一種無電極射頻等離子體燈泡的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及射頻等離子體照明領域，具體是一種無電極射頻等離子體燈泡。
【背景技術】
[0002]目前現有的傳統照明光源都存在電極結構，例如熒光燈、金鹵燈、鈉燈等，這些燈經過長時間工作后，電極與玻璃的密封處非常容易產生漏氣現象，導致了燈泡壽命的縮短。此外，電極材料在長時間高溫工作后會揮發，揮發后附著在燈泡內壁上，會使燈泡內壁發黑，影響燈泡的透光性，導致燈泡的光衰較大，發光效率大大降低。同時，由于電極的存在，燈泡內填充的物質就必須不能和電極發生反應，這就限制了燈泡內填充元素的選擇，所以傳統照明光源的顯色指數，光效等并沒有較大的提升空間。
[0003]近年來，第四代光源中LED的發展非常迅速，理論壽命可達5萬小時，但至目前為止，LED大多只能應用于室內或者其他功率較小場所。在大功率照明領域，由于LED消耗的電能中高達70%以上的能量轉換為熱能，散熱壓力較大，這些熱量帶來的溫度升高會導致LED較大的光衰和壽命的縮短。
[0004]射頻無電極等離子體燈泡，由于不存在電極結構，具有壽命長、光衰小、光效高、色溫可調等優點，具有廣泛的應用前景。其中，燈泡的設計是等離子體燈的核心，它直接關系到了燈泡的發光效率、色溫和顯色指數等關鍵參數。
[0005]
【發明內容】
本發明的目的是提供一種無電極射頻等離子體燈泡，以解決現有技術存在的冋題。
[0006]為了達到上述目的，本發明所采用的技術方案為:
一種無電極射頻等離子體燈泡，包括內有封閉空腔的透明泡體，其特征在于:泡體內空腔的中間段為圓柱形中空結構，泡體內空腔的兩端均為半球形中空結構，且泡體內空腔兩端端面設置為向空腔內部突起的結構，泡體內空腔中設置有發光物質，泡體內空腔中還填充有稀有氣體。
[0007]所述的一種無電極射頻等離子體燈泡，其特征在于:所述泡體的泡壁采用透明的石英玻璃或者半透明陶瓷材料。
[0008]所述的一種無電極射頻等離子體燈泡，其特征在于:所述發光物質由一種或多種金屬元素的鹵化物構成，優選金屬元素的溴化物或者碘化物。
[0009]所述的一種無電極射頻等離子體燈泡，其特征在于:所述發光物質成型為藥丸狀或顆粒狀。
[0010]所述的一種無電極射頻等離子體燈泡，其特征在于:所述稀有氣體是氦、氖、氬、氣、氣氣體中的一種或多種組合。
[0011]所述的一種無電極射頻等離子體燈泡，其特征在于:所述泡體內空腔兩端端面設置為平面。
[0012]所述的一種無電極射頻等離子體燈泡，其特征在于:所述泡體單側外端或兩側外端連接有實心石英玻璃柱。
[0013]無電極射頻等離子體燈泡采用頻率為50MHz至5GHz之間的射頻能量來激勵，利用射頻能量形成的高電場激發燈泡內部的氣體電離，形成高密度等離子體發光。其中，較高的射頻頻率有利于燈泡等離子體發光亮度的提升。輸入燈泡內的射頻功率為50瓦至3千瓦之間。
[0014]無電極射頻等離子體燈泡本身不包含任何金屬電極，也不與任何金屬電極連接。
[0015]本發明具有以下優點:(1)由于不存在電極結構，因而沒有電極和玻璃的密封漏氣問題，大大延長了燈泡的壽命，壽命能達到50000小時以上；也沒有電極揮發導致的光衰減，長時間工作后仍然能保持較高的光通量。(2)體積小，是真正的點光源，燈具的配光效率很高，從而大大提高了整體燈具的發光效率。(3)發光物質不需要考慮填充元素和電極的化學反應，燈泡內可以填充多種的發光物質，因此，可以大范圍對顯色指數、光效和色溫進行合理的調節。(4)結構簡單，體積小，功率大，成本低，便于大批量生產。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發明無電極射頻等離子體燈泡第一個實施例的示意圖。
[0017]圖2為本發明無電極射頻等離子體燈泡第一個實施例的剖面圖。
[0018]圖3為本發明第二個實施例的結構示意圖。
[0019]圖4為本發明第二個實施例的剖視圖。
【具體實施方式】
[0020]如圖1-圖4所示，一種無電極射頻等離子體燈泡，包括內有封閉空腔的透明泡體，泡體內空腔2的中間段為圓柱形中空結構，泡體內空腔2的兩端均為半球形中空結構，且泡體內空腔2兩端端面設置為向空腔2內部突起的結構4，泡體內空腔2中設置有發光物質3，泡體內空腔2中還填充有稀有氣體。
[0021]泡體的泡壁I采用透明的石英玻璃或者半透明陶瓷材料。
[0022]發光物質3由一種或多種金屬元素的鹵化物構成，優選金屬元素的溴化物或者碘化物。
[0023]發光物質3成型為藥丸狀或顆粒狀。
[0024]稀有氣體是氦、氖、氬、氪、氙氣體中的一種或多種組合。
[0025]泡體內空腔兩端端面設置為平面7。
[0026]泡體單側外端或兩側外端連接有實心石英玻璃柱5、6。
[0027]如圖1和圖2所示，本發明第一個實施例的無電極射頻等離子體燈泡，泡壁I采用透明的石英玻璃材料，也可以采用氧化鋁等耐高溫陶瓷材料，將一段空腔2內的氣體完全封閉，作為示范，空腔2內部設置藥丸狀的發光物質3，如圖2所示，燈泡內部空腔2的中間段為圓柱形中空結構，兩端均為半球形中空結構，燈泡內空腔2的兩端具有端面向空腔內部突起的結構4。該內部突起結構4，有利于提高燈泡工作時冷端的溫度，提高燈的發光效率和輻射譜線的顯色性。作為主要的發光物質，發光物質3可以是砸、硫、碲等非金屬元素和汞，當然，也可以填充一種或者多種金屬元素的鹵化物，以便改善燈泡的發光特性，調節燈泡的光譜和顯色指數。使用中，金屬元素的鹵化物一般選擇金屬元素的溴化物或者碘化物，例如碘化鋁、溴化鎵等。在燈的制作時，發光物質3以顆粒狀被裝入石英玻璃封閉的空腔2內，當燈被點燃時，藥丸會蒸發成氣體或等離子體，充滿整個空腔，當燈熄滅時，發光物質3變成粉末狀附著在燈泡內壁上。空腔2內同時填充稀有氣體，該稀有氣體是氦、氖、氬、氪、氙等氣體中的一種或多種組合，作為發光物質工作時的保護氣體，且不與發光元素反應。石英玻璃柱5和6是一段細長的玻璃棒，與燈泡兩端的半球形玻璃泡殼連接，用于燈泡氣體封接時的操作和燈泡工作時的安裝。在本實施例子中，燈泡中間圓柱體的外徑為12mm，長度為10mm，壁厚為2mm，使用中，該燈泡吸收的射頻功率為100W以上。
[0028]本發明無電極射頻等離子體燈泡的第二個實施例的外形結構圖如圖3所示，圖4是其內部結構圖。該示例燈泡的一端只包含一個細長的玻璃棒柄，另一端為半球形玻璃泡殼。泡壁I同樣采用透明的石英玻璃材料，將空腔2內的氣體完全封閉，空腔2內部設置藥丸狀的發光物質3，如圖4所示，燈泡內部空腔2的中間段為圓柱形中空結構，兩端均為半球形中空結構，和第一個實施例不同的是，燈泡內空腔2的兩端具有端面平面7。石英玻璃柱5是一段細長的玻璃棒，安裝在燈泡半球形玻璃泡殼的一端，用于燈泡氣體封接時的操作和燈泡工作時的安裝。燈泡內填充的藥丸和第一個實施例相同，填充氣體為450Torr的氙氣，燈泡受到2.45GHz的射頻電場激發時，發出明亮的白光。
[0029]以上兩個實施例中，可利用頻率為50MHz至5GHz之間的射頻能量產生的電場，使電場在燈泡內的圓柱體中心，或者燈泡一端的半球形結構附近集中，高強度的射頻交流電場擊穿空腔內的氣體電離，隨后激發發光物質放電，形成高亮度的點光源。整個燈泡內部不包括任何金屬電極，沒有金屬電極和玻璃封結的漏氣問題，大大延長了燈泡的使用壽命，減小了光衰減，同時，燈的功率大，體積小，降低了生產工藝的難度和燈的成本。
【主權項】
1.一種無電極射頻等離子體燈泡，包括內有封閉空腔的透明泡體，其特征在于:泡體內空腔的中間段為圓柱形中空結構，泡體內空腔的兩端均為半球形中空結構，且泡體內空腔兩端端面設置為向空腔內部突起的結構，泡體內空腔中設置有發光物質，泡體內空腔中還填充有稀有氣體。2.根據權利要求1所述的一種無電極射頻等離子體燈泡，其特征在于:所述泡體的泡壁采用透明的石英玻璃或者半透明陶瓷材料。3.根據權利要求1所述的一種無電極射頻等離子體燈泡，其特征在于:所述發光物質由一種或多種金屬元素的鹵化物構成，優選金屬元素的溴化物或者碘化物。4.根據權利要求1或3所述的一種無電極射頻等離子體燈泡，其特征在于:所述發光物質成型為藥丸狀或顆粒狀。5.根據權利要求1所述的一種無電極射頻等離子體燈泡，其特征在于:所述稀有氣體是氦、氖、氬、氪、氙氣體中的一種或多種組合。6.根據權利要求1所述的一種無電極射頻等離子體燈泡，其特征在于:所述泡體內空腔兩端端面設置為平面。7.根據權利要求1所述的一種無電極射頻等離子體燈泡，其特征在于:所述泡體單側外端或兩側外端連接有實心石英玻璃柱。
【專利摘要】本發明公開了一種無電極射頻等離子體燈泡，包括內有封閉空腔的泡體，泡體內空腔兩端端面設置為向空腔內部突起的結構，泡體內空腔中設置有發光物質，泡體內空腔中還填充有稀有氣體。本發明大大延長了燈泡的壽命，燈具的配光效率很高，從而大大提高了整體燈具的發光效率，可以大范圍對顯色指數、光效和色溫進行合理的調節，結構簡單，體積小，功率大，成本低，便于大批量生產。
【IPC分類】H01J65/04
【公開號】CN104952690
【申請號】CN201510337054
【發明人】賈華, 程敏, 彭承堯, 朱梁, 張立元, 單家芳, 劉甫坤
【申請人】單家芳, 劉甫坤
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月17日