微波等离子灯的仿真优化与设计开发

论文摘要

微波等离子灯是利用微波能激发谐振腔内等离子体发光的无极放电光源,被视为新世纪最有前景的绿色光源,但由于寿命等问题没有得到根本解决,一直没有实现民用产业化推广。微波等离子灯技术仍需大量改进,其内容从理论到实验十分丰富。广东美的集团下属威特公司的真空电子研发部重点开发这种新型绿色光源,现在生产已初具规模,第一批量产的等离子灯已经交付顺德君兰高尔夫球场使用,然而对于一种新型光源,其技术的不成熟必然带来很多问题,随着等离子灯研发的深入,必须突破这些技术瓶颈。我在美的集团所研究的课题及工作正是针对早期产品进行的仿真优化与设计开发。微波等离子灯主要包含电源、微波发生器(磁控管)、电机、波导、谐振腔、填充物等六大部分。本篇论文重点论述在以上六大部分所作的研究工作。介绍了各部分存在的问题以及改进的思路和创新的成果,此外还着重研究了仿真计算模拟,分析了磁控管在微波等离子灯中的性能以及谐振腔材料等问题。本篇论文在理论上的工作有微波等离子灯的仿真模拟和可见光功率的计算分析,仿真包括冷状态的模拟分析以及热状态的仿真探索。本篇论文在实际工程应用中所做的改进和创新包括以下几个方面:设计新型波导,开发新型谐振腔,研究谐振腔(网罩)材料和制作工艺,改进玻璃泡中填充工艺,应用新型电控结构,实现全封闭自然冷却结构。通过以上工作,现阶段微波等离子灯整灯性能已达到国内领先、国际先进水平,其中光效、寿命、显色指数、匹配等指标参数均有大幅度提高,实现或超过了项目立项时的指标。本文借鉴国内外微波等离子灯相关公开文献,全面系统总结了目前国内所能达到的技术研发水平,从工程实用角度进行概括性论述。希望后继的开发者能吸取其中的经验教训,减少重复性的研究,找到更好的解决问题的思路和方法,早日使这种节能环保的绿色光源实现民用产业化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 微波等离子灯的背景介绍
• 1.2 微波等离子灯的相关知识
• 1.2.1 微波等离子灯结构
• 1.2.2 微波等离子灯发光原理
• 1.2.3 微波等离子灯研发相关设备
• 1.3 国内外研究现状和发展态势
• 1.3.1 国外研究态势
• 1.3.2 国内研究态势
• 1.3.3 美的早期产品性能
• 1.4 课题简介和内容安排
• 第二章 计算机仿真计算与分析
• 2.1 计算机仿真概述
• 2.1.1 仿真基本原理
• 2.1.2 仿真建模和参数设置
• 2.2 计算机冷状态微波参数仿真分析
• 2.2.1 等离子灯冷状态微波参数仿真分析
• 2.2.2 国外典型等离子灯产品的冷状态分析
• 2.2.3 等离子灯早期产品所遇问题仿真分析
• 2.3 计算机热状态仿真分析探索
• 2.3.1 微波等离子灯热状态理论分析
• 2.3.2 微波等离子灯热状态仿真建模
• 第三章 微波等离子灯热状态测试
• 3.1 热状态系统的建立
• 3.2 各组件微波性能测试
• 3.2.1 网罩高度测试
• 3.2.2 磁控管性能测试
• 3.2.3 反光片的测定和环形器的加入
• 第四章 微波等离子灯各组件改进研究
• 4.1 改进方案
• 4.2 微波等离子灯微波组件改进研究
• 4.2.1 早期所用波导系统和典型结构
• 4.2.2 微波传输波导改进
• 4.2.3 谐振腔改进研究
• 4.2.4 网罩材料改进研究
• 4.3 微波等离子灯电源控件改进设计
• 4.3.1 原有电控元件
• 4.3.2 双变压器电控单元电路
• 4.3.3 现用变频电源
• 4.4 自然冷却结构磁控管
• 第五章 微波等离子灯光源研究
• 5.1 微波等离子灯光源特性参数
• 5.1.1 光源特性参量
• 5.1.2 光效测试
• 5.1.3 硫泡填充工艺改进研究
• 5.2 微波等离子灯可见光功率研究
• 5.2.1 可见光功率计算
• 5.2.2 视觉函数的疑问
• 5.2.3 反光片的应用
• 5.3 微波等离子灯硫泡性能对比
• 第六章 微波等离子灯工程应用
• 6.1 君兰高尔夫球场应用
• 6.2 移动工程灯应用
• 第七章 总结
• 致谢
• 参考文献
• 攻硕期间的研究成果