JP2003022786A - Microwave electrodeless discharge lamp device - Google Patents
Microwave electrodeless discharge lamp deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波により
励起発光する物質が封入されかつ内部に電極を持たない
バルブにマイクロ波を供給することによって光源として
用いるマイクロ波無電極放電灯装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microwave electrodeless discharge lamp device which is used as a light source by supplying a microwave to a bulb which has a substance which is excited and emitted by microwaves and which has no electrode inside. is there.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、図６および図７に示すよう
に、バルブ６内に封入された物質をマイクロ波のエネル
ギにより励起発光させる形式の無電極放電灯装置が知ら
れている（たとえば、特開昭５９−８６１５３号公
報）。この公報に記載の無電極放電灯装置では、マイク
ロ波共振器である金属製の空洞共振器５の内部にバルブ
６を配置し、空洞共振器５による共振を利用してマイク
ロ波のエネルギをバルブ６に供給するように構成されて
いる。2. Description of the Related Art Conventionally, as shown in FIGS. 6 and 7, there is known an electrodeless discharge lamp device of a type in which a substance enclosed in a bulb 6 is excited and emitted by microwave energy (for example, as shown in FIG. JP-A-59-86153). In the electrodeless discharge lamp device described in this publication, a valve 6 is arranged inside a metallic cavity resonator 5 which is a microwave resonator, and microwave energy is valved by utilizing resonance of the cavity resonator 5. It is configured to supply to 6.
【０００３】バルブ６は石英ガラスのような透光性材料
により形成され、バルブ６の内部には希ガスと金属との
混合物からなる放電媒体が封入されている。バルブ６に
供給するマイクロ波は筐体１０に取り付けたマグネトロ
ン１を用いたマイクロ波発生手段により発生され、導波
管３からなる導波路を通して空洞共振器５に導かれる。
空洞共振器５と導波管３とはマイクロ波導入用の結合手
段としての結合孔４を通して結合されている。したがっ
て、空洞共振器５の内部寸法を適宜に設定することによ
って、空洞共振器５の内部に定在波が生じ、この共振エ
ネルギによってバルブ６に効率よくマイクロ波のエネル
ギを供給することが可能になる。このようにしてバルブ
６にマイクロ波のエネルギが供給されると、バルブ６に
封入された放電媒体が励起発光して光を取り出すことが
できるのである。ここに、空洞共振器５の壁体は、マイ
クロ波の外部への漏洩を抑制しながらもバルブ６からの
光を外部に取り出すことを可能とするために、金属メッ
シュないし金網によって形成されている。The bulb 6 is made of a translucent material such as quartz glass, and a discharge medium made of a mixture of a rare gas and a metal is enclosed inside the bulb 6. The microwave supplied to the valve 6 is generated by the microwave generation means using the magnetron 1 attached to the housing 10, and is guided to the cavity resonator 5 through the waveguide including the waveguide 3.
The cavity resonator 5 and the waveguide 3 are coupled to each other through a coupling hole 4 serving as coupling means for introducing microwaves. Therefore, by appropriately setting the internal dimensions of the cavity resonator 5, a standing wave is generated inside the cavity resonator 5, and this resonance energy enables efficient supply of microwave energy to the valve 6. Become. When the microwave energy is supplied to the bulb 6 in this manner, the discharge medium enclosed in the bulb 6 is excited and emits light to extract light. Here, the wall of the cavity resonator 5 is formed of a metal mesh or a wire mesh in order to allow the light from the bulb 6 to be extracted to the outside while suppressing the leakage of microwaves to the outside. .
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報に
記載の構成では、空洞共振器５の壁体が金属メッシュな
いし金網によって形成されているものであるから、空洞
共振器５からのマイクロ波の漏洩を抑制するために、メ
ッシュの目ないし網目（以下、網目という）の寸法をマ
イクロ波の波長よりも充分に小さくする必要がある。By the way, in the structure described in the above publication, since the wall of the cavity resonator 5 is formed by the metal mesh or the wire mesh, the microwave from the cavity resonator 5 is generated. In order to suppress leakage, it is necessary to make the size of the mesh or mesh (hereinafter referred to as mesh) sufficiently smaller than the wavelength of the microwave.
【０００５】しかしながら、バルブ６からの光を空洞共
振器５の外部に取り出す効率を高めるには、網目の寸法
をできるだけ大きくして開口率を高めることが望まし
い。つまり、マイクロ波の漏洩を抑制することと、光の
取出効率を高めることとはトレードオフの関係であっ
て、上記公報に記載の技術では両者をともに満足させる
のは困難であるから妥協設計にならざるを得ない。However, in order to increase the efficiency of extracting the light from the bulb 6 to the outside of the cavity resonator 5, it is desirable to increase the size of the mesh to increase the aperture ratio. In other words, there is a trade-off relationship between suppressing microwave leakage and increasing light extraction efficiency, and it is difficult to satisfy both of them with the technique described in the above publication, so a compromise design is required. I have no choice.
【０００６】また、マイクロ波の漏洩を抑制するために
網目の寸法を小さくしながらも光の取出効率を高くしよ
うとすれば、隣り合う網目間の距離を小さくする（言い
換えると、網の線径を小さくする）ことが必要であっ
て、空洞共振器５の機械的強度の低下につながるから、
空洞共振器５が変形しやすくなる。仮に空洞共振器５が
変形すれば、空洞共振器５の共振周波数にずれが生じて
バルブ６に充分なエネルギを供給することができなくな
り、場合によってはバルブ６が点灯しなくなることもあ
る。In order to increase the light extraction efficiency while reducing the size of the mesh in order to suppress microwave leakage, the distance between adjacent meshes is reduced (in other words, the wire diameter of the mesh). Is required, which leads to a decrease in the mechanical strength of the cavity resonator 5,
The cavity resonator 5 is easily deformed. If the cavity resonator 5 is deformed, the resonance frequency of the cavity resonator 5 shifts, and sufficient energy cannot be supplied to the bulb 6, and the bulb 6 may not light up in some cases.
【０００７】さらに、バルブ６は点灯すると高温（たと
えば、８００℃程度）になるから、空洞共振器５もバル
ブ６からの熱によって高温になる。高温になれば空洞共
振器５の材料が劣化しやすくなるから、耐久性を高める
には空洞共振器５の放熱効率を高めることが要求され
る。しかしながら、上述のように隣り合う網目間の距離
を小さくする構成では、網の線径が小さいから熱の伝導
効率が低いとともに空洞共振器５の放熱面積を大きくと
ることができないものであるから、結果的に空洞共振器
５からの放熱効率が低く、空洞共振器５の熱に対する耐
久性が不十分になる。Further, since the bulb 6 is heated to a high temperature (for example, about 800 ° C.), the cavity resonator 5 is also heated to a high temperature by the heat from the bulb 6. When the temperature rises, the material of the cavity resonator 5 is likely to deteriorate, so that it is required to enhance the heat radiation efficiency of the cavity resonator 5 in order to improve the durability. However, in the configuration in which the distance between the adjacent meshes is reduced as described above, the wire diameter of the mesh is small, so that the heat conduction efficiency is low and the heat radiation area of the cavity resonator 5 cannot be large. As a result, the efficiency of heat radiation from the cavity resonator 5 is low, and the durability of the cavity resonator 5 against heat becomes insufficient.
【０００８】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、光の取出効率を高めながらもマイク
ロ波の漏洩を抑制したマイクロ波無電極放電灯装置を提
供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a microwave electrodeless discharge lamp device which suppresses microwave leakage while improving light extraction efficiency. .
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、マイ
クロ波を発生するマイクロ波発生手段と、前記マイクロ
波により励起発光する物質が封入された透光性材料から
なるバルブと、バルブを収納し前記マイクロ波を共振さ
せる共振器であって前記マイクロ波の透過を抑制する壁
体を有するとともに壁体の少なくとも一部はバルブから
発生する光が透過可能であるマイクロ波共振器と、前記
マイクロ波をマイクロ波共振器に導入する結合手段とを
備え、マイクロ波共振器の壁体の少なくとも一部には、
導電材料からなる多数個の多角筒をその中心軸に交差す
る面内で配列した形の窓部が形成されてなることを特徴
とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a microwave generating means for generating a microwave, a valve made of a translucent material in which a substance excited and emitted by the microwave is enclosed, and a valve. A resonator for accommodating and resonating the microwave, having a wall body for suppressing transmission of the microwave, and at least a part of the wall body being capable of transmitting light generated from a bulb; And a coupling means for introducing microwaves into the microwave resonator, at least a part of the wall of the microwave resonator,
It is characterized in that a plurality of polygonal cylinders made of a conductive material are arranged in a plane intersecting the central axis thereof to form a window portion.
【００１０】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記窓部が六角筒を中心軸に直交する面内で稠密に
配列したハニカム構造体からなることを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the window portion is formed of a honeycomb structure in which hexagonal cylinders are densely arranged in a plane orthogonal to the central axis.
【００１１】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、前記六角筒は、中心軸に直交する断面内において対
向する２辺がそれぞれ等長であって、中心軸に沿った方
向の長さ寸法が、前記断面内での対向する各２辺間の距
離のうちの最大値より大きく、かつ対向する各２辺間の
距離のうちの最大値の１０倍より小さく設定されている
ことを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the hexagonal cylinder has two sides facing each other in a cross section orthogonal to the central axis, each having an equal length, and a length in a direction along the central axis. The dimension is set to be larger than the maximum value of the distances between the two opposite sides in the cross section and smaller than 10 times the maximum value of the distances between the two opposite sides. Characterize.
【００１２】請求項４の発明は、請求項１ないし請求項
３の発明において、前記結合手段の近傍に誘電体損失の
比較的低い部材が配設されていることを特徴とする。The invention of claim 4 is characterized in that, in the invention of claims 1 to 3, a member having a relatively low dielectric loss is disposed in the vicinity of the coupling means.
【００１３】請求項５の発明は、請求項４の発明におい
て、前記部材が前記マイクロ波共振器内に露出する部位
に配置され、かつ白色であることを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the invention, the member is disposed in a portion exposed in the microwave resonator and is white.
【００１４】請求項６の発明は、請求項４または請求項
５の発明において、前記導波路が導波管であり、前記マ
イクロ波共振器が空洞共振器であって、導波管と空洞共
振器との接続部に前記結合手段として結合孔が形成さ
れ、前記部材が結合孔を塞ぐ蓋体であることを特徴とす
る。According to a sixth aspect of the present invention, in the fourth or fifth aspect of the invention, the waveguide is a waveguide and the microwave resonator is a cavity resonator. A coupling hole is formed as the coupling means at the connection portion with the container, and the member is a lid body that closes the coupling hole.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１に示す
ように、本実施形態の基本的な構成は図６および図７に
示した従来構成と同様であって、マイクロ波発生手段と
してのマグネトロン１により発生させたマイクロ波を、
導波路としての導波管３を通して空洞共振器５に導き、
空洞共振器５の内部に配置したバルブ６（図６参照）に
マイクロ波を供給することによって、バルブ６に封入し
た物質を励起発光させるものである。マグネトロン１に
は導波管３に挿入されたアンテナ２（図６参照）が接続
され、導波管３と空洞共振器５との接続部にはマイクロ
波を空洞共振器５に導入する結合手段としての結合孔４
（図６参照）が形成される。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) As shown in FIG. 1, the basic configuration of this embodiment is the same as the conventional configuration shown in FIGS. The microwave generated by the magnetron 1 as a means,
Guide to the cavity resonator 5 through the waveguide 3 as a waveguide,
By supplying microwaves to the valve 6 (see FIG. 6) arranged inside the cavity resonator 5, the substance enclosed in the valve 6 is excited to emit light. An antenna 2 (see FIG. 6) inserted in a waveguide 3 is connected to the magnetron 1, and a coupling means for introducing microwaves into the cavity resonator 5 is provided at a connection portion between the waveguide 3 and the cavity resonator 5. Hole 4 as
(See FIG. 6) is formed.
【００１６】マグネトロン１は筐体１０に固定されてお
り、図示しない電源により駆動されることによりたとえ
ば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生する。導波管３は
マグネトロン１で発生したマイクロ波を低損失で空洞共
振器５に導くために設けられており、ここでは伝送方向
に直交する断面が矩形状である方形導波管を用いてい
る。また、導波管３の断面の寸法は１０９ｍｍ×５４．
５ｍｍに設定されている（この周波数に適合する方形導
波管の規格寸法は、形名がＷＲＪ−２であって、内径呼
び寸法は１０９．２２０ｍｍ×５４．６１０ｍｍであ
る）。アンテナ２は導波管３の長手方向の一方の端面か
ら約１／４波長の位置に配置される。また、結合孔４は
矩形状であって４８ｍｍ×１２ｍｍに設定されている。The magnetron 1 is fixed to the housing 10 and generates a microwave of, for example, 2.45 GHz when driven by a power source (not shown). The waveguide 3 is provided to guide the microwave generated by the magnetron 1 to the cavity resonator 5 with low loss. Here, a rectangular waveguide having a rectangular cross section orthogonal to the transmission direction is used. . Further, the dimensions of the cross section of the waveguide 3 are 109 mm × 54.
It is set to 5 mm (the standard dimensions of the rectangular waveguide suitable for this frequency are the model name is WRJ-2 and the nominal inner diameter is 109.220 mm × 54.610 mm). The antenna 2 is arranged at a position of about ¼ wavelength from one end face of the waveguide 3 in the longitudinal direction. Further, the coupling hole 4 has a rectangular shape and is set to 48 mm × 12 mm.
【００１７】一方、空洞共振器５は円筒状に形成され、
一方の底面は結合孔４を除いて閉塞され、他方の底面は
バルブ６からの光を取り出す窓部７になっている。空洞
共振器５の壁体は導電材料であるアルミニウムにより形
成されており、窓部７を除く部分である共振器本体５ａ
の内側面は鏡面仕上げになっている。窓部７は正六角筒
からなる単位筒７ａを中心軸に直交する面内で稠密に配
列して一体化した形のハニカム構造体であり、共振器本
体５ａとは良好な電気的接続状態が得られるように接続
されている。ここに、空洞共振器５の共振器本体５ａは
中心軸に沿う方向の寸法が１８４ｍｍであって内径が７
６ｍｍに設定されている。また、窓部７は、隣り合う単
位筒７ａを仕切る壁面の厚みが０．２ｍｍ、単位筒７ａ
において中心軸に直交する面内で対向する２辺間の距離
（図１（ｂ）のＤ）が５ｍｍ、単位筒７ａの中心軸に沿
う方向の長さ寸法（図１（ｂ）のＬ）が１５ｍｍに設定
されている。これらの数値は一例であって、目的に応じ
て適宜に設定すればよい。たとえば、単位筒７ａにおい
て対向する２辺間の距離Ｄと、中心軸に沿う方向の長さ
寸法Ｌとが、Ｄ＜Ｌ＜１０Ｄの関係を満たすように設計
すれば、窓部７がルーバとして機能し側方への光の漏洩
が少なくなるように配光を制御することができる。ま
た、距離Ｄはマイクロ波の波長よりも小さければよい
が、望ましくは距離Ｄが波長の１０分の１以下になるよ
うに設計する。なお、単位筒７ａは正六角形であること
は必須ではなく、たとえば中心軸に直交する断面におい
て隣り合う辺の長さが異なる六角形や他の形状であって
もよい。隣り合う辺の長さが異なる六角形を採用する場
合には、対向する各２辺の距離のうちの最大値を距離Ｄ
として上述の関係を設定する。On the other hand, the cavity resonator 5 is formed in a cylindrical shape,
One bottom surface is closed except for the coupling hole 4, and the other bottom surface is a window portion 7 through which light from the bulb 6 is extracted. The wall of the cavity resonator 5 is made of aluminum which is a conductive material, and the resonator body 5a which is a portion excluding the window 7
The inner surface of the has a mirror finish. The window portion 7 is a honeycomb structure in which unit tubes 7a made of regular hexagonal tubes are densely arranged and integrated in a plane orthogonal to the central axis, and a good electrical connection state with the resonator body 5a is obtained. Connected to get. Here, the resonator body 5a of the cavity resonator 5 has a dimension of 184 mm in the direction along the central axis and an inner diameter of 7 mm.
It is set to 6 mm. Further, the window portion 7 has a wall surface having a thickness of 0.2 mm for partitioning adjacent unit tubes 7a,
In Fig. 1, the distance between two sides facing each other in the plane orthogonal to the central axis (D in Fig. 1 (b)) is 5 mm, and the length dimension in the direction along the central axis of the unit cylinder 7a (L in Fig. 1 (b)). Is set to 15 mm. These numerical values are examples and may be set appropriately according to the purpose. For example, if the distance D between two opposite sides of the unit cylinder 7a and the length dimension L in the direction along the central axis are designed so as to satisfy the relationship of D <L <10D, the window portion 7 serves as a louver. The light distribution can be controlled to function and reduce side light leakage. Further, the distance D may be smaller than the wavelength of the microwave, but preferably, the distance D is designed to be 1/10 or less of the wavelength. The unit cylinder 7a does not necessarily have to be a regular hexagon, and may be, for example, a hexagon or another shape in which adjacent sides have different lengths in a cross section orthogonal to the central axis. In the case of adopting a hexagon in which the lengths of adjacent sides are different, the maximum value of the distances of the two opposite sides is the distance D.
The above relationship is set as.
【００１８】バルブ６は、上述した空洞共振器５の中央
部であって空洞共振器５の内部空間において電界強度が
比較的高い部位に配置される。バルブ６は石英ガラスか
らなり、石英ガラス製の支持棒６ａ（図６参照）を介し
て筐体１０に固定される。また、バルブ６の内部には放
電媒体として、アルゴン、水銀、メタルハライド（希土
類ハライドおよびアルカリ金属ハライド）を封入してあ
る。ここに、本実施形態では、バルブ６の内径は２５ｍ
ｍ、アルゴンは４０ｈＰａ、水銀は３０ｍｇ、希土類ハ
ライドは５ｍｇ、アルカリ金属ハライドは１０ｍｇとし
てある。The valve 6 is arranged in the central portion of the above-mentioned cavity resonator 5 and in a portion where the electric field strength is relatively high in the internal space of the cavity resonator 5. The bulb 6 is made of quartz glass, and is fixed to the housing 10 via a quartz glass support rod 6a (see FIG. 6). Further, argon, mercury, and metal halides (rare earth halides and alkali metal halides) are enclosed as the discharge medium inside the bulb 6. Here, in the present embodiment, the inner diameter of the valve 6 is 25 m.
m, argon 40 hPa, mercury 30 mg, rare earth halide 5 mg, and alkali metal halide 10 mg.
【００１９】ところで、上述したマイクロ波無電極放電
灯装置において、マグネトロン１に電源を供給し、マグ
ネトロン１からマイクロ波を発生させると、マグネトロ
ン１に接続したアンテナ２から導波管３にマイクロ波が
送出され、マイクロ波は導波管３を通して結合孔４に到
達する。導波管３は同軸ケーブルなどに比較して低損失
であるから、マグネトロン１において発生したマイクロ
波は空洞共振器５に効率よく導かれることになる。In the microwave electrodeless discharge lamp device described above, when power is supplied to the magnetron 1 and microwaves are generated from the magnetron 1, microwaves are transmitted from the antenna 2 connected to the magnetron 1 to the waveguide 3. The transmitted microwaves reach the coupling hole 4 through the waveguide 3. Since the waveguide 3 has a low loss as compared with a coaxial cable or the like, the microwave generated in the magnetron 1 is efficiently guided to the cavity resonator 5.
【００２０】このようにして空洞共振器５にマイクロ波
が導入されると、空洞共振器５でマイクロ波が共振する
ことにより、バルブ６にマイクロ波のエネルギが供給さ
れ、バルブ６に封入された放電媒体が電離ないし励起し
放電が開始される。ここに、放電を開始した直後におい
ては水銀を主体とする放電であるが、放電によってバル
ブ６の管壁温度が上昇すると室温で固体であったメタル
ハライドが蒸発し放電アーク内において金属原子とハロ
ゲン原子とに分離される。したがって、金属原子が励起
されて発光するのである。When microwaves are introduced into the cavity resonator 5 in this manner, the microwaves resonate in the cavity resonator 5 so that microwave energy is supplied to the valve 6 and enclosed in the valve 6. The discharge medium is ionized or excited to start discharge. Immediately after the start of the discharge, the discharge is mainly composed of mercury, but when the temperature of the wall of the bulb 6 rises due to the discharge, the metal halide that was solid at room temperature is evaporated and metal atoms and halogen atoms are generated in the discharge arc. And separated. Therefore, the metal atom is excited to emit light.
【００２１】バルブ６からの光は窓部７を通して空洞共
振器５の外部に放射される。また、共振器本体５ａの内
側面は鏡面仕上げが施されているから、バルブ６から放
射されて共振器本体５ａの内側面に到達した光は効率よ
く反射され、最終的に窓部７を通して空洞共振器５の外
部に取り出される。窓部７の開口率は従来構成のような
金網に比較すると十分に大きいから、光の透過効率は従
来構成よりも高くなる。The light from the bulb 6 is emitted to the outside of the cavity resonator 5 through the window 7. Further, since the inner surface of the resonator body 5a is mirror-finished, the light emitted from the bulb 6 and reaching the inner surface of the resonator body 5a is efficiently reflected, and finally the cavity is passed through the window portion 7. It is taken out of the resonator 5. Since the aperture ratio of the window portion 7 is sufficiently larger than that of the wire mesh as in the conventional configuration, the light transmission efficiency is higher than that in the conventional configuration.
【００２２】一方、窓部７によるマイクロ波の減衰量Ａ
は、単位筒７ａにおいて対向する２辺間の距離Ｄが波長
の１０分の１以下であるときには、Ａ＝２７．３×Ｌ／
Ｄ［ｄＢ］になる。したがって、上述した寸法（Ｄ＝５
ｍｍ、Ｌ＝１５ｍｍ）を適用すれば、Ａ＝８１．９［ｄ
Ｂ］になる。このように減衰量Ａが非常に大きいから実
質的には窓部７からのマイクロ波の漏れはないと考えて
よい。また、共振器本体５ａの側壁には孔がないからマ
イクロ波の漏洩は生じない。つまり、空洞共振器５から
は実質的にマイクロ波の漏れはないと言える。On the other hand, the microwave attenuation amount A by the window 7
Is A = 27.3 × L / when the distance D between the two opposite sides of the unit cylinder 7a is 1/10 or less of the wavelength.
It becomes D [dB]. Therefore, the above-mentioned dimension (D = 5
mm, L = 15 mm), A = 81.9 [d
B]. Since the attenuation amount A is extremely large as described above, it can be considered that there is substantially no microwave leakage from the window 7. Further, since there is no hole in the side wall of the resonator body 5a, microwave leakage does not occur. That is, it can be said that there is substantially no microwave leakage from the cavity resonator 5.
【００２３】上述の構成を採用したことによって、窓部
７の開口率が大きくなるが、窓部７がハニカム構造体で
あって機械的強度が大きいから、空洞共振器５の変形に
よる共振周波数のずれが生じにくく、結果的に空洞共振
器５の変形によってバルブ６への供給エネルギが変化し
て点灯できなくなる可能性が大幅に低減される。また、
窓部７は正六角筒である単位筒７ａの集合体であるか
ら、中心軸に沿う方向の長さ寸法Ｌを調節することによ
って配光を制御することが可能になる。たとえば、長さ
寸法Ｌを大きくすればビームの広がりが小さくなり、指
向性の高い配光になる。さらに、空洞共振器５はバルブ
６の点灯時に高温になるが、ハニカム構造体である窓部
７を設けていることにより、窓部７の表面積を大きくと
ることができ、結果的に空洞共振器５からの放熱を従来
構成に比較して効率よく行うことが可能になり、空洞共
振器５の過昇温による材料の劣化を抑制することができ
る。しかも、窓部７がハニカム構造体であることによっ
て、空洞共振器５の内部で生じる対流を抑制することが
でき、対流によるバルブ６の温度変化を抑制して、安定
した点灯状態を得ることが可能になる。By adopting the above-mentioned structure, the aperture ratio of the window portion 7 becomes large. However, since the window portion 7 is a honeycomb structure and has high mechanical strength, the resonance frequency of the resonance frequency due to the deformation of the cavity resonator 5 is increased. The deviation is unlikely to occur, and as a result, the possibility that the energy supplied to the bulb 6 changes due to the deformation of the cavity resonator 5 and the lighting cannot be performed is greatly reduced. Also,
Since the window 7 is an assembly of unit tubes 7a which are regular hexagonal tubes, it is possible to control the light distribution by adjusting the length dimension L in the direction along the central axis. For example, if the length L is increased, the spread of the beam is reduced, and the light distribution has high directivity. Further, although the cavity resonator 5 has a high temperature when the bulb 6 is turned on, the surface area of the window portion 7 can be increased by providing the window portion 7 which is a honeycomb structure, and as a result, the cavity resonator 5 can be obtained. It is possible to efficiently dissipate heat from the antenna 5 as compared with the conventional configuration, and it is possible to suppress deterioration of the material due to excessive temperature rise of the cavity resonator 5. Moreover, since the window portion 7 is a honeycomb structure, convection that occurs inside the cavity resonator 5 can be suppressed, the temperature change of the bulb 6 due to convection can be suppressed, and a stable lighting state can be obtained. It will be possible.
【００２４】なお、上述した実施形態は一例であって、
たとえば空洞共振器５は円筒状である必要はなく、多角
筒状としたり、共振器本体５ａの側面が回転楕円面の一
部や放物面の一部であるような形状も採用可能である。
また、窓部７は共振器本体５ａの一方の底面に配置して
いるが、共振器本体５ａの側壁にハニカム構造体である
窓部７を設けるようにしてもよいのはもちろんのことで
ある。さらに、単位筒７ａの内径はバルブ６に供給する
マイクロ波の波長よりも短いという条件を満たしていれ
ば、とくに制限はなく、単位筒７ａとして寸法や形状の
異なるものを組み合わせることも可能である。たとえ
ば、図２および図３に示す構成では、窓部７を構成する
単位筒７ａについて、中心軸に直交する断面形状を矩形
状とし、各単位筒７ａの開口寸法および中心軸に沿う方
向の長さ寸法を窓部７の場所に応じて異ならせた例を示
している。また、共振器本体５ａについても角筒状とし
てある。図示例では、窓部７の中央部では周辺部よりも
単位筒７ａの開口寸法を小さくし、かつ中心軸に沿う方
向の長さ寸法を小さくしてある。このような単位筒７ａ
の寸法については光の取出効率や配光などを考慮して適
宜に設計することが可能である。また、空洞共振器５の
材料は導電材料であればよく、アルミニウムに限定され
るものではない。The above-described embodiment is an example,
For example, the cavity resonator 5 does not have to be cylindrical, but may be formed in a polygonal cylinder shape, or a shape in which the side surface of the resonator body 5a is a part of a spheroid or a part of a parabola. .
Further, although the window portion 7 is arranged on one bottom surface of the resonator body 5a, it goes without saying that the window portion 7 which is a honeycomb structure may be provided on the side wall of the resonator body 5a. . Further, as long as the inner diameter of the unit cylinder 7a satisfies the condition that it is shorter than the wavelength of the microwave supplied to the valve 6, there is no particular limitation, and unit cylinders 7a having different sizes and shapes can be combined. . For example, in the configurations shown in FIGS. 2 and 3, the unit cylinders 7a forming the window portion 7 have a rectangular cross-sectional shape orthogonal to the central axis, and the unit cylinders 7a each have an opening dimension and a length along the central axis. An example is shown in which the size is different depending on the location of the window 7. Further, the resonator body 5a also has a rectangular tube shape. In the illustrated example, the opening dimension of the unit cylinder 7a is smaller in the central portion of the window portion 7 than in the peripheral portion, and the length dimension in the direction along the central axis is smaller. Such a unit cylinder 7a
It is possible to appropriately design the dimensions of (1) in consideration of light extraction efficiency and light distribution. The material of the cavity resonator 5 may be any conductive material, and is not limited to aluminum.
【００２５】（第２の実施の形態）本実施形態は、図４
に示すように、空洞共振器５をカゴ状に形成したもので
ある。すなわち、金属の線材からなる円環状の複数個の
横輪５ｂを図の上下方向に離間して配列し、金属の線材
からなる棒状の複数本の縦棒５ｃにより横輪５ｂを連結
した形状に形成される。ここに横輪５ｂと縦棒５ｃとに
より形成されるカゴ目の寸法はマイクロ波の漏洩を抑制
できる程度（つまり、マイクロ波の波長よりも小さい寸
法）に設定される。(Second Embodiment) This embodiment is shown in FIG.
As shown in, the cavity resonator 5 is formed in a cage shape. That is, a plurality of annular horizontal wheels 5b made of metal wire rods are arranged in the vertical direction in the drawing so as to be spaced apart from each other, and the horizontal wheels 5b are connected by a plurality of rod-shaped vertical rods 5c made of metal wire rods. It Here, the size of the basket formed by the horizontal wheel 5b and the vertical bar 5c is set to such a degree that microwave leakage can be suppressed (that is, a size smaller than the wavelength of the microwave).
【００２６】また、本実施形態では、第１の実施の形態
のように共振器本体５ａの側壁の内側面を反射面として
利用できないから、筐体１０とバルブ６との間に支持棒
６ａが貫通する白色のシート８を配置してある。シート
８は結合孔４の近傍に配置され、空洞共振器５の中心軸
に直交する断面で空洞共振器５の内側形状にほぼ一致す
るように形成されている。シート８の材料としては、マ
イクロ波を透過させかつ耐熱性を有する材料が望まし
く、本実施形態ではテフロン（登録商標）を用いてい
る。しかして、シート８が反射板として機能し、バルブ
６からの光が窓部７を通して外部に放射される。また、
シート８を設けていることによって、結合孔４からの空
気の流れがバルブ６に影響するのを防止することがで
き、結果的にバルブ６の周囲の温度変化を抑制してバル
ブ６を安定に点灯させることが可能になる。他の構成お
よび動作は第１の実施の形態と同様である。Further, in this embodiment, unlike the first embodiment, the inner side surface of the side wall of the resonator body 5a cannot be used as a reflecting surface, so that the support rod 6a is provided between the housing 10 and the valve 6. A white sheet 8 penetrating therethrough is arranged. The sheet 8 is arranged in the vicinity of the coupling hole 4, and is formed so as to substantially match the inner shape of the cavity resonator 5 in a cross section orthogonal to the central axis of the cavity resonator 5. As the material of the sheet 8, a material that transmits microwaves and has heat resistance is desirable, and Teflon (registered trademark) is used in this embodiment. Then, the sheet 8 functions as a reflection plate, and the light from the bulb 6 is emitted to the outside through the window 7. Also,
By providing the seat 8, it is possible to prevent the air flow from the coupling hole 4 from affecting the valve 6, and as a result, suppress the temperature change around the valve 6 and stabilize the valve 6. It will be possible to light it. Other configurations and operations are similar to those of the first embodiment.
【００２７】（第３の実施の形態）本実施形態は、図５
に示すように、結合孔４に蓋体９を取り付けたものであ
り、蓋体９の材料としてはマイクロ波の透過を妨げない
材料が選択される。この種の材料としては、マイクロ波
に対する誘電体損が比較的小さいテフロン（登録商標）
やセラミックが選択される。蓋体９は、結合孔４の周縁
に周部が載置される蓋板９ａと、蓋板９ａの一面に突設
され結合孔４に嵌合する蓋脚９ｂとを連続一体に備え
る。蓋体９は第１の実施の形態と第２の実施の形態との
どちらの構成にも適用することができるが、第１の実施
の形態において蓋体９を付加する場合には、白色の蓋体
９を用いることによって光の損失を低減することが望ま
しい。(Third Embodiment) This embodiment is shown in FIG.
As shown in FIG. 3, the lid 9 is attached to the coupling hole 4, and the material of the lid 9 is selected so as not to prevent the transmission of microwaves. As this type of material, Teflon (registered trademark) has a relatively low dielectric loss with respect to microwaves.
And ceramics are selected. The lid body 9 continuously and integrally includes a lid plate 9a having a peripheral portion mounted on the peripheral edge of the coupling hole 4, and a lid leg 9b protruding from one surface of the lid plate 9a and fitted into the coupling hole 4. The lid 9 can be applied to both the configurations of the first embodiment and the second embodiment. However, when the lid 9 is added in the first embodiment, the lid 9 is white. It is desirable to reduce the loss of light by using the lid 9.
【００２８】上述のような蓋体９を設けることによっ
て、結合孔４を通して埃、水のような異物が導波管３に
侵入するのを防止することができ、また、空気の流通を
阻止することによって、バルブ６の近傍の空気の流れを
抑制しバルブ６の温度変化を抑制することによってバル
ブ６を安定に点灯させることが可能になる。さらに、結
合部４の周辺ではマイクロ波のエネルギによって放電が
生じることがあるが、結合手段である結合孔４の近傍に
マイクロ波に対して誘電体損失が比較的低い材料からな
る蓋体９を配置することによって不要な放電を阻止する
効果も得られる。その結果、長期に亘って高い信頼性を
確保することができる。他の構成および動作は第１の実
施の形態と同様である。By providing the lid 9 as described above, it is possible to prevent foreign matters such as dust and water from entering the waveguide 3 through the coupling hole 4, and also to prevent air from flowing. As a result, the flow of air near the bulb 6 is suppressed and the temperature change of the bulb 6 is suppressed, so that the bulb 6 can be stably turned on. Further, although a discharge may occur around the coupling portion 4 due to the energy of microwaves, a lid 9 made of a material having a relatively low dielectric loss with respect to microwaves is provided in the vicinity of the coupling hole 4 which is a coupling means. By arranging them, it is possible to obtain an effect of preventing unnecessary discharge. As a result, high reliability can be ensured for a long period of time. Other configurations and operations are similar to those of the first embodiment.
【００２９】[0029]
【発明の効果】請求項１の発明は、マイクロ波を発生す
るマイクロ波発生手段と、前記マイクロ波により励起発
光する物質が封入された透光性材料からなるバルブと、
バルブを収納し前記マイクロ波を共振させる共振器であ
って前記マイクロ波の透過を抑制する壁体を有するとと
もに壁体の少なくとも一部はバルブから発生する光が透
過可能であるマイクロ波共振器と、前記マイクロ波をマ
イクロ波共振器に導入する結合手段とを備え、マイクロ
波共振器の壁体の少なくとも一部には、導電材料からな
る多数個の多角筒をその中心軸に交差する面内で配列し
た形の窓部が形成されてなるものであり、マイクロ波共
振器が多角筒を配列した窓部を壁体に備えることによっ
て、多角筒の開口径はマイクロ波の波長よりも短い程度
に設定すればよく、しかも多数個の多角筒を配列してい
ることにより高い強度が得られるから、窓部の開口率を
比較的大きくとって光の取出効率を比較的高くすること
ができる。すなわち、マイクロ波の漏洩を抑制しながら
も光の取出効率を高めることができる。しかも、窓部の
強度が高いから、マイクロ波共振器の変形が防止され、
共振周波数のずれによってバルブが点灯しなくなる可能
性を低減することができる。さらに、多角筒を配列して
いるから窓部の表面積が比較的大きく、マイクロ波共振
器からの放熱効率を従来構成よりも高めることができ
る。その結果、過熱による劣化を抑制することができ
る。According to the invention of claim 1, a microwave generating means for generating a microwave, and a valve made of a translucent material in which a substance excited and emitted by the microwave is enclosed.
A resonator that houses a valve and that resonates the microwave, has a wall body that suppresses transmission of the microwave, and at least a part of the wall body is a microwave resonator capable of transmitting light generated from the valve. A coupling means for introducing the microwave into the microwave resonator, wherein at least a part of the wall of the microwave resonator has a plurality of polygonal cylinders made of a conductive material in a plane intersecting the central axis thereof. The microwave resonator has a window in which the polygonal cylinders are arranged in the wall body so that the opening diameter of the polygonal cylinder is shorter than the wavelength of the microwave. Since a high intensity can be obtained by arranging a large number of polygonal cylinders, the aperture ratio of the window can be made relatively large and the light extraction efficiency can be made relatively high. That is, it is possible to improve the light extraction efficiency while suppressing the microwave leakage. Moreover, since the strength of the window portion is high, deformation of the microwave resonator is prevented,
It is possible to reduce the possibility that the bulb will not light up due to the shift of the resonance frequency. Further, since the polygonal cylinders are arranged, the surface area of the window is relatively large, and the efficiency of heat radiation from the microwave resonator can be increased as compared with the conventional configuration. As a result, deterioration due to overheating can be suppressed.
【００３０】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記窓部が六角筒を中心軸に直交する面内で稠密に
配列したハニカム構造体からなるものであり、窓部の強
度を高めることができ、結果的に開口率を大きくとるこ
とができて光の取出効率を高めることができる。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the window portion is formed of a honeycomb structure in which hexagonal cylinders are densely arranged in a plane orthogonal to the central axis. As a result, the aperture ratio can be increased and the light extraction efficiency can be increased.
【００３１】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、前記六角筒は、中心軸に直交する断面内において対
向する２辺がそれぞれ等長であって、中心軸に沿った方
向の長さ寸法が、前記断面内での対向する各２辺間の距
離のうちの最大値より大きく、かつ対向する各２辺間の
距離のうちの最大値の１０倍より小さく設定されている
ものであり、この寸法関係によって窓部をルーバとして
機能させ直射光が側方に漏れにくいように配光を制御す
ることができる。According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the hexagonal cylinder has two sides facing each other in a cross section orthogonal to the central axis, each having an equal length, and a length in a direction along the central axis. The size is set to be larger than the maximum value of the distances between the two opposite sides in the cross section and smaller than 10 times the maximum value of the distances between the two opposite sides. Due to this dimensional relationship, it is possible to control the light distribution by making the window function as a louver and preventing direct light from leaking laterally.
【００３２】請求項４の発明は、請求項１ないし請求項
３の発明において、前記結合手段の近傍に誘電体損失の
比較的低い部材が配設されているので、結合手段の近傍
での放電を防止できる。According to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects of the present invention, since a member having a relatively low dielectric loss is disposed near the coupling means, discharge near the coupling means. Can be prevented.
【００３３】請求項５の発明は、請求項４の発明におい
て、前記部材が前記マイクロ波共振器内に露出する部位
に配置され、かつ白色であるから、光を反射して光の損
失を少なくすることができる。According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the invention, since the member is disposed in a portion exposed in the microwave resonator and is white, light is reflected to reduce light loss. can do.
【００３４】請求項６の発明は、請求項４または請求項
５の発明において、前記導波路が導波管であり、前記マ
イクロ波共振器が空洞共振器であって、導波管と空洞共
振器との接続部に前記結合手段として結合孔が形成さ
れ、前記部材が結合孔を塞ぐ蓋体であるから、結合孔か
ら埃や異物が導波管に入るのを防止することができる。According to a sixth aspect of the present invention, in the fourth or fifth aspect of the invention, the waveguide is a waveguide and the microwave resonator is a cavity resonator. Since a coupling hole is formed as the coupling means at the connection portion with the container and the member is a lid that closes the coupling hole, it is possible to prevent dust and foreign matter from entering the waveguide through the coupling hole.
【図１】本発明の第１の実施の形態を示し、（ａ）は斜
視図、（ｂ）は窓部を示す斜視図である。FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, in which (a) is a perspective view and (b) is a perspective view showing a window portion.
【図２】同上の他の構成例を示す要部斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a main part showing another configuration example of the above.
【図３】図２に示した構成例の断面図である。3 is a cross-sectional view of the configuration example shown in FIG.
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す要部斜視図で
ある。FIG. 4 is a perspective view of an essential part showing a second embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第３の実施の形態を示し、（ａ）は蓋
体の装着前の要部斜視図、（ｂ）は蓋体の装着後の要部
斜視図である。5A and 5B show a third embodiment of the present invention, in which FIG. 5A is a perspective view of an essential part before the lid is attached, and FIG. 5B is a perspective view of an essential part after the lid is attached.
【図６】従来例を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a conventional example.
【図７】同上の斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of the above.
１ マグネトロン ３ 導波管 ４ 結合孔 ５ 空洞共振器 ６ バルブ ７ 窓部 ９ 蓋体 1 magnetron 3 Waveguide 4 bond holes 5 Cavity resonator 6 valves 7 windows 9 lid
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 齋見 元洋 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Ｆターム(参考） 5C039 PP08 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Saimi Motohiro 1048, Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric Works Co., Ltd. Inside the company F term (reference) 5C039 PP08
Claims (6)
段と、前記マイクロ波により励起発光する物質が封入さ
れた透光性材料からなるバルブと、バルブを収納し前記
マイクロ波を共振させる共振器であって前記マイクロ波
の透過を抑制する壁体を有するとともに壁体の少なくと
も一部はバルブから発生する光が透過可能であるマイク
ロ波共振器と、前記マイクロ波をマイクロ波共振器に導
入する結合手段とを備え、マイクロ波共振器の壁体の少
なくとも一部には、導電材料からなる多数個の多角筒を
その中心軸に交差する面内で配列した形の窓部が形成さ
れてなることを特徴とするマイクロ波無電極放電灯装
置。1. A microwave generating means for generating a microwave, a valve made of a translucent material in which a substance excited and emitted by the microwave is encapsulated, and a resonator for accommodating the valve to resonate the microwave. A microwave resonator having a wall body that suppresses the transmission of microwaves, and at least a part of the wall body is permeable to the light generated from the bulb; and a coupling that introduces the microwave into the microwave resonator. And a window portion having a shape in which a large number of polygonal cylinders made of a conductive material are arranged in a plane intersecting the central axis of the wall body of the microwave resonator. Microwave electrodeless discharge lamp device.
内で稠密に配列したハニカム構造体からなることを特徴
とする請求項１記載のマイクロ波無電極放電灯装置。2. The microwave electrodeless discharge lamp device according to claim 1, wherein the window portion is made of a honeycomb structure in which hexagonal cylinders are densely arranged in a plane orthogonal to the central axis.
において対向する２辺がそれぞれ等長であって、中心軸
に沿った方向の長さ寸法が、前記断面内での対向する各
２辺間の距離のうちの最大値より大きく、かつ対向する
各２辺間の距離のうちの最大値の１０倍より小さく設定
されていることを特徴とする請求項２記載のマイクロ波
無電極放電灯装置。3. In the hexagonal cylinder, two sides facing each other in a cross section orthogonal to the central axis have equal lengths, and the length dimension in the direction along the central axis is opposite to each other in the cross section. 3. The electrode without microwaves according to claim 2, wherein the electrode is set to be larger than the maximum value of the distances between the two sides and smaller than 10 times the maximum value of the distances between the two opposite sides. Discharge lamp device.
的低い部材が配設されていることを特徴とする請求項１
ないし請求項３のいずれか１項に記載のマイクロ波無電
極放電灯装置。4. A member having a relatively low dielectric loss is disposed in the vicinity of the coupling means.
The microwave electrodeless discharge lamp device according to any one of claims 1 to 3.
出する部位に配置され、かつ白色であることを特徴とす
る請求項４記載のマイクロ波無電極放電灯装置。5. The microwave electrodeless discharge lamp device according to claim 4, wherein the member is arranged in a portion exposed in the microwave resonator and is white.
ロ波共振器が空洞共振器であって、導波管と空洞共振器
との接続部に前記結合手段として結合孔が形成され、前
記部材が結合孔を塞ぐ蓋体であることを特徴とする請求
項４または請求項５記載のマイクロ波無電極放電灯装
置。6. The waveguide is a waveguide, the microwave resonator is a cavity resonator, and a coupling hole is formed as a coupling means at a connection portion between the waveguide and the cavity resonator. The microwave electrodeless discharge lamp device according to claim 4 or 5, wherein the member is a lid that closes the coupling hole.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001208139A JP2003022786A (en) | 2001-07-09 | 2001-07-09 | Microwave electrodeless discharge lamp device |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003022786A (en) |
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