Безэлектродная лампа (варианты)

Безэлектродная лампа (варианты)

Реферат

 

Баллон безэлектродной лампы вращается со скоростью, достаточной для устранения локализованных разрядов. Баллон коаксиально возбуждаемой безэлектродной лампы вращается таким образом, что различные области баллона находятся вблизи области сильного поля, создаваемого внутренним коаксиальным проводником, предотвращая тем самым образование дугового разряда. Баллон безэлектродной лампы вращается с высокой скоростью, достаточной для повышения производительности лампы и снижения требований к охлаждению. Баллон безэлектродной лампы имеет стенку уменьшенной толщины в той области баллона, в которой желательно сконденсировать наполнитель после выключения мощности, что обеспечивает более быстрый старт. Техническим результатом является повышение производительности и снижение требований к охлаждению. 3 с. и 26 з.п. ф-лы, 11 ил.

Настоящее изобретение касается усовершенствования работы безэлектродных ламп.

При определенных условиях в безэлектродных лампах происходит разряд, который не распределяется по внутренней части оболочки, а зачастую локализуется в определенной части или частях баллона или оболочки. Примером такой ситуации может быть безэлектродная лампа, имеющая наполнитель, в котором основным излучающим компонентом является сера или селен или соединения этих элементов, при использовании сравнительно малого баллона.

Безэлектродные лампы, основанные на использовании наполнителя из серы и селена, описаны в международной заявке N WO 92/08240, на которую здесь производится ссылка. Кроме того, в тех случаях, когда необходим яркий источник света, в таких лампах желательно использовать малые баллоны, например менее 1/2 дюйма в диаметре. Одним из примеров являются системы проекционного телевидения на жидкокристаллических индикаторах (ЖКИ), где потребность в том, чтобы источник приближался к так называемому точечному источнику света, диктует то, что источник должен иметь сферическую форму и внутренний диаметр приблизительно не более 1/4 дюйма.

В патентной заявке США N 4887192, близкой к настоящей заявке по существу, на которую здесь также производится ссылка, описаны СВЧ-резонаторы для соединения с малыми баллонами, то есть менее 1/2 дюйма.

Однако было обнаружено, что, когда малый баллон, имеющий наполнитель из серы (включая аргон как стартовый газ), устанавливают в СВЧ-резонатор, описанный в патентной заявке США N 4887192, нормальная работа не достигается. Чаще всего наблюдают локализованный разряд, флотирующий в верхней части баллона, причем спектр, излучаемый флотирующим разрядом, отличается от ожидаемого.

Следующей проблемой в работе безэлектродных ламп, и в особенности в излучающих видимый свет, является наличие "мерцания" или "фликкера". Употребляемый здесь термин "мерцание" означает любое перемещение в проецируемом свете, которое наблюдает зритель. Это перемещение может отвлекать зрителя от проецируемого изображения или даже вызывать утомление глаз.

Причина эффекта мерцания заключается в том, что баллон или оболочка сами по себе являются визуально несовершенными и вращаются во время работы. Таким образом, оболочка может, например, иметь нарушение эксцентриситета, что означает, что баллон является недостаточно круглым, если его оболочка сферическая. Для улучшения охлаждения оболочку безэлектродных ламп вращают при подаче охлаждающего газа (например, сжатого воздуха), что позволяет лампе функционировать при повышенных плотностях мощности, см., например, патент США N 4485332. Именно вращение оболочки, имеющей нарушение, вызывает видимое мерцание или фликкер, когда баллон вращают с целью охлаждения на обычной скорости, приблизительно 300 оборотов в минуту.

В патенте США N 4954756 предлагается вращать баллоны на скорости, достаточной для того, чтобы вызывать перераспределение плазмы благодаря центробежным силам наполнителя. Например, в абзаце 4, строке 30 этого патента утверждается, что для баллонов диаметром от 0,75 до 1,5 дюймов можно применять скорость вращения в диапазоне от 1500 до 2500 оборотов в минуту. Следует отметить, что между состоянием вращения при низкой скорости и при высокой скорости не имеется значительного изменения в спектральном распределении энергии в баллоне, хотя имеется изменение в направлении распределения мощности. Эффект пограничного слоя, описанный в патенте США N 4954756, отличается от эффекта локализованного разряда, который описан здесь, поскольку в эффекте пограничного слоя образуется разряд, который полностью распределяется во внутренней части оболочки, но не присутствует на границе, в то время как в эффекте, описанном здесь, разряд не распределяется полностью во внутренней части объема баллона. Кроме того, поскольку эффект перераспределения согласно патенту США N 4954756 связан с центробежными силами в баллоне, то для того, чтобы получить этот эффект, для баллонов с внутренним диаметром 1/4 дюйма требуется скорость вращения по крайней мере 4500 оборотов в минуту.

Выше было указано, что известны безэлектродные лампы, в которых на разрядную оболочку, содержащую разрядную среду и не содержащую электродов, подают электромагнитное поле микроволнового или радиочастотного диапазона. Разряд, возбуждаемый с помощью одной из многих известных схем зажигания, поддерживается энергией приложенного поля. Разрядную среду, обычно называемую наполнителем, тщательно выбирают так, чтобы излучение, производимое разрядом, имело желательный характер. Например, если нужен ультрафиолетовый свет, можно использовать ртутный наполнитель сравнительно низкой плотности, и наоборот, если необходим видимый свет для освещения или получения изображений, то наполнитель может включать подходящую смесь ртутных и металлических галоидных соединений. Как упомянуто выше, видимый наполнитель, в котором излучение производит вещество, включающее серу и/или селен, описан в международной заявке N WO 92/08240, которая по существу сходна с настоящим изобретением.

Во многих случаях применения желательно получить малый яркий источник, который требует малую разрядную оболочку. Примером такого применения являются автомобильные фары, ЖКИ или подобные электрооптические проекционные системы, а также источники для фотолитографии. В патентах США N 4975625 (Lynch et аl.) и N 4877192 (Simpson et al.), которые сходны по существу с настоящим изобретением, описаны микроволновые лампы с объемными резонаторами, у которых на сравнительно малые разрядные баллоны подают поля высокой интенсивности. Однако при попытке присоединения даже к меньшим баллонам (с внутренним диаметром от 5 до 8 мм) увеличиваются не только потери сопротивления в резонаторе, но также и общая добротность ламп, что вызывает нестабильность частоты при использовании промышленных магнетронных источников.

Из предшествующего уровня техники известна арматура для микроволновых коаксиальных безэлектродных ламп, например, описанная в патентах США N 3993927 (Haugsjaa et al.), N 4223250 (Kramaer et al.), N 4605701 (Haugsjaa et al. ). Арматура коаксиальных ламп обычно включает внутренний проводник, размещенный вплотную с разрядным баллоном, а также заземление или структуру противоположной полярности, возможно охватывающую баллон или расположенную поперек баллона. Эта арматура выходит из строя из-за того, что поле и разряд высокой интенсивности в баллоне рядом с внутренним проводником вызывают образование локализованной области, имеющей намного более высокую плотность энергии, чем окружающий разряд, который присоединяется к внутренней стенке разрядной оболочки. Баллон быстро расплавляется и разрушается за несколько минут или секунд. Это явление обычно называют дуговым разрядом.

Без углубления в теорию следует отметить, что дуговой разряд образуется, когда плазма, которая концентрируется вблизи оболочки баллона, вызывает эмиссию электронов из оболочки, которая, в свою очередь, далее усиливает плазму, что выводит положение из-под контроля и ведет к образованию дугового разряда.

Проблема образования дугового разряда исследована в патентах США N 3942058 (Haugsjaa et al. ) и N 4178534 (McNeil et al.). В обоих патентах представлены уравнение Ре-Ph=Pr, где Ре определено как мощность, получаемая электрическим возбуждением, Ph - мощность, потерянная в виде тепла, и Pr - мощность излучаемой эмиссии, а также второе уравнение Ре =n_euE², где n_е -плотность электронов, u - подвижность электронов и Е - напряженность электрического поля. Это уравнение рассматривает плотность мощности приложенного электрического поля по аналогии с омическим нагреванием. Оба патента предлагают возбуждающую структуру, направленную на уменьшение напряженности электрического поля близь внутренних стенок разрядной оболочки так, чтобы Ре понизился до точки, при которой не происходит никакого разрядного излучения вблизи стенок оболочки, и, таким образом, предотвращается образование дугового разряда у стенок внутри разрядной оболочки. В этих патентах утверждается, что предотвращение образования дугового разряда может увеличивать срок службы баллона на несколько порядков.

Часто желательно, чтобы коаксиальная арматура была компактной. Однако, поскольку размер баллона уменьшен ради получения малого яркого источника с рабочей длиной волны, которая остается фиксированной на промышленной длине волны, способ, предложенный вышеупомянутыми патентами, не может быть осуществлен, потому что трудно обеспечить изменение интенсивности разряда по объему баллона так, чтобы разряд был изолирован от стенок. Кроме того, с точки зрения оптики нежелательно иметь источник, который является пространственно неоднородным.

В попытке разработать микроволновые лампы с малыми баллонами изобретатели столкнулись с требованиями высокой напряженности поля для подачи мощности высокой плотности на малые яркие баллоны. Специалисты в данной области техники считают, что проблема образования дугового разряда обостряется при такой высокой плотности мощности и высокой напряженности поля на баллонах.

Желательно, чтобы описанные выше безэлектродные лампы имели высокую производительность и низкие требования к охлаждению.

Производительность лампы - это мера света, излучаемого по сравнению с электрической энергией, которая должна быть подана на лампу, чтобы произвести такой излучаемый свет. Это - очень важная мера характеристики лампы, потому что увеличение производительности только на нескольких процентов может привести к значительным сокращениям производственных расходов после определенного времени эксплуатации лампы.

Кроме того, безэлектродные лампы сильно нагреваются во время работы, и их обычно охлаждают, направляя на баллон сжатый воздух. Недостатком использования сжатого воздуха является шум, причем требования к охлаждению меньших баллонов пропорционально больше, чем к большим баллонам. Однако при повышении производительности лампы большее количество подаваемой энергии преобразуется в свет, при этом меньшее количество преобразуется в теплоту, а это требует меньше сжатого воздуха для охлаждения, который соответственно генерирует меньшее количество шума.

Как правило, принято считать, что производительность определенной разрядной лампы зависит от состава и плотности разрядного наполнителя, а также от плотности мощности, которая подается на наполнитель.

Известны разрядные лампы, в частности безэлектродные разрядные лампы, которые содержат конденсирующийся наполнитель. Когда лампа не работает и холодна, конденсирующаяся часть наполнителя конденсируется на внутренней части оболочки лампы. Эти лампы, как правило, также содержат газ, который остается газообразным даже при низких температурах. Этот газ облегчает старт, что будет описано ниже, и, к тому же, может также выполнять цель воздействия на характеристики плазмы, изменяя теплопроводность плазмы.

Известно множество безэлектродных ламп, которые соединены емкостно и индуктивно возбуждаются микроволнами. Общим для всех этих ламп является то, что мощность подается к лампам не через электроды, проникающие в баллон, а посредством создаваемых вне электромагнитных колебаний. Изменение вида электромагнитного поля зависит от структуры и работы внешнего источника электромагнитного поля. Обычно имеются некоторые области в баллоне, на которые подают более высокое электромагнитное поле, по крайней мере во время старта.

Процесс старта разрядной лампы с конденсирующимся наполнителем и стартовым газом имеет несколько ступеней. На первой ступени подается электромагнитное поле, затем в течение нескольких минут в баллоне происходит ионизация, возможно, под воздействием космического гамма-излучения или фотоэлектронов, испускаемых из оболочки или конденсирующегося наполнителя под действием излучения из вспомогательного источника ультрафиолетового света или какого-либо другого воздействия. Электромагнитное поле дает энергию электронам, и происходит лавинный разряд, который вызывает ионизацию всего стартового газа (в некоторой степени, например, первичную или вторичную ионизацию), чтобы сформировать из него плазму.

Эта начальная плазма будет иметь мощность относительно малой плотности и во внутренней части баллона может изменяться по интенсивности, которая отличается от устойчивого состояния плазмы. Плазма стартового газа нагревает оболочку баллона и, таким образом, вызывает испарение конденсирующегося наполнителя, который в свою очередь ионизируется, чтобы принять участие в разряде. Поскольку конденсирующийся наполнитель испаряется, разряд приобретает все большую мощность до тех пор, пока не испаряется весь наполнитель, и мощность достигает значения своего устойчивого состояния. Изменение мощности, поглощаемой баллоном, происходит потому, что импеданс баллона изменяется по мере того, как конденсирующийся наполнитель испаряется, а давление в баллоне увеличивается.

После отключения мощности от лампы конденсирующийся наполнитель конденсируется во внутренней области лампы, которая охлаждается быстрее всего. Этой частью может быть область, подвергнутая наиболее сильному внешнему охлаждению, например, под действием охлаждающей воздушной струи, или область, которая поддерживается самой холодной при работе на полной мощности.

Как указано выше, интенсивность плазмы стартового газа имеет некоторые вариации во внутренней части баллона. Если плазма стартового газа не достаточно интенсивна в той области баллона, где конденсируется конденсирующийся наполнитель, то требуется длительное время для испарения конденсирующегося наполнителя и соответственно для старта баллона. Такой старт даже может быть невозможен, а если и осуществляется, то интервал настолько варьируется от одного старта до следующего, что его невозможно повторить.

В предлагаемой настоящим изобретением линейной микроволновой безэлектродной лампе как охлаждающий воздух, так и излучение микроволновой мощности к баллону подаются с одной и той же стороны. Таким образом, после отключения мощности наполнитель конденсируется на той стороне баллона, на которую подается мощность при повторном старте лампы.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения оболочку безэлектродной лампы, способной производить локализованный разряд, который не полностью наполняет внутреннюю часть оболочки, если оболочка не вращается или вращается при низкой скорости, вращают с достаточно высокой скоростью, чтобы заставить разряд полностью наполнять внутреннюю часть оболочки.

Согласно следующему аспекту настоящего изобретения безэлектродная лампа с наполнителем, включающим серу или селен, способная производить локализованный разряд, который не полностью заполняет внутреннюю часть оболочки, если оболочка не вращается или вращается при низкой скорости, вращают с достаточно высокой скоростью, чтобы заставить разряд полностью заполнять внутреннею часть оболочки.

Согласно еще одному аспекту изобретения визуально несовершенную оболочку безэлектродной лампы, например оболочку, имеющую эксцентриситет, вращают с достаточно высокой скоростью для устранения вышеупомянутого эффекта мерцания.

Согласно другому аспекету изобретения баллон безэлектродной лампы вращают, чтобы устранить возникновение дугового разряда.

Соответственно, предлагается безэлектродная лампа, в которой характеристика электромагнитного поля, установленная рядом со стенкой баллона, является такой, что может вызывать в баллоне дуговой разряд. Баллон вращают таким образом, чтобы вынудить области баллона, соответствующие областям с характеристиками электромагнитного поля, при которых образуются дуговые разряды, постоянно перемещаться при вращении. Изобретателями было обнаружено, что перемещение имеет тенденцию устранять механизм образования дугового разряда Есть предположение, что дуговые разряды могут формироваться около области сильного поля, но что удаление от области сильного поля предотвращает возникновение дуговых разрядов путем перемещения области их формирования при вращении.

Это изобретение, в частности, можно использовать в коаксиальных лампах, в которых разрядная оболочка расположена около проводящего возбуждающего элемента, создающего поля высокой напряженности по крайней мере в одной части объема, занимаемого разрядной оболочкой, что создает в лампе предпосылки для возникновения дуговых разрядов. Ось вращения предпочтительно расположена таким образом, чтобы ни одно пятно на стенке баллона, подходящее на баллоне близко к области сильного поля (области, близкой к проводящему элементу), не оставалось там, а удалялось при вращении. Фактически, согласно этому изобретению возможно создать такие условия, которые действительно обостряют проблему образования дугового разряда, но которые, однако, желательны с конструктивной точки зрения, т.е. нагрузка высокой мощности, малые баллоны, и при этом избежать проблем образования дугового разряда.

Согласно примеру воплощения этого изобретения, который будет подробно изложен ниже, коаксиальная лампа содержит внутренний проводник, который создает возле баллона область сильного поля. Баллон вращается относительно оси, которая является не параллельной, а предпочтительно близкой к нормали по отношению к внутреннему проводнику, так, что баллон однородно возбуждается при высокой плотности для обеспечения однородного яркого источника света, в результате чего исключается возникновение дугового разряда.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения улучшение производительности лампы и сниженные требования к охлаждению достигаются путем вращения на высокой скорости баллона безэлектродной лампы, который содержит светоизлучающий наполнитель.

Согласно предпочтительным особенностям этой части изобретения вещество светоизлучающего наполнителя является таким, чтобы производить молекулярное излучение при возбуждении, и включает, например, такие вещества, которые содержат разновидности полимеров. Полезные эффекты изобретения могут быть реализованы в большей степени, если лампу возбуждают в таком режиме, когда прикладываемое электрическое поле в объеме наполнителя является относительно неоднородным.

Было обнаружено, что вращение баллона на высокой скорости приводит к увеличению производительности. Кроме того, получаемое увеличение производительности является значительным. Под указываемым здесь "значительным" увеличением производительности понимают увеличение производительности по крайней мере приблизительно на 5% или более, где "производительность" определена как видимая световая мощность, излучаемая лампой, деленная на входную мощность микроволнового или радиочастотного поля. Согласно предпочтительному примеру осуществления изобретения, которое раскрыто здесь, достигаемое увеличение производительности составляет приблизительно 15%.

Кроме того, согласно настоящему изобретению лампа может работать при значительном снижении требований к охлаждению. Это позволяет использовать менее шумный источник сжатого охлаждающего газа, что также является важным преимуществом. Под "значительным снижением" давления охлаждающего газа здесь имеют ввиду давление охлаждающего газа, которое по крайней мере приблизительно на 20% ниже того, которое было бы необходимо при отсутствии увеличения производительности, получаемой при вращении на высокой скорости.

Из ссылки на известный уровень техники можно указать патент США N 4485332, содержащий изложение идеи вращения оболочки безэлектродной лампы, на которую направлен по крайней мере один поток сжатого воздуха с целью более эффективного охлаждения лампы. До появления изобретения по патенту США N 4485332 сжатый охлаждающий воздух направляли на неподвижный баллон, в результате чего охлаждение было недостаточно эффективным, и лампу должны были эксплуатировать при более низких плотностях мощности, чтобы предотвратить перегрев.

В патенте США N 4954756 изложена идея вращения оболочки безэлектродной лампы с высокими скоростями (1500-2500 оборотов в минуту для оболочек диаметром от 0,75 до 1,5 дюймов) для получения выравненной температуры поверхности баллона и для изменения свойств пространственной эмиссии лампы. В патенте далее утверждается, что существует обратная взаимосвязь между требуемой скоростью вращения и диаметром баллона. Не имеется никакого упоминания о том, что получено увеличение производительности лампы по патенту США N 4954756.

Здесь указано, что при вращении баллонов определенных размеров описанным образом локализованные разряды и эффекты дугового разряда не возникают. Несмотря на то, что предотвращение этих эффектов имеет важное значение для успешной работы лампы, увеличение производительности лампы таким образом не достигается.

Конкретными примерами подходящего светоизлучающего вещества наполнителя являются сера и селен и их соединения. Было обнаружено, что такие вещества либо сами по себе, либо вместе с добавками генерируют свет с высокой эффективностью и обеспечивают хорошую цветопередачу. Лампы на основе этих веществ в качестве наполнителя раскрыты в международной заявке N WO 92/08240. К тому же, в лампе, которая возбуждается коаксиальным возбудителем, электрическое поле по всему объему наполнителя является неоднородным. Малые баллоны, например менее 1/2 дюйма в диаметре, являются предпочтительными во многих случаях применения из-за оптических требований специфических систем и входят в настоящее изобретение.

Согласно предпочтительному примеру осуществления изобретения возможно использовать очень малый баллон с внутренним диаметром приблизительно 5 мм, который имеет наполнитель, содержащий серу, и возбуждается в коаксиальном режиме при значительном увеличении производительности путем вращения баллона с высокой скоростью - более чем приблизительно 8000 об/мин.

Согласно следующему аспекту настоящего изобретения оболочка безэлектродной лампы имеет уменьшенную толщину стенок в той области стенки оболочки, где желательно конденсировать наполнитель после отключения мощности. Такие более тонкие участки стенки охлаждаются быстрее ввиду их более высокой теплопроводности между внутренними и внешними поверхностями и их более низкой теплоемкости (более низкой тепловой массы).

Оболочку безэлектродной лампы можно подвергать внешнему принудительному охлаждению, причем оболочка лампы может быть изготовлена таким образом, чтобы более тонкие стенки находились в той области стенки оболочки, где желательно конденсировать наполнитель после отключения мощности.

Согласно предпочтительному примеру осуществления изобретения толщина стенки сферической оболочки безэлектродной лампы изменяется как функция увеличения угла, то есть - от экватора до полюсов с минимальной толщиной стенки на экваторе. То же самое относится к электромагнитному полю, которое является наиболее интенсивным вблизи экватора, а также к радиально направленному охлаждающему воздуху.

Согласно следующему примеру осуществления изобретения безэлектродная лампа с удлиненной оболочкой возбуждается резонатором ТМ110, который создает на оболочке относительно однородное поле. Оболочка имеет сегмент вдоль осевой длины, более тонкие стенки которого расположены возле щели связи резонатора для получения из него при старте сильного прямого излучения. Таким образом, предлагается безэлектродная лампа с быстрым и гарантированным стартом.

Изобретение поясняется с помощью прилагаемых чертежей.

На фиг. 1a показан баллон безэлектродной лампы в нежелательном режиме работы.

На фиг. 1b показан баллон безэлетродной лампы в желательном режиме работы.

На фиг. 2 показана безэлектродная лампа согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения.

На фиг. 3 показано схематическое изображение другого примера осуществления изобретения.

На фиг. 4 показано схематическое изображение следующего примера осуществления изобретения.

Фиг. 5 - 7 иллюстрируют различные аспекты осуществления изобретения, касающиеся охлаждения лампы.

На фиг. 8 показан еще один пример осуществления изобретения.

Фиг. 9 - вид лампы в разрезе согласно следующему примеру осуществления изобретения.

Фиг. 10 - схематическое изображение еще дальнейшего воплощения изобретения.

Фиг. 11 - детальный вид в разрезе баллона согласно примеру осуществления изобретения на фиг. 10.

На фиг. 1a изображен баллон безэлектродный лампы 12. Этот баллон является частью безэлектродной лампы (не показана), который, как известно специалистам, может питаться микроволновой или радиочастотной энергией. Много различных структур могут быть применены к такой безэлектродной лампе.

Известно, что для более эффективного охлаждения баллона необходимо вращать баллон относительно оси, обозначенной стержнем баллона, при одновременной подаче одного или более потоков охлаждающего газа, например сжатого воздуха, направленных на баллон. Согласно предшествующему уровню техники, чтобы произвести такое охлаждение, баллон обычно вращают со скоростью 300 об/мин.

В некоторых конструкциях безэлектродных ламп, в зависимости от одного или большего числа возбуждений баллона, наполнителя баллона и размера баллона, может образовываться локализованный разряд, обозначенный цифрой 14 на фиг. 1а. Считается, что в определенной ситуации его образование обусловлено распределением плотности электрического поля в баллоне.

На фиг.1а показан случай, когда разряд не полностью заполняет внутренний объем баллона или оболочки и лампа работает с низкой производительностью. Кроме того, характеристики разряда могут быть такими, что он непригоден для использования.

Изобретателем было обнаружено, что, когда баллон вращается на достаточно высокой скорости, происходит такое изменение разряда, при котором он полностью заполняет внутренний объем баллона. Помимо этого, увеличивается световой выход лампы, а характеристики разряда улучшаются.

Пороговая скорость, на которой разряд начинает полностью заполнять внутренний объем баллона, изменяется в зависимости от специфики лампы. Кроме того, имеется диапазон скоростей вращения, в пределах которых может образовываться разряд либо в состоянии, показанном на фиг. 1a, либо в состоянии, показанном на фиг. 1b, или разряд в некотором состоянии между этими двумя, поэтому баллон должен обычно вращаться на скорости, превышающей этот диапазон, как только образуется разряд в состоянии, которое описано на фиг. 1b.

На фиг. 2 показан пример осуществления настоящего изобретения, касающийся лампы, которая питается микроволновой энергией. Справа на рисунке расположен магнетрон 1, соединенный с первой секцией волновода 2. Эти компоненты размещаются так, чтобы микроволновый режим ТЕ01 возбуждал волновод с вертикальной ориентацией электрического поля. Волновод соединен с циркулятором 3, согласованным с рассеивающей нагрузкой типа блока карбида кремния. Циркулятор в свою очередь соединен с большим концом секции 4 трапециевидного волновода. На дальнем, меньшем конце трапециевидного волновода находится диафрагма связи 5. За соединяющей диафрагмой расположен резонатор 6, подобный описанному в патенте США N 4887192, включающий входную секцию 7 и рефлектор 9. На верхней стороне рефлектора расположен участок проволочной сетки 16. Этот пример осуществления отличается от примеров, изложенных в патенте США N 4887192, в котором рефлектор выступает из нижней части, а не из верхней части входной секции.

Стержень 20 поддерживает баллон 12 под углом 60 градусов по отношению к электрическому полю, то есть на чертеже - вертикально. Это соответствует патенту США N 4902935 (Wood et al.), который по существу близок к настоящему изобретению. Баллон вращается на высокой скорости относительно оси, концентрической со стержнем, с помощью двигателя, который соединен со стержнем.

Как показано в предпочтительном примере осуществления изобретения, баллон имеет сферическую оболочку с внутренним диаметром 9,5 мм. Баллон содержит наполнитель из 1,8 миллиграммов серы и 60 тор аргона. В этом примере осуществления изобретения пороговая угловая скорость составила 2000 об/мин. При скорости ниже 1500 об/мин разряд входит в нежелательный режим, в то время как при скорости более 2000 об/мин этого не происходит. При скорости от 1500 до 2000 об/мин может происходить как одно, так и другое, поэтому баллон должен предпочтительно вращаться со скоростью около 2000 об/мин, чтобы исключить работу в нежелательном режиме.

Хотя для конкретной лампы, показанной и описанной здесь, необходимая скорость вращения для стабилизации однородного разряда составляет 2000 об/мин, разумеется, что для стабилизации разряда других типов ламп потребуются другие минимальные скорости. Следует отметить, что необходимая скорость может быть легко определена экспериментально с помощью двигателя с переменной скоростью.

На фиг. 2 в резонаторе установлен диэлектрический рефлектор 9 для улучшения совокупной оптической производительности. Рефлектор может иметь форму эллипсоида или параболоида, если лампу используют с проекционной системой на ЖКИ. Рефлектор может иметь форму эллипсоида, если лампу используют в проекционной системе типа фильмового канала, например в кинопроекционной системе.

Стержень баллона проходит через отверстие 21 в рефлекторе 9. Сопло для сжатого воздуха 10 направляет струю воздуха на баллон 12. Воздушная струя проходит через отверстие 17 в рефлекторе 9. Воздушное сопло соединено с источником сжатого воздуха 11, например компрессором.

Согласно другому аспекту изобретения в безэлектродной лампе, которая испускает видимый свет, исключается мерцание или фликкер-эффект. Такой эффект может быть обусловлен нарушением в оболочке баллона, например эксцентриситетом формы или другим нарушением. Таким образом, вследствие производственных допусков небольшие эксцентриситеты являются обычным явлением. Если свет от лампы проецируется рефлектором и/или линзой, то возникающий в результате эффект мерцания может смущать зрителя.

Согласно одному из аспектов изобретения обнаружено, что эффект мерцания может быть исключен путем вращения баллона с достаточно высокой скоростью.

Обнаружено, что для лампы, показанной на фиг. 2, эффективная скорость вращения для устранения мерцания составляет 2000- 2500 об/мин. Если свет, проецируемый лампой, увеличивается, то может потребоваться более высокая скорость.

На фиг. 3 описан пример осуществления изобретения, касающийся предотвращения дугового разряда. К арматуре лампы, в общем обозначенной как 31, подводят энергию из экспериментальной установки системы питания, в общем обозначенной как 32.

Система питания имеет следующую конфигурацию. Микроволновый источник питания 33, например промышленный микроволновой источник - магнетрон, производит от нескольких десятков до нескольких сотен ватт микроволновой мощности предпочтительно при стандартной частоте 2,45 ГГц. Источник 33 присоединен к трехканальному циркулятору 34, который изолирует источник 33 от непоглощенной мощности, отражаемой из арматуры 31. Циркулятор соединен с измерителем мощности 35, который измеряет прямую и отраженную мощность, и с рассеивающей нагрузкой 36, поглощающей отраженную мощность. Мощность проходит через измеритель мощности 35 к секции волновода 37а, которая соединена с арматурой 31.

Все линии соединения, обозначенные цифрами 37, 37а, представляют собой прямоугольный волновод. Рассеивающая нагрузка 36 соединена непосредственно с циркулятором 34. В промышленной конструкции систему питания 32 обычно упрощают, исключая измеритель мощности 35, циркулятор 34 и рассеивающую нагрузку 36, как, например, в примере осуществления изобретния, описанном ниже на фиг. 4.

На фиг. 3 арматура 31 установлена на средней линии верхней поверхности широкой стороны 38 прямоугольного волновода 37а. Прямоугольный волновод 37, 37а имеет соответствующий размер для распространения микроволнового режима ТЕ10 так, чтобы электрическое поле было поляризовано нормально к широким стенкам волновода 37а. Полый трубчатый элемент внутреннего проводника 39 размещен перпендикулярно и входит в отверстие 40 на средней линии верхней поверхности широкой стороны 38. Отверстие имеет немного больший размер, чем внутренний проводник 39, для обеспечения зазора изолирующего промежутка между внутренним проводником 39 и верхней широкой стенкой 38 волновода. Внутренний проводник прикрепляют тефлоновой шайбой 41 на средней линии верхней поверхности стенки широкой стороны 38, к которому она крепится нейлоновым стопорным винтом 42. Тефлоновую шайбу 41 в свою очередь прикрепляют двумя тефлоновыми стойками 43, 43', к которым она крепится двумя металлическими винтами 41 а (один из которых показан). Металлические винты 41а зенкуются в тефлоновую шайбу, чтобы предотвратить образование с ними дуги. Стойки 43, 43' устанавливают, чтобы разместить шайбу 41 в области слабого электрического поля в арматуре 31 так, чтобы она не взаимодействовала или не поглощала микроволновый сигнал. Верхняя часть внутреннего проводника расположена вблизи сферической оболочки 42а разрядного баллона 42. Длина внутреннего проводника может быть выбрана соответствующей для получения резонанса. Нижний конец внутреннего проводника выступает вниз приблизительно на 1/6 высоты волновода. Это проникновение выбрано для обеспечения хорошего соединения между арматурой и волноводом 37а. Отверстие 40, шайба 41 и установленный на верхней стенке широкой стороны волновода наружный проводник 44 являются концентрическими по отношению к внешней части внутреннего проводника 39. Наружный проводник 44 включает твердую цилиндрическую часть стенки 44а, которая выступает из верхней стенки широкой стороны волновода 38, и участок профилированной в форме усеченного конуса сетки 44b, которая присоединена к верхней части цилиндрической секции 44a и закрывает камеру, сформированную наружным проводником 44. Стержень баллона 42 проходит через участок сетки 44b вне наружного проводника 44, где он соединен с валом электрического двигателя 45, который сам крепится простым каркасом, не показанным на чертеже. Стержень баллона 42 может быть перпендикулярным для внутреннего проводника 39.

Охлаждающее сопло 46 направляет воздух из источника охлаждающего воздуха 48, например компрессора, через сетку 44b на оболочку баллона 42a. Охлаждающее сопло может быть установлено так, чтобы нормально направлять воздух и на стержень баллона 42, и на внутренний проводник 39, иначе говоря, так, чтобы эти три элемента могли быть взаимно перпендикулярными.

Скользящий закорачивающий шунт 47 установлен на конце волновода 37a для настройки при эксперименте.

В модели, сконструированной как показано на фиг. 3, частота работы составляла 2,45 ГГц. Использовали: волновод 37a типа WR284; внутренний проводник с внешним диаметром 0,030 дюйма, длиной 1,900 дюймов, выступающий в волновод на 0,270 дюйма: сплошную секцию 44a наружного проводника с внутренним диаметром 1,00 дюйма, длиной 1,270 дюйма; сетчатую секцию 44b с более малым диаметром нижнего основания в 1,100 дюйма, с верхним диаметром 0,500 дюймов и высотой 0,90 дюйма. Оболочка баллона 42a была сферической с внутренним диаметром 6,5 мм, объемом 0,144 кубических сантиметров и толщиной стенок 0,5 мм. Оболочка баллона 42a была размещ