JP2000223291A

JP2000223291A - マイクロ波放電ランプ装置

Info

Publication number: JP2000223291A
Application number: JP2582899A
Authority: JP
Inventors: Koichi Katase; 幸一片瀬; Katsushi Seki; 勝志関; Takeshi Ichibagase; 剛一番ヶ瀬
Original assignee: Matsushita Electronics Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-02-03
Filing date: 1999-02-03
Publication date: 2000-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】マイクロ波の漏洩を抑制することができる信
頼性の高いマイクロ波放電ランプ装置を提供する。【解決手段】マグネトロン４と、マグネトロン４が発
生したマイクロ波を伝達する導波管２と、マイクロ波空
洞形成部材９と、マイクロ波空洞形成部材９を取り囲む
マイクロ波吸収部材１０と、マイクロ波空洞形成部材９
内に配置された無電極の発光管６と、冷却ファン８とを
備えている。マイクロ波吸収部材１０は内側部材１０ａ
と外側部材１０ｂとからなり、内側部材１０ａと外側部
材１０ｂとの間に、光透過性が高くマイクロ波を吸収す
るマイクロ波吸収媒体１１が封入されている。

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】従来のマイクロ波放電ランプ装置とし
て、図６に示すように、第１のマイクロ波空洞形成部材
１が導波管２と導通して設けられ、この第１のマイクロ
波空洞形成部材１を取り囲むように、第２のマイクロ波
空洞形成部材３が導波管２に導通して固定されたものが
知られている（特開昭６２−１１９８５８号公報）。マ
グネトロン４は、導波管２内にアンテナを挿入して配置
されており、マグネトロン４が発生するマイクロ波は、
導波管２内を伝送し、給電口５を通って第１のマイクロ
波空洞形成部材１内に送られ、その中に置かれた無電極
の発光管６を点灯させる。発生した光は、第１のマイク
ロ波空洞形成部材１と第２のマイクロ波空洞形成部材３
とを透過し、反射器７により特定の方向へ取り出され
る。８は冷却ファンである。

【０００３】この従来のマイクロ波放電ランプ装置で
は、第１のマイクロ波空洞形成部材１および第２のマイ
クロ波空洞形成部材３は金属メッシュからなり、第１の
マイクロ波空洞形成部材１の内部にマイクロ波空洞が形
成されている。また、第１のマイクロ波空洞形成部材１
と第２のマイクロ波空洞形成部材３との間の空間はマイ
クロ波の高調波に対して共振状態となるように構成され
ている。この構成により、第１のマイクロ波空洞形成部
材１から漏洩するマイクロ波の高調波が外部空間に漏洩
することを防止している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、メッシュ素材
で構成されたマイクロ波空洞形成部材では、光透過性を
確保する必要上、メッシュ素材の線径はできる限り細く
する必要があり、その場合機械的強度が低くなる。この
ため、マイクロ波空洞形成部材は外部から物理的な力を
受けると破損しやすくなる。また、マイクロ波空洞形成
部材は、ランプ点灯中に高温となるため、メッシュ素材
が変質、変形および疲労等を起こすことにより破損しや
すくなるとともに、メッシュ素材が大気や周囲環境から
の付着物と反応したり、蒸気化して飛散し発光管に付着
する等の問題があった。したがって、従来のマイクロ波
放電ランプ装置では、第１および第２のマイクロ波空洞
形成部材の加工や取り扱いの上で、マイクロ波漏洩につ
ながる欠陥や破損を招く可能性が高いという問題があっ
た。

【０００５】また、金属メッシュからなるマイクロ波空
洞形成部材を用いた従来のマイクロ波放電ランプ装置で
は、厳密にいえば、マイクロ波放電ランプ装置にかなり
接近しない限り、実用上ほとんど問題のないレベル以下
にマイクロ波の漏洩を抑制しているということであっ
て、第２のマイクロ波空洞形成部材３の外側に全くマイ
クロ波が漏れないというわけではない。したがって、微
量のマイクロ波が影響する環境で従来のマイクロ波放電
ランプ装置を使用する場合にはマイクロ波の漏洩が問題
となる。マイクロ波による他の電子電気機器や通信等へ
の影響はもとより、近年人体への悪影響が報告されてお
り、特に室内等でマイクロ波放電ランプ装置を使用する
場合には、信頼性を向上するために電磁波漏洩を抑制す
る必要がある。

【０００６】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、マイクロ波の漏洩を抑制することがで
きる信頼性の高いマイクロ波放電ランプ装置を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のマイクロ波放電
ランプ装置は、マイクロ波発振器と、前記マイクロ波発
振器により発生したマイクロ波を伝達する伝送路と、前
記伝送路に接続され、前記マイクロ波によって内部に電
磁界が形成されるマイクロ波空洞形成部材と、前記マイ
クロ波空洞形成部材の内部に設けられた発光管と、前記
マイクロ波空洞形成部材を取り囲んで設けられたマイク
ロ波吸収部材とを有するものである。この構成により、
マイクロ波吸収部材によってマイクロ波を吸収させるこ
とで、マイクロ波放電ランプ装置からの電磁波の漏洩を
防止することができる。

【０００８】また、本発明のマイクロ波放電ランプ装置
は、マイクロ波発振器と、前記マイクロ波発振器により
発生したマイクロ波を伝達する伝送路と、前記伝送路に
接続されたマイクロ波吸収部材とを備え、前記マイクロ
波吸収部材は間にマイクロ波吸収媒体が封入された内側
部材と外側部材とで構成され、前記内側部材の内部に
は、前記マイクロ波によって電磁界が形成されるととも
に、発光管が設けられたものである。この構成により、
１つの部材でマイクロ波の吸収とマイクロ波空洞の形成
とを可能とするため、マイクロ波空洞を形成するためだ
けの部材を別に設ける必要がなくなる。これにより、よ
り安全性が高くマイクロ波の漏洩を完全に防止でき、信
頼性の高いマイクロ波放電ランプ装置を実現できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて、図面を用いて説明する。

【００１０】図１は、本発明の第１の実施形態のマイク
ロ波放電ランプ装置の構成を示している。図１に示すよ
うに、本実施の形態のマイクロ波放電ランプ装置は、マ
イクロ波発振器であるマグネトロン４と、マグネトロン
４が発生したマイクロ波を伝達するための伝送路である
導波管２と、マイクロ波空洞形成部材９と、マイクロ波
空洞形成部材９を取り囲むマイクロ波吸収部材１０と、
誘電性材料でなる支持棒で支持されマイクロ波空洞形成
部材９内に配設された無電極の発光管６と、マグネトロ
ン４の動作温度を適正に保つための冷却ファン８とを備
えたものである。

【００１１】発光管６は、球形の石英ガラス管の内部
に、発光物質として臭化インジウム（ＩｎＢｒ）等の金
属ハロゲン化物と、アルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスを
充填したものである。例えば、内径３０ｍｍの石英ガラ
ス管内にＩｎＢｒを４０ｍｇおよびＡｒを１．３ｋＰａ
封入したものである。安定した均等な放電発光を得るた
めに、発光管６の支持棒をモータ等に接続して、支持棒
を回転軸として発光管６を回転させながら点灯させても
よい。

【００１２】マイクロ波空洞形成部材９は、例えば導電
性材料のメッシュ素材等、実質的にマイクロ波をほとん
ど透過せず光を透過しかつ導電性を有する構成材を用い
て円筒形に成形されている。マイクロ波空洞形成部材９
と導波管２とを電気的に良好に接触するように接続し
て、マイクロ波空洞形成部材９と導波管２の管壁面の一
部とでマイクロ波空洞を形成する。マイクロ波空洞形成
部材９の内部に形成されるマイクロ波空洞は、導波管２
の管壁に設けた給電口５によって、導波管２内の伝送空
間と連絡している。

【００１３】マグネトロン４は、導波管２内にアンテナ
を挿入して配置されており、マグネトロン４が発生する
マイクロ波は、アンテナから放射されて導波管２内を伝
送し、給電口５を通ってマイクロ波空洞形成部材９内に
送られる。発光管６内に封入された発光物質は、マイク
ロ波がマイクロ波空洞で形成する電磁界によって蒸発
し、励起され光を発生する。発光管６の発する光は、マ
イクロ波空洞形成部材９とマイクロ波吸収部材１０とを
透過し、反射器（図示せず）等の光学系により特定の方
向へ取り出される。

【００１４】ガラス製のマイクロ波吸収部材１０は、内
側部材１０ａと外側部材１０ｂとからなり、それらの間
に、光透過性が高くマイクロ波を吸収するマイクロ波吸
収媒体１１を封入したものである。マイクロ波吸収媒体
１１として流動性のある媒体を使うことで、熱対流等を
利用した循環冷却効果が得られ、発光管６の発する熱が
周囲に及ぼす熱的な影響を軽減できる。具体的には、マ
イクロ波吸収媒体１１として安価な水等を使用すること
ができる。また、マイクロ波吸収媒体１１として、水に
鉄イオン等の紫外線吸収イオンを加えたものを用いて、
発光管６より放射される紫外線を遮蔽したり、水に顔料
や染料等の色素を加えたものを用いて、可視光そのもの
を撹乱させたり、発光色を変えたりすることも可能であ
る。

【００１５】マイクロ波の漏洩は、マイクロ波放電ラン
プ装置全体からみれば、マイクロ波空洞形成部材９と導
波管２との接続部およびマイクロ波空洞形成部材９その
ものから起こる可能性が最も高いため、これらをマイク
ロ波吸収部材１０で取り囲むことによって、外部へのマ
イクロ波の漏洩をほとんど完全に防止することができ
る。したがって、安全性および信頼性の高いマイクロ波
放電ランプ装置を提供することができる。また、マイク
ロ波吸収部材１０が、マイクロ波空洞形成部材９を保護
する構成となるため、マイクロ波空洞形成部材９は、多
少機械的強度が低くてもよく、光の透過率をできる限り
大きくするために、かなり開口率の高い金属メッシュ素
材を使うことが可能となる。

【００１６】図２は図１のマイクロ波吸収部材１０およ
びその内部を示した一部切欠斜視図である。

【００１７】図２に示すように、マイクロ波吸収部材１
０の下部に設けた開口部１２は、マイクロ波吸収部材１
０内にマイクロ波吸収媒体１１を注入するためのもので
あるが、この開口部１２に循環パイプを接続してマイク
ロ波吸収媒体１１を循環させることにより、発光管６か
ら発生する熱を効率よく逃がして冷却させることができ
る。また、マイクロ波吸収媒体１１がマグネトロン４を
冷却するように、循環パイプをマグネトロン４の周囲に
巻き付けることにより、マグネトロン４を冷却するため
の冷却ファン８（図１参照）をなくすことができる。

【００１８】また、冷却効果も兼ねたマイクロ波吸収媒
体１１を用いているので、マイクロ波空洞形成部材９を
構成する金属メッシュの金属蒸気が、ランプ点灯中に発
生する熱によって飛散して発光管６に付着することが抑
制される。このため、発光管６の透過率が減少すること
を抑制することができる。

【００１９】なお、本実施の形態ではマイクロ波空洞形
成部材９として、導電性材料のメッシュ素材を円筒形に
成形したものを用いた場合について説明したが、機械的
強度と光透過率をさらに確保するために、例えば石英ガ
ラスや透光性セラミックス等を構成材とする円筒形容器
の表面に、ネサ膜やＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透
明導電膜を形成したものを用いることもできる。透明導
電膜の代わりに、銀等の導電性材料を、できる限り線幅
が小さいメッシュ状に印刷法等を用いて貼り付けてもよ
い。またマイクロ波空洞形成部材９の形状は、円筒形に
限定されるものではない。発光管６を効率よく点灯させ
るためにマイクロ波エネルギーと発光管６との整合性等
を考慮したり、発光管６内のプラズマ形状や温度分布等
を考慮して、マイクロ波空洞形成部材９の形状を設計す
ることができる。

【００２０】図３は、本発明の第２の実施形態によるマ
イクロ波放電ランプ装置の構成を示しており、図４は図
３のマイクロ波吸収部材およびその内部を示している。

【００２１】第１の実施の形態では、マイクロ波空洞形
成部材９とマイクロ波吸収部材１０とを別体に構成して
いたのに対し、第２の実施の形態では、マイクロ波吸収
部材１０の内側部材１０ａの表面に導電膜１３を形成
し、内側部材１０ａと導波管２の管壁面とでマイクロ波
空洞を形成している。導電膜１３としては、例えばネサ
膜やＩＴＯ等の透明導電膜を用いることができる。ま
た、銀等の導電性材料を用いる場合には、線幅をできる
限り小さくし開口率の高いメッシュ状に、内側部材１０
ａの表面に形成する。この構成により、発光管６が放射
する光の透過率、すなわち光の利用効率を高くすること
ができる。

【００２２】第２の実施形態では、マイクロ波吸収部材
１０が内側部材１０ａと外側部材１０ｂとで構成されて
いることを利用して、内側部材１０ａに、第１の実施形
態で示したマイクロ波空洞形成部材９と同じ役割を持た
せている。この構成により、機械的強度の低いマイクロ
波空洞形成部材およびマイクロ波吸収部材がなくなるた
め、マイクロ波漏洩の危険性をさらに低くすることがで
きる。

【００２３】次に、本発明の第３の実施形態によるマイ
クロ波放電ランプ装置について、図５を用いて説明す
る。

【００２４】第２の実施形態では内側部材１０ａの内表
面（発光管６と対向している表面）に導電膜１３を形成
していたが、第３の実施形態のマイクロ波放電ランプ装
置では、図５に示すように、内側部材１０ａの外表面
（外側部材１０ｂと対向している表面）に導電膜１３を
形成している。ただし、その場合、キャップ状の密閉栓
１４が導電膜１３と導通するように、内側部材１０ａを
密閉栓１４に固定する構造にする。さらに、導電膜１３
と導波管２との間で導通させるために、密閉栓１４を導
電性材料で作るか、もしくは密閉栓１４の表面に導電膜
等を形成する。この構成により、マイクロ波漏洩を抑制
できるとともに、導電膜１３の形成が容易となる。

【００２５】なお、上記第１および第２の実施形態で
は、マイクロ波吸収部材１０が内側部材１０ａと外側部
材１０ｂとで構成されている場合について説明したが、
内側部材１０ａと外側部材１０ｂとが一体形成されたも
のでも同様の効果を得ることができる。

【００２６】上記実施の形態において、発光管６の充填
物は、上述したものに限定されるものではなく、充填し
た発光物質はマイクロ波により発光放射するものであれ
ばよい。また、発光管６の構成材料や形状も上述したも
のに限定されるものではなく、構成材料は耐熱性と透光
性を有する材料であればよい。例えば上述した石英ガラ
スの代わりに透光性セラミックス材料を用いると、発光
管６の耐熱性を高めることが可能である。

【００２７】また、上記実施の形態では矩形の導波管２
を用いた場合について説明したが、導波管２の形状や導
波管２とマイクロ波空洞との接続方法はこれに限るもの
ではない。さらに、導波管２の代わりに、同軸線路等を
マイクロ波電送手段として使用することも可能であり、
その場合にはマイクロ空洞と連絡する部分が、上記実施
の形態の給電口に代わりアンテナ等で構成されることに
なる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明は、マイクロ波空洞
形成部材の外側を、マイクロ波吸収部材で取り囲むこと
によって、マイクロ波の漏洩を抑制できるとともに、信
頼性が高く、室内照明等に使用可能なマイクロ波放電ラ
ンプ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態によるマイクロ波放電
ランプ装置を示す部分断面図

【図２】本発明の第１の実施形態によるマイクロ波放電
ランプ装置の一部構成を示す部分切欠斜視図

【図３】本発明の第２の実施形態によるマイクロ波放電
ランプ装置を示す部分断面図

【図４】本発明の第２の実施形態によるマイクロ波放電
ランプ装置の一部構成を示す部分切欠斜視図

【図５】本発明の第３の実施形態によるマイクロ波放電
ランプ装置を示す部分断面図

【図６】従来のマイクロ波放電ランプ装置を示す部分断
面図

【符号の説明】

２導波管４マグネトロン５給電口６発光管８冷却ファン９マイクロ波空洞形成部材１０マイクロ波吸収部材１１マイクロ波吸収媒体１２開口部１３導電膜１４密閉栓

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者一番ヶ瀬剛大阪府高槻市幸町１番１号松下電子工業株式会社内Ｆターム(参考） 3K072 AA17 AA19 5C039 PP01 PP02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マイクロ波発振器と、前記マイクロ波発
振器により発生したマイクロ波を伝達する伝送路と、前
記伝送路に接続され、前記マイクロ波によって内部に電
磁界が形成されるマイクロ波空洞形成部材と、前記マイ
クロ波空洞形成部材の内部に設けられた発光管と、前記
マイクロ波空洞形成部材を取り囲んで設けられたマイク
ロ波吸収部材とを有するマイクロ波放電ランプ装置。
【請求項２】前記マイクロ波吸収部材は、間にマイク
ロ波吸収媒体が封入された内側部材と外側部材とで構成
された請求項１記載のマイクロ波放電ランプ装置。
【請求項３】マイクロ波発振器と、前記マイクロ波発
振器により発生したマイクロ波を伝達する伝送路と、前
記伝送路に接続されたマイクロ波吸収部材とを備え、前
記マイクロ波吸収部材は間にマイクロ波吸収媒体が封入
された内側部材と外側部材とで構成され、前記内側部材
の内部には、前記マイクロ波によって電磁界が形成され
るとともに、発光管が設けられたマイクロ波放電ランプ
装置。
【請求項４】前記内側部材の表面に導電性材料が形成
された請求項３記載のマイクロ波放電ランプ装置。
【請求項５】前記マイクロ波吸収部材に、前記マイク
ロ波吸収媒体を循環させるための出入り口が設けられた
請求項２ないし４のいずれかに記載のマイクロ波放電ラ
ンプ装置。
【請求項６】前記マイクロ波吸収媒体が水である請求
項２ないし５のいずれかに記載のマイクロ波放電ランプ
装置。