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JP2002164188A - マイクロ波無電極放電ランプ装置 - Google Patents

マイクロ波無電極放電ランプ装置

Info

Publication number
JP2002164188A
JP2002164188A JP2000359274A JP2000359274A JP2002164188A JP 2002164188 A JP2002164188 A JP 2002164188A JP 2000359274 A JP2000359274 A JP 2000359274A JP 2000359274 A JP2000359274 A JP 2000359274A JP 2002164188 A JP2002164188 A JP 2002164188A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
microwave
resonator
metal
bulb
metal cylinder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000359274A
Other languages
English (en)
Inventor
Motohiro Saimi
元洋 齋見
Atsushi Kobayashi
敦 小林
Eiji Shiohama
英二 塩浜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP2000359274A priority Critical patent/JP2002164188A/ja
Publication of JP2002164188A publication Critical patent/JP2002164188A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光を導出するために金属メッシュを用いず金
属製の筒体を用いて、簡易な構造でマイクロ波を抑制
し、光利用率の良好なマイクロ波無電極放電ランプ装置
を提供する。 【解決手段】 マイクロ波電源1で発生したマイクロ波
エネルギーは、マイクロ波導波手段2とマイクロ波結合
手段4とを介して、マイクロ波共振器3内に導入され
る。マイクロ波共振器3内において、マイクロ波エネル
ギーは、マイクロ波共振器3が有する共振周波数で共振
し、強力なマイクロ波電界を発生させる。このマイクロ
波電界内に配置されたバルブ5はマイクロ波放電を開始
し、このマイクロ波放電によってプラズマ光を発生す
る。バルブ5で発生した光は、金属製筒体7の内部を介
して、マイクロ波共振器3外に導出され、且つマイクロ
波の放出は抑制されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波無電極
放電ランプ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のマイクロ波無電極放電ランプ装置
として、特開昭59−86153号公報で開示されてい
るように金属製の空洞共振器によるものがある。これ
は、空洞共振器を利用してマイクロ波のエネルギーを共
振させ、その空洞共振器内に石英ガラスなどの透光性部
材の内部に希ガスや金属などの放電媒体を封入した無電
極放電ランプ(バルブ)を、金属製の空洞共振器の内部
に配置している。マグネトロンなどのマイクロ波発振器
から発生した高周波エネルギーは、導波管などの導波路
を伝搬し、結合スロットにより空洞共振器に結合され
る。空洞共振器の内部に導入されたマイクロ波は空洞共
振器の共振周波数で共振し、空洞共振器内部に強力なマ
イクロ波電界を発生させ、このマイクロ波電界によって
無電極放電ランプ内部でマイクロ波放電を発生させる。
マイクロ波放電によって発生したプラズマ光は、シール
ド用の金属メッシュを介して外部に導出される構成とな
っている。
【0003】次に、特開平2−98096号公報では、
TM010モードの定在波を発生させて円筒共振器の中
心軸方向に発生する電界の電界強度を、円筒共振器の高
さを低くすることによって高め、1.3cm以下の小型
のバルブを用いて高効率発光が可能な無電極放電ランプ
装置について開示している。この場合も、特開昭59−
86153号公報と同様に、マイクロ波放電によって発
生したプラズマ光は、共振器を構成する金属メッシュを
介して外部に導出される構造となっている。
【0004】また、特開昭55−102169号公報,
特開昭60−189860号公報,特開昭62−061
261号公報,特開平05−062649号公報におい
ては、リエントラント型の共振器を用いて無電極放電を
発生させている。リエントラント型の共振器は、比較的
狭い領域内に高電界を発生させて、小型バルブを効率良
く点灯させることができるが、この場合においてもマイ
クロ波放電によって発生したプラズマ光は、共振器の一
部を構成する金属メッシュを介して外部に導出される構
造となっている。
【0005】このように、従来のマイクロ波無電極放電
ランプ装置においては、共振器内部で発生したプラズマ
光は、金属メッシュを介して外部に導出される構造とな
っている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、共振器内部で
発生したプラズマ光を外部に導出する金属メッシュに
は、外部に導出すべきプラズマ光を部分的に反射して透
過率を低下させること(以下、光のけられと記す)、金
属メッシュの高コスト、金属メッシュと共振器本体との
接続が困難なこと、光透過率を向上させるために金属メ
ッシュの網目を細くするとメッシュ強度が弱くなること
などの問題点があった。
【0007】光のけられは効率の低下につながり、光の
けられが少ない細網目のメッシュにすると高コストにな
り、またメッシュ強度が低下する。特に、特開昭55−
102169号公報や特開平2−98096号公報の場
合、バルブが金属メッシュの近傍で使用されるため、バ
ルブからの輻射熱によって高温となり、金属メッシュが
変形し、その結果、マイクロ波放電の始動性の低下、光
束劣化につながる。
【0008】本発明は、上記事由に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、光を導出するために金属メッシュ
を用いず金属製の筒体を用いて、簡易な構造でマイクロ
波を抑制し、光利用率の良好なマイクロ波無電極放電ラ
ンプ装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、マイ
クロ波エネルギーを発生する手段と、前記マイクロ波エ
ネルギーが導入され、前記マイクロ波エネルギーを共振
させるマイクロ波共振器と、前記マイクロ波エネルギー
を発生する手段からの前記マイクロ波エネルギーを前記
マイクロ波共振器に結合させる結合手段と、前記マイク
ロ波共振器内に配置され、内部に発光物質を含んだバル
ブと、前記マイクロ波共振器に突設した金属製の筒体と
から構成され、前記金属製の筒体の一方の端部は前記マ
イクロ波共振器内に開口し、他方の端部は前記マイクロ
波共振器外に開口し、前記金属製の筒体は、前記マイク
ロ波エネルギーの放出を抑制し、前記バルブの発する光
を透過させて前記マイクロ波共振器外に導出させること
を特徴とする。
【0010】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、前記マイクロ波共振器内に開口する前記金属製の筒
体の一方の端部は、前記バルブに近接した位置に配置さ
れていることを特徴とする。
【0011】請求項3の発明は、請求項1の発明におい
て、前記マイクロ波共振器内に開口する前記金属製の筒
体の一方の端部は、前記バルブの一部を被装する位置に
配置されていることを特徴とする。
【0012】請求項4の発明は、請求項1乃至3いずれ
かの発明において、前記マイクロ波共振器内の前記バル
ブに近接した位置に金属スタブが備えられることを特徴
とする。
【0013】請求項5の発明は、請求項1乃至3いずれ
かの発明において、前記バルブの表面を包囲して、前記
バルブの発する光を前記金属製の筒体の内部に導く光反
射手段が、マイクロ波共振器内に備えられることを特徴
とする。
【0014】請求項6の発明は、請求項4の発明におい
て、前記金属スタブは、前記金属製の筒体の軸線上に設
けられ、前記金属スタブと前記金属製の筒体との間に、
前記バルブの発する光を前記金属製の筒体の内部に導く
光反射手段が備えられることを特徴とする。
【0015】請求項7の発明は、請求項1乃至4いずれ
かの発明において、前記バルブの発する光を前記金属製
の筒体の内部に導く光反射手段が、前記マイクロ波共振
器の内面に備えられることを特徴とする。
【0016】請求項8の発明は、請求項1または2の発
明において、前記金属製の筒体は少なくとも2つ設けら
れ、前記マイクロ波共振器内に開口する前記金属製の各
筒体の一方の端部は、バルブに近接した位置に配置され
ていることを特徴とする。
【0017】請求項9の発明は、請求項8の発明におい
て、前記金属製の筒体を2つ有し、前記2本の金属製の
筒体は、前記バルブの中心を介した直線上に前記バルブ
を介して各々備えられることを特徴とする。
【0018】請求項10の発明は、請求項9の発明にお
いて、前記マイクロ波共振器内に開口する前記金属製の
各筒体の一方の端部は、絶縁体製の筒体によって互いに
接続され、前記絶縁体製の筒体の内面には前記バルブの
発する光を前記両金属製の筒体の内部に導く光反射手段
が備えられることを特徴とする。
【0019】請求項11の発明は、請求項1乃至10い
ずれかの発明において、前記マイクロ波共振器内に開口
する前記金属製の筒体の一方の端部は、小孔を穿設され
た導電体からなる板で掩蔽されることを特徴とする。
【0020】請求項12の発明は、請求項1乃至10い
ずれかの発明において、前記マイクロ波共振器内に開口
する前記金属製の筒体の一方の端部は、小孔を穿設され
た絶縁体からなる板で掩蔽されることを特徴とする。
【0021】請求項13の発明は、請求項1乃至12い
ずれかの発明において、前記金属製の筒体の内部に、前
記バルブの発する光を集光させる光学手段を備えること
特徴とする。
【0022】請求項14の発明は、請求項1乃至12い
ずれかの発明において、前記金属製の筒体の外部に、前
記バルブの発する光を集光させる光学手段を備えること
特徴とする。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
【0024】(実施形態1)本実施形態1の構成を、図
1に示す。本実施形態1のマイクロ波無電極放電ランプ
装置は、中空の略直方体状に形成されたマイクロ波共振
器3と、マイクロ波共振器3の上面略中央に設けられた
マイクロ波結合手段4及び両端に開口を有する略直方体
状に形成されたマイクロ波導波手段2を介してマイクロ
波共振器3と接続したマイクロ波電源1と、マイクロ波
共振器3の内底面略中央にマイクロ波導波手段2と対応
して設けられたバルブ支持棒6によって支持され、内部
に発光物質を含んだバルブ5と、マイクロ波共振器3の
側面略中央に外側に向かって突設した金属製筒体7とか
ら構成される。
【0025】金属製筒体7は、円筒状に形成され、一方
の端部はマイクロ波共振器3の内側面に開口し、他方の
端部はマイクロ波共振器3の外部に開口し、マイクロ波
共振器3と電気的に接続される。
【0026】マイクロ波電源1で発生したマイクロ波エ
ネルギーは、マイクロ波導波手段2とマイクロ波結合手
段4とを介して、マイクロ波共振器3内に導入される。
マイクロ波共振器3内において、マイクロ波エネルギー
は、マイクロ波共振器3が有する共振周波数で共振し、
強力なマイクロ波電界を発生させる。このマイクロ波電
界内に配置されたバルブ5はマイクロ波放電を開始し、
このマイクロ波放電によってプラズマ光を発生する。バ
ルブ5で発生した光は、金属製筒体7の内部を介して、
マイクロ波共振器3外に導出される。
【0027】次に、本実施形態1に示すように金属メッ
シュを用いずに金属製筒体7を用いた場合の金属製筒体
7からのマイクロ波の漏洩について説明する。金属製筒
体7は小径の導波管であり、周知のように遮断周波数以
下の周波数のマイクロ波に対しては大きな減衰量を与え
る。また、金属製筒体7の長さが、導波管として機能す
る十分な長さ、即ち金属製筒体7の長さをその断面径の
略6倍以上とすると、160db以上の減衰量となるた
め、マイクロ波のマイクロ波共振器3外への漏洩量は微
弱となり、人体への影響はまったく無くなり、金属製筒
体7は、マイクロ波の放出を抑制する機能を有する。
【0028】(実施形態2)本実施形態2の構成を、図
2に示す。前記実施形態1を示す図1と同一の要素には
同一の符号を付して説明は省略する。なお、図2におい
て、マイクロ波電源1、マイクロ波導波手段2、マイク
ロ波結合手段4は省略している。
【0029】金属製筒体7は、円筒状に形成され、マイ
クロ波共振器3の側面を貫通し、マイクロ波共振器3の
内側面、外側面ともに突出した状態で、マイクロ波共振
器3の側面略中央に設けられる。
【0030】そして、バルブ5は、金属製筒体7が備え
られたマイクロ波共振器3の側面の対向面に近いマイク
ロ波共振器3の底面上にバルブ支持棒6によって支持さ
れ、金属製筒体7の一方の端部は、バルブ5に近接して
開口し、バルブ5の近傍にマイクロ波エネルギーを集中
させることができる。
【0031】また、前記実施形態1で説明したように、
マイクロ波共振器3外へのマイクロ波の漏洩量を減衰さ
せるため、金属製筒体7は一定以上の長さが必要にな
る。本実施形態2においては、金属製筒体7の一部がマ
イクロ波共振器3内にあるため、マイクロ波共振器3外
への金属製筒体7の突出した長さは、前記実施形態1に
比べて短くすることができる。
【0032】なお、特開昭55−102169号公報に
開示されているように、円形状に形成された外筒と、こ
の外筒と同軸的に設けられた内筒とから構成されるリエ
ントラント型と呼ばれるマイクロ波共振器を用いると、
マイクロ波共振器内において、対向する前記外筒底部と
前記内筒底部との間の狭い領域にマイクロ波電界が集中
するため、小径のバルブ5を用いることができるととも
に、共振周波数の調整を容易にすることができる。
【0033】また、金属製筒体7の一方の端部の開口
が、バルブ5の一部を被装するように金属製筒体7を配
置してもよい。
【0034】(実施形態3)本実施形態3の構成を、図
3に示す。前記実施形態1を示す図1と同一の要素には
同一の符号を付して説明は省略する。なお、図3におい
て、マイクロ波電源1、マイクロ波導波手段2、マイク
ロ波結合手段4は省略している。
【0035】マイクロ波共振器3の一方の内側面略中央
に棒状の金属スタブ8が突設され、金属スタブ8の端部
に設けられたバルブ支持棒6によって、内部に発光物質
を含んだバルブ5が支持される。金属スタブ8をマイク
ロ波共振器3内に設けることによって、マイクロ波エネ
ルギーをバルブ5近傍の比較的小さな領域に集中させる
ことができる。
【0036】金属製筒体7は、円筒状に形成され、マイ
クロ波共振器3の他方の側面を貫通し、マイクロ波共振
器3の内側面、外側面ともに突出した状態で、マイクロ
波共振器3の側面略中央に設けられる。また、金属製筒
体7の一方の端部は、バルブ5に近接して開口し、バル
ブ部5近傍にマイクロ波エネルギーを集中させることが
できる。
【0037】(実施形態4)本実施形態4の構成を、図
4に示す。前記実施形態1を示す図1と同一の要素には
同一の符号を付して説明は省略する。なお、図4におい
て、マイクロ波電源1、マイクロ波導波手段2、マイク
ロ波結合手段4は省略している。
【0038】マイクロ波共振器3の一方の内側面略中央
に棒状の金属スタブ8が突設され、金属スタブ8の端部
に設けられたバルブ支持棒6によって、内部に発光物質
を含んだバルブ5が支持される。バルブ5は、マイクロ
波共振器3の他方の内側面近傍に位置し、バルブ5の周
囲は、一端に開口を有し他端に端面を有する円筒内部に
備えられたバルブ5の発する光を反射させる光反射手段
9によって包囲されている。
【0039】光反射手段9は、開口を有する一端をマイ
クロ波共振器3の上面に向けて備えられ、光反射手段9
の開口に対応するマイクロ波共振器3の上面に、金属製
筒体7が突設される。金属製筒体7は、円筒状に形成さ
れ、マイクロ波共振器3の外側面に突出した状態で、光
反射手段9の上面に設けられる。
【0040】バルブ5で発生した光は、光反射手段9の
内面で反射を繰り返しながら金属製筒体7の一端に導か
れ、金属製筒体7の内部を介して、マイクロ波共振器3
外に導出される。このとき、バルブ5で発生した光は、
光反射手段9によって効率良く金属製筒体7の一端に導
かれる。
【0041】(実施形態5)本実施形態5の構成を、図
5に示す。前記実施形態1を示す図1と同一の要素には
同一の符号を付して説明は省略する。なお、図5におい
て、マイクロ波電源1、マイクロ波導波手段2、マイク
ロ波結合手段4は省略している。
【0042】マイクロ波共振器3の一方の内側面略中央
に棒状の金属スタブ8が突設され、金属スタブ8の端部
に設けられたバルブ支持棒6によって、内部に発光物質
を含んだバルブ5が支持される。バルブ5は、マイクロ
波共振器3の内部略中央に位置し、バルブ5の周囲は、
円筒内部に備えられた光を反射させる光反射手段9によ
って包囲されている。光反射手段9の一端の開口は金属
スタブ8によって閉塞される。他端の開口には、円筒状
に形成された金属製筒体7の一方の端部が接続される。
【0043】金属製筒体7は、円筒状に形成され、、金
属スタブ8と同軸上に備えられ、マイクロ波共振器3の
側面を貫通し、マイクロ波共振器3の内側面、外側面と
もに突出した状態で、マイクロ波共振器3の側面略中央
に設けられる。
【0044】バルブ5で発生した光は、光反射手段9の
内面で反射を繰り返しながら金属製筒体7の一端に導か
れ、金属製筒体7の内部を介して、マイクロ波共振器3
外に導出される。このとき、バルブ5で発生した光は、
光反射手段9によって効率良く金属製筒体7の一端に導
かれる。
【0045】(実施形態6)本実施形態6の構成を、図
6に示す。前記実施形態1を示す図1と同一の要素には
同一の符号を付して説明は省略する。なお、図6におい
て、マイクロ波電源1、マイクロ波導波手段2、マイク
ロ波結合手段4は省略している。
【0046】マイクロ波共振器3は中空の略球冠状に形
成され、内面を反射鏡で形成した光反射手段10として
いる。マイクロ波共振器3の平面部の略中央には、円筒
状に形成された金属製筒体7の一方の端部が接続され
る。金属製筒体7の他方の端部はマイクロ波共振器3の
外部に位置し、金属製筒体7は、マイクロ波共振器3の
外側面に突出している。マイクロ波共振器3の内曲面上
には、棒状の金属スタブ8が金属製筒体7と同軸上に突
設され、金属スタブ8の端部に設けられたバルブ支持棒
6によって、内部に発光物質を含んだバルブ5が支持さ
れる。
【0047】バルブ5で発生した光は、光反射手段10
によって反射して、金属製筒体7の一端に集中して導か
れ、金属製筒体7の内部を介して、マイクロ波共振器3
外に導出される。このとき、バルブ5で発生した光は、
光反射手段10によって金属製筒体7の一端に効率良く
導かれる。
【0048】(実施形態7)本実施形態7の構成を、図
7に示す。前記実施形態1を示す図1と同一の要素には
同一の符号を付して説明は省略する。なお、図7におい
て、マイクロ波電源1、マイクロ波導波手段2、マイク
ロ波結合手段4は省略している。
【0049】本実施形態7においては、金属製筒体7を
2つ備えており、各金属製筒体7,7は、円筒状に形成
され、マイクロ波共振器3の両側面を各々貫通し、マイ
クロ波共振器3の内側面、外側面ともに突出した状態
で、マイクロ波共振器3の両側面略中央に同軸上に各々
設けられる。
【0050】そして、バルブ5は、、マイクロ波共振器
3の底面上略中央にバルブ支持棒6によって支持され、
金属製筒体7,7の同軸上に設けられ、バルブ5で発生
した光は、金属製筒体7,7の各内部を介して、マイク
ロ波共振器3外に導出されることで、2ヶ所から光を導
出することができる。
【0051】なお、本実施形態7においては、金属製筒
体7の数は2つとしているが、2つ以上であってもよ
い。
【0052】(実施形態8)本実施形態8の構成を、図
8に示す。前記実施形態1を示す図1と同一の要素には
同一の符号を付して説明は省略する。なお、図8におい
て、マイクロ波電源1、マイクロ波導波手段2、マイク
ロ波結合手段4は省略している。
【0053】本実施形態8は、前記実施形態7と略同様
の構成からなり、金属製筒体7,7の間、且つ同軸上
に、絶縁体製の筒体を設け、バルブ5の周囲は、前記絶
縁体セの筒体の内面に備える光反射手段9によって包囲
されている点が異なる。光反射手段9の両端部の開口
は、金属製筒体7,7の端部と接続され、バルブ5で発
生した光は、光反射手段9によって効率良く2つの金属
製筒体7,7の一端に導かれ、金属製筒体7,7の各内
部を介して、マイクロ波共振器3外に、2ヶ所から導出
される。
【0054】(実施形態9)本実施形態9の構成を、図
9に示す。前記実施形態1を示す図1と同一の要素には
同一の符号を付して説明は省略する。なお、図9におい
て、マイクロ波電源1、マイクロ波導波手段2、マイク
ロ波結合手段4は省略している。
【0055】本実施形態9は、前記実施形態2と略同様
の構成からなり、マイクロ波共振器3の内部に開口する
金属製筒体7の一方の端部を導電体板または絶縁体板で
閉塞し、この閉塞面の略中央に小孔(アパチャー)11
を穿設したことによって、マイクロ波共振器3外に導出
される光の発光面積を比較的小さくした点が異なる。
【0056】(実施形態10)本実施形態10の構成
を、図10に示す。前記実施形態1を示す図1と同一の
要素には同一の符号を付して説明は省略する。なお、図
10において、マイクロ波電源1、マイクロ波導波手段
2、マイクロ波結合手段4は省略している。
【0057】本実施形態10は、前記実施形態9と略同
様の構成からなり、金属製筒体7の内部にバルブ5の発
する光を集光させる光学手段12を設けた点が異なる。
光学手段12はレンズからなり、金属製筒体7の一方の
端部に設けた閉塞面の略中央に穿設された小孔(アパチ
ャー)11を介して導かれたバルブ5から発せられた光
に対して、各種目的に応じた配光制御を行うことができ
る。
【0058】なお、本実施形態10においては光学手段
12を金属製筒体7の内部に備えたが、金属製筒体7の
外部に備えてもよい。
【0059】(実施形態11)本実施形態11は、本発
明を光ファイバー照明システムに適用した例であり、そ
の構成を図11に示す。マイクロ波電源1は、マイクロ
波導波手段2及びマイクロ波結合手段4を介して円筒状
に形成された銅製のマイクロ波共振器3と接続する。マ
イクロ波共振器3の一方の平面状の内側面略中央にはバ
ルブ支持棒6が設けられ、内部に発光物質を含んだバル
ブ5が支持される。一方の端部に小孔(アパチャー)1
1を穿設した端面を有する円筒内部の光を反射させる光
反射手段9が、マイクロ波共振器3と同軸に内側面略中
央に突設され、バルブ5の周囲は、光反射手段9によっ
て包囲されている。
【0060】円筒状に形成された金属製筒体7は、円筒
状に形成されたマイクロ波共振器3と同軸に設けられ、
マイクロ波共振器3の側面を貫通し、金属製筒体7の一
方の端部は光反射手段9の小孔(アパチャー)11を穿
設した端面と接続し、他方の端部はマイクロ波共振器3
の外側に突出し、光ファイバー13と接続している。金
属製筒体7の内部には、バルブ5の発する光を集光させ
るレンズからなる光学手段12を設けている。
【0061】マイクロ波電源1で発生したマイクロ波エ
ネルギーは、マイクロ波導波手段2とマイクロ波結合手
段4とを介して、マイクロ波共振器3内に導入される。
マイクロ波共振器3内において、マイクロ波エネルギー
は、マイクロ波共振器3が有する共振周波数で共振し、
強力なマイクロ波電界を発生させる。本実施形態11に
おいては、円筒状に形成されたマイクロ波共振器3と、
マイクロ波共振器3と同軸に設けられた金属製筒体7と
からリエントラント型共振器を構成しているので、マイ
クロ波共振器3とマイクロ波共振器3内の金属製筒体7
端部との間に最大電界を発生させる。そして、その最大
電界の発生箇所にバルブ5を配置することで、バルブ5
はマイクロ波放電を開始し、このマイクロ波放電によっ
てプラズマ光を発生する。
【0062】バルブ5で発生した光は、光反射手段9に
よって効率良く金属製筒体7の内部に導かれる。このと
き、小孔(アパチャー)11によって、金属製筒体7へ
の発光面積は制限される。金属製筒体7の内部に導かれ
た光は光学手段12によって集光され、集光された光は
金属製筒体7の内部を介して、光ファイバー13に到達
し、、光ファイバー13を介してマイクロ波共振器3外
に導出される。
【0063】従来の光ファイバー照明システムの場合、
光ファイバーに集光するために、反射鏡などによる配光
制御が容易な約5mm以下の小径光源(点光源)、例え
ばミニハロゲンランプやショートメタルハライドランプ
が必要になる。しかし、ミニハロゲンランプは、非常に
短寿命(2000時間以下)であり、光束は数千ルーメ
ン程度であり大光束を得ることはできないという欠点を
有している。ショートメタルハライドランプは、大光束
を得ることはできるが、短寿命(2000時間以下)と
いう欠点を有している。これは、点光源を実現するため
小径のバルブを使用するためランプ負荷が高くなるため
である。
【0064】しかしながら、本実施形態11によれば、
バルブ自体は小径(点光源)である必要はないので、大
光束化も可能になり、また、バルブ内部に電極がない無
電極点灯のためランプの寿命は数万時間程度と長くな
る。
【0065】本実施形態11における具体的な数字は、
マイクロ波共振器3の内面径は40mm、長さは40m
m、バルブ5の径は10mm、光反射手段9の端部のア
パチャーの径は4mm、光ファイバー13の径は7mm
である。
【0066】金属製筒体7のサイズは、例えば、2.4
5GHzのマイクロ波の場合、遮断周波数を2.45G
Hzとすると直径が7.14(cm)となるが、当然、
この径よりも充分小さい値を選ぶ必要がある。本実施形
態11の場合、バルブ5の径が10mmであり、金属製
筒体7の径を10mm前後とすれば、遮断周波数は充分
高い周波数となり、また金属製筒体7の全長を60mm
とすることで、マイクロ波の漏洩は問題なくなる。
【0067】以上説明したように、本実施形態11によ
れば、光ファイバー照明システムにおいて、大光束、長
寿命のより高品質な光源を実現できる。
【0068】バルブ5の周囲に配する光反射手段9を形
成する非導電性光反射材料は、例えばアルミナなどのセ
ラミックスが使用可能であり、その他パイレックス(登
録商標),石英などのガラス状物質、アルミナ,雲母な
どの金属酸化物などが使用できる。
【0069】本実施形態11では、共振器としてリエン
トラント型円筒型共振器を例示したが共振器形状は方形
など他の形状でもよい。また、金属製筒体7は円形断面
のものを例示したが、矩形,その他の形状でもかまわな
い。バルブ5の形状も球体を例示したが、円筒型等、球
形以外の形状でもよい。更に、光を取り出す小孔(アパ
チャー)11の形状は円形以外の任意の形状が利用で
き、小孔(アパチャー)11を穿設した金属製筒体7の
端部は、導電体或いは絶縁体のいずれを使用しても同様
に機能する。
【0070】なお、金属製筒体7の全部をマイクロ波共
振器3内部に突出するように配置して、マイクロ波共振
器3外への金属製筒体7の突出をなくしてもよい。
【0071】
【発明の効果】請求項1の発明は、マイクロ波エネルギ
ーを発生する手段と、前記マイクロ波エネルギーが導入
され、前記マイクロ波エネルギーを共振させるマイクロ
波共振器と、前記マイクロ波エネルギーを発生する手段
からの前記マイクロ波エネルギーを前記マイクロ波共振
器に結合させる結合手段と、前記マイクロ波共振器内に
配置され、内部に発光物質を含んだバルブと、前記マイ
クロ波共振器に突設した金属製の筒体とから構成され、
前記金属製の筒体の一方の端部は前記マイクロ波共振器
内に開口し、他方の端部は前記マイクロ波共振器外に開
口し、前記金属製の筒体は、前記マイクロ波エネルギー
の放出を抑制し、前記バルブの発する光を透過させて前
記マイクロ波共振器外に導出させるので、光を導出する
ために金属メッシュを用いず金属製の筒体を用いて、簡
易な構造でマイクロ波を抑制し、光利用率の良好なマイ
クロ波無電極放電ランプ装置を提供することができると
いう効果がある。
【0072】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、前記マイクロ波共振器内に開口する前記金属製の筒
体の一方の端部は、前記バルブに近接した位置に配置さ
れているので、バルブの近傍にマイクロ波エネルギーを
集中させることができるという効果がある。
【0073】請求項3の発明は、請求項1の発明におい
て、前記マイクロ波共振器内に開口する前記金属製の筒
体の一方の端部は、前記バルブの一部を被装する位置に
配置されているので、バルブの近傍にマイクロ波エネル
ギーを集中させることができるという効果がある。
【0074】請求項4の発明は、請求項1乃至3いずれ
かの発明において、前記マイクロ波共振器内の前記バル
ブに近接した位置に金属スタブが備えられるので、マイ
クロ波エネルギーをバルブ近傍の比較的小さな領域に集
中させることができるという効果がある。
【0075】請求項5の発明は、請求項1乃至3いずれ
かの発明において、前記バルブの表面を包囲して、前記
バルブの発する光を前記金属製の筒体の内部に導く光反
射手段が、マイクロ波共振器内に備えられるので、バル
ブの発する光を、金属製の筒体の内部に効率良く導くこ
とができるという効果がある。
【0076】請求項6の発明は、請求項4の発明におい
て、前記金属スタブは、前記金属製の筒体の軸線上に設
けられ、前記金属スタブと前記金属製の筒体との間に、
前記バルブの発する光を前記金属製の筒体の内部に導く
光反射手段が備えられるので、バルブの発する光を、金
属製の筒体の内部に効率良く導くことができるという効
果がある。
【0077】請求項7の発明は、請求項1乃至4いずれ
かの発明において、前記バルブの発する光を前記金属製
の筒体の内部に導く光反射手段が、前記マイクロ波共振
器の内面に備えられるので、バルブの発する光を、金属
製の筒体の内部に効率良く導くことができるという効果
がある。
【0078】請求項8の発明は、請求項1または2の発
明において、前記金属製の筒体は少なくとも2つ設けら
れ、前記マイクロ波共振器内に開口する前記金属製の各
筒体の一方の端部は、バルブに近接した位置に配置され
ているので、バルブの近傍にマイクロ波エネルギーを集
中させることができ、且つ2ヶ所以上に光を導出するこ
とができるという効果がある。
【0079】請求項9の発明は、請求項8の発明におい
て、前記金属製の筒体を2つ有し、前記2本の金属製の
筒体は、前記バルブの中心を介した直線上に前記バルブ
を介して各々備えられるので、バルブの近傍にマイクロ
波エネルギーを集中させることができ、且つ2ヶ所以上
に光を効率良く導出することができるという効果があ
る。
【0080】請求項10の発明は、請求項9の発明にお
いて、前記マイクロ波共振器内に開口する前記金属製の
各筒体の一方の端部は、絶縁体製の筒体によって互いに
接続され、前記絶縁体製の筒体の内面には前記バルブの
発する光を前記両金属製の筒体の内部に導く光反射手段
が備えられるので、バルブの発する光を、金属製の筒体
の内部に効率良く導くことができるという効果がある。
【0081】請求項11の発明は、請求項1乃至10い
ずれかの発明において、前記マイクロ波共振器内に開口
する前記金属製の筒体の一方の端部は、小孔を穿設され
た導電体からなる板で掩蔽されるので、導出される光の
発光面積を小さくすることができるという効果がある。
【0082】請求項12の発明は、請求項1乃至10い
ずれかの発明において、前記マイクロ波共振器内に開口
する前記金属製の筒体の一方の端部は、小孔を穿設され
た絶縁体からなる板で掩蔽されるので、導出される光の
発光面積を小さくすることができるという効果がある。
【0083】請求項13の発明は、請求項1乃至12い
ずれかの発明において、前記金属製の筒体の内部に、前
記バルブの発する光を集光させる光学手段を備えるの
で、バルブから発せられた光に対して、各種目的に応じ
た配光制御を行うことができるという効果がある。
【0084】請求項14の発明は、請求項1乃至12い
ずれかの発明において、前記金属製の筒体の外部に、前
記バルブの発する光を集光させる光学手段を備えるの
で、バルブから発せられた光に対して、各種目的に応じ
た配光制御を行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1を示す図である。
【図2】本発明の実施形態2を示す図である。
【図3】本発明の実施形態3を示す図である。
【図4】本発明の実施形態4を示す図である。
【図5】本発明の実施形態5を示す図である。
【図6】本発明の実施形態6を示す図である。
【図7】本発明の実施形態7を示す図である。
【図8】本発明の実施形態8を示す図である。
【図9】本発明の実施形態9を示す図である。
【図10】本発明の実施形態10を示す図である。
【図11】本発明の実施形態11を示す図である。
【符号の説明】
1 マイクロ波電源 2 マイクロ波導波手段 3 マイクロ波共振器 4 マイクロ波結合手段 5 バルブ 6 バルブ支持棒 7 金属製筒体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩浜 英二 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) 3K072 AA17 GB07

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マイクロ波エネルギーを発生する手段
    と、前記マイクロ波エネルギーが導入され、前記マイク
    ロ波エネルギーを共振させるマイクロ波共振器と、前記
    マイクロ波エネルギーを発生する手段からの前記マイク
    ロ波エネルギーを前記マイクロ波共振器に結合させる結
    合手段と、前記マイクロ波共振器内に配置され、内部に
    発光物質を含んだバルブと、前記マイクロ波共振器に突
    設した金属製の筒体とから構成され、前記金属製の筒体
    の一方の端部は前記マイクロ波共振器内に開口し、他方
    の端部は前記マイクロ波共振器外に開口し、前記金属製
    の筒体は、前記マイクロ波エネルギーの放出を抑制し、
    前記バルブの発する光を透過させて前記マイクロ波共振
    器外に導出させることを特徴とするマイクロ波無電極放
    電ランプ装置。
  2. 【請求項2】 前記マイクロ波共振器内に開口する前記
    金属製の筒体の一方の端部は、前記バルブに近接した位
    置に配置されてい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ランプ装置。
  3. 【請求項3】 前記マイクロ波共振器内に開口する前記
    金属製の筒体の一方の端部は、前記バルブの一部を被装
    する位置に配置されてい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ランプ装置。
  4. 【請求項4】 前記マイクロ波共振器内の前記バルブに
    近接した位置に金属スタブが備えられることを特徴とす
    る請求項1乃至3いずれか記載のマイクロ波無電極放電
    ランプ装置。
  5. 【請求項5】 前記バルブの表面を包囲して、前記バル
    ブの発する光を前記金属製の筒体の内部に導く光反射手
    段が、マイクロ波共振器内に備えられることを特徴とす
    る請求項1乃至3いずれか記載のマイクロ波無電極放電
    ランプ装置。
  6. 【請求項6】 前記金属スタブは、前記金属製の筒体の
    軸線上に設けられ、前記金属スタブと前記金属製の筒体
    との間に、前記バルブの発する光を前記金属製の筒体の
    内部に導く光反射手段が備えられ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ランプ装置。
  7. 【請求項7】 前記バルブの発する光を前記金属製の筒
    体の内部に導く光反射手段が、前記マイクロ波共振器の
    内面に備えられることを特徴とする請求項1乃至4いず
    れか記載のマイクロ波無電極放電ランプ装置。
  8. 【請求項8】 前記金属製の筒体は少なくとも2つ設け
    られ、前記マイクロ波共振器内に開口する前記金属製の
    各筒体の一方の端部は、バルブに近接した位置に配置さ
    れていることを特徴とする請求項1または2記載のマイ
    クロ波無電極放電ランプ装置。
  9. 【請求項9】 前記金属製の筒体を2つ有し、前記2本
    の金属製の筒体は、前記バルブの中心を介した直線上に
    前記バルブを介して各々備えられることを特徴とする請
    求項8記載のマイクロ波無電極放電ランプ装置。
  10. 【請求項10】 前記マイクロ波共振器内に開口する前
    記金属製の各筒体の一方の端部は、絶縁体製の筒体によ
    って互いに接続され、前記絶縁体製の筒体の内面には前
    記バルブの発する光を前記両金属製の筒体の内部に導く
    光反射手段が備えられることを特徴とする請求項9記載
    のマイクロ波無電極放電ランプ装置。
  11. 【請求項11】 前記マイクロ波共振器内に開口する前
    記金属製の筒体の一方の端部は、小孔を穿設された導電
    体からなる板で掩蔽されることを特徴とする請求項1乃
    至10いずれか記載のマイクロ波無電極放電ランプ装
    置。
  12. 【請求項12】 前記マイクロ波共振器内に開口する前
    記金属製の筒体の一方の端部は、小孔を穿設された絶縁
    体からなる板で掩蔽されることを特徴とする請求項1乃
    至10いずれか記載のマイクロ波無電極放電ランプ装
    置。
  13. 【請求項13】 前記金属製の筒体の内部に、前記バル
    ブの発する光を集光させる光学手段を備えること特徴と
    する請求項1乃至12いずれか記載のマイクロ波無電極
    放電ランプ装置。
  14. 【請求項14】 前記金属製の筒体の外部に、前記バル
    ブの発する光を集光させる光学手段を備えること特徴と
    する請求項1乃至12いずれか記載のマイクロ波無電極
    放電ランプ装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007095452A (ja) * 2005-09-28 2007-04-12 Seiko Epson Corp 発光装置
US7802890B2 (en) 2007-02-02 2010-09-28 Seiko Epson Corporation Light source device and projector
JP2012532411A (ja) * 2009-06-30 2012-12-13 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 照明装置用グリッド

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