Осветительное устройство, использующее излучение диапазона сверхвысоких частот

 

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является увеличение срока службы и повышение КПД освещения. Осветительное устройство содержит волновод для передачи излучения диапазона сверхвысоких частот, формируемого в магнетроне, сетчатый экран, установленный на выходе волновода, для блокирования потока излучения диапазона сверхвысоких частот и пропускания светового излучения; колбу, расположенную в сетчатом экране, для испускания светового излучения за счет излучения диапазона сверхвысоких частот, диэлектрическое зеркало, выполненное с предварительно заданной кривизной для отражения светового излучения, испускаемого в колбе, вперед параллельно, и отражатель, расположенный вокруг сетчатого экрана, для отражения светового излучения, испускаемого в колбе, вперед. Отражатель и диэлектрическое зеркало расположены таким образом, что совместно образуют параболу, при этом упомянутая колба установлена в фокусе параболы, сформированной зеркалом и отражателем. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Данное изобретение относится к осветительному устройству, использующему излучение диапазона сверхвысоких частот, и в частности относится к осветительному устройству, использующему излучение диапазона сверхвысоких частот, содержащему диэлектрическое зеркало, отражающее вперед световое излучение, генерируемое в колбе.

Как правило, осветительные устройства, использующие излучение диапазона сверхвысоких частот, представляют собой устройство, испускающее видимый луч или ультрафиолетовые лучи за счет излучения диапазона сверхвысоких частот в безэлектродную плазменную колбу, и имеют более долгий срок службы, чем лампа накаливания или люминесцентная лампа, и при этом имеют превосходные характеристики освещения.

На фиг.1 представлено продольное сечение приводимого в качестве примера осветительного устройства, использующего излучение СВЧ-диапазона в соответствии с известным уровнем техники.

В соответствии с указанной фигурой известное осветительное устройство, использующее излучение СВЧ-диапазона, содержит магнетрон 2, установленный в корпусе 1 и формирующий излучение СВЧ-диапазона; генератор 3 высокого напряжения, повышающий переменное напряжение от энергосистемы общего пользования до высокого напряжения и запитывает магнетрон; волновод 4 для передачи формируемого в магнетроне 2 излучения СВЧ-диапазона; сетчатый экран 6, установленный на выходе волновода 4 и разбивающий поток излучения СВЧ-диапазона и пропускающий световое излучение; и колбу 5, находящуюся в сетчатом экране 6, для испускания светового излучения по мере превращения в плазму материала, наполняющего колбу 5, за счет энергии излучения СВЧ-диапазона, передаваемой по волноводу 4, т.е. при ионизации материала, находящегося в колбе.

Использующее излучение СВЧ-диапазона осветительное устройство содержит отражатель 7, расположенный перед корпусом 1, который является периферической областью сетчатого экрана 6, для концентрического отражения вперед светового излучения, формируемого в колбе 5.

Диэлектрическое зеркало 8, которое пропускает излучение СВЧ-диапазона, передаваемое по волноводу 4, и отражает вперед световое излучение, испускаемое колбой 5, установлено на выходе 4а волновода 4. Отражатель 7 выполнен в виде искривленной поверхности параболической формы, но диэлектрическое зеркало 8 выполнено в виде плоскости, имеющей отверстие 8а в центральной части, через которое проходит цилиндрическая часть 5b, колбы 5.

При этом узел 9 охлаждающего вентилятора для охлаждения магнетрона 2 и генератора 3 высокого напряжения установлен в задней области корпуса 1. Ссылочное обозначение 9а представляет корпус вентилятора. 9b вентилятор; M1 - двигатель колбы; М2 - двигатель вентилятора.

Использующее излучение СВЧ-диапазона осветительное устройство известного уровня техники действует следующим образом.

При поступлении рабочего сигнала в генератор 3 высокого напряжения: генератор 3 высокого напряжения повышает переменное напряжение и обеспечивают магнетрону 2 повышенное таким образом высокое напряжение. За счет высокого напряжения магнетрон 2 совершает колебания и генерирует излучение СВЧ-диапазона очень высокой частоты. Генерированное излучение СВЧ-диапазона излучается в сетчатый экран 6 через волновод 4 с испусканием светового излучения, которое имеет собственный спектр излучения, за счет разряда материала, наполняющего колбу 5. При этом световое излучение отражается вперед отражателем 7 и диэлектрическим зеркалом 8.

Но согласно традиционному описываемому выше осветительному устройству, использующему излучение СВЧ-диапазона, отражаемое отражателем 7 световое излучение излучается как прямое световое излучение и концентрируется, но световое излучение, отражаемое диэлектрическим зеркалом 8, рассеивается в некоторой совокупности направлений в соответствии с углами падения, как изображено на фиг.2.

Поэтому часть светового излучения, испускаемого из колбы 5, отражается на диэлектрическом зеркале 8 и теряется, и поэтому эффект освещения снижается.

Колба 5 должна находиться в фокусе отражателя 7, чтобы в наибольшей степени формировать световое излучение по прямой линии, но диэлектрическое зеркало 8, выполненное в виде плоскости, установлено вблизи фокуса. Поэтому трудно расположить колбу 5 точно в фокусе отражателя 7.

Поэтому задача данного изобретения заключается в обеспечении использующего излучение СВЧ-диапазона осветительного устройства, выполненного с возможностью того, чтобы формируемое в колбе световое излучение можно было излучать параллельно, и поэтому будет повышен КПД освещения и будут сведены к минимуму потери светового излучения.

Еще одна задача данного изобретения заключается в обеспечении использующего излучение СВЧ-диапазона осветительного устройства, в котором колбу можно удобным образом расположить в фокусе отражателя для облегчения позиционирования колбы.

Для достижения этих и прочих преимуществ и в соответствии с целью данного изобретения, реализуемого и описываемого в данной заявке, обеспечивают использующее излучение СВЧ-диапазона осветительное устройство, содержащее волновод для передачи излучения СВЧ-диапазона, формируемого в магнетроне; сетчатый экран, установленный на выходе волновода, для блокирования потока излучения СВЧ-диапазона и пропускания светового излучения; колбу, установленную в сетчатом экране, для испускания светового излучения за счет излучения СВЧ-диапазона; диэлектрическое зеркало, установленное на выходе волновода, для пропускания СВЧ-диапазона и для отражения светового излучения, испускаемого из колбы, параллельно вперед; и отражатель, установленный вокруг сетчатого экрана, для отражения светового излучения, испускаемого из колбы, вперед.

Диэлектрическое зеркало выполняют в виде неплоской формы.

Указанное диэлектрическое зеркало выполняют в виде обтекаемого поперечного сечения, имеющего заданную кривизну.

Колбу устанавливают в фокусе диэлектрического зеркала.

Диэлектрическое зеркало формируют с той же кривизной, что и у отражателя.

Колбу устанавливают в фокусе параболы, образованной диэлектрическим зеркалом и отражателем.

Цилиндрическая часть колбы, соединяющаяся с колбой, проходит через выход волновода; и диэлектрическое зеркало содержит отверстие, через которое проходит цилиндрическая часть колбы.

Установочная часть для зеркала, выступающая вперед, выполнена на выходе волновода в целях установки диэлектрического зеркала.

Установочная часть для зеркала выполнена на концевой части волновода.

Упоминаемые выше и прочие задачи, признаки, особенности и преимущества данного изобретения поясняются в приводимом ниже подробном описании данного изобретения в совокупности с сопровождающими чертежами.

Сопровождающие чертежи, прилагаемые для пояснения изобретения и составляющие неотъемлемую часть данного описания, иллюстрируют осуществление данного изобретения и совместно с описанием поясняют принципы данного изобретения.

На фиг.1 представлено продольное сечение, изображающее вариант реализации изобретения, использующего излучение СВЧ-диапазона осветительного устройства в соответствии с известным уровнем техники.

На фиг.2 представлено подробное изображение диэлектрического зеркала, изображаемого на фиг.1;

На фиг.3 представлено продольное сечение, изображающее использующее излучение СВЧ-диапазона осветительное устройство в соответствии с данным изобретением;

На фиг.4 представлено подробное изображение основных элементов, изображаемых на фиг.3, в целях описания действия диэлектрического зеркала, изображаемого на фиг.3.

Далее следует подробное описание предпочтительных осуществлении данного изобретения, примеры которых даны в прилагаемых чертежах.

Для элементов, аналогичных элементам из известного уровня техники, используются аналогичные обозначения.

На фиг.3 представлено продольное сечение, изображающее осветительное устройство, использующее излучение СВЧ-диапазона, согласно данному изобретению; на фиг.4 представлено подробное изображение, описывающее действие диэлектрического зеркала, изображаемого на фиг.3.

Согласно этим иллюстрациям использующее излучение СВЧ-диапазона осветительное устройство содержит магнетрон 2, установленный в корпусе 1 и формирующий излучение СВЧ-диапазона; генератор 3 высокого напряжения, который повышает переменное напряжение от энергосистемы общего пользования и обеспечивает магнетрон 2 высоким напряжением; волновод 4 для передачи формируемого в магнетроне 2 излучения СВЧ-диапазона; сетчатый экран 6, установленный на выходе 4а волновода 4, для блокировки потока излучения СВЧ-диапазона и пропускания светового излучения; и колбу 5, находящуюся в сетчатом экране 6, для испускания светового излучения, превращая в плазму материал, наполняющий колбу 5b, за счет энергии излучения СВЧ-диапазона, передаваемой по волноводу 4.

Отражатель 7 для совокупного отражения вперед светового излучения, формируемого в колбе 5, неподвижно установлен на корпусе 1 вокруг сетчатого экрана 6. Диэлектрическое зеркало 10 для пропускания излучения СВЧ-диапазона и отражения светового излучения установлено на выходе волновода 4 в задней части колбы 5.

Диэлектрическое зеркало 10 имеет обтекаемое поперечное сечение с той же кривизной, что и у отражателя 1, который является параболическим зеркалом; и сквозное отверстие 10а выполнено в центральной части диэлектрического зеркала 10 и через него проходит цилиндрическая часть 5b колбы 5.

Установочная часть 4b для зеркала, являющаяся выступом кольцевой формы, выполнена внутри выхода 4а волновода с возможностью прилегания и прикрепления к ней диэлектрического зеркала 10.

При этом желательно, чтобы установочная часть 4b для зеркала была выполнена по возможности ближе к концу выхода 4а волновода 4, чтобы свести к минимуму выступающую высоту выхода 4b между диэлектрическим зеркалом 10 и отражателем 7.

Колба 5 расположена таким образом, что центр испускающей части 5а расположен в фокусе параболы, образованной отражателем 7 и диэлектрическим зеркалом 7.

Поэтому диэлектрик 10 фиксируют за счет прилегания или уплотнения в установочном состоянии на установочной части 4b для зеркала, сформированной на конце выхода 4а волновода 4, и он образует параболическую структуру вместе с отражателем 7 для параллельного отражения светового излучения, генерируемого в колбе 5.

При этом диэлектрическое зеркало 10 можно выполнить без кривизны, если угол отражаемого света параллелен углу падения вперед светового излучения.

То есть диэлектрическое зеркало 10 не выполняют с искривленной формой поверхности согласно изображениям на фиг.3 и 4, а формируют как плоскость, в которой световое излучение, излучаемое из колбы 5, может излучаться вперед, отражаясь параллельно углу падения.

Ссылочное обозначение 9а представляет корпус вентилятора. 9b - вентилятор; M1 - двигатель колбы; М2 - двигатель вентилятора.

Далее описываются функционирование и эффективность осветительного устройства, использующего излучение СВЧ-диапазона, в соответствии с данным изобретением.

При подаче в магнетрон 2 высокого напряжения, которое повышено с помощью генератора высокого напряжения, магнетрон 2 формирует излучение СВЧ-диапазона. Излучение СВЧ-диапазона направляется в сетчатый экран 6 через волновод 4, чтобы разрядить материал, наполняющий испускающую часть 5а колбы 5, в результате чего осуществляется испускание светового излучения.

Некоторая часть светового излучения, формируемого в колбе 5, излучается вперед отражателем 7 и диэлектрическим зеркалом 10 для освещения некоторой площади.

При этом некоторая часть светового излучения, формируемого колбой 5, излучается параллельно вперед, отражаясь на отражателе 7, а световое излучение, которое излучается в направлении назад от колбы 5, отражается на диэлектрическом зеркале 10 параболической формы и излучается вперед согласно фиг.4.

Отражатель 7 и диэлектрическое зеркало 10 образуют параболу, и, соответственно, центр испускающей части 5а в колбе 5 находится в фокусе указанной параболы. Затем большую часть светового излучения, формируемого в испускающей части 5а колбы 5, изменяют на параллельный луч, когда световое излучение отражается на отражателе 7 и диэлектрическом зеркале 10 и излучается, и поэтому обеспечиваемое данной осветительной системой освещение выше, чем обеспечиваемое устройствами из известного уровня техники с теми же исходными условиями. Поэтому можно эффективно снизить энергопотребление всей осветительной системы.

В соответствии с использующим излучение СВЧ-диапазона осветительным устройством данного изобретения отражатель и диэлектрическое зеркало выполнены таким образом, что световое излучение, формируемое в колбе, полностью излучается как параллельный луч, в результате чего можно повысить КПД освещения. Помимо этого колбу можно удобным образом расположить в фокусе отражателя, и поэтому легко выполняются операции позиционирования и установки колбы.

Поскольку данное изобретение можно осуществить различным образом в рамках его объема и существенных признаков, также подразумевается, что описываемые выше варианты реализации не ограничиваются какими-либо подробностями приводимого выше описания, если конкретно не оговаривается иначе; напротив, изобретение следует толковать широко в рамках прилагаемой формулы изобретения; и поэтому все изменения, включаемые в рамки формулы или в их эквиваленты, подразумеваются как включаемые в прилагаемую формулу изобретения.

Формула изобретения

1. Осветительное устройство, использующее излучение диапазона сверхвысоких частот, содержащее волновод для передачи излучения диапазона сверхвысоких частот, формируемого в магнетроне, сетчатый экран, установленный на выходной части волновода для блокирования потока излучения диапазона сверхвысоких частот и пропускания светового излучения, колбу, установленную внутри сетчатого экрана для испускания светового излучения при ионизации материала, находящегося в колбе под действием излучения диапазона сверхвысоких частот, отражатель, расположенный вокруг сетчатого экрана для отражения светового излучения, испускаемого в колбе вперед, и зеркало, расположенное между выходной частью волновода и задней частью колбы, для отражения света, испускаемого в колбе, причем указанное зеркало выполнено из диэлектрического материала для обеспечения пропускания через него излучения сверхвысоких частот, при этом указанное зеркало сформировано с предварительно заданной кривизной для отражения света, испускаемого в колбе параллельно вперед, при этом указанное зеркало расположено так, что указанное зеркало вместе с отражателем образуют параболу, при этом указанная колба установлена в фокусе параболы, сформированной зеркалом и отражателем.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что цилиндрическая часть колбы, соединенная с колбой, проходит через выходную часть волновода, при этом указанное диэлектрическое зеркало содержит отверстие, через которое может проходить цилиндрическая часть колбы.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что установочная часть для зеркала, выступающая вперед, сформирована на выходной части волновода с возможностью размещения на ней указанного диэлектрического зеркала.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что указанная установочная часть для зеркала установлена на конце выходной части волновода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4