[发明专利]超高频无极放电灯光源

说明书

技术领域

本发明涉及涉及一种特殊光源，特别涉及一种试验设备用超高频无极放电灯光源

背景技术

无极放电灯英文名称为“Electrodeless Discharge Lamp”，又称外置电极灯(ExternalElectrode Lamp)，由于没有灯丝或电极进入灯泡内，不会有漏气或灯丝失效等故障，因而寿命特别长。这些灯能产生窄线和无自吸的高强度光谱。

高频气体放电按照外加高频电场角频率ω与电子有效碰撞频率υ的相对大小，可以分成ω＜＜υ、ω≌υ、ω＞＞υ三种情况。对于无极气体放电灯的激发也有这三种情形。

目前，市售包括专利无极放电灯光源装置如下：

1.无极放电灯工作频率均为100KHz以下，这种在低频内工作并激发灯内的气体分子而发光，是一种低压冷光灯，适用于小型化，像手持设备上使用。这种灯依靠电容耦合激发等离子体发光。灯内高频气体放电时ω＜＜υ，电子在高频电场下的运动象一群蜜蜂随风飘动一样向高频电场的瞬时阳极漂移；电场反向时又反向漂移。这类放电属于高频电场直接激发的E型放电，在E型放电中，通常基本的导电电流由位移电流和传导电流共同组成，放电由高频电场激发，传导电流并不闭合，放电比较弱，并且由于发光点在灯管中心，容易产生自吸收，导致发光强度比较低。

2.被誉为绿色新光源的高频无极照明灯，工作频率为2.5～3.0MHz，常用2.65MHz，工作电压在300V以上。其灯管是一个真空放电腔体，它的一端设置汞齐(固汞)，放电腔内填充缓冲放电气体，形成连续的闭合放电环路，放电腔通过环形铁氧体磁芯的中心轴线。事实上，放电腔成为变压器的次级，通过对环绕放电腔外铁氧体磁芯上的线圈交变的高频正弦电压，使电能藕合进放电腔，通过线圈的电流产生稳定的磁通量，进而又沿放电腔产生感应电压来维持放电，使汞离子气化产生的紫外线激发稀土三基色荧光粉发出可见光的。

3.用微波激发，采用商品微波发生器频率2450MHz，石英管放置在微波谐振腔内，微波电磁场通过波导腔提供激发能量。在激发时灯的温度升高，产生大量的热，所以空腔内应通空气进行适当冷却。

上述2和3类放电属于H型放电，其中基本的导电电流具有闭合曲线的形式，它是由交变磁场感应的环形电场激发的，该放电可以调节得很强，类似于弧光放电，该电离气体可以看成是变压器短路的次级回路。弧光放电是一种自持放电，主要特点是维持电压很低，放电的电流密度很大。当放电条件合适时能产生“集肤效应”，使无极放电灯的放电集中在灯壁上进行，所以灯的辐射只经过极薄的一层原子蒸气，共振线的自吸可以大大减小。无论是辐射强度或灯的寿命，都随激发频率的增大而增加，但是激发频率增大导致无极放电灯温度升高，而温度的变动将会导至发射强度的波动，光谱发射便不稳定。一般来说，

1.用射频(100KHz～100MHz)稳定性高，自吸很小。

2.用微波(＞100MHz，常用2450MHz)，输入功率转化成为辐射的效率高，输出强度大有效使用寿命长。

所以现有的无极放电灯光源不能同时满足稳定性高，自吸小，发射强度大，光源寿命长，能低压顺利启动的要求。

发明内容

本发明提供一种稳定性高，自吸小，发射强度大，光源寿命长，能低压顺利启动的超高频无极放电灯光源。

为实现上述目的，本发明采用以下设计方案：

无极放电灯是在直径5～12mm，长40～60mm的石英或玻璃管(视所使用的光谱区而定)中抽成真空并充入压力为67-200Pa的氢气，氘气和惰性气体以及它们的混合气。

无极放电灯置于感应线圈中间，工作时，电磁能由绕于灯管外部的螺线管耦合进入灯内，由于螺线管感应线圈电磁场是均匀变化的，灯内充满等离子发光体，光强度大，辐射均匀。

无极放电灯的激发频率介于射频和微波之间，采用超高频的电磁能激发，工作频率为50MHz～150MHz，即兼顾了射频激发稳定性高，自吸小的特点，又兼顾了微波激发输出强度大有效使用寿命长的特点；另外一方面，采用超高频激发，点火电压峰峰值可以降到几百伏以内。

高频功率发生器，也即高频电子镇流器，它是高频无极放电灯最主要的组成部分，采用的电路形式为单管LC自激振荡方式，没有变压器，只使用一个功率晶体管。

采用光敏传感器控制无极放电灯的启动。

高频功率发生器启动电压和工作电压采用两个二极管D1和D2进行无缝切换，这两个二极管还能有效地防止高频功率电子发生器产生的峰峰值浪涌电压干扰供电电源。