微波硫燈的仿真設(shè)計(jì)及動(dòng)態(tài)測試.pdf

1、微波硫燈是上世紀(jì)90年代研制出來的新型光源。它是一種無極電光源，是通過磁控管產(chǎn)生電磁場能量激勵(lì)諧振腔中的氬氣和硫粉產(chǎn)生等離子體而發(fā)光，其光譜和太陽光譜非常接近。與其他光源相比，微波硫燈具有光效高，顯色性能好，光通量高，綠色環(huán)保等性能，因此非常適合在大面積的室內(nèi)照明和室外照明中使用。廣東美的集團(tuán)對微波進(jìn)行了自主研發(fā)，其生產(chǎn)的硫燈基本達(dá)到國際同等水平。然而，由于微波硫燈的成本、散熱、穩(wěn)定性等問題制約了它的發(fā)展，導(dǎo)致目前微波硫燈還不能被廣泛的

2、使用。本論文是基于美的集團(tuán)研發(fā)的微波硫燈基礎(chǔ)之上做的研究。本論文介紹了微波硫燈的背景和國內(nèi)外發(fā)展動(dòng)態(tài)，并對微波硫燈的組成結(jié)構(gòu)及各部分作用作了詳細(xì)的闡述。另外還從理論上對發(fā)光機(jī)理進(jìn)行了研究。本人的工作主要有以下幾個(gè)方面：
　　1.對微波硫燈冷狀態(tài)下的高頻系統(tǒng)進(jìn)行了仿真優(yōu)化。通過仿真得到諧振腔和波導(dǎo)的電磁場分布，確定諧振腔的模式為TE111模，并對網(wǎng)罩壁燒黑現(xiàn)象原因進(jìn)行了分析。通過對諧振腔的高度優(yōu)化，得到當(dāng)頻率為2.458GHz時(shí)，在

3、冷狀態(tài)下燈泡周圍的電場強(qiáng)度最大為3722V/m。此時(shí)諧振腔高度為131.5mm。對調(diào)諧塊的尺寸優(yōu)化得到調(diào)諧塊尺寸為：寬21mm，厚度為9.5mm，高度為40mm時(shí)，燈泡周圍電場強(qiáng)度達(dá)到3781V/m。
　　2.對微波硫燈熱狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)測試。結(jié)合測試得到的輸入駐波系數(shù)和微波硫燈的發(fā)光原理對微波硫燈的啟動(dòng)過程進(jìn)行了研究，將微波硫燈的啟動(dòng)過程分為四個(gè)階段：準(zhǔn)備期、快速放電期、硫等離子體發(fā)光期和穩(wěn)定期。分析了啟動(dòng)過程中的準(zhǔn)備期和快速放電期

4、對硫燈的磁控管以及網(wǎng)罩造成的影響，并分別提出了保護(hù)磁控管和網(wǎng)罩的解決方法。另外本文還針對微波硫燈散熱困難，電源效率低等缺點(diǎn)，提出了采用開關(guān)電源代替雙變壓器電源并進(jìn)行了對比測試，通過測試得到微波硫燈在開關(guān)電源下工作的性能比在雙變壓器電源下的性能更好。
　　3.對微波硫燈進(jìn)行了熱狀態(tài)仿真。根據(jù)熱狀態(tài)測試得到的駐波系數(shù)等參數(shù)對熱狀態(tài)下燈泡內(nèi)等離子體的參數(shù)進(jìn)行模擬仿真，使得模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致時(shí)對應(yīng)的等離子體參數(shù)即為熱狀態(tài)等離子體的等效