JP2008288025A - Microwave discharge lamp device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はマイクロ波を利用して点灯する放電ランプに関する。 The present invention relates to a discharge lamp that is lit using microwaves.
近年、高圧放電ランプは高効率・高演色という特性からハロゲンランプに代わり、一般照明だけでなく、自動車用の前照灯やプロジェクタ用のバックライトとして、需要が高まっている。
特に、マイクロ波を利用した放電ランプにおいては、発光空間に電極を持たなくとも発光空間内の発光物質に電磁エネルギーを結合させることが可能なため、放電ランプの無電極化が実現できる。
In recent years, the demand for high-pressure discharge lamps is increasing not only for general lighting but also for headlights for automobiles and backlights for projectors in place of halogen lamps because of their high efficiency and high color rendering.
In particular, in a discharge lamp using a microwave, since it is possible to couple electromagnetic energy to a luminescent material in the light emitting space without having an electrode in the light emitting space, it is possible to realize an electrodeless discharge lamp.
無電極ランプは、電極の蒸発による発光管内壁の黒化が発生しないため、ランプ寿命を大幅に改善することができ、また硫黄などの電極材料と反応するために使用できなかった物質を発光材料として使用できるので、高効率・高演色な光源が実現可能となる。
従来のマイクロ波放電ランプはマイクロ波共振空洞内に放電ランプを配置し、導波管を使ってマグネトロンから発生したマイクロ波を伝送し、結合穴を使ってマイクロ波共振空洞に送り込み、マイクロ波エネルギーにより放電ランプを点灯させている。(特許文献1)
In the conventional microwave discharge lamp, the discharge lamp is disposed in the microwave resonant cavity, the microwave generated from the magnetron is transmitted using the waveguide, and the microwave energy is sent to the microwave resonant cavity using the coupling hole. The discharge lamp is turned on. (Patent Document 1)
この理由は、無電極ランプは発光空間内部に電極を持たないためプラズマアークの大きさは発光空間の大きさで決まるが、発光空間を小さくするとマイクロ波エネルギーが結合しづらく反射電力が増大し、マイクロ波エネルギーが放電に使用できなくなるため効率が悪くなり、また2mm以下の発光空間を持つランプの製造は非常に困難である。
更に導波管やマイクロ波共振空洞を利用したランプ装置は非常に大型のものであるが、この大きさは使用するマイクロ波の周波数によって決まるため小型化は困難であった。
The reason for this is that since the electrodeless lamp has no electrode inside the light emitting space, the size of the plasma arc is determined by the size of the light emitting space, but when the light emitting space is reduced, the reflected power increases because it is difficult to combine microwave energy, Since the microwave energy cannot be used for discharge, the efficiency is deteriorated, and it is very difficult to manufacture a lamp having a light emitting space of 2 mm or less.
Furthermore, a lamp device using a waveguide or a microwave resonant cavity is very large, but since its size is determined by the frequency of the microwave used, it is difficult to reduce the size.
そこで本発明は、マイクロ波を利用して点灯する放電ランプにおいて、非常に小さなプラズマアークを実現すると共に、マイクロ波共振空洞を必要とせず装置を小型化することを技術的課題としている。 Therefore, the present invention has a technical problem to realize a very small plasma arc in a discharge lamp that is lit using microwaves, and to reduce the size of the apparatus without requiring a microwave resonant cavity.
この課題を解決するために、本発明のマイクロ波放電ランプ装置は、金属製のチャンバーと、前記金属製のチャンバー内部に配置された放電ランプと前記金属製のチャンバー内部に配置され前記放電ランプからの光を反射させる反射鏡を有するマイクロ波放電ランプ装置であり、前記放電ランプは放電容器内に第一の導電性部品と第二の導電性部品が配置され、前記第一の導電性部品は放電容器に形成された封止部を介してマイクロ波供給源に電気的に接続され、前記第二の導電性部品は電気的に開放されているマイクロ波放電ランプ装置である。
また、前記第一の導電性部品とマイクロ波供給源を電気的に接続するには、同軸ケーブルやマイクロストリップラインを使用する構成としてもよい。
また、前記第一の導電性部品と前記第二の導電性部品の距離は2mm以下であり、放電容器内には150mg/cc以上の水銀を封入する構成としてもよい。
In order to solve this problem, a microwave discharge lamp device of the present invention includes a metal chamber, a discharge lamp disposed inside the metal chamber, and a discharge lamp disposed inside the metal chamber. A microwave discharge lamp device having a reflecting mirror for reflecting the light, wherein the discharge lamp has a first conductive component and a second conductive component disposed in a discharge vessel, and the first conductive component is The microwave discharge lamp device is electrically connected to a microwave supply source through a sealing portion formed in the discharge vessel, and the second conductive component is electrically opened.
Further, a coaxial cable or a microstrip line may be used to electrically connect the first conductive component and the microwave supply source.
The distance between the first conductive component and the second conductive component may be 2 mm or less, and 150 mg / cc or more of mercury may be enclosed in the discharge vessel.
本発明によれば、放電容器内に第一の導電性部品と第二の導電性部品を配置し、第一の導電性部品からマイクロ波電力を供給することにより、マイクロ波共振空洞がなくとも第一の導電性部品と第二の導電性部品の間でマイクロ波放電させることが可能となる。
また、第一の導電性部品と第二の導電性部品の間でマイクロ波放電させているので、発光空間を小さくしなくとも、非常に小さなプラズマアークを実現することができる。
また150mg/cc以上の水銀を封入した放電ランプを使用した場合には、プロジェクタ用ランプとして好ましい発光スペクトルを得ることができる。
According to the present invention, the first conductive component and the second conductive component are arranged in the discharge vessel, and the microwave power is supplied from the first conductive component, so that there is no microwave resonant cavity. Microwave discharge can be performed between the first conductive component and the second conductive component.
In addition, since microwave discharge is performed between the first conductive component and the second conductive component, a very small plasma arc can be realized without reducing the light emission space.
In addition, when a discharge lamp enclosing 150 mg / cc or more of mercury is used, an emission spectrum preferable as a projector lamp can be obtained.
以下、本発明のマイクロ波放電ランプシステムの実施の形態について詳細に説明する。
尚、本明細書におけるマイクロ波とは周波数が300MHzから300GHzの電磁波を指す。
Hereinafter, embodiments of the microwave discharge lamp system of the present invention will be described in detail.
Note that the microwave in this specification refers to an electromagnetic wave having a frequency of 300 MHz to 300 GHz.
図1は本発明に係るマイクロ波放電ランプ装置の一例における構成を示す概略図である。
放電ランプ1は石英製の放電容器2aとこれにつながる細管部2b、2cを有しており、内容積0.05ccの放電容器2aには水銀10mgとアルゴンと少量のハロゲンが封入されている。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an example of a microwave discharge lamp apparatus according to the present invention.
The discharge lamp 1 has a quartz discharge vessel 2a and narrow tube portions 2b and 2c connected thereto, and the discharge vessel 2a having an internal volume of 0.05 cc is filled with 10 mg of mercury, argon and a small amount of halogen.
第一の導電性部品3aと第二の導電性部品3bはタングステンからなり、1mmの間隔をもって互いに対向して放電容器2a内に配置され、モリブデン製の金属箔4a、4bとリード線5a、5bが接続されている。
第一の導電性部品3aは金属箔4aとリード線5aを介して、同軸コネクタ6の中心導体6aに接続されマイクロ波発振装置からのマイクロ波が供給される構造になっている。
回転楕円面を有する反射鏡7の焦点位置が第一の導電性部品3aと第二の導電性部品3bの中心とほぼ一致するように反射鏡7を配置してあり、放電ランプ1から放射された光は反射鏡7により反射され、金属製のチャンバー8に設けられた開口部9から外部に取り出され利用することができる構造になっている。
The first conductive component 3a and the second conductive component 3b are made of tungsten and are disposed in the discharge vessel 2a so as to face each other with a spacing of 1 mm. The metal foils 4a and 4b made of molybdenum and the lead wires 5a and 5b are arranged. Is connected.
The first conductive component 3a is connected to the center conductor 6a of the
The reflecting
金属製のチャンバー8の内部寸法は高さ40mm、幅40mm長さ60mmであり、マイクロ波を外部に漏洩させることがなく、従来までのマイクロ波共振空洞に比べ非常に小型になっている。
また、開口部9の大きさは直径10mmであり、この大きさであればマイクロ波が金属チャンバーの外に漏洩することなく、反射鏡7により反射された放電ランプ1からの光を十分に利用することができる。
また、反射鏡7に形成される反射膜は誘電性材料からなり、反射鏡7の材質は石英などの誘電損失の少ないものが好ましい。
The internal dimensions of the
The size of the opening 9 is 10 mm in diameter, and if this is the case, the microwaves do not leak out of the metal chamber, and the light from the discharge lamp 1 reflected by the
The reflecting film formed on the reflecting
マイクロ波発振装置から発振された電力100W、周波数2.45GHzのマイクロ波は、同軸ケーブルを使って伝送され、同軸コネクタ6に供給される。供給されたマイクロ波は同軸コネクタ6の内部導体6a、リード線5a、金属箔4a、第一の導電性部品3aの順に伝わり、第一の導電性部品3aから第二の導電性部品3bに放射される。
第二の導電性部品に伝わったマイクロ波は金属箔4b、リード線5bへと伝送されるが、リード線5bには電気的に何も接続されていない、いわゆる電気的に開放されているため、マイクロ波エネルギーは反射され金属箔4bから第二の導電性部品3bに戻り、再度第一の導電性部品3aに伝わる。
このように第一の導電性部品3aと第二の導電性部品3bの間をマイクロ波エネルギーが通過することにより、第一の導電性部品3aと第二の導電性部品3bの間に、放電容器2a内に封入したアルゴンのプラズマが形成される。
A microwave having an electric power of 100 W and a frequency of 2.45 GHz oscillated from the microwave oscillator is transmitted using a coaxial cable and supplied to the
The microwave transmitted to the second conductive component is transmitted to the metal foil 4b and the lead wire 5b, but nothing is electrically connected to the lead wire 5b, so-called electrically open. The microwave energy is reflected, returns from the metal foil 4b to the second conductive component 3b, and is transmitted again to the first conductive component 3a.
In this way, when microwave energy passes between the first conductive component 3a and the second conductive component 3b, a discharge occurs between the first conductive component 3a and the second conductive component 3b. Argon plasma sealed in the container 2a is formed.
形成されたプラズマにより放電容器2aの温度は上昇し、封入した水銀が蒸発し、マイクロ波エネルギーによって励起されて発光する。
水銀の発光は第一の導電性部品3aと第二の導電性部品3bの間で起こるため、非常に小さなプラズマが実現可能であり、また、放電容器2内には200mg/ccの水銀が封入されているので、点灯中の圧力は増大しアークは細くなるため、より一層の点光源化が可能となり、光学利用効率を上昇させることができる。
The formed plasma raises the temperature of the discharge vessel 2a, and the enclosed mercury evaporates and is excited by microwave energy to emit light.
Since mercury emission occurs between the first conductive component 3a and the second conductive component 3b, a very small plasma can be realized, and 200 mg / cc of mercury is enclosed in the
また、点灯中の圧力の増大により、発光の赤色成分が増加するため、プロジェクタ用ランプとして好ましい発光スペクトルが得られる。
尚、図2のように放電ランプ11の第一の導電性部品13aと接続しているリード線15aはマイクロストリップライン10に接続し、マイクロ波を供給しても良い。
Further, since the red component of light emission increases due to an increase in pressure during lighting, an emission spectrum preferable as a projector lamp can be obtained.
2, the lead wire 15a connected to the first conductive component 13a of the discharge lamp 11 may be connected to the microstrip line 10 and supplied with microwaves.
自動車用やプロジェクタ用の光源として利用される。 Used as a light source for automobiles and projectors.
1,11 放電ランプ
2a,12a 放電容器
2b,2c,12b,12c 細管部
3a,13a 第一の導電性部品
3b,13b 第二の導電性部品
4a,4b,14a,14b 金属箔
5a,5b,15a,15b リード線
6 同軸コネクタ
6a 内部導体
7,17 反射鏡
8,18 金属製チャンバー
9,19 開口部
10 マイクロストリップライン
1,11 Discharge lamps 2a, 12a Discharge vessels 2b, 2c, 12b, 12c Narrow tube portions 3a, 13a First conductive parts 3b, 13b Second conductive parts 4a, 4b, 14a,
Claims (6)
前記放電ランプは放電容器内に第一の導電性部品と第二の導電性部品が配置され、
前記第一の導電性部品は放電容器に形成された封止部を介してマイクロ波供給源に電気的に接続されているマイクロ波放電ランプ装置。 A microwave discharge lamp device having a metal chamber, a discharge lamp disposed inside the metal chamber, and a reflecting mirror disposed inside the metal chamber and reflecting light from the discharge lamp;
The discharge lamp has a first conductive component and a second conductive component arranged in a discharge vessel,
The microwave discharge lamp device, wherein the first conductive component is electrically connected to a microwave supply source via a sealing portion formed in the discharge vessel.
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JP2007131550A JP2008288025A (en) | 2007-05-17 | 2007-05-17 | Microwave discharge lamp device |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010177010A (en) * | 2009-01-29 | 2010-08-12 | Seiko Epson Corp | Light source device, and projector |
JP2011210545A (en) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Iwasaki Electric Co Ltd | Microwave discharge light source device |
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2007
- 2007-05-17 JP JP2007131550A patent/JP2008288025A/en active Pending
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