬)；以及(7)還包含鹵化鈰的這些填充物中的任一個(gè)。在示例實(shí)施例中，可以在約0. Olmg至IOmg的范圍或者其中包含的任何范圍內(nèi)提供(一種或多種)金屬鹵化物，以及可以在約0. 01至IOmg的范圍或者其中包含的任何范圍內(nèi)提供汞。在示例實(shí)施例中，該填充物包含1至100微克每mm3燈泡體積或者其中包含的任何范圍的金屬鹵化物，1至100微克每mm3燈泡體積或者其中包含的任何范圍的汞，以及 5毫微居里至1微居里或者其中包含的任何范圍的放射性點(diǎn)火增強(qiáng)劑。在其它示例中，填充物可包含在約1至100微克金屬鹵化物每mm3燈泡體積的范圍內(nèi)的劑量的一種或多種金屬鹵化物，該填充物不含汞。在使用多于一種金屬鹵化物的一些實(shí)施例中，總劑量可以在任一上述范圍內(nèi)，并且每種金屬鹵化物的百分比的范圍可以為從5%至95%的總劑量或者其中包含的任何范圍。這些劑量僅僅是示例并且其它實(shí)施例可使用不同劑量和/或不同填充材料。在其它實(shí)施例中，也可以使用諸如硫、硒或碲的不同填充物。在一些示例中，可以添加諸如溴化銫的金屬鹵化物從而穩(wěn)定硫、硒或碲的放電。金屬鹵化物也可以添加到硫、硒或碲的填充物以改變放電頻譜。在一些示例實(shí)施例中，高壓填充物用于增大氣體的電阻。這可用于減小達(dá)到全亮度穩(wěn)態(tài)操作所需的總啟動(dòng)時(shí)間。在一個(gè)示例中，在200Torr至3000Torr之間或者其中包含的任何范圍的高壓強(qiáng)提供諸如氦氣、氖氣、氬氣、氪氣或氙氣的惰性氣體，或者諸如氮?dú)獾牧硪换旧戏欠磻?yīng)性氣體，或者這些氣體的組合。在一些實(shí)施例中，會(huì)期望小于或等于 760Torr的壓強(qiáng)，以促進(jìn)在大氣壓或低于大氣壓填充燈泡。在具體實(shí)施例中，使用400Τοπ· 和600ΤΟΠ·之間的壓強(qiáng)來增強(qiáng)啟動(dòng)。示例高壓強(qiáng)填充物還可包含在室溫具有相對(duì)低蒸氣壓的金屬鹵化物(或者如上所述的金屬鹵化物的組合)和汞。示例金屬鹵化物和汞填充物包含但不限于在下面表1種描述的填充物。在示例實(shí)施例中，結(jié)合圖2A或圖2B描述的燈泡可以與這些填充物一起使用。在一個(gè)示例中，如上所述燈泡體積為約31. 42mm3。
表 權(quán)利要求
1.一種無電極等離子體燈，包括具有四分之一波長諧振模式的諧振結(jié)構(gòu)，該諧振結(jié)構(gòu)包含 內(nèi)部導(dǎo)體； 外部導(dǎo)體；以及內(nèi)部導(dǎo)體和外部導(dǎo)體之間的固體介電材料； 射頻(RF)功率源，配置成在四分之一波長諧振模式的諧振頻率附近提供RF功率到諧振結(jié)構(gòu)；含有填充物的燈泡，該填充物在該RF功率耦合到填充物時(shí)形成等離子體，該燈泡定位為緊鄰固體介電材料的不導(dǎo)電表面；以及被定位為緊鄰燈泡的導(dǎo)電凸屏蔽件，該屏蔽件的凸表面位于燈泡遠(yuǎn)端。
2.權(quán)利要求1的無電極等離子體燈，其中至少部分的外部導(dǎo)體定位為緊鄰不導(dǎo)電表面的緊鄰燈泡的第一側(cè)面，并且至少部分的內(nèi)部導(dǎo)體定位為緊鄰不導(dǎo)電表面的緊鄰燈泡的第二側(cè)面。
3.權(quán)利要求2或3的無電極等離子體燈，其中諧振結(jié)構(gòu)形成緊鄰燈泡的外部導(dǎo)體和內(nèi)部導(dǎo)體之間的開路。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的無電極等離子體燈，其中內(nèi)部導(dǎo)體和外部導(dǎo)體在與緊鄰燈泡的所述諧振結(jié)構(gòu)的端部相對(duì)的該結(jié)構(gòu)的區(qū)域內(nèi)形成短路。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的無電極等離子體燈，其中燈泡是拉長的并且部分的外部導(dǎo)體緊鄰燈泡的第一端部以及部分的內(nèi)部導(dǎo)體緊鄰燈泡的第二端部，并且該諧振結(jié)構(gòu)配置成在第一端部和第二端部之間在燈泡內(nèi)形成基本上平行于燈泡的中心軸的電場。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的無電極等離子體燈，其中燈泡的至少一個(gè)端部突出到諧振結(jié)構(gòu)的外部。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的無電極等離子體燈，其中燈泡是拉長的并且燈泡的兩個(gè)端部突出到諧振結(jié)構(gòu)的外部，延伸超出由外部導(dǎo)體在燈泡的第一端部形成的邊界并且延伸超出由內(nèi)部導(dǎo)體在燈泡的第二端部形成的邊界。
8.一種無電極等離子體燈，包括諧振結(jié)構(gòu)，包括固體介電材料以及緊鄰該固體介電材料的至少一種導(dǎo)電材料； 射頻(RF)功率源，配置成在下述頻率處提供RF功率到該諧振結(jié)構(gòu)，所述頻率具有在諧振結(jié)構(gòu)中的波長(Xg);含有填充物的燈泡，該填充物在該RF功率耦合到填充物時(shí)形成等離子體；以及定位為緊鄰燈泡的導(dǎo)電凸屏蔽件，該屏蔽件的凸表面位于燈泡遠(yuǎn)端； 其中跨過該諧振結(jié)構(gòu)的每個(gè)尺度(包含高度和寬度)小于λ g/2 ；以及其中在諧振結(jié)構(gòu)的諧振頻率附近提供該RF功率。
9.一種無電極等離子體燈，包括諧振結(jié)構(gòu)，包括固體介電材料以及緊鄰該固體介電材料的至少一種導(dǎo)電材料； 射頻(RF)功率源，配置成在下述頻率處提供RF功率到該諧振結(jié)構(gòu)，所述頻率具有在諧振結(jié)構(gòu)中的波長(Xg);含有填充物的燈泡，該填充物在該RF功率耦合到填充物時(shí)形成等離子體；以及定位為緊鄰燈泡的導(dǎo)電凸屏蔽件，該屏蔽件的凸表面位于燈泡遠(yuǎn)端；其中跨過該諧振結(jié)構(gòu)的每個(gè)尺度(包含高度和寬度)小于λ g/3 ；以及其中在該諧振結(jié)構(gòu)的諧振頻率附近提供該RF功率。
10.一種無電極等離子體燈，包括諧振結(jié)構(gòu)，包括具有大于2的相對(duì)介電常數(shù)的固體介電材料以及緊鄰該固體介電材料的至少一種導(dǎo)電材料；射頻(RF)功率源，配置成在下述頻率處提供RF功率到該諧振結(jié)構(gòu)，所述頻率在該介電材料的相對(duì)介電常數(shù)處具有自由空間中的波長(λ )；含有填充物的燈泡，該填充物在該RF功率耦合到填充物時(shí)形成等離子體； 定位為緊鄰燈泡的導(dǎo)電凸屏蔽件，該屏蔽件的凸表面位于燈泡遠(yuǎn)端； 其中跨過該諧振結(jié)構(gòu)的每個(gè)尺度(包含高度和寬度)小于λ/2 ；以及其中在該諧振結(jié)構(gòu)的諧振頻率附近提供該RF功率。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的無電極等離子體燈，其中介電材料的體積大于燈泡的體積。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的無電極等離子體燈，其中介電材料的體積大于燈泡的體積的5倍。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的無電極等離子體燈，其中介電材料的體積小于 75cm3并且該RF功率的頻率小于500MHz。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)的無電極等離子體燈，其中介電材料的體積小于 50cm3并且該RF功率的頻率小于500MHz。
15.一種無電極等離子體燈，包括諧振結(jié)構(gòu)，包括介電材料以及緊鄰該固體介電材料的至少一種導(dǎo)電材料，該諧振結(jié)構(gòu)配置成在下述頻率處耦合到射頻(RF)功率源，所述頻率在介電材料的相對(duì)介電常數(shù)附近具有自由空間中的波長；以及用于編程RF功率以允許引起約為零的熱再觸發(fā)時(shí)間的空閑模式功率水平的裝置，該空閑模式功率水平和持續(xù)時(shí)間可配置成允許在燈斷開信號(hào)和放電源的完全冷卻之間的持續(xù)電離和快速燈預(yù)熱。
16.權(quán)利要求15的無電極等離子體燈，還包括導(dǎo)電屏蔽件。
17.權(quán)利要求16的無電極等離子體燈，其中該屏蔽件為導(dǎo)線網(wǎng)格。
18.權(quán)利要求16的無電極等離子體燈，其中該屏蔽件為具有一個(gè)開放端部以透射光的金屬外殼。
19.權(quán)利要求16的無電極等離子體燈，其中該屏蔽件為金屬外殼和覆蓋其開放端部以透射光的導(dǎo)線網(wǎng)格的組合。
20.權(quán)利要求16的無電極等離子體燈，其中該屏蔽件將發(fā)射光的至少一部分反射到預(yù)定空間分布內(nèi)。
21.權(quán)利要求16的無電極等離子體燈，其中燈和屏蔽件包括照明燈具或照明器的至少一部分。
22.一種無電極等離子體燈，包括燈泡，配置成耦合到射頻(RF)功率源，該燈泡含有填充物從而在RF功率耦合到填充物時(shí)形成等離子體；定位為緊鄰燈泡的導(dǎo)電凸屏蔽件，該屏蔽件的凸表面位于燈泡遠(yuǎn)端； 具有四分之一波長諧振模式的諧振結(jié)構(gòu)，該諧振結(jié)構(gòu)包含包括具有大于2的相對(duì)介電常數(shù)的介電材料的燈主體、內(nèi)部導(dǎo)體和外部導(dǎo)體；以及RF功率源，配置成在該諧振結(jié)構(gòu)的諧振頻率附近提供RF功率到該燈主體。
全文摘要
在各種示例性實(shí)施例中，無電極等離子體燈包含燈泡，該燈泡配置成耦合到射頻(RF)功率源。燈泡含有填充物，其在該RF功率耦合到填充物時(shí)形成等離子體。導(dǎo)電凸屏蔽件定位為緊鄰燈泡，其中該屏蔽件的凸表面位于燈泡遠(yuǎn)端。具有四分之一波長諧振模式的諧振結(jié)構(gòu)包含燈主體，該燈主體具有相對(duì)介電常數(shù)大于2的介電材料，具有內(nèi)部導(dǎo)體和外部導(dǎo)體。RF功率源配置成在該諧振結(jié)構(gòu)的諧振頻率附近提供RF功率到燈主體。
文檔編號(hào)H01J7/46GK102356449SQ201080010589
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2010年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月6日
發(fā)明者奧黑爾 D., 德文岑蒂斯 M. 申請(qǐng)人:勒克西姆公司