等离子体灯的螺旋结构及方法技术

一种等离子体灯设备，包括柱结构，所述柱结构具有覆盖柱结构的表面区域的材料，所述柱结构具有第一端和第二端。所述设备还具有沿柱结构构造的螺旋线圈结构。所述设备包括灯泡，所述灯泡具有的填充材料能发出电磁辐射。构造成用于向至少所述螺旋线圈供给射频能量的共振器耦合元件使灯泡装置发出电磁辐射。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请交叉引用本申请要求2009年6月9日提交的、专利技术名称为“Helical Structure and Method for Plasma Lamp(等离子体灯的螺旋结构及方法)”的临时专利申请序列号61/185,556的优先权，其全部内容通过引用结合于此。
技术介绍
本专利技术涉及照明技术。特别地，本专利技术提供了使用等离子体照明装置的方法和装置，所述等离子体照明装置具有成形的共振器组件，所述成形的共振器组件包括耦合至射频源的螺旋或线圈结构。这种等离子体灯可应用于诸如露天大型体育场、保安设施、停车场、军事国防、街道、大小建筑物、车头灯、飞机着陆、桥梁、仓库、紫外线水处理、农业、建筑照明、舞台照明、医用照明、显微镜、投影仪和显示器等应用，以及类似用途。以前人类曾使用过各种照明技术。早先的人类在黑暗时用火照亮洞穴。火通常要消耗木材作为燃料。木燃料很快被蜡烛取代，蜡烛来源于油和脂肪。后来，蜡烛至少部分地被灯取代。某些灯以油或其他能源作为燃料。煤气灯较为普及，并在在户外活动(例如，露营)中仍然保持着重要性。在十九世纪末，历史上最伟大的专利技术家之一，托马斯爱迪生，构思出了白炽灯，白炽灯在灯泡内使用钨丝，钨丝耦合至一对电极。许多传统建筑物和家庭仍然使用白炽灯，一般称为爱迪生灯泡。虽然非常成功，但爱迪生灯泡消耗很多能量且一般来说效率较低。在某些应用中，荧光照明取代了白炽灯。荧光灯一般由容纳有气态材料的灯管组成，灯管耦合至一对电极。所述电极耦合至电子镇流器，电子镇流器协助荧光照明的放电点火。传统建筑结构通常使用荧光照明而不是白炽照明。荧光照明比白炽照明的效率高得多，但通常具有较高的初始费用。Shuji Nakamura首先采用有效的蓝光发光二极管，其为固态灯泡。蓝光发光二极管形成固态白光的基础，固态白光通常为涂敷有黄磷材料的灯泡内的蓝光发光二极管。蓝光激发磷材料使其发出白光。蓝光发光二极管使照明行业发生巨大改革，取代了家庭、建筑和其他结构的传统照明。另一种照明形式一般称为无电极灯，无电极灯可用于在高强度应用中发光。Frederick M.Espiau是研制改进型无电极灯的先驱之一。这种无电极灯采用实心陶瓷共振器结构，该结构耦合至密封在灯泡内的填充物。介质共振器(介质波导管)将来自RF源的RF能量耦合至灯泡填充物以使其发出高强度照明。虽然在某种程度上是成功的，但无电极灯仍存在很多限制因素。用于介质共振器/波导管的电介质材料(例如氧化铝)必须在RF频率下具有较低损失，因为其材料成本较高。另外，介质共振器/波导管难以制造，因此灯较为昂贵。例如，无电极灯还未成功地大量普及到普通照明应用。另外，无电极灯一般难以拆卸和组装，使这种灯的利用效率较低。本专利技术中可对这些及其他限制因素进行说明，并且下面会更具体描述。由此可看出，强烈需要对于照明的改进技术。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了照明技术。特别地，本专利技术提供了使用无电极等离子体照明装置的方法和装置，所述无电极等离子体照明装置具有成形的共振器组件，其包括耦合至射频源的螺旋或线圈结构。这种等离子体灯可应用于诸如露天大型体育场、保安设施、停车场、军事国防、街道、大小建筑、车头灯、飞机着陆、桥梁、仓库、紫外线水处理、农业、建筑照明、舞台照明、医用照明、显微镜、投影仪和显示器等应用，以及这些应用的任何组合，等等。在具体实施例中，本专利技术提供了一种等离子体灯设备。所述设备包括柱结构，所述柱结构包括覆盖柱结构的表面区域的材料，所述柱结构具有第一端和第二端。根据一个具体实施例，所述设备还具有沿柱结构的一个或多个部分可操作地构造成的螺旋线圈结构。在一个优选实施例中，所述螺旋线圈起电感耦合结构的作用，并协助进行热能传输。所述设备具有构造至柱结构的第一端的灯泡装置，所述灯泡装置耦合至螺旋线圈结构。在一个优选实施例中，所述灯泡装置包括充满惰性气体(例如氩气)的充气容器和荧光体或发光体，例如水银、钠、镝、硫，或金属卤化盐，例如溴化铟、溴化钪或碘化铯(或可同时包含多种荧光体或发光体)。根据一个具体实施例，所述充气容器还可包括金属卤化物，或可发出电磁辐射的其他金属件。所述装置具有共振器耦合元件，所述耦合元件被构造成用于为至少所述螺旋线圈结构供给射频能量，并使灯泡装置发出电磁辐射。在一个具体实施例中，所述射频能量的频率范围为1000MHz至约8MHz以下，或其他范围。本文所用术语“第一”和“第二”并非用于表示顺序，而应理解为一般意义。另外，还可至少用本说明书中的描述以及本领域普通技术人员所理解的意义对这种术语进行定义。在本专利技术的一个替代实施例中，产生了一种用于降低共振频率并提高装置的传热特性的方法。所述方法包括：形成螺旋形RF输出耦合元件，所述耦合元件或是绕电介质材料缠绕，或简单地在空气中绕圈。所述螺旋形RF输出耦合元件内存在的电介质用于更有效地吸收由灯泡产生的、且随后通过RF输出耦合元件和电介质材料传输的热能。在制造螺旋形RF输出耦合元件时，共振结构的感应系数增加，因此可在基本上不改变共振结构的尺寸的情况下降低装置运行的共振频率。在降低运行共振频率时，可使用具有较高频率的放大器来运行所述灯。或者可使用具有较低频率的共振器来将RF能量耦合至较大灯泡，并将所述共振器与具有较高功率的放大器结合，因此可实现具有较高流明输出的灯。在螺旋形RF输出耦合元件内增加电介质材料可协助将热量从灯泡传输给共振器/灯体。进一步，本专利技术提供了用于等离子体灯的设备。所述设备包括充气容器。所述设备还包括具有第一端和第二端的第一线圈结构。优选地，所述第一端耦合至充气容器。所述设备还包括与第一线圈结构的一个或多个部分耦合的第二线圈结构。另外，本专利技术提供了替代等离子体灯设备。根据一个具体实施例，所述设备具有包括第一端和第二端的支撑结构和沿所述支撑结构的一个或多个部分构造成的线圈结构。根据一个具体实施例，所述设备还具有被构造至支撑结构的第一端的灯泡装置。所述设备具有耦合至支撑结构第二端的接地电位以及还具有耦合元件，所述耦合元件被构造成至少向所述线圈结构供给至少射频能量，并使灯泡装置发出电磁辐射。进一步，根据一个替代实施例，本专利技术提供了一种提高无电极等离子体灯的热传递的方法。在一个具体实施例中，所述方法包括：使用螺旋形元件将热能从等离子体灯传递到散热区域。使用本专利技术，可实现现有技术不具备的优点。在一个具体实施例中，本专利技术提供了配置有输入、输出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.06.09 US 61/185,556;2010.06.04 US 12/794,4621.一种等离子体灯设备，包括：
柱结构，包括覆盖柱结构的表面区域的材料，所述柱结构具有
第一端和第二端；
螺旋线圈结构，可操作地沿所述柱结构的一个或多个部分构
造；
灯泡装置，构造至所述柱结构的第一端；以及
共振器耦合元件，被构造成向至少所述螺旋线圈结构供给射频
能量且使灯泡装置发出电磁辐射。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，覆盖柱结构的表面区域的材料
选自电介质材料或金属材料。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，覆盖柱结构的表面区域的材料
包括电介质材料，所述电介质材料包括氧化铝。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，覆盖柱结构的表面区域的材料
包括金属材料，所述金属材料至少包括铝或银。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述柱结构包括金属材料。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述柱结构包括电介质材料。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述柱结构包括第一结构、第
二结构和设于第一结构与第二结构之间的气隙，其中，所述螺旋线
圈结构布置在第一结构与第二结构之间的气隙内。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述螺旋线圈结构包围柱结构。
9.根据权利要求1所述的设备，进一步包括用于封闭所述柱结构、螺
旋线圈和共振器耦合元件的外壳。
10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述螺旋线圈结构包括金属材
料，并进一步包括耦合至所述柱结构的第二端的接地电位。
11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述螺旋线圈结构包括金属材
料，所述金属材料至少选自铝、黄铜、铜、金或银。
12.根据权利要求1所述的设备，其中，所述螺旋线圈结构的特征在于
电阻率为9×10^-7欧姆/平方或以下。
13.根据权利要求1所述的设备，其中，所述螺旋线圈结构包括至少一
个绕组或绕组的一部分。
14.根据权利要求1所述的设备，其中，所述螺旋线圈结构包括一个以
上绕组，包括绕组的任何部分。
15.根据权利要求1所述的设备，其中，所述螺旋线圈结构被构造成用
于增加共振器结构的电感系数，所述共振器结构至少包括外壳、所
述共振器耦合元件和所述柱结构。
16.根据权利要求1所述的设备，其中，所述螺旋线圈结构被构造成用
于增加共振器结构的电感系数，所述共振器结构至少包括外壳和所
述柱结构，电感系数的增量为所述共振器结构的约50％至约1000％。
17.根据权利要求1所述的设备，其中，所述射频能量为约100kHz至
约1000Mhz。
18.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂莫西·J·布洛克特，戴维·P·施梅尔策，迈赫兰·马特路比安，弗雷德里克·M·埃斯皮奥，
申请(专利权)人：托潘加科技有限公司，
类型：发明
国别省市：