СВЕТОПРОЗРАЧНЫЙ ОБЪЕМНЫЙ РЕЗОНАТОР ДЛЯ СВЧ-РАЗРЯДНЫХ БЕЗЭЛЕКТРОДНЫХ ЛАМП (ВАРИАНТЫ)

Изобретения относятся к области техники сверхвысоких частот (СВЧ) и светотехники и могут быть использованы в СВЧ-разрядных безэлектродных источниках света, в частности, в серных лампах с магнетронами промышленной частоты возбуждения, предназначенных для освещения общественных зданий и сооружений, для наружного освещения городов, населенных пунктов, автомобильных дорог, посадочных полос аэродромов, теплиц, спортивных залов, операционных и т.п.
Уровень техники.
Известен светопрозрачный объемный резонатор для безэлектродных серных СВЧ-ламп, стенки которого выполнены из металлической сетки. (Патент США №5334913, H01J 65/04, 1994 (аналог)).
2
Известен светопрозрачный объемный резонатор для серных СВЧ-разрядных безэлектродных ламп, содержащий закрепленный на обечайке корпус, выполненный из светопрозрачной сетки, имеющий форму цилиндра, либо форму прямоугольного параллелепипеда, при этом резонатор с нормальным типом колебаний при частоте возбуждения 2, 45 ГГц имеет ячейки, площадь каждой из которых составляет до 4 мм. (Патент США №4673846, H01J 65/04, 1987 (аналог).
2
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является светопрозрачный объемный резонатор для серных СВЧ-разрядных безэлектродных ламп, содержащий жестко закрепленный на обечайке корпус, выполненный из светопрозрачной сетки с ячейками, площадь каждой из которых составляет 4 мм. (Патент РФ №2152666, H01J 65/04, 2000 (прототип)).
Недостатком известного светопрозрачного объемного резонатора является его ограниченная светопрозрачность.
Раскрытие изобретения
При создании изобретения решалась задача повышения светопрозрачности объемного резонатора для СВЧ-разрядных безэлектродных ламп при экологической безопасности по СВЧ-излучению.
Технический результат - выведение максимально возможного количества
световой энергии из рабочей камеры при экологической безопасности по СВЧ-излучению.
Указанный технический результат достигается благодаря тому, что в светопрозрачном объемном резонаторе для СВЧ-разрядных безэлектродных ламп, содержащем жестко закрепленный на обечайке корпус, выполненный из светопрозрачной сетки, согласно изобретению, корпус выполнен состоящим по крайней мере из наружного слоя светопрозрачной сетки, внутреннего слоя светопрозрачной сетки и воздушного зазора между ними, при этом внутренний и наружный слои корпуса размещены с обеспечением совмещения продольных и вертикальных перегородок соответствующих ячеек светопрозрачных сеток относительно друг друга по векторам распространения света от центра колбы лампы.
2
При этом согласно изобретению, внутренний слой корпуса стандартного объемного резонатора имеет ячейки, площадь каждой из которых составляет до 150 мм.
При этом согласно изобретению, в качестве стандартного объемного резонатора выбран объемный резонатор цилиндрической формы диаметром 74,7-75,3 мм, высотой 124-126 мм с нормальным типом колебаний при частоте возбуждения 2,45 ГГц.
При этом согласно изобретению, внутренний и наружный слои светопрозрачной сетки закреплены на обечайке коаксиально друг другу.
При этом согласно изобретению, корпус имеет форму перевернутого стакана или форму прямоугольного параллелепипеда.
Указанный технический результат достигается благодаря тому, что в светопрозрачном объемном резонаторе для СВЧ-разрядных безэлектродных ламп, содержащем жестко закрепленный на обечайке корпус, выполненный из светопрозрачной сетки, согласно изобретению, корпус выполнен состоящим по крайней мере из наружного слоя светопрозрачной сетки, внутреннего слоя светопрозрачной сетки и воздушного зазора между ними, при этом внутренний и наружный слои корпуса размещены с обеспечением совмещения продольных и вертикальных перегородок соответствующих ячеек светопрозрачных сеток относительно друг друга по векторам распространения света от центра колбы лампы, причем узлы светопрозрачной сетки наружного слоя соединены с соответствующими узлами светопрозрачной сетки внутреннего слоя корпуса перемычками, размещенными вдоль векторов распространения света от центра колбы лампы.
2
При этом согласно изобретению, внутренний слой корпуса стандартного объемного резонатора имеет ячейки, площадь каждой из которых составляет до 150 мм.
При этом согласно изобретению, в качестве стандартного объемного резонатора выбран объемный резонатор цилиндрической формы диаметром 74,7-75,3 мм, высотой 124-126 мм с нормальным типом колебаний при частоте возбуждения 2,45 ГГц.
При этом согласно изобретению, внутренний и наружный слои светопрозрачной сетки закреплены на обечайке коаксиально друг другу.
При этом согласно изобретению, корпус имеет форму перевернутого стакана или форму прямоугольного параллелепипеда.
Перечень фигур чертежей и иных материалов
Изобретения поясняются описанием конкретных примеров выполнения и прилагаемыми чертежами, где на:
фиг.1 изображен общий вид светопрозрачного объемного резонатора для СВЧ-разрядных безэлектродных ламп (вариант 1);
фиг.2 - вид сверху фиг.1 (взаимное расположение внутреннего и внешнего слоев светопрозрачной сетки корпуса) (вариант 1);
фиг.3 - узел А фиг.1 (взаимное размещение узлов ячеек) (вариант 1);
фиг.4 - изображен общий вид светопрозрачного объемного резонатора для СВЧ-разрядных безэлектродных ламп (вариант 2);
фиг.5 - узел Б фиг.4 (расположение перемычек, соединяющих узлы внутреннего и внешнего слоев светопрозрачной сетки корпуса) (вариант 2);
фиг.6 - вид сверху фиг.4 (взаимное расположение внутреннего и внешнего слоев светопрозрачной сетки корпуса) (вариант 2).
Осуществление изобретений
Возможность осуществления изобретений можно продемонстрировать на следующем примере.
Вариант 1.
Светопрозрачный объемный резонатор для СВЧ-разрядных безэлектродных ламп содержит жестко закрепленный, например, посредством сварки, пайки или любым другим подходящим для этого способом, на обечайке 1 корпус 2 (вариант 1, фиг.1).
Обечайка 1 выполнена, например, из металлической полосы, например, из латуни, меди, никеля, нержавеющей стали и т.п.в том числе и материалы с покрытиями,
например, напылением серебра и т.п., т.е. традиционно применяемые коррозионностойкие материалы, электропроводящие свойства которых не изменяются со временем.
Обечайка 1 имеет, например, цилиндрическую форму (фиг.2). Со стороны опорного торца 3 по контуру обечайки 1 выполнен ряд сквозных пазов 4 для установки СВЧ-резонатора в посадочное место на волноводе (на чертеже не показан).
Корпус 2 выполнен, например, из светопрозрачной сетки с толщиной перегородок, выполненных, например, из проволоки диаметром, например, 0,2 мм. Материал сетки также может быть выбран из разряда традиционно применяемых для этих целей: латунь, медь, никель, нержавеющая сталь и т.п. в том числе и материалы с покрытиями, например, напылением серебра и т.п., т.е. традиционно применяемые коррозионностойкие материалы, свойства которых не изменяются со временем.
Ячейки металлической сетки образованы горизонтальными 5 и 6 и вертикальными 7 и 8 перегородками, образующими в местах пересечения так называемые «узлы» 9 и 10 (фиг.3).
Корпус 2 выполнен, как это показано в нашем примере, состоящим по крайней мере трехслойным: из наружного 11 слоя светопрозрачной сетки, внутреннего 12 слоя светопрозрачной сетки и воздушного зазора 13 между ними.
2
Внутренний 12 слой корпуса 2 объемного резонатора имеет ячейки, площадь каждой из которых составляет до 150 мм.
При этом в качестве объемного резонатора выбран объемный резонатор, который используется для серных СВЧ-ламп с магнетроном промышленной частоты. Это объемный резонатор цилиндрической формы диаметром 74,7-75,3 мм, высотой 124-126 мм с нормальным, или основным, типом колебаний при частоте возбуждения 2,45 ГГц.
2
В нашем примере объемный резонатор имеет диаметр, равный 75 мм, высоту, равную 125 мм, а внутренний 12 слой имеет ячейки, каждая из которых имеет размер 10 мм × 10 мм, т.е. каждая ячейка площадью в 100 мм, что в 25 раз больше площади ячейки прототипа.
Размеры ячейки наружного 11 слоя определены графически такими, что при сборке обеспечивают совмещение горизонтальных 5 и 6 и вертикальных 7 и 8 перегородок соответствующих ячеек относительно друг друга по векторам 14 распространения света, от центра О колбы лампы. При выборе воздушного зазора 13
между внутренним 12 и наружным 11 слоями размером, равным 10 мм, т.е. размеру перегородки ячейки внутреннего 12 слоя, размер ячейки наружного 11 слоя составляет примерно 12,5 мм × 12,5 мм.
Наружный 11 слой с горизонтальными 5 и вертикальными 7 перегородками и внутренний 12 слой светопрозрачной сетки с горизонтальными 6 и вертикальными 8 перегородками и узлами закреплены на обечайке 1 коаксиально ей.
Наружный 11 слой светопрозрачной сетки может повторять форму внутреннего 12 слоя светопрозрачной сетки корпуса 2.
Корпус 2 может иметь форму перевернутого стакана, как это показано в нашем примере, или форму прямоугольного параллелепипеда, либо любую подходящую для конкретного случая форму, например, сферическую.
Проведенные исследования работы светопрозрачного объемного резонатора для СВЧ-разрядных безэлектродных ламп по варианту 1 показали, что большая часть СВЧ энергии от СВЧ генератора, например, магнетрона (на чертеже не показан), остается внутри внутреннего 12 слоя светопрозрачной сетки корпуса 2, меньшая часть этой СВЧ энергии остается между внутренним 12 и наружным 11 слоями светопрозрачного корпуса 2, а та часть СВЧ энергии, которая вышла за пределы наружного 11 слоя светопрозрачной сетки корпуса 2 намного меньше предельно допустимого уровня облучения, и естественно, опасность облучения потребителя исключается, при этом из рабочей камеры СВЧ-лампы при экологической безопасности по СВЧ-излучению выведено максимально возможное количество световой энергии за счет появившейся возможности увеличить эффективную площадь сечения ячеек светопрозрачных сеток корпуса 2 более, чем в 30 раз по сравнению с прототипом.
Вариант 2.
Светопрозрачный сверхвысокочастотный (СВЧ) объемный резонатор по варианту 2 также содержит жестко закрепленный на обечайке 1 корпус 2, выполненный из светопрозрачной сетки, с рядом сквозных пазов 4 для установки СВЧ-резонатора в посадочное место на волноводе (на чертеже не показан), расположенных со стороны опорного торца 3 по контуру обечайки 1 (фиг.4).
Корпус 2 выполнен также, как это описано в варианте 1, т.е. по крайней мере, трехслойным, состоящим из наружного 11 слоя светопрозрачной сетки, внутреннего 12 слоя светопрозрачной сетки и воздушной прослойки 13 между ними.
Ячейки металлической сетки корпуса 2 также образованы горизонтальными 5 и 6 и вертикальными 7 и 8 перегородками, образующими в местах пересечения так называемые «узлы» 9 и 10 (фиг.5).
2
Внутренний 12 слой корпуса 2 объемного резонатора имеет ячейки, площадь каждой из которых составляет до 150 мм, т.е. также, как и по варианту 1.
При этом в качестве объемного резонатора также выбран объемный резонатор, который используется для серных СВЧ-ламп с магнетроном промышленной частоты. Это объемный резонатор цилиндрической формы диаметром 74,7-75,3 мм, высотой 124-126 мм с нормальным, или основным, типом колебаний при частоте возбуждения 2,45 ГГц.
Как уже было сказано выше, в нашем примере объемный резонатор имеет диаметр, равный 75 мм, высоту, равную 125 мм, а внутренний 12 слой имеет ячейки, каждая из которых имеет размер 10 мм х10 мм, т.е. каждая ячейка площадью в 100 мм, что в 25 раз больше площади ячейки прототипа.
Размеры ячейки наружного 11 слоя определены графически такими, что при сборке обеспечивают совмещение горизонтальных 5 и 6 и вертикальных 7 и 8 перегородок соответствующих ячеек относительно друг друга по векторам 14 распространения света, от центра О колбы лампы. При выборе воздушного зазора 13 между внутренним 12 и наружным 11 слоями размером, равным 10 мм, т.е. с размер перегородки ячейки внутреннего 12 слоя, размер ячейки наружного 11 слоя составляет примерно 12,5 мм × 12,5 мм.
Наружный 11 слой с горизонтальными 5 и вертикальными 7 перегородками и внутренний 12 слой светопрозрачной сетки с горизонтальными 6 и вертикальными 8 перегородками и узлами также закреплены на обечайке 1 коаксиально ей (фиг.6).
Отличием выполнения резонатора по варианту 2 от варианта 1 является только то, что узлы 9 светопрозрачной сетки наружного 11 слоя соединены перемычками 15 с соответствующими узлами 10 светопрозрачной сетки внутреннего 12 слоя корпуса 2, например, посредством сварки, пайки или любым другим подходящим для этого способом. Перемычки 15 могут быть изготовлены из того же материала, из которого изготовлена светопрозрачная сетка корпуса 2. Перемычки 15, соединяющие узлы 9 и 10 светопрозрачных сеток 11 и 12 корпуса 2, размещены вдоль векторов 14 распространения света от центра О колбы лампы.
Проведенные исследования работы светопрозрачного объемного резонатора для СВЧ-разрядных безэлектродных ламп по варианту 2 показали, что также, как и в варианте 1, большая часть СВЧ энергии от СВЧ генератора, например, магнетрона (на чертеже не показан), остается внутри внутреннего 12 слоя светопрозрачной сетки корпуса 2, меньшая часть этой СВЧ энергии остается между внутренним 12 и наружным 11 слоями светопрозрачного корпуса 2, а за пределами наружного 11 слоя светопрозрачной сетки корпуса 2 благодаря перемычкам 15 уровень излучаемой СВЧ энергии резко снизился даже по сравнению с вариантом 1. Таким образом, та часть СВЧ энергии, которая вышла за пределы объемного резонатора намного меньше предельно допустимого уровня облучения, и естественно, опасность облучения потребителя исключена, при этом из рабочей камеры СВЧ-лампы при экологической безопасности по СВЧ-излучению выведено максимально возможное количество световой энергии за счет появившейся возможности увеличить эффективную площадь сечения ячеек светопрозрачных сеток корпуса 2 более, чем в 30 раз. Кроме того, введение в конструкцию объемного резонатора перемычек 15 позволило повысить жесткость всей конструкции.
Таким образом, созданы новые, простые и очень удобные в производстве конструкции светопрозрачного объемного резонатора для СВЧ-разрядных безэлектродных ламп, позволяющие обеспечить выведение максимально возможного количества световой энергии из рабочей камеры при экологической безопасности по СВЧ-излучению.