本發(fā)明屬于微波能和紫外線組合應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高效率微波激勵(lì)無極紫外線燈陣系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

微波激勵(lì)無極燈產(chǎn)生紫外線是近年來快速發(fā)展的環(huán)保技術(shù)，可用以于空氣凈化、污染水處理等各個(gè)領(lǐng)域。以對應(yīng)的空氣凈化技術(shù)為例，其基本原理是：首先通過電源和磁控管產(chǎn)生微波能量，該能量被饋入排列有紫外燈管陣列的腔體內(nèi)，激勵(lì)無極紫外線燈管產(chǎn)生紫外線。受紫外線的激勵(lì)，流過燈陣的空氣會被激勵(lì)產(chǎn)生一定濃度的臭氧，紫外線和臭氧對空氣起到殺菌和凈化作用。實(shí)踐證明在無極燈功率和強(qiáng)度一定的條件下，微波無極紫外光的殺菌率高達(dá)99.92％。因此該類空氣凈化裝具有非常好的空氣凈化效率。當(dāng)配備有大功率微波電源時(shí)，因其產(chǎn)生的紫外線強(qiáng)度較大，可以對大量的廢氣起到空氣凈化作用，并達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。其潛在的工業(yè)應(yīng)用非常廣泛。但是，目前的微波激勵(lì)無極紫外線燈陣設(shè)計(jì)方式其微波激勵(lì)源通常通過單一波導(dǎo)或喇叭直接激勵(lì)排列燈陣的腔體。該類設(shè)計(jì)方式存在多種缺陷。(1)由單一波導(dǎo)直接激勵(lì)燈陣腔體時(shí)，由于腔體饋電口的輸入阻抗和饋電系統(tǒng)的阻抗差異較大，造成微波功率傳輸匹配較差引起微波能量反射率過高。不僅饋電效率較低，形成能量浪費(fèi)，而且造成微波源被反射功率燒毀的風(fēng)險(xiǎn)；(2)由于單一的饋電口在腔體內(nèi)部引起的電磁波傳播過程接近球面波擴(kuò)散，電磁激勵(lì)能量在燈陣腔體內(nèi)部能量分布不均，存在局部激勵(lì)盲區(qū)和過激勵(lì)區(qū)域。因此位于盲區(qū)的燈管無法點(diǎn)亮，而位于過激勵(lì)區(qū)的燈管存在激勵(lì)過大發(fā)熱燒毀的風(fēng)險(xiǎn)。從而導(dǎo)致系統(tǒng)微波能量向紫外能量轉(zhuǎn)化效率較低；(3)大部分燈陣單元因空間均勻度限制無法排列于最佳的能量吸收區(qū)域造成系統(tǒng)微波能量向紫外線轉(zhuǎn)化效率不高。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在的問題是：目前的微波激勵(lì)無極紫外線燈陣存在饋電系統(tǒng)匹配差，形成能量浪費(fèi)，造成微波源被反射功率燒毀的風(fēng)險(xiǎn)；腔體內(nèi)場分布與燈管排布不合理，導(dǎo)致系統(tǒng)微波能量向紫外能量轉(zhuǎn)化效率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種高效率微波激勵(lì)無極紫外線燈陣系統(tǒng)。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種高效率微波激勵(lì)無極紫外線燈陣系統(tǒng)，所述高效率微波激勵(lì)無極紫外線燈陣系統(tǒng)包括：

微波激勵(lì)源輸入口、能量空間分布均化系統(tǒng)、無極紫外線燈陣、燈陣腔體；

所述微波激勵(lì)源輸入口通過波導(dǎo)連接到能量空間分布均化系統(tǒng)，能量空間分布均化系統(tǒng)的一端與微波激勵(lì)源輸出端口相連，另一端與裝有紫外燈管陣列的燈陣腔體相連；

無極紫外線燈陣依照燈陣腔體內(nèi)的場強(qiáng)分布，排列在場強(qiáng)較強(qiáng)的周期性峰值節(jié)點(diǎn)上。

進(jìn)一步，所述能量空間分布均化系統(tǒng)由功分器和一體化過渡喇叭組成。

進(jìn)一步，所述能量空間分布均化系統(tǒng)也可由功分器單獨(dú)組成。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種安裝有所述高效率微波激勵(lì)無極紫外線燈陣系統(tǒng)的紫外殺菌消毒裝置，所述紫外殺菌消毒裝置包括：

微波激勵(lì)源輸入口、能量空間分布均化系統(tǒng)、無極紫外線燈陣、燈陣腔體；

所述微波激勵(lì)源輸入口通過波導(dǎo)連接到能量空間分布均化系統(tǒng)，能量空間分布均化系統(tǒng)的一端與微波激勵(lì)源輸出端口相連，另一端與裝有紫外燈管陣列的燈陣腔體相連；

無極紫外線燈陣依照燈陣腔體內(nèi)的場強(qiáng)分布，排列在場強(qiáng)較強(qiáng)的周期性峰值節(jié)點(diǎn)上。

進(jìn)一步，所述能量空間分布均化系統(tǒng)由功分器和一體化過渡喇叭組成。

進(jìn)一步，所述能量空間分布均化系統(tǒng)也可由功分器單獨(dú)組成。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種安裝有所述高效率微波激勵(lì)無極紫外線燈陣系統(tǒng)的紫外燈發(fā)生器，所述紫外燈發(fā)生器包括：

微波激勵(lì)源輸入口、能量空間分布均化系統(tǒng)、無極紫外線燈陣、燈陣腔體；

所述微波激勵(lì)源輸入口通過波導(dǎo)連接到能量空間分布均化系統(tǒng)，能量空間分布均化系統(tǒng)的一端與微波激勵(lì)源輸出端口相連，另一端與裝有紫外燈管陣列的燈陣腔體相連；

無極紫外線燈陣依照燈陣腔體內(nèi)的場強(qiáng)分布，排列在場強(qiáng)較強(qiáng)的周期性峰值節(jié)點(diǎn)上。

進(jìn)一步，所述能量空間分布均化系統(tǒng)由功分器和一體化過渡喇叭組成。

進(jìn)一步，所述能量空間分布均化系統(tǒng)也可由功分器單獨(dú)組成。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及積極效果為：通過在高功率微波激勵(lì)源和無極紫外線燈陣腔體之間引入由功分器和一體化過渡喇叭構(gòu)成的能量空間分布均化系統(tǒng)，使電磁激勵(lì)能量在燈陣腔體內(nèi)部能量分布均勻，避免局部激勵(lì)盲區(qū)和個(gè)別燈管過熱的情況；通過采用必要的匹配措施形成了饋電波導(dǎo)和被激勵(lì)腔體阻抗特性的良好匹配，例如波導(dǎo)拐角切角結(jié)構(gòu)和喇叭張角，從而使微波能量以較高的饋電效率進(jìn)入腔體。因此，能量空間分布均化系統(tǒng)同步完成微波能量的均化和激勵(lì)源與腔體的匹配，使高功率微波源的輸出功率以非常高的效率饋入燈管陣列腔體。一方面避免反射微波能量的浪費(fèi)，另一方面大大減小了對饋源形成的散熱和抗燒毀壓力；利用由腔體尺寸和波長共同決定的諧振特性，即腔體內(nèi)的場呈現(xiàn)具有周期性的場強(qiáng)高低分布，將燈管排列在場強(qiáng)較強(qiáng)的點(diǎn)位上。形成了較高的微波能量向紫外能量的轉(zhuǎn)換效率。避免系統(tǒng)將微波能量向紫外線能量轉(zhuǎn)化效率不高等問題。

綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的微波能量饋送效率、燈管點(diǎn)亮效率、微波功率向紫外線功率的轉(zhuǎn)換效率都有很大的提升；同時(shí)避免了高功率微波源被反射功率燒毀、局部燈管被燒的風(fēng)險(xiǎn)；大大提升了系統(tǒng)的整體性能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的高效率微波激勵(lì)無極紫外線燈陣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的引入能量空間分布均化系統(tǒng)后腔體內(nèi)的場分布示意圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的高效率微波激勵(lì)無極紫外線燈陣空氣凈化器三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、微波激勵(lì)源輸入口；2、能量空間分布均化系統(tǒng)；3、功分器；4、一體化過渡喇叭；5、無極紫外線燈陣；6、燈陣腔體；7、腔體內(nèi)待凈化空氣。

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)作詳細(xì)的描述。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的高效率微波激勵(lì)無極紫外線燈陣系統(tǒng)包括：微波激勵(lì)源輸入口1、能量空間分布均化系統(tǒng)2、功分器3、一體化過渡喇叭4、無極紫外線燈陣5、燈陣腔體6、腔體內(nèi)待凈化空氣7。

微波激勵(lì)源輸入口1通過波導(dǎo)連接到能量空間分布均化系統(tǒng)2，能量空間分布均化系統(tǒng)2的一端與微波激勵(lì)源輸出端口相連，另一端與裝有紫外燈管陣列的燈陣腔體6相連，無極紫外線燈陣5依照燈陣腔體6內(nèi)的場強(qiáng)分布，排列在場強(qiáng)較強(qiáng)的周期性峰值節(jié)點(diǎn)上，

能量空間分布均化系統(tǒng)2由功分器3結(jié)合一體化過渡喇叭4構(gòu)成；能量空間分布均化系統(tǒng)2也可由功分器3獨(dú)立構(gòu)成，也可與一體化過渡喇叭4組合構(gòu)成，功分器3可設(shè)計(jì)為1極或多級功分器，各級功分可以根據(jù)功率分配需求設(shè)計(jì)成等分或不等分。

本發(fā)明的工作原理：

微波激勵(lì)源通過波導(dǎo)將微波能量饋入能量空間分布均化系統(tǒng)的波導(dǎo)功分器輸入端口；功分器將能量分配到多個(gè)輸出端口，端口通過一體化過渡喇叭在輸出端面構(gòu)成均勻的能量輸出，并饋送到燈陣腔體；

能量空間分布均化系統(tǒng)的功分器和一體化過渡喇叭實(shí)現(xiàn)微波傳輸分配系統(tǒng)的特性阻抗從微波激勵(lì)輸入端口到與燈陣腔體連接口的阻抗匹配。經(jīng)過該能量空間分布均化系統(tǒng)的過渡后，以圖1所示的系統(tǒng)為例，微波能量在核心頻率2.458ghz的饋送效率可由82％左右提高到約97％左右。此時(shí)假設(shè)微波源提供的功率為1000瓦。則反射功率由180瓦下降到30瓦，大大降低了磁控管和高功率電源構(gòu)成的饋電系統(tǒng)的燒毀風(fēng)險(xiǎn)和散熱要求。

下面結(jié)合對比對本發(fā)明的應(yīng)用效果作詳細(xì)的描述。

通過圖2可以發(fā)現(xiàn)，引入能量空間分布均化系統(tǒng)以后，腔體內(nèi)的場呈現(xiàn)非常良好的均勻分布特性。為了對通過燈陣的空氣產(chǎn)生均勻高效的凈化作用，作為臭氧以及紫外線激勵(lì)源的燈管必須均勻排列在腔體的內(nèi)部，以使流過其中的空氣產(chǎn)生高效率和均勻的凈化。但若采用常規(guī)的單一喇叭或者波導(dǎo)直接饋電，則一方面中心區(qū)域場過大，導(dǎo)致該區(qū)域燈管存在過熱和燒毀的風(fēng)險(xiǎn)，另一方面邊角區(qū)域的燈管因微波激勵(lì)不足而無法照亮，流過該區(qū)域的空氣無法達(dá)到凈化效果。大大降低了系統(tǒng)性能。盡管采用多組激勵(lì)和加長凈化區(qū)域會帶來一定的提升，但是這會帶來系統(tǒng)成本和體積的提升，而對空氣凈化的不均勻性和不確定性仍然存在。

如圖2所示，從整體上來看，采用本的能量空間分布均化系統(tǒng)后，一方面，場在腔體內(nèi)整體上具有非常良好的均勻性；另一方面，從局部上來說，場存在著一定的局部峰值周期性排列。這一現(xiàn)象是由該頻率下腔體結(jié)構(gòu)本身的諧振特性決定的。因此，在燈管的排列中，將燈管基于場的周期性排列在腔體內(nèi)部，使燈管處于激勵(lì)場的峰值節(jié)點(diǎn)，從而達(dá)到了非常高的微波能量向紫外能量轉(zhuǎn)換效率。所形成的紫外線和臭氧在腔體內(nèi)均勻分布，進(jìn)而對流過其中的空氣產(chǎn)生均勻而高效的凈化作用。

本發(fā)明的高效率微波激勵(lì)無極紫外線燈陣饋電系統(tǒng)可以單級使用，也可以多極連接使用，如圖3所示。

本發(fā)明以空氣凈化為例，可以用于任何其他適用的領(lǐng)域，如對液體污水以及污泥的紫外殺菌消毒，或病蟲害防護(hù)的紫外燈發(fā)生器等等。

以上所述僅是對本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。