專(zhuān)利名稱(chēng)：等離子體燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型總體上涉及照明技術(shù)，并且提供了一種使用具有介電常數(shù)小于二的介電波導(dǎo)的無(wú)電極等離子體照明裝置的方法和裝置。更具體地，本實(shí)用新型提供了一種具有使用介電常數(shù)小于二的陶瓷諧振器結(jié)構(gòu)的無(wú)電極等離子體照明裝置的方法和設(shè)備。本實(shí)用新型可以應(yīng)用于多種應(yīng)用場(chǎng)合，包括倉(cāng)庫(kù)燈、體育場(chǎng)燈、大小建筑物中的燈、車(chē)輛前燈、飛機(jī)著陸、橋梁、倉(cāng)庫(kù)、紫外線水處理、農(nóng)業(yè)、建筑照明、舞臺(tái)照明、醫(yī)療照明、顯微鏡、投影儀及顯示器、以及這些的任意組合等。
背景技術(shù)：
從很早開(kāi)始，人類(lèi)已使用各種技術(shù)來(lái)照明。當(dāng)黑暗時(shí)，早期人類(lèi)依靠火來(lái)照亮洞穴?；鸪３?huì)消耗木材來(lái)作為燃料。木材燃料不久便被來(lái)源于油及油脂的蠟燭所取代。此后蠟燭至少部分地被燈所取代。某些燈通過(guò)油或其他能源來(lái)供以燃料。煤氣燈曾經(jīng)很受歡迎，且對(duì)于戶(hù)外活動(dòng)(諸如野營(yíng))仍是很重要的。在十九世紀(jì)后期，托馬斯愛(ài)迪生，這個(gè)歷史上最偉大的發(fā)明家之一，構(gòu)想出了白熾燈，白熾燈使用處于燈泡內(nèi)、耦接至一對(duì)電極的鎢絲。許多常規(guī)的建筑物及住宅仍使用一般被稱(chēng)作愛(ài)迪生燈泡的白熾燈。盡管非常成功，但愛(ài)迪生燈泡會(huì)消耗很多能量且通常效率低。對(duì)于某些應(yīng)用場(chǎng)合，熒光照明取代了白熾燈。熒光燈通常包括裝有氣態(tài)材料的燈管，其耦接至一對(duì)電極。電極耦接至電子鎮(zhèn)流器，該電子鎮(zhèn)流器幫助使來(lái)自熒光照明裝置的放電發(fā)光。常規(guī)的建筑物結(jié)構(gòu)常常使用熒光照明，而非相對(duì)的白熾相照明。熒光照明比白熾照明更高效，但常常具有更高的初始成本。Shuji Nakamura開(kāi)創(chuàng)了高效的藍(lán)色發(fā)光二極管，該藍(lán)色發(fā)光二極管是固態(tài)燈。藍(lán)色發(fā)光二極管形成用于白色固態(tài)燈的基礎(chǔ)，白色固態(tài)燈常常是處于涂有黃色熒光體材料的燈泡內(nèi)的藍(lán)色發(fā)光二極管。藍(lán)光激發(fā)熒光體材料發(fā)出白色照明。藍(lán)色發(fā)光二極管已使照明工業(yè)發(fā)生了巨大變革，而取代了用于住宅、建筑物、以及其他結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)照明。另一種照明形式一般被稱(chēng)作無(wú)電極燈，該無(wú)電極燈能放出用于高強(qiáng)度應(yīng)用場(chǎng)合的光。Frederick Μ. hpiau是研制改進(jìn)的無(wú)電極燈的先驅(qū)者之一。這種無(wú)電極燈依靠實(shí)心陶瓷諧振器結(jié)構(gòu)，該諧振器結(jié)構(gòu)耦接至封裝在燈泡中的填充物。燈泡經(jīng)由RF饋電器(feeds) 耦接至諧振器結(jié)構(gòu)，該RF饋電器將功率(power)傳遞至填充物，以使填充物放電產(chǎn)生高強(qiáng)度照明。該實(shí)心陶瓷諧振器結(jié)構(gòu)具有有限的介電常數(shù)。這樣的實(shí)心陶瓷波導(dǎo)的一個(gè)實(shí)例在美國(guó)專(zhuān)利No. 7，362，056中進(jìn)行了描述，該專(zhuān)利通過(guò)引證方式結(jié)合于此。盡管有些成功，但無(wú)電極燈仍有許多局限性。作為一個(gè)實(shí)例，無(wú)電極燈對(duì)于通用的照明應(yīng)用場(chǎng)合沒(méi)有成功地廣泛開(kāi)展。此外，常規(guī)燈還采用高頻率并具有相對(duì)大的尺寸。因此，常規(guī)燈常常是笨重且難于制造和使用的。在本說(shuō)明書(shū)的通篇中且特別是在下文中會(huì)對(duì)傳統(tǒng)燈的這些及其他局限性進(jìn)行描述。由上可見(jiàn)，高度期望改進(jìn)的照明技術(shù)。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種使用具有介電常數(shù)小于二的介電波導(dǎo)的等離子體照明裝置的方法和裝置。更具體地，本實(shí)用新型提供了一種具有使用介電常數(shù)小于二的諧振器結(jié)構(gòu)的無(wú)電極等離子體照明裝置的方法和設(shè)備。本實(shí)用新型可以應(yīng)用于多種應(yīng)用場(chǎng)合，諸如 體育場(chǎng)、安全設(shè)施、停車(chē)場(chǎng)、軍事及國(guó)防、街道、大小建筑物、車(chē)輛前燈、飛機(jī)著陸、橋梁、倉(cāng)庫(kù)、紫外線水處理、農(nóng)業(yè)、建筑照明、舞臺(tái)照明、醫(yī)療照明、顯微鏡、投影儀及顯示器、以及類(lèi)似技術(shù)。在一個(gè)特定實(shí)施方式中，本實(shí)用新型提供了一種無(wú)電極等離子體燈設(shè)備。該設(shè)備具有波導(dǎo)本體，該波導(dǎo)本體具有至少第一材料和第二材料。這些材料中的至少之一具有小于二的介電常數(shù)。在一個(gè)特定實(shí)施方式中，該設(shè)備還具有電源，該電源耦接至波導(dǎo)本體以便以在波導(dǎo)本體內(nèi)諧振的至少一種頻率提供功率至波導(dǎo)本體。該設(shè)備具有包含用以形成等離子體的填充物的燈泡，以便在將功率提供至波導(dǎo)本體時(shí)引起光的發(fā)射。在一個(gè)特定實(shí)施方式中，燈泡具有單一的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸線并且被定位成接近波導(dǎo)本體的中心軸線，其具有基本上平行于所述中心軸線的長(zhǎng)度和橫切于該長(zhǎng)度的寬度。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，第一材料或者第二材料是流體，該流體包括氣體、空氣、或者其他混合物等。在一個(gè)替代實(shí)施方式中， 流體還可以是液體或者蒸汽或者液態(tài)實(shí)體的任何組合。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，波導(dǎo)本體包括第一材料，第一材料包括用以減小波導(dǎo)本體的電容的氣體。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，第一材料和第二材料中的一個(gè)包括空氣。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，寬度小于五英寸并且長(zhǎng)度小于五英寸。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，進(jìn)一步包括表征由至少電源和波導(dǎo)本體形成的諧振器的特征的電容。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，波導(dǎo)本體的寬度大于波導(dǎo)本體的長(zhǎng)度。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，波導(dǎo)本體進(jìn)一步包括第三材料。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，材料中的至少一個(gè)包括流體。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，流體是空氣或者惰性氣體。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，材料中的一個(gè)包括傳導(dǎo)性材料。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，傳導(dǎo)性材料包括金屬。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，波導(dǎo)本體包括耦接至RF源和基準(zhǔn)電勢(shì)的耦合元件。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，基準(zhǔn)電勢(shì)是接地電勢(shì)。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，燈泡具有基本上柱形的截面。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，燈泡是仿形的。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，燈泡的至少一部分通過(guò)一間
5隙與波導(dǎo)本體分隔。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，進(jìn)一步包括燈泡支撐體，其中，燈泡通過(guò)燈泡支撐體耦接至波導(dǎo)本體。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，波導(dǎo)本體在功率以在50MHz 至IGHz范圍內(nèi)的頻率被施加至波導(dǎo)本體時(shí)諧振；燈泡定位在諧振場(chǎng)極大值處；并且燈泡的寬度基本上小于功率在自由空間中的波長(zhǎng)的一半。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，進(jìn)一步包括與波導(dǎo)本體接觸的饋電器，其中饋電器耦接至電源以將功率提供至波導(dǎo)本體。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，燈泡的單一旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸線與波導(dǎo)本體的中心軸線對(duì)準(zhǔn)。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，波導(dǎo)本體被構(gòu)造成提供基本上平行于燈泡的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸線的電場(chǎng)極大值。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，波導(dǎo)本體被構(gòu)造成提供基本上平行于波導(dǎo)本體的中心軸線的電場(chǎng)極大值。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，燈泡是細(xì)長(zhǎng)的，具有平行于燈泡的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸線的長(zhǎng)度。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，燈泡具有拋物線輪廓。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，在波導(dǎo)本體內(nèi)諧振的至少一種頻率是諧振的基礎(chǔ)模式。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，波導(dǎo)本體是矩形本體。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，波導(dǎo)本體是直圓柱形本體。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，波導(dǎo)本體具有包括金屬涂層的外表面。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，包括都與波導(dǎo)本體相接觸的第一饋電器和第二饋電器。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，第一饋電器和第二饋電器被構(gòu)造成將功率提供至波導(dǎo)本體。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，第一饋電器和第二饋電器中的至少一個(gè)被構(gòu)造成提供來(lái)自波導(dǎo)本體的反饋。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，包括被構(gòu)造成將功率提供至波導(dǎo)本體的探針，探針對(duì)準(zhǔn)成平行于燈泡的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸線。根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的等離子體燈，其中，包括被構(gòu)造成將功率提供至波導(dǎo)本體的探針，探針對(duì)準(zhǔn)成平行于波導(dǎo)本體的中心軸線。利用本實(shí)用新型獲得了優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的益處。在一個(gè)特定實(shí)施方式中，本實(shí)用新型提供了一種具有輸入耦合元件、輸出耦合元件和反饋耦合元件的構(gòu)造的方法和裝置，上述這些耦合元件電磁耦合至燈泡，該燈泡的功率傳輸和頻率諧振特征很大程度上取決于具有至少兩種材料的波導(dǎo)本體。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，本實(shí)用新型提供了一種具有可制造性和設(shè)計(jì)靈活性改進(jìn)的布置的方法和構(gòu)造。其他實(shí)施方式可包括以互補(bǔ)方式與現(xiàn)有耦合元件構(gòu)造一起發(fā)揮作用的輸出耦合元件和燈泡的集成組件以及用于街道照明應(yīng)用場(chǎng)合的相關(guān)方法。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，波導(dǎo)本體包括介電常數(shù)為二以下的至少一種介電材料，其增大諧振器的電容并且減小等離子體燈設(shè)備的整體尺寸。例如，介電材料基本上由空氣構(gòu)成(例如，具有約為1的介電常數(shù))。相反地，各種類(lèi)型的常規(guī)無(wú)電極燈在波導(dǎo)中使用高介電常數(shù)的材料，以減小波導(dǎo)的尺寸。在本實(shí)用新型的某些實(shí)施方式中，使用諸如空氣或流體的介電材料。例如，部分或整個(gè)波導(dǎo)填充有空氣。將認(rèn)識(shí)到，與由高介電常數(shù)材料填充的波導(dǎo)相比，波導(dǎo)的空氣填充的部分與常規(guī)的具有高介電常數(shù)材料的波導(dǎo)相比具有減少的RF 損耗量(達(dá)到約1分貝)，由此改進(jìn)性能。此外，通過(guò)用空氣替代具有高介電常數(shù)的材料來(lái)填充部分或整個(gè)波導(dǎo)，波導(dǎo)的制造成本和重量均減少。同樣還有其他益處。在一個(gè)特定實(shí)施方式中，對(duì)于用于商業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合的制造，本方法和由此得到的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單且成本低廉。 根據(jù)實(shí)施方式，可以實(shí)現(xiàn)這些益處中的一個(gè)或多個(gè)。本說(shuō)明書(shū)的通篇中且特別是在下文中會(huì)對(duì)這些及其他益處進(jìn)行描述。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了這些益處和已知加工技術(shù)背景下的其他益處。但是，參照本說(shuō)明書(shū)后面的部分和附圖，可實(shí)現(xiàn)對(duì)本實(shí)用新型的本質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)的進(jìn)一步理解。

通過(guò)考慮以下對(duì)優(yōu)選實(shí)施方式的描述，并結(jié)合在此提供的附圖進(jìn)行閱讀，將獲得對(duì)本實(shí)用新型及其優(yōu)點(diǎn)的更全面的理解。在附圖和描述中，標(biāo)號(hào)標(biāo)示本實(shí)用新型的各種特征，并且在所有附圖和描述中用同樣的標(biāo)號(hào)表示同樣的特征。圖1是本實(shí)用新型實(shí)施方式的具有RF耦合元件和反饋耦合元件兩者的無(wú)電極等離子體燈的簡(jiǎn)圖。圖2A是本實(shí)用新型實(shí)施方式的具有RF耦合元件而沒(méi)有反饋耦合元件的無(wú)電極等離子體燈的簡(jiǎn)圖。圖2B是圖2A中示出的具有RF耦合元件而沒(méi)有反饋耦合元件的無(wú)電極等離子體燈的簡(jiǎn)化透視圖。圖3是本實(shí)用新型實(shí)施方式的無(wú)電極等離子體燈的簡(jiǎn)圖。利用折疊式諧振器/波導(dǎo)結(jié)構(gòu)來(lái)獲得更緊湊的結(jié)構(gòu)。圖4是本實(shí)用新型另一個(gè)實(shí)施方式的無(wú)電極等離子體燈的簡(jiǎn)圖。該圖類(lèi)似于圖3， 但是諧振器/波導(dǎo)由多種介電材料以及可能的空氣組成，以改進(jìn)該無(wú)電極燈的性能。
具體實(shí)施方式
根據(jù)本實(shí)用新型，提供了用于照明的技術(shù)。具體地，本實(shí)用新型提供了一種使用具有介電常數(shù)小于二的介電波導(dǎo)的等離子體照明裝置的方法和裝置。更具體地，本實(shí)用新型提供了一種具有使用介電常數(shù)小于二的諧振器結(jié)構(gòu)的無(wú)電極等離子體照明裝置的方法和設(shè)備。僅以實(shí)例的方式，本實(shí)用新型可以應(yīng)用于多種應(yīng)用場(chǎng)合，諸如體育場(chǎng)、安全設(shè)施、 停車(chē)場(chǎng)、軍事及國(guó)防、街道、大小建筑物、車(chē)輛前燈、飛機(jī)著陸、橋梁、倉(cāng)庫(kù)、紫外線水處理、農(nóng)業(yè)、建筑照明、舞臺(tái)照明、醫(yī)療照明、顯微鏡、投影儀及顯示器、以及這些的任何組合等。提供以下描述，以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠制造并使用本實(shí)用新型并將本實(shí)用新型結(jié)合到具體的應(yīng)用場(chǎng)合中。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，各種修改、以及在不同應(yīng)用場(chǎng)合中的各種應(yīng)用將是顯而易見(jiàn)的，并且在此限定的一般性原理可應(yīng)用于廣大范圍的實(shí)施方式中。因此，本實(shí)用新型并非旨在限于所給出的實(shí)施方式，而是符合與在此所公開(kāi)的原理及新穎特征相一致的最寬范圍。在以下的詳細(xì)描述中，闡述了許多特定細(xì)節(jié)，以便提供對(duì)本實(shí)用新型的更透徹的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見(jiàn)的是，可以并非必須限于這些特定細(xì)節(jié)來(lái)實(shí)踐本實(shí)用新型。在其他情況下，眾所周知的結(jié)構(gòu)和裝置以框圖形式示出，而非示出細(xì)節(jié)，以便避免使本實(shí)用新型不清楚。在本說(shuō)明書(shū)(包括任何所附權(quán)利要求、摘要和圖)中公開(kāi)的所有特征均可由用于相同、等同或相似目的的可替換特征來(lái)代替，除非另有明確說(shuō)明。因此，除非另有明確說(shuō)明， 否則所公開(kāi)的每個(gè)特征僅是通用系列的等同或類(lèi)似特征的一個(gè)實(shí)例。此外，權(quán)利要求中沒(méi)有明確地聲明執(zhí)行特定功能的“用于......的裝置(means
for)”或者執(zhí)行特定功能的“用于......步驟(st印for) ”的任何語(yǔ)句不應(yīng)解釋為在35U.
S. C.第112節(jié)第6段中規(guī)定的“裝置”或“步驟”。具體地，這里的權(quán)利要求中使用的“的步驟(st印of)”或“的動(dòng)作(act of)”不旨在援引35U. S. C.第112節(jié)第6段的規(guī)定。請(qǐng)注意，如果使用，描述詞左、右、前、后、頂部、底部、前進(jìn)、后退、順時(shí)針和逆時(shí)針， 僅是為了便利的目的而使用，不旨在暗示任何特定的固定方向。相反，使用它們來(lái)反映物體的各個(gè)部分之間的相對(duì)位置和/或方向。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”和“第二”或其他的類(lèi)似描述詞不必然暗示順序，而是應(yīng)該用普通含義來(lái)解釋。圖1是本實(shí)用新型的實(shí)施方式的簡(jiǎn)圖。此圖僅是一個(gè)實(shí)例，在此該圖不應(yīng)不適當(dāng)?shù)叵拗茩?quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到其他變型、修改、以及替換。諧振器/波導(dǎo)100由介電常數(shù)小于二的介電材料120制成。在一個(gè)特定實(shí)施方式中，該介電材料包括空氣，其介電常數(shù)約為1。在各種實(shí)施方式中，諧振器100包括多種介電材料，諸如空氣、流體及其他。介電材料的表面覆蓋有導(dǎo)電層，或者可替換地，諧振器/波導(dǎo)可以由金屬性殼體制成并且填充有介電材料。氣體填充容器(燈泡)130通過(guò)導(dǎo)電層和電介質(zhì)中的孔而部分地插入諧振器/波導(dǎo)內(nèi)。該氣體填充容器填充有惰性氣體(如氬氣或氙氣)和發(fā)光體(比如汞、鈉、鏑、硫磺或金屬商化鹽(如三溴化銦、溴化鈧、碘化鉈、溴化鈥、碘化銫或其他類(lèi)似材料))，(或者其可同時(shí)含有多種發(fā)光體)。RF耦合元件150和反饋耦合元件160 通過(guò)導(dǎo)電層中的孔而插入諧振器/波導(dǎo)內(nèi)。反饋耦合元件比RF耦合元件短。將認(rèn)識(shí)到，反饋耦合元件160具有相比RF耦合元件150較短的長(zhǎng)度是特別設(shè)計(jì)的，以提供適當(dāng)?shù)闹C振頻率。RF功率放大器110連接于反饋耦合元件與RF耦合元件之間。反饋耦合元件160 通過(guò)RF連接器165連接至RF功率放大器的輸入端112。RF放大器的輸出端111連接至RF 連接器155，該RF連接器155連接至RF耦合元件150。諧振器/波導(dǎo)與反饋耦合元件、放大器以及RF耦合元件一起形成一諧振電路，并且在恰當(dāng)?shù)恼袷帡l件下，該諧振電路將振蕩并且RF放大器將提供RF功率至諧振器/波導(dǎo)。諧振器/波導(dǎo)將RF能量耦合至氣體填充容器，導(dǎo)致惰性氣體電離并且使發(fā)光體汽化，從而導(dǎo)致從燈115發(fā)射強(qiáng)光。圖2A是本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施方式的簡(jiǎn)圖。此圖僅是一個(gè)實(shí)例，在此該圖不應(yīng)不適當(dāng)?shù)叵拗茩?quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到其他變型、修改、以及替換。此實(shí)施方式類(lèi)似于圖1，除了諧振器/波導(dǎo)不具有反饋耦合元件。代替地，RF源105與 RF放大器110 —起用來(lái)將RF功率提供至諧振器/波導(dǎo)進(jìn)而提供至燈。[0058]圖2B是圖2A中示出的具有RF耦合元件而沒(méi)有反饋耦合元件的無(wú)電極等離子體燈的簡(jiǎn)化透視圖。示出了圓柱形的燈本體，但是可以使用矩形或其他形狀。此圖僅是一個(gè)實(shí)例，在此該圖不應(yīng)不適當(dāng)?shù)叵拗茩?quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到其他變型、修改、以及替換。圖3是本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施方式的無(wú)電極等離子體燈的簡(jiǎn)圖。此圖僅是一個(gè)實(shí)例，在此該圖不應(yīng)不適當(dāng)?shù)叵拗茩?quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到其他變型、修改、以及替換。此實(shí)施方式類(lèi)似于圖2A，但是改為使用折疊式諧振器/波導(dǎo)結(jié)構(gòu) 300，以利用介電常數(shù)小于二的介電材料320來(lái)獲得更緊湊的結(jié)構(gòu)。圖4是本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施方式的無(wú)電極等離子體燈的簡(jiǎn)圖。此圖僅是一個(gè)實(shí)例，在此該圖不應(yīng)不適當(dāng)?shù)叵拗茩?quán)利要求的范圍。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到其他變型、修改、以及替換。此實(shí)施方式類(lèi)似于圖3，但是諧振器/波導(dǎo)400由多種介電材料420 和430構(gòu)成，以提高無(wú)電極燈的性能。諧振器/波導(dǎo)的一部分可以填充有空氣或真空，以降低諧振器/波導(dǎo)的總的RF損耗并且提高燈的性能。根據(jù)本實(shí)施方式，可以有其他變型、修改、以及替換。在一個(gè)特定實(shí)施方式中，波導(dǎo)本體可以包括一些變型。也就是說(shuō)，波導(dǎo)本體可以包括第一材料，該第一材料是一種或多種氣體，其被配置以減小波導(dǎo)本體的電容。在一個(gè)特定實(shí)施方式中，第一材料或者第二材料包括一定體積的空氣。在其他實(shí)施方式中，波導(dǎo)本體可以包括小于五英寸的寬度和小于五英寸的長(zhǎng)度。另外，波導(dǎo)本體的寬度大于波導(dǎo)本體的長(zhǎng)度。仍是在其他實(shí)施方式中，波導(dǎo)本體進(jìn)一步包括第三材料。在更進(jìn)一步的實(shí)施方式中，這些材料中的至少一種材料包括流體，例如，空氣或惰性氣體。在其他實(shí)施方式中，波導(dǎo)本體可包括其他材料。也就是說(shuō)，這些材料中的一種材料包括傳導(dǎo)性材料。在一個(gè)特定實(shí)施方式中，傳導(dǎo)性材料包括金屬。當(dāng)然，可以有其他變型、修改、以及替換。在又一其他實(shí)施方式中，波導(dǎo)本體包括耦合元件，該耦合元件耦接至RF源和基準(zhǔn)電勢(shì)。在一個(gè)特定實(shí)施方式中，基準(zhǔn)電勢(shì)是接地電勢(shì)(ground potential)。更進(jìn)一步，燈還包括以由至少電源和波導(dǎo)本體形成的諧振器來(lái)體現(xiàn)特性的電容。當(dāng)然，可以有其他變型、修改、以及替換。在其他實(shí)施方式中，燈泡可以具有各種構(gòu)造。燈泡可以具有基本上圓柱形 (cylindrical，柱形)截面(例如，橫截面)或者是仿形的(contoured)或者是聯(lián)合體等。 在其他實(shí)施方式中，燈泡的至少一部分通過(guò)一間隙而與波導(dǎo)本體分隔。在一個(gè)特定實(shí)施方式中，燈具有燈泡支撐體，其中，燈泡通過(guò)燈泡支撐體耦接至波導(dǎo)本體。當(dāng)然，可以有其他變型、修改、以及替換。更進(jìn)一步，本燈泡可被構(gòu)造成根據(jù)特定實(shí)施方式諧振。當(dāng)以在約50MHz至約IGHz 范圍內(nèi)的頻率將功率施加至波導(dǎo)本體時(shí)，波導(dǎo)本體諧振。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，燈泡被定位于諧振場(chǎng)極大值處并且燈泡的寬度基本上小于功率在自由空間等中的波長(zhǎng)的一半。在一個(gè)特定實(shí)施方式中，燈還具有與波導(dǎo)本體接觸的饋電器(例如，rf饋電器)。在一個(gè)特定實(shí)施方式中，饋電器耦接至電源以提供功率至波導(dǎo)本體。再一次，可以有變型。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，燈包括燈泡的單一的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸線，其與波導(dǎo)本體的中心軸線對(duì)準(zhǔn)。在一個(gè)特定實(shí)施方式中，波導(dǎo)本體被構(gòu)造成提供基本上平行于燈泡的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸線的電場(chǎng)極大值。波導(dǎo)本體被構(gòu)造成提供基本上平行于波導(dǎo)本體的中心軸線的電場(chǎng)最大值。燈泡是細(xì)長(zhǎng)的，具有平行于燈泡的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸線的長(zhǎng)度，燈泡具有拋物線輪廓。在其他實(shí)施方式中，在波導(dǎo)本體內(nèi)諧振的至少一種頻率是諧振的基礎(chǔ)模式。波導(dǎo)本體還可以有各種形狀，例如，矩形本體、直圓柱形本體、以及它們的組合。在其他實(shí)施方式中，波導(dǎo)本體具有包括金屬涂層或者其他合適材料或者組合的外表面。在其他實(shí)施方式中，波導(dǎo)本體還可配置有多個(gè)rf饋電器。也就是說(shuō)，根據(jù)一個(gè)特定實(shí)施方式，燈可以包括都與波導(dǎo)本體接觸的第一饋電器和第二饋電器。在一個(gè)特定實(shí)施方式中，第一饋電器和第二饋電器均配置成提供功率至波導(dǎo)本體。第一饋電器和第二饋電器中的至少一個(gè)饋電器被配置成提供來(lái)自波導(dǎo)本體的反饋。另外，根據(jù)一個(gè)特定實(shí)施方式， 等離子體燈還可包括被配置成提供功率至波導(dǎo)本體的探針。該探針對(duì)準(zhǔn)成平行于燈泡的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸線。在其他實(shí)施方式中，探針被配置成提供功率至波導(dǎo)本體，該探針對(duì)準(zhǔn)成平行于波導(dǎo)本體的中心軸線。再一次，可以有其他變型、修改、以及替換。盡管已經(jīng)示出和描述了本實(shí)用新型的實(shí)施方式和優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見(jiàn)的是，在不背離這里的實(shí)用新型概念前提下，許多更多的修改是可能的。也就是說(shuō)，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以進(jìn)一步修改、組合、分離，或重排這里描述的以及本專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)以外的任何元件。因此，除了所附權(quán)利要求的精神以外，本實(shí)用新型不受限制。
權(quán)利要求1.一種等離子體燈，其特征在于，包括波導(dǎo)本體，具有至少第一材料和第二材料，這些材料中的至少一個(gè)具有小于二的介電常數(shù)；電源，耦接至所述波導(dǎo)本體，以便以在所述波導(dǎo)本體內(nèi)諧振的至少一種頻率來(lái)提供功率至所述波導(dǎo)本體；以及燈泡，包含用以形成等離子體的填充物，以在功率被提供至所述波導(dǎo)本體時(shí)引起光的發(fā)射，所述燈泡具有單一旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸線并且被定位成接近所述波導(dǎo)本體的中心軸線，所述波導(dǎo)本體具有基本上平行于所述中心軸線的長(zhǎng)度和橫切于所述長(zhǎng)度的寬度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體燈，其特征在于，所述波導(dǎo)本體包括所述第一材料， 所述第一材料包括用以減小所述波導(dǎo)本體的電容的氣體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體燈，其特征在于，所述第一材料和所述第二材料中的一個(gè)包括空氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體燈，其特征在于，所述寬度小于五英寸并且所述長(zhǎng)度小于五英寸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體燈，其特征在于，進(jìn)一步包括表征由至少所述電源和所述波導(dǎo)本體形成的諧振器的特征的電容。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體燈，其特征在于，所述波導(dǎo)本體的寬度大于所述波導(dǎo)本體的長(zhǎng)度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體燈，其特征在于，所述波導(dǎo)本體進(jìn)一步包括第三材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體燈，其特征在于，所述材料中的至少一個(gè)包括流體。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的等離子體燈，其特征在于，所述流體是空氣或者惰性氣體。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體燈，其特征在于，所述材料中的一個(gè)包括傳導(dǎo)性材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的等離子體燈，其特征在于，所述傳導(dǎo)性材料包括金屬。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體燈，其特征在于，所述波導(dǎo)本體包括耦接至RF源和基準(zhǔn)電勢(shì)的耦合元件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的等離子體燈，其特征在于，所述基準(zhǔn)電勢(shì)是接地電勢(shì)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體燈，其特征在于，所述燈泡具有基本上柱形的截
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體燈，其特征在于，所述燈泡的至少一部分通過(guò)一間隙與所述波導(dǎo)本體分隔。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體燈，其特征在于，進(jìn)一步包括燈泡支撐體，其中，所述燈泡通過(guò)所述燈泡支撐體耦接至所述波導(dǎo)本體。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體燈，其特征在于，所述波導(dǎo)本體在所述功率以在 50MHz至IGHz范圍內(nèi)的頻率被施加至所述波導(dǎo)本體時(shí)諧振；所述燈泡定位在諧振場(chǎng)極大值處；并且所述燈泡的寬度基本上小于所述功率在自由空間中的波長(zhǎng)的一半。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體燈，其特征在于，進(jìn)一步包括與所述波導(dǎo)本體接觸的饋電器，其中所述饋電器耦接至所述電源以將功率提供至所述波導(dǎo)本體。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體燈，其特征在于，所述燈泡的所述單一旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸線與所述波導(dǎo)本體的中心軸線對(duì)準(zhǔn)。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體燈，其特征在于，所述波導(dǎo)本體被構(gòu)造成提供基本上平行于所述燈泡的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸線的電場(chǎng)極大值。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體燈，其特征在于，所述波導(dǎo)本體被構(gòu)造成提供基本上平行于所述波導(dǎo)本體的中心軸線的電場(chǎng)極大值。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體燈，其特征在于，所述燈泡是細(xì)長(zhǎng)的，具有平行于所述燈泡的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸線的長(zhǎng)度。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體燈，其特征在于，所述燈泡具有拋物線輪廓。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體燈，其特征在于，在所述波導(dǎo)本體內(nèi)諧振的所述至少一種頻率是諧振的基礎(chǔ)模式。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體燈，其特征在于，所述波導(dǎo)本體是矩形本體。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體燈，其特征在于，所述波導(dǎo)本體是直圓柱形本體。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體燈，其特征在于，所述波導(dǎo)本體具有包括金屬涂層的外表面。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體燈，其特征在于，包括都與所述波導(dǎo)本體相接觸的第一饋電器和第二饋電器。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的等離子體燈，其特征在于，所述第一饋電器和第二饋電器被構(gòu)造成將所述功率提供至所述波導(dǎo)本體。
30.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的等離子體燈，其特征在于，所述第一饋電器和第二饋電器中的至少一個(gè)被構(gòu)造成提供來(lái)自所述波導(dǎo)本體的反饋。
31.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體燈，其特征在于，包括被構(gòu)造成將所述功率提供至所述波導(dǎo)本體的探針，所述探針對(duì)準(zhǔn)成平行于所述燈泡的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸線。
32.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體燈，其特征在于，包括被構(gòu)造成將所述功率提供至所述波導(dǎo)本體的探針，所述探針對(duì)準(zhǔn)成平行于所述波導(dǎo)本體的中心軸線。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供了一種無(wú)電極等離子體燈，其包括具有至少第一材料和第二材料的波導(dǎo)本體。這些材料中的至少之一的介電常數(shù)小于二。在一個(gè)特定實(shí)施方式中，該設(shè)備還包括RF電源，該電源耦接至波導(dǎo)本體，以便以在波導(dǎo)本體內(nèi)諧振的至少一種頻率提供RF功率至波導(dǎo)本體。燈泡包含形成等離子體的填充物，以在將RF功率提供至波導(dǎo)本體時(shí)引起光的發(fā)射，燈泡具有單一旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)軸線并且被定位成接近波導(dǎo)本體的中心軸線，波導(dǎo)本體具有基本上平行于中心軸線的長(zhǎng)度和橫切于長(zhǎng)度的寬度。
文檔編號(hào)H01J65/00GK202172062SQ20112008566
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月10日
發(fā)明者弗雷德里克·M·埃斯皮奧, 邁赫蘭·馬特路比安 申請(qǐng)人:托潘加科技有限公司