一种微波硒灯制造技术

一种微波硒灯，包括产生微波的磁控管（2），与磁控管（2）相连的内导体即磁控管天线（5），石英灯泡（1），固定于磁控管（2）上的金属外导体，金属外导体和内导体构成同轴谐振腔，其特征在于：金属外导体为顶部中心开口的轴对称壳体，壳体底部固定于磁控管（2）上；磁控管天线（5）顶部装有金属帽（6）；石英灯泡（1）从金属外导体顶部开口穿过并凸出于同轴谐振腔外，石英灯泡（1）尾部连有石英棒（7），石英棒（7）端部固定于金属帽（6）顶部；金属外导体、石英灯泡（1）、石英棒（7）、金属帽（6）和磁控管天线（5）的中心线均处于同一中轴线上；石英灯泡（1）内充有粉末发光物质和启动气体，发光物质密度为3.4‑3.8mg/cm

【技术实现步骤摘要】
一种微波硒灯
本技术涉及无极灯电光源领域，特别是微波等离子光源技术。
技术介绍
早在上世纪九十年代，美国FuSion公司开发了微波硒灯技术，其光效高达180lm/w（微波）以上。美国专利U.S.P5661365介绍了一种大功率微波灯技术，将少量碲加入硒灯中，获得了光效175lm/w（微波）、显色指数高达90的微波光源。这无疑代表了当今一种很理想的电光源技术水准，被认为是二十一世纪最有前景的新型光源之一。然而，这些年来未曾见到这种硒灯产品的推广应用。追其原因，其一是运行微波功率太大（1000W以上），其二是灯泡需用电机带动不停旋转,等等。分析以往的大功率微波硒灯技术，他们都是采用工作在TE111模式下的谐振腔。实验发现，这种谐振腔的光效随着输入功率的下降会大幅度下降，呈现系统阻抗不匹配。因此另找新的谐振腔是硒灯小功率化的关键所在。中国专利CN201410166712.0公开的同轴谐振腔微波光源是微波光源迈向小功率化的一次尝试，但由于该微波系统采用的是圆锥形1/4λ同轴谐振腔，该腔的谐振频率仅仅固定在内导体为1/4λ长的一个谐振频率上，这样难以适应无极灯泡变化的需求（无极灯泡变小是微波光源小功率化最主要的条件），因此有必要将上述微波系统加以改进。
技术实现思路
本技术的目的是寻找新型微波谐振腔，适应小功率微波硒灯的需要，开创小功率微波硒灯实用化道路。本技术是通过以下技术方案实现的：一种微波硒灯，包括产生微波的磁控管，与磁控管相连的内导体即磁控管天线，石英灯泡，固定于磁控管上并位于磁控管天线外围的金属外导体，金属外导体和内导体构成同轴谐振腔，其特征在于：金属外导体为顶部中心开口的轴对称壳体，壳体底部固定于磁控管上；磁控管天线顶部装有金属帽；石英灯泡从金属外导体顶部开口穿过并凸出于同轴谐振腔外，石英灯泡尾部连有石英棒，石英棒端部固定于金属帽顶部；金属外导体中心线、石英灯泡、中心线、石英棒、中心线、金属帽、中心线和磁控管天线、中心线均处于同一中轴线上；石英灯泡内充有粉末发光物质和启动气体，发光物质是硒或者硒和碲的混合物，其中按重量百分比碲不大于15%，石英灯泡内粉末发光物质密度为3.4-3.8mg/cm3；在常温下，石英灯泡内启动气体的压力为10-30KPa；石英棒的长度为3-8mm；同轴谐振腔内微波功率密度为130-140W/cm3。进一步的方案是：金属外导体为双圆柱形金属外导体，分为连成一体的上圆柱形外导体和下圆柱形外导体。进一步的方案是：金属外导体为双圆锥形金属外导体，分为由法兰盘连接的上圆锥形外导体和下圆锥形外导体。本技术中：所述的磁控管是一个能产生微波输出且带有金属帽发射天线的磁控管，其供电由置于外部的开关电源或变压器电源供给。金属帽可以套或者螺纹连接等方式在磁控管天线上，调节金属帽高度或者更换不同高度的金属帽，可调节同轴谐振腔谐振频率大小，实现微波系统的阻抗匹配。所述的双圆柱形金属外导体是不同内径的上圆柱体和下圆柱体构成。其中内径较大的下圆柱体带有法兰盘同轴地安装在磁控管带天线的一面。下圆锥形外导体安装在磁控管带天线的一面。所述的石英灯泡是由石英玻璃制成圆柱形或者球形灯管，灯管一端烧结石英棒，石英棒上通常包有云母片，石英棒通过耐高温隔热涂料固定在磁控管天线上，启动气体通常为氙气、氩气等。实验表明：当硒的密度在3.4-3.8mm/cm3之间，微波功率为250W时左右时，相关色温落在6000K左右，适合普通照明使用。本技术与现有技术相比，其一改圆锥形外导体为双圆柱形外导体或双园锥形外导体；其二改变无极灯泡内的发光物质并实验确定发光物质及启动气体的合理参数；其三去掉屏蔽网，提高了光效。本技术开创了小功率微波硒灯实用化道路，具有很好的工业应用前景。附图说明图1是本技术第一实施例结构示意图。图2是本技术第二实施例结构示意图。图3是本技术实例1的光谱图。图4是本技术实例2的光谱图。图5是本技术实例3的光谱图。图6是本技术的实例4的光谱图。图7是本技术的实例5的光谱图。图8是本技术的实例6的光谱图。图中：1、石英灯泡，2、磁控管，3、下圆柱形外导体，4、上圆柱形外导体，5、磁控管天线，6、金属帽，7、石英棒，8、下圆锥形外导体，9、上圆锥形外导体，10、法兰盘。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明，但并不意味着对本
技术实现思路
的任何限定。如图1和图2，一种微波硒灯，包括产生微波的磁控管2，与磁控管2相连的内导体即磁控管天线5，石英灯泡1，固定于磁控管2上并位于磁控管天线5外围的金属外导体，金属外导体和内导体构成同轴谐振腔，其特征在于：金属外导体为顶部中心开口的轴对称壳体，壳体底部固定于磁控管2上；磁控管天线5顶部装有金属帽6；石英灯泡1从金属外导体顶部开口穿过并凸出于同轴谐振腔外，石英灯泡1尾部连有石英棒7，石英棒7端部固定于金属帽6顶部；金属外导体中心线、石英灯泡1中心线、石英棒7中心线、金属帽6中心线和磁控管天线5中心线均处于同一中轴线上；石英灯泡1内充有粉末发光物质和启动气体，发光物质是硒或者硒和碲的混合物，其中按重量百分比碲不大于15%，石英灯泡1内粉末发光物质密度为3.4-3.8mg/cm3；在常温下，石英灯泡1内启动气体的压力为10-30KPa；石英棒7的长度为3-8mm；同轴谐振腔内微波功率密度为130-140W/cm3。金属外导体为双圆柱形金属外导体，分为连成一体的上圆柱形外导体4和下圆柱形外导体3，见图1。金属外导体也可以为双圆锥形金属外导体，分为由法兰盘10连接的上圆锥形外导体9和下圆锥形外导体8，见图2。下列实例中采用的是双圆柱形金属外导体，下圆柱形外导体3内径为φ35mm，长度为38mm，上圆柱形外导体4内径为φ18mm，长度为10mm，磁控管天线5外径为15.2mm，同轴谐振腔工作输入阻抗约为50Ω。采用同等双圆锥形金属外导体的实验结果也基本一致。实例1：采用内径φ10mm、长为30mm的圆柱形石英灯泡1，充入9mg的硒、30KPa的氙气，在同轴谐振腔供有250W的微波功率激励，发射光谱输出如图3所示。从图3中可以看出该光谱为连续的分子光谱，产生的光具有令人满意的质量。实验还测得：光效为120lm/W，显色指数为82.4，相关色温为6108K。实例2：同样用内径为φ10mm、长度为30mm的圆柱形石英灯泡1，充入10mg的碲和13KPa的氙气，该灯在同轴谐振腔内用功率密度为130W/cm3的微波激励，光谱输出如图4。实验还测得：光效为85lm/W，显色指数为82.5，相关色温为5500K。实例3：按本技术制成一盏实际使用的硒灯，内径为φ10mm，长度为30mm的圆柱形石英灯泡1内充有8.1mg硒、0.9mg碲及30KPa氙气。在同轴谐振腔内用130W/cm3功率密度微波激励，光谱输出如图5所示。实验测得：光效为117lm/W，显色指数为87，相关色温为6002K。通过比较图3、图4、图5光谱表明，只含碲的灯光效比较低，而只加硒的灯光效最高为120lm/W，但显色指数只有82左右。由加入碲的硒灯产生的图5所示的光谱与图3所示的仅以硒为发光物质的灯产生的光谱相比，明显的移向红光区域。图5的灯光效为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微波硒灯，包括产生微波的磁控管（2），与磁控管（2）相连的内导体即磁控管天线（5），石英灯泡（1），固定于磁控管（2）上并位于磁控管天线（5）外围的金属外导体，金属外导体和内导体构成同轴谐振腔，其特征在于：金属外导体为顶部中心开口的轴对称壳体，壳体底部固定于磁控管（2）上；磁控管天线（5）顶部装有金属帽（6）；石英灯泡（1）从金属外导体顶部开口穿过并凸出于同轴谐振腔外，石英灯泡（1）尾部连有石英棒（7），石英棒（7）端部固定于金属帽（6）顶部；金属外导体中心线、石英灯泡（1）中心线、石英棒（7）中心线、金属帽（6）中心线和磁控管天线（5）中心线均处于同一中轴线上；石英灯泡（1）内充有粉末发光物质和启动气体，发光物质是硒或者硒和碲的混合物，其中按重量百分比碲不大于15%，石英灯泡（1）内粉末发光物质密度为3.4‑3.8mg/cm3；在常温下，石英灯泡（1）内启动气体的压力为10‑30KPa；石英棒（7）的长度为3‑8mm；同轴谐振腔内微波功率密度为130‑140W/cm3。

【技术特征摘要】
1.一种微波硒灯，包括产生微波的磁控管（2），与磁控管（2）相连的内导体即磁控管天线（5），石英灯泡（1），固定于磁控管（2）上并位于磁控管天线（5）外围的金属外导体，金属外导体和内导体构成同轴谐振腔，其特征在于：金属外导体为顶部中心开口的轴对称壳体，壳体底部固定于磁控管（2）上；磁控管天线（5）顶部装有金属帽（6）；石英灯泡（1）从金属外导体顶部开口穿过并凸出于同轴谐振腔外，石英灯泡（1）尾部连有石英棒（7），石英棒（7）端部固定于金属帽（6）顶部；金属外导体中心线、石英灯泡（1）中心线、石英棒（7）中心线、金属帽（6）中心线和磁控管天线（5）中心线均处于同一中轴线上；石英灯泡（1）...

【专利技术属性】
技术研发人员：江浩，李碧霞，金方悦，
申请(专利权)人：江浩，
类型：新型
国别省市：四川,51