專利名稱：具有多用途旋轉(zhuǎn)電動機(jī)的微波燈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明針對一種改良的微波燈，本發(fā)明尤其針對一種小型及具有較高可靠性的燈。
微波燈是公知的，典型地它包括用于提供微波功率的裝置(諸如磁控管)、含有形成放電的填充物的燈泡以及用于將微波功率耦合到燈泡的裝置。另外，在許多微波燈中，燈泡是旋轉(zhuǎn)的。這是因?yàn)闊襞莸男D(zhuǎn)提供了許多好處，包括燈泡表面周圍的溫度平衡、改進(jìn)的空間輻射性質(zhì)、放電穩(wěn)定性、消除視覺“晃動”(wobble)、較高的效率和在將強(qiáng)制空氣冷卻施加給燈泡的那些燈中更好的冷卻。例如，見第4,485,332、4,695,757、4,954,756號美國專利及第08/176,273和08/046,671號待批的美國專利申請。
在微波燈中還需要提供磁控管的冷卻，這常常通過使用吹風(fēng)機(jī)提供強(qiáng)制空氣冷卻而達(dá)到。在現(xiàn)有技術(shù)的微波燈中，用分開的電動機(jī)旋轉(zhuǎn)燈泡和操作吹風(fēng)機(jī)。
如上所述，在某些微波燈中，特別在以高功率密度工作的那些微波燈中，對燈泡也強(qiáng)制空氣冷卻。在這些燈中，也使用分開的電動機(jī)使為燈泡冷卻提供增壓空氣的壓縮機(jī)運(yùn)作。
根據(jù)本發(fā)明，使用單個(gè)旋轉(zhuǎn)電動機(jī)旋轉(zhuǎn)燈泡，并為磁控管冷卻給吹風(fēng)機(jī)提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和/或?yàn)闊襞堇鋮s給強(qiáng)制空氣冷卻裝置提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。根據(jù)一種變動，可對磁控管液體冷卻，在這種情況下，旋轉(zhuǎn)電動機(jī)將給一個(gè)泵提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，以使冷卻液體流經(jīng)磁控管。
本發(fā)明提供了許多優(yōu)點(diǎn)，包括較低的成本和較少的部件數(shù)量、較低的布線復(fù)雜性和較高的可靠性(因?yàn)殡妱訖C(jī)在微波燈中是薄弱環(huán)節(jié)，易出故障)。通過把兩個(gè)或更多的電動機(jī)組合成一個(gè)，提供了一種故障危險(xiǎn)較小的質(zhì)量更高的設(shè)計(jì)。
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是減小了燈泡的體積，因此更緊湊。這對于提供可見光的微波燈尤為重要，因?yàn)橛捎谶@些照明裝置可被改型為現(xiàn)有的裝置。因此，本發(fā)明尤其適用于諸如第5,404,076號美國專利中所揭示的包括使用基于硫和硒的填充物可見光照明裝置。但是，不管光譜輸出如何，本發(fā)明可廣泛地適用于所有類型的微波燈。
用于現(xiàn)有技術(shù)的微波燈中以提供強(qiáng)制空氣冷卻的吹風(fēng)機(jī)是標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)，并且包括由外殼圍著的葉輪或吹風(fēng)機(jī)葉輪，所述外殼用于容納空氣并將它沿特定的方向噴出。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種只包括一個(gè)葉輪，而沒有通常的外殼的吹風(fēng)機(jī)。這顯著節(jié)約成本和空間，同時(shí)提供足夠的磁控管冷卻。
根據(jù)本發(fā)明的還有一個(gè)方面，把電動機(jī)、燈泡管基和燈泡作為一個(gè)整體部件提供。燈泡和電動機(jī)都設(shè)計(jì)得有大約相同的長壽命。但是，如果有一個(gè)出故障，則要同時(shí)替換兩個(gè)，如果兩個(gè)成為整體部件，則可容易地完成。根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)方面，由于吹風(fēng)機(jī)過一段時(shí)間后變臟，并在和燈泡和/或電動機(jī)大致的相同的時(shí)間被替換，故作為一個(gè)整體部件提供燈泡、燈泡管基、電動機(jī)和吹風(fēng)機(jī)。
參考附圖，將更好地理解本發(fā)明，這些附圖是

圖1示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
圖2是部分以剖面圖示出的電動機(jī)和軸的詳圖。
圖3示出燈和反光鏡的外形圖。
圖4到6示出本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。
圖7是電動機(jī)和葉輪的近視圖。
圖8示出整體連接的電動機(jī)軸和燈泡管基。
參照圖1，該圖示出使用燈泡2的無電極燈。帶有天線5的磁控管4向矩形波導(dǎo)管6提供微波功率，波導(dǎo)管6通過耦合槽8將功率耦合到燈泡2中的填充物。燈泡和介質(zhì)反射鏡9位于由底座10和不透微波輻射但透可見光的圓柱形網(wǎng)狀物14構(gòu)成的微波諧振腔中。包括葉輪或吹風(fēng)機(jī)葉輪18，以向磁控管提供冷卻空氣。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供旋轉(zhuǎn)電動機(jī)16，以旋轉(zhuǎn)燈泡和葉輪。電動機(jī)具有沿相反方向延伸的共線的軸部分19和20。下面的軸部分19耦合到附于燈泡2的管基34，以旋轉(zhuǎn)燈泡，而上面的軸部分耦合到葉輪?？墒褂檬煜け绢I(lǐng)域的人已知的任何機(jī)械的耦合模式將電動機(jī)軸耦合到燈泡管基和葉輪。在圖2中所示的實(shí)施例中，把軸套32用環(huán)氧樹脂粘合至燈泡管基。軸套中有tinaman螺母28，而且?guī)菁y的電動機(jī)的軸部分被固定在螺母中。電動機(jī)的零件38沿上面的軸部分20一起旋轉(zhuǎn)，該部分又旋轉(zhuǎn)零件39。將零件53膠合到零件39和葉輪41，由此使葉輪旋轉(zhuǎn)。
參照圖1，在葉輪的操作中，空氣進(jìn)入外殼開口40，流入葉片正在轉(zhuǎn)動的葉輪。這使得空氣加速，并使燈外殼42的內(nèi)部增壓。被增壓的空氣流過磁控管散熱片45，并通過相應(yīng)于箭頭43的位置的孔流出外殼。
由此，可以看出，提供了一種小型化的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)使用單個(gè)電動機(jī)既旋轉(zhuǎn)燈泡，也旋轉(zhuǎn)葉輪。如上所述，這樣的結(jié)構(gòu)比起使用兩個(gè)電動機(jī)的現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)來有許多好處，包括更低的成本、更少的部件、更小的體積和輥高的可靠性。
參照圖3，示出了體現(xiàn)本發(fā)明的一種燈的外形圖。外殼42中裝入了磁控管、吹風(fēng)機(jī)和相關(guān)的電子線路。燈泡2被放置在網(wǎng)狀物14中，它接近介質(zhì)反射鏡，而外部的反光鏡器55通過托架56固定于外殼。蓋玻璃48通過夾具固定在反光鏡開口上面。冷卻空氣流入外殼中的開口40，并在冷卻了磁控管后在箭頭43的位置處流出。
圖1和2所示的實(shí)施例使用從環(huán)境中吸入的空氣來冷卻磁控管，然后將空氣再放回環(huán)境中。在許多的情況下，由于灰塵、水汽、外來粒子、病菌等等的存在，這種空氣的循環(huán)是一個(gè)問題。由此，希望有一個(gè)密封的系統(tǒng)。一種做到這一點(diǎn)的方法是用液體的冷卻劑，諸如水來冷卻磁控管，并且通過位于裝置外部的冷卻散熱片放出熱量。
圖4中示出使用液體冷卻的實(shí)施例。電動機(jī)16′有一個(gè)下面的軸部分，該部分如在前面的實(shí)施例中那樣耦合到燈泡管基，但在這種情況下，上面的軸部分驅(qū)動旋轉(zhuǎn)泵60。泵60通過導(dǎo)管66將冷卻液體抽到磁控管4，所述冷卻液體在冷卻了磁控管后通過導(dǎo)管66返回位于燈外殼外部的熱交換器67。液體在熱交換器中由外部空氣冷卻，在此之后冷卻液體再循環(huán)至磁控管。
可以購得水冷式磁控管，尤其是較高功率的磁控管。優(yōu)點(diǎn)是更低的磁控管陽極溫度和消除噪聲、灰塵和不必用電力推動大量空氣流過磁控管?？梢允褂酶鞣N液體的冷卻劑，例如，水/酒精或者水/乙二醇混合物，從而燈可以在室外的環(huán)境中工作。
可以購得合適的泵。例如，不密封磁性耦合的泵是一般的，而小直徑高速泵是熟知的。
圖5中示出本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。如上所述，需要施加強(qiáng)制空氣冷卻給高功率密度無電極燈的燈泡。在圖5中，提供了旋轉(zhuǎn)燈泡2并驅(qū)動強(qiáng)制氣體冷卻裝置(諸如旋轉(zhuǎn)高速壓縮機(jī)70，例如，渦旋壓縮機(jī))的旋轉(zhuǎn)電動機(jī)16″。
這樣的壓縮機(jī)可以達(dá)到包括從大約0.5psi到幾個(gè)psi的壓力。把經(jīng)壓縮的空氣饋到導(dǎo)管71，并穿過噴嘴72中指向燈泡的孔。小型投射燈需要以高速旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到放電的穩(wěn)定性和高效能，并消除視覺“晃動”。這些是獨(dú)立的效果，它們可能在不同的速度開始起作用；但是，因?yàn)樗鼈兛赡芏荚谧銐蚋叩乃俣劝l(fā)生，故本發(fā)明把小型旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)以基本上超過同步電動機(jī)速度工作的安排是引起興趣的。已知一種合適的渦旋壓縮機(jī)，而在第3,924,977和4,199,308號美國專利中描述了一些例子，通過引用而將它們包括在此。
圖6中示出另一個(gè)實(shí)施例。在這個(gè)實(shí)施例的安排中，電動機(jī)16用一個(gè)軸部分旋轉(zhuǎn)燈泡，并且同時(shí)用另一個(gè)軸部分旋轉(zhuǎn)吹風(fēng)機(jī)裝置，以既冷卻磁控管又冷卻燈泡。吹風(fēng)機(jī)葉輪80提供高壓強(qiáng)空氣以冷卻燈泡，而直徑較小的低壓吹風(fēng)機(jī)葉輪82提供空氣以冷卻磁控管。
在圖1所示的本發(fā)明的實(shí)施例中，如此地選擇葉輪的旋轉(zhuǎn)速度，從而移動足夠的空氣經(jīng)過磁控管，以使其陽極溫度低于制造商的規(guī)定。燈泡的旋轉(zhuǎn)速度應(yīng)足夠高，從而燈泡表面中的不完善性或者燈泡管泡的晃動當(dāng)被人感知時(shí)不致引起顯著的光的空間調(diào)制。為了做到這一點(diǎn)，我們選擇了2700 rpm作為最小的旋轉(zhuǎn)速度。速度還應(yīng)該足以穩(wěn)定在開始和運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的硫放電。最大速度是這樣的，從而燈泡由于離心力將不顯著偏離其旋轉(zhuǎn)軸。對一個(gè)給定的燈泡直徑、質(zhì)量、支持管基長度和強(qiáng)度，有一個(gè)旋轉(zhuǎn)速度，它將給予旋轉(zhuǎn)軸顯著偏離。當(dāng)燈泡管泡開始關(guān)于其軸振動時(shí)，應(yīng)該避免這種情況，以防止可能的支持管基破壞和光學(xué)軌跡的模糊。對于較佳實(shí)施例中所示的燈泡(35mm OD)，這個(gè)速度是大約3450 rpm(60Hz)。
較佳實(shí)施例中選擇的電動機(jī)是Comair Rotron＂Diplomat″,#DAF77BX。它是200 VAC,50/60 Hz延伸軸，3000 rpm標(biāo)稱速度。葉輪直徑是5.29″。圖7中示出電動機(jī)/吹風(fēng)機(jī)的圖。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，如圖1和2中所示，用于冷卻磁控管的吹風(fēng)機(jī)僅包括葉輪。眾所周知，典型地吹風(fēng)機(jī)包括圍繞葉輪的外殼，用于包含它及空氣，并沿特定的方向發(fā)出它。但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過單單使用葉輪，可以在對無電極燈的本申請中實(shí)現(xiàn)節(jié)約相當(dāng)大的成本和空間。葉輪通過旋轉(zhuǎn)葉片72使輸入至它的空氣加速。這給燈外殼加壓，引起足夠的冷卻空氣流過磁控管。由此，得到一個(gè)主要的實(shí)際優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，把燈泡和電動機(jī)作為整體部件制造。可以預(yù)期，使用些填充物，例如硫，燈泡將持續(xù)使用幾千小時(shí)，電動機(jī)也應(yīng)這樣。但是如果有一個(gè)出故障，將要在同時(shí)替換兩個(gè)。由此，當(dāng)把一個(gè)或者另一個(gè)做成中空的，并且把另一個(gè)插入在那里并粘合時(shí)，可以把燈泡管基粘合到電動機(jī)軸。例如，見圖8，該圖中電動機(jī)軸100膠合在中空的管基102中。于是，一旦出故障，整個(gè)的整體部件就被替代，避免個(gè)別部件的替換，并且只需備有一種部件。在類似的方式中，吹風(fēng)機(jī)葉輪可以和燈泡/電動機(jī)制成整體部件，而在出現(xiàn)故障時(shí)替換整個(gè)部件。由于經(jīng)過多年的使用吹風(fēng)機(jī)葉輪積滿灰塵，而喪失效能，故這將是便利的。
雖然已經(jīng)揭示了本發(fā)明的說明性的實(shí)施例，但對熟悉本領(lǐng)域的人而言當(dāng)然可以有變化。例如，雖然在這里所描述的實(shí)施例中使用沿相反的方向延伸的電動機(jī)軸部分，但可能有其它的設(shè)計(jì)，其中用單個(gè)的軸部分完成多于一個(gè)部件的旋轉(zhuǎn)。相應(yīng)地，不同類型的強(qiáng)制氣體冷卻裝置可以用相同的旋轉(zhuǎn)電動機(jī)旋轉(zhuǎn)。由此，應(yīng)該注意，所揭示的本發(fā)明只由所附的權(quán)利要求和其等效的內(nèi)容限制。
權(quán)利要求
1．一種微波燈，其特征在于包括包含形成放電填充物的燈泡及用于提供微波功率的裝置，所述功率耦合到所述燈泡以激勵(lì)所述填充物，其中，所述燈還包括用于向所述提供微波功率的裝置提供冷卻氣體的吹風(fēng)機(jī)裝置，或者用于向所述提供微波功率的裝置提供冷卻液體的泵裝置，所述燈還可包括用于向所述燈泡提供冷卻氣體的強(qiáng)制氣體冷卻裝置，及旋轉(zhuǎn)電動機(jī)，用于a)旋轉(zhuǎn)所述燈泡和b)向所述吹風(fēng)機(jī)裝置或者泵裝置和/或所述強(qiáng)制氣體冷卻裝置提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
2．如權(quán)利要求1所述的燈，其特征在于，所述燈包括用于向所述提供微波功率的裝置提供冷卻氣體的吹風(fēng)機(jī)，并且所述旋轉(zhuǎn)電動機(jī)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動提供給所述燈泡裝置。
3．如權(quán)利要求1所述的燈，其特征在于所述燈包括用于向所述提供微波功率的裝置提供冷卻液體的泵裝置，并且所述旋轉(zhuǎn)電動機(jī)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動提供給所述泵裝置。
4．如權(quán)利要求1所述的燈，其特征在于所述燈包括用于向所述燈泡提供冷卻氣體的強(qiáng)制氣體冷卻裝置，并且所述旋轉(zhuǎn)電動機(jī)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動提供給所述強(qiáng)制氣體冷卻裝置。
5．如權(quán)利要求4所述的燈，其特征在于所述強(qiáng)制氣體冷卻裝置包括旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)裝置。
6．如權(quán)利要求4所述的燈，其特征在于所述燈還包括所述吹風(fēng)機(jī)裝置，并且所述旋轉(zhuǎn)電動機(jī)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動提供給所述吹風(fēng)機(jī)裝置。
7．如權(quán)利要求6所述的燈，其特征在于所述強(qiáng)制氣體冷卻裝置包括第二吹風(fēng)機(jī)裝置。
8．如權(quán)利要求1所述的燈，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)電動機(jī)包括電動機(jī)外殼，并有第一和第二沿相反方向延伸的軸部分，所述燈泡具有一個(gè)附于該燈泡的管基，所述第一軸部分連耦合所述管基，用于旋轉(zhuǎn)所述燈泡，而所述第二軸部分適合于所述吹風(fēng)機(jī)裝置，所述泵裝置或者所述強(qiáng)制氣體冷卻裝置提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
9．如權(quán)利要求2所述的燈，其特征在于所述吹風(fēng)機(jī)裝置包括一個(gè)由所述電動機(jī)旋轉(zhuǎn)的葉輪，并且用于提供微波功率的所述裝置，和所述葉輪位于燈外殼中，當(dāng)所述葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)所述外殼被所述葉輪加壓。
10．如權(quán)利要求9所述的燈，其特征在于所述吹風(fēng)機(jī)裝置包括所述葉輪。
11．如權(quán)利要求8所述的燈，其特征在于所述第一電動機(jī)軸部分和所述燈泡管基相互粘接，由此形成整體部件。
12．如權(quán)利要求11所述的燈，其特征在于把所述第二軸部分粘接至所述吹風(fēng)機(jī)裝置。
13．一種微波燈，其特征在于包括包含形成放電填充物的燈泡，用于提供微波功率的裝置，所述功率耦合到所述燈泡以激勵(lì)所述填充物；吹風(fēng)機(jī)，它不包括吹風(fēng)機(jī)外殼，但它包括當(dāng)其旋轉(zhuǎn)時(shí)用于吸入冷卻空氣和吹出所述冷卻空氣的葉輪裝置；燈外殼，它包圍所述葉輪裝置和所述用于提供微波功率的裝置，及用于旋轉(zhuǎn)所述葉輪的裝置；由此當(dāng)所述葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，對所述燈外殼被加壓，并且所述冷卻空氣流過所述提供微波功率裝置。
14．一種由幾個(gè)不可相互分離的零件組成的整體部件，其特征在于包括包含形成放電媒質(zhì)的燈泡，固定于所述燈泡的燈泡管基，和具有不可分離地固定于所述燈泡管基的旋轉(zhuǎn)電動機(jī)。
15．如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于所述燈泡管基是中空的，并且把所述電動機(jī)軸粘接所述燈泡管基中。
16．如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于所述電動機(jī)軸是中空的，并且把所述燈泡管基粘接所述電動機(jī)軸中。
17．如權(quán)利要求14所述的部件，其特征在于所述部件還包括吹風(fēng)機(jī)，其中，把所述軸軸的一端或者其附近固定于所述燈泡管基，并在所述軸的另一端或其附近把所述軸不可分離地固定于所述吹風(fēng)機(jī)。
全文摘要
在一種用微波供電的無電極燈(2)中,單個(gè)旋轉(zhuǎn)電動機(jī)(16)被用于a)旋轉(zhuǎn)燈泡,和b)向吹風(fēng)機(jī)裝置(18)或泵裝置(60)提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,以向磁控管(4)提供冷卻的流體和/或?qū)?qiáng)制氣體冷卻裝置提供旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,以向燈泡提供冷卻氣體給燈泡。吹風(fēng)機(jī)裝置可以只包括一個(gè)葉輪,而沒有通常的吹風(fēng)機(jī)外殼。電動機(jī)、燈泡管基和燈泡,或者電動機(jī)、燈泡管基、燈泡和吹風(fēng)機(jī)可以形成為一個(gè)整體部件,從而便于更換。
文檔編號H01J61/02GK1209903SQ97191829
公開日1999年3月3日 申請日期1997年1月24日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月26日
發(fā)明者邁克爾G·于里, 布來恩·特納, 羅伯特D·伍滕 申請人:熔化照明股份有限公司