目前國內(nèi)對于微波硫燈的仿真研究集中于對工程結(jié)構(gòu)的驗證及優(yōu)化，采用的方式是：在冷狀態(tài)下，對整燈結(jié)構(gòu)的電磁模型進行仿真或轉(zhuǎn)化為等效電磁模型進行仿真。本文則是將關(guān)注點放在了發(fā)光機理中很重要的能量平衡部分，在熱狀態(tài)下采用自洽的局部熱平衡理論，詳細闡述了其用于仿真的迭代過程，并推導(dǎo)了其中各參量的計算公式。

　　微波硫燈是一種高效節(jié)能的綠色無電極光源，該光源具有如下的優(yōu)點：無電極污染、光效高、長壽命、顯色性好、良好的光維持率、光譜連續(xù)、低紫外和紅外輻射、人體舒適度高等。一個典型的微波硫燈是由以下幾個模塊組成：波導(dǎo)、諧振腔、燈泡、磁控管、電機組成。本文中所用的激發(fā)、維持與測量燈泡光譜的裝置是由以下幾部分組成：一個可以產(chǎn)生2.45GHz并將其引入波導(dǎo)中的磁控管，一個金屬網(wǎng)狀圓柱形諧振腔，以及一個由電機帶動旋轉(zhuǎn)固定在石英棒上的石英燈泡。

　　燈泡的典型填充是30mg硫粉與104　Pa的氬氣(室溫)。這里氬氣是用來作為激發(fā)氣體將硫激發(fā)為氣態(tài)，在本文中如果不加特別說明，兩者的壓強都是在典型的等離子體溫度2500K下測量出來的值。

　　計算機仿真是目前進行科學(xué)研究及器件設(shè)計的重要方法，目前根據(jù)仿真目的不同，對微波硫燈的仿真手段有兩種，一種是對微波硫燈的等效電磁模型的仿真，研究其駐波比、場分布，主要目的為了設(shè)計和驗證電磁結(jié)構(gòu)，比如在諸葛天祥提到的用CST仿真硫燈的冷狀態(tài)(非等離子體狀態(tài))，以及徐麗梅提到的用CST 色散參數(shù)模型來仿真熱狀態(tài)。另一種主要是對發(fā)光過程中的等離子體狀態(tài)建模，研究微波硫燈中的能量平衡過程，用來分析發(fā)光過程、研究輸入功率的影響以及改進燈泡內(nèi)填充物成分，國內(nèi)的陳大華和劉曉亞都有對發(fā)光機理進行研究。然而，對于構(gòu)成整套的可以用以準(zhǔn)確仿真的燈泡內(nèi)等離子體與微波相互作用的自洽理論目前研究較少，本文則是在熱狀態(tài)下采用自洽的局部熱平衡理論，詳細闡述了其用于仿真的迭代過程，并推導(dǎo)了其中各參量的計算公式。

1、理論推導(dǎo)

　　由于高壓導(dǎo)致的電子和S2的碰撞頻率在10GHz量級，平衡恢復(fù)過程非常迅速，所以本文假設(shè)等離子體處于局部熱平衡狀態(tài)。其次在不考慮旋轉(zhuǎn)與重力引起的對流傳輸影響的情況下，將該系統(tǒng)看作封閉系統(tǒng)，由于局部熱平衡假設(shè)以及結(jié)構(gòu)對稱性，對于能量的處理，本文采用一維能量方程。

結(jié)論

　　本文采用自洽局部熱平衡模型，計算微波硫燈熱狀態(tài)下溫度、電場分布，并詳細闡述了其迭代過程，及各項參數(shù)的計算方式。將此模型在仿真中進行應(yīng)用，能夠用以預(yù)測光譜的發(fā)展趨勢以及絕對輻射功率，對于更好地理解硫燈發(fā)光機理以及設(shè)計優(yōu)化燈泡填充有著重要意義。