ITPI20010078A1 - Metodo per la produzione con una lampada senza elettrodi di una radiazione uv. visibile o ir e lampada che attua tale metodo - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzione industriale dal titolo "METODO PER LA PRODUZIONE CON UNA LAMPADA SENZA ELETTRODI DI UNA RADIAZIONE UV, VISIBILE 0 IR E LAMPADA CHE ATTUA TALE METODO"

DESCRIZIONE

Ambito dell'invenzione

La presente invenzione si colloca nel campo della produzione di radiazioni elettromagnetiche in modo continuo o impulsato, in un intervallo di lunghezze d'onda ristretto o a banda larga, esteso dall'infrarosso, al visibile, fino all'ultravioletto.

L'invenzione riguarda in particolare la produzione di lampade per impieghi di illuminazione di ambienti chiusi o aperti, nonché di lampade spettrali di potenza, utili al trattamento di materiali non metallici, polimeri o altri materiali di interesse biologico, alla sterilizzazione, a processi di catalisi chimica e fotochimica, al pompaggio di laser, ecc..

Descrizione della tecnica nota

Sono note lampade senza elettrodi di recente tecnologia, (ad esempio a vapori metallici), eccitate a microonde come sorgenti di radiazione visibile ed UV. La definizione di lampade senza elettrodi deriva dal fatto che gli atomi o le altre particelle presenti in un bulbo e che emettono la radiazione non sono in contatto né con la sorgente di eccitazione né con altre parti metalliche. Esse sono capaci di emissioni a banda larga o spettrale, e sono caratterizzate da alta efficienza e da possibilità di emissioni impulsate. Tali lampade sono eccitate ponendole all'interno di un recipiente a pareti metalliche attraversato da microonde, o sottoponendole a fasci di microonde provenienti da una sorgente esterna.

I vantaggi delle lampade senza elettrodi esistenti sono limitati dalle modalità di eccitazione, che ne limitano l'utilizzo al di fuori del campo sperimentale, in particolare per una applicabilità industriale o nel settore dell'illuminazione. Un ulteriore limite è la non applicabilità delle lampade senza elettrodi esistenti nei casi in cui è necessaria una miniaturizzazione.

Sintesi dell'invenzione

È scopo della presente invenzione fornire un metodo per la produzione di una radiazione luminosa o UV, IR, di tipo spettrale o a banda larga, impulsata o continua, senza la necessità di dover disporre di una cavità metallica a microonde o comunque una cavità risonante o comunque di fasci di eccitazione,esterni.

È un altro scopo della presente invenzione fornire un metodo per la produzione di una siffatta radiazione in modo completamente controllabile elettronicamente sia in potenza che in frequenza.

È un ulteriore scopo dell'invenzione fornire una lampada senza elettrodi che attui tale metodo.

È uno scopo particolare dell'invenzione fornire una lampada senza elettrodi che sia miniaturizzabile.

È un ulteriore scopo particolare dell'invenzione fornire una lampada senza elettrodi che sia producibile industrialmente e sia applicabile per impieghi di illuminazione di ambienti chiusi o aperti, nonché come lampada spettrale di potenza, utile al trattamento di materiali non metallici, polimeri o altri materiali di interesse biologico, alla sterilizzazione, a processi di catalisi chimica e fotochimica, a processi fotografici, al pompaggio di laser, per applicazioni spettroscopiche.

Questi ed altri scopi vengono raggiunti dalla presente invenzione. Il metodo prevede le fasi di:

- creazione di almeno una camera chiusa da una parete esterna con un materiale sostanzialmente trasparente in cui viene introdotta una materia eccitabile mediante irraggiamento a microonde, 1'almeno una camera avendo una parete interna di separazione da una cavità accessibile dall'esterno,·

introduzione nella almeno una cavità di almeno una sorgente di radiazione a microonde,

- eccitazione della almeno una sorgente secondo una funzione di potenza e di frequenza predeterminate, 1'almeno una sorgente emettendo una radiazione con conseguente eccitazione della materia all'interno della almeno una camera.

Secondo un altro aspetto dell'invenzione, una lampada senza elettrodi comprende:

- una parete esterna in materiale sostanzialmente trasparente alle radiazioni IR, visibili o UV, definente all'interno una camera comprendente all'interno una materia eccitabile mediante irraggiamento a microonde, - una parete interna che separa la camera da una cavità accessibile dall'esterno;

- almeno una sorgente di radiazione a microonde inserita nella cavità,

- mezzi di eccitazione della almeno una sorgente secondo una funzione di potenza e di frequenza predeterminate.

Vantaggiosamente, la camera è ottenuta mediante introduzione di un primo bulbo in un secondo bulbo, in modo da formare la camera chiusa tra le pareti del primo e del secondo bulbo, le pareti del primo bulbo definendo la cavità.

Preferibilmente, la sorgente è una antenna sottile coassiale, introdotta nella cavità.

La materia eccitabile può essere costituita da gas, vapori, polveri, liquidi, capaci di emettere radiazioni per attivazione.

Possono essere previste più camere affiancate eccitate dalla medesima sorgente, oppure più sorgenti che eccitano la medesima camera o più camere affiancate.

La lampada è in grado di emettere radiazioni a spettro di righe, di bande o misto, in un vasto intervallo di lunghezze d'onda. Funziona senza elettrodi in contatto con le particelle che emettono la radiazione, in modo continuo o a impulsi. Nel secondo caso, la durata dell'impulso della sorgente dipende unicamente dall'inerzia chimica delle pareti del bulbo nei confronti delle sostanze contenute.

Tra i vantaggi dell'invenzione vi sono la possibilità di realizzazione di una sorgente di luce alimentata con un'antenna a microonde, completamente controllabile elettronicamente sia in potenza che in frequenza, avente una particolare geometria, ad esempio a pozzo rientrante, ove è collocata l'antenna. La sorgente può essere realizzata sotto forma di bulbo sottile, con vantaggio per le applicazioni ove è importante la miniaturizzazione.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della lampada senza elettrodi e del metodo per la sua produzione, secondo la presente invenzione, risulteranno più chiaramente con la descrizione che segue di una sua forma realizzativa, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi in cui:

- la figura 1 mostra una lampada senza elettrodi secondo 1' invenzione;

- la figura 2 mostra una prima variante realizzativa della lampada di figura 1;

- la figura 3 mostra una seconda variante realizzativa della lampada di figura 1.

Descrizione di una forma realizzativa preferita

Con riferimento alla figura 1, una lampada in grado di emettere radiazioni elettromagnetiche in modo continuo o impulsato, è costituita da un primo bulbo 1 e un secondo bulbo 2, il primo introdotto nel secondo e saldati in modo da definire tra le rispettive pareti una camera 3. Il primo bulbo è in un materiale trasparente alle microonde mentre il secondo bulbo è in un materiale trasparente alla radiazione di interesse. Entrambi possono essere in vetro. Nel presente esempio i due bulbi sono assialsimmetrici e coassiali .

Nella camera 3 è introdotto, prima della chiusura, un materiale 4 in grado di emettere,la radiazione desiderata per attivazione. In particolare, il materiale può essere formato da gas e/o vapori e/o materiali solidi e/o liquidi capaci di emettere radiazioni elettromagnetiche per eccitazione con radiazione elettromagnetica e/o per urti tra particelle (atomi o molecole) neutre o ionizzate. Il materiale può essere introdotto con un certo grado di vuoto o a pressione superiore a quella atmosferica. Possono essere previste miscele di più gas o vapori, come pure un'unica specie atomica o molecolare.

II primo bulbo 1 delimita una cavità 5 contenente al suo interno un'antenna 6, alimentata in modo noto ad una estremità 7, emettitrice di microonde 8 di predeterminata frequenza e potenza per eccitare i gas o i vapori contenuti nella camera con la conseguente produzione di un plasma. L'emissione di radiazione 9 è dovuta al plasma stesso oppure ad atomi o molecole residenti sulla superficie della camera 3 ed eccitati dalla radiazione elettromagnetica presente e/o da urti con i componenti del plasma. Una frazione o la totalità della radiazione di eccitazione 8 viene assorbita dal plasma, per cui l'emissione di microonde all'esterno delle lampada può essere trascurabile.

Il bulbo esterno 2 e il bulbo interno 1, peraltro di forma qualsiasi, possono essere formati come un unico corpo in vetro a forma di pozzo rientrante, ossia formanti la cavità 5 ove è collocata l'antenna 6 a microonde, per evitare il contatto tra l'antenna 6 stessa ed il plasma nella camera 3.

La composizione spettrale della radiazione emessa dipende dalle sostanze usate per il riempimento del bulbo, dai loro rapporti quantitativi, nonché dalla potenza e dalla frequenza delle microonde utilizzate per 1 'eccitazione.

Come mostrato in figura 2, la sorgente può essere costruita utilizzando più di un'antenna eccitatrice, rispettivamente 6 e 6' , ciascuna antenna risiedendo in una relativa cavità 5, 5' di un rispettivo bulbo interno 1, 1' ed essendo alimentata in 7, 1 ' con una predeterminata frequenza. Le antenne 6 e 6' possono in alternativa alloggiare in un medesimo bulbo interno.

La lampada può essere schermata e/o dotata di un sistema di localizzazione per dirigere e/o concentrare la radiazione emessa (non mostrato in figura).

Come mostrato in figura 3, secondo una ulteriore variante realizzativa dell'invenzione, possono essere previste più di una camera, contenenti ciascuna un materiale eccitabile per attivazione. In particolare, può essere prevista una camera 3' definita dal bulbo 2 e da un bulbo più esterno 2 ' . Il materiale 4' presente nella camera 3' può assorbire le microonde non assorbite dal materiale 4 presente nella camera 3. In alternativa, le camere 3 e 3' anziché essere coassiali possono essere parallele. Ovviamente, sono possibili più combinazioni, in base al numero di antenne, al numero di camere e della loro disposizione.

La descrizione di cui sopra di una forma esecutiva specifica è in grado di mostrare l'invenzione dal punto di vista concettuale in modo che altri, utilizzando la tecnica nota, potranno modificare e/o adattare in varie applicazioni tale forma esecutiva specifica senza ulteriori ricerche e senza allontanarsi dal concetto inventivo, e, quindi, si intende che tali adattamenti e modifiche saranno considerabili come equivalenti della forma esecutiva esemplificata. I mezzi e i materiali per realizzare le varie funzioni descritte potranno essere di varia natura senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione. Si intende che le espressioni o la terminologia utilizzate hanno scopo puramente descrittivo e per questo non limitativo.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un metodo per la produzione di una radiazione luminosa o UV, IR, di tipo spettrale o a banda larga, impulsata o continua, comprendente le fasi di: - creazione di almeno una camera chiusa da una parete esterna con un materiale sostanzialmente trasparente in cui viene introdotta una materia eccitabile mediante irraggiamento a microonde, detta almeno una camera avendo una parete interna che definisce almeno una cavità accessibile dall'esterno; - introduzione in detta almeno una cavità di almeno una sorgente di radiazione a microonde, - eccitazione di detta almeno una sorgente secondo una funzione di potenza e di frequenza predeterminate, detta almeno una sorgente emettendo una radiazione con conseguente eccitazione di detta materia all'interno di detta almeno una camera. 2.Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detta camera è ottenuta mediante introduzione di un primo bulbo in un secondo bulbo, in modo da formare detta camera chiusa tra le pareti del primo e del secondo bulbo, le pareti del primo bulbo definendo detta cavità. 3.Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detta sorgente è una antenna sottile coassiale, introdotta in detta cavità. 4 .Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui detta materia eccitabile è costituita da gas, vapori, polveri, liquidi, capaci di emettere radiazioni per attivazione. 5. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui sono previste più camere affiancate, eccitate dalla medesima sorgente . 6. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui sono previste più sorgenti che eccitano la medesima camera o più camere affiancate. 7. Una lampada senza elettrodi, per la produzione di una radiazione luminosa o UV, IR, di tipo spettrale o a banda larga, impulsata o continua, comprendente: - una parete esterna in materiale sostanzialmente trasparente alle radiazioni IR, visibili o UV, definente all'interno una camera comprendente all'interno una materia eccitabile mediante irraggiamento a microonde, - una parete interna che separa detta camera da una cavità accessibile dall'esterno; almeno una sorgente di radiazione a microonde inserita in detta cavità, - mezzi di eccitazione di detta almeno una sorgente secondo una funzione di potenza e di frequenza predeterminate . 8. Lampada secondo la rivendicazione 7, comprendente un primo bulbo introdotto in un secondo bulbo per la formazione tra detti bulbi di detta camera, le pareti del primo bulbo definendo detta cavità. 9. Lampada secondo la rivendicazione 7, in cui detta sorgente è una antenna sottile coassiale, presente in detta cavità. 10.Lampada secondo la rivendicazione 7, in cui detta materia eccitabile è costituita da gas, vapori, polveri, liquidi, capaci di emettere radiazioni per attivazione, introdotti in detta camera. 11.Lampada secondo la rivendicazione 7, in cui sono previste più camere affiancate, eccitate dalla medesima sorgente presente in detta cavità. 12.Lampada secondo la rivendicazione 7, in cui sono previste più sorgenti che eccitano la medesima camera o più camere affiancate. 13.Una lampada senza elettrodi, per la produzione di una radiazione luminosa o UV, IR, di tipo spettrale o a bandalarga, impulsata o continua, sostanzialmente come sopra descritto ed illustrato con riferimento ai disegni annessi.