JP2005129408A - Microwave electrodeless discharge lamp device - Google Patents

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<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microwave electrodeless discharge lamp device capable of alleviating degradation of a hollow structural member. <P>SOLUTION: The device is provided with a magnetron 7 generating microwaves, a resonator 9 equipped with a coupling window 10 introducing the microwaves generated by the magnetron 7 and restraining the microwaves from being discharged to an outside space, and a bulb 4 arranged in an inner space of the resonator 9 and emitting light by the microwaves generated by the magnetron 7. The resonator 9 is of a metal mesh 2 with a part covering a front and sides of the bulb 4 in a semispherical or a semielliptic spherical shape, or of a curved surface as a part of them, with a rear of the bulb 4 in a shell shape to be made into a flat conductive plate 3. An electromagnetic field mode of the microwaves generated by a microwave generating part in the inner space of the resonator is to be TE011. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、マイクロ波を用いて放電バルブを発光させるマイクロ波無電極放電灯装置に関する。   The present invention relates to a microwave electrodeless discharge lamp device that emits light from a discharge bulb using microwaves.

従来、放電ガスが封入されたバルブと、マイクロ波を発生させるマイクロ波発生器とを備え、マイクロ波によって.バルブ内に封入されたガスを電離及び励起させ、この電離及び励起によって生じる光を光源として利用したマイクロ波無電極放電灯装置が知られている。このようなマイクロ波無電極放電灯装置においては、網目状の金属メッシュを籠状にした空洞構成部材によりバルブとマイクロ波発生部とを覆って、空洞構成部材の内部空間に生じた電磁界のエネルギーをバルブに供給すると共にマイクロ波の外部空間への漏洩を抑制し、さらにバルブから発生した可視光を空洞構成部材の網目を介して外部空間に透過させるようにしている。   Conventionally, a discharge gas-filled bulb and a microwave generator for generating microwaves are provided, and the gas enclosed in the bulb is ionized and excited by microwaves, and light generated by the ionization and excitation is used as a light source. There is known a microwave electrodeless discharge lamp device used as In such a microwave electrodeless discharge lamp apparatus, the bulb and the microwave generator are covered with a hollow component member made of a mesh-like metal mesh, and the electromagnetic field generated in the internal space of the hollow component member is covered. Energy is supplied to the valve and leakage of microwaves to the external space is suppressed, and visible light generated from the valve is transmitted to the external space through the mesh of the cavity constituent members.

このようなマイクロ波無電極放電灯装置に用いられる空洞構成部材としては、例えば円筒形のもの(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)や、椀状に形成された反射鏡の開口部を網目状の金属メッシュで覆ったもの(例えば、特許文献3参照。)、あるいは、空洞構成部材の側面が回転楕円体の一部や放物面の一部であるような形状であるもの(例えば、特許文献4参照。)などが知られている。
特開昭59−86153号公報 特開平7−45104号公報 特開昭57−60695号公報 特開2003−022786号公報
As a hollow component used in such a microwave electrodeless discharge lamp device, for example, a cylindrical member (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2), or an opening portion of a reflecting mirror formed in a bowl shape. Is covered with a mesh-like metal mesh (for example, see Patent Document 3), or has a shape in which the side surface of the cavity component is a part of a spheroid or a part of a paraboloid ( For example, see Patent Document 4).
JP 59-86153 A JP 7-45104 A JP 57-60695 A JP 2003-022786 A

ところで、上述のようなマイクロ波無電極放電灯装置においては、マイクロ波による誘導電流が空洞構成部材を構成する金属メッシュに流れる結果、可視光を透過させるために細い、従って電流容量の小さい金属線で構成されている金属メッシュが劣化するという不都合があった。図10は、円筒形の空洞構成部材を用いたマイクロ波無電極放電灯装置における空洞構成部材101の側面図である。図10に示す空洞構成部材101の内部空間にマイクロ波が供給されると、矢印で示す方向に電界が生じ、空洞構成部材101の側面を構成する金属メッシュと電界とが直交する箇所において、金属メッシュに流れる電流が増大し、金属メッシュが劣化する。また、空洞構成部材の側面の金属メッシュが回転楕円体の一部や放物面の一部であるような形状である場合にも、円筒形の空洞構成部材を用いた場合と同様にして、金属メッシュが劣化する。   By the way, in the microwave electrodeless discharge lamp apparatus as described above, the induced current caused by the microwave flows through the metal mesh constituting the cavity component member, so that it is thin to transmit visible light, and therefore has a small current capacity. There was a problem that the metal mesh comprised of deteriorated. FIG. 10 is a side view of the cavity constituent member 101 in the microwave electrodeless discharge lamp apparatus using a cylindrical cavity constituent member. When microwaves are supplied to the internal space of the cavity constituent member 101 shown in FIG. 10, an electric field is generated in the direction indicated by the arrow, and the metal mesh that forms the side surface of the cavity constituent member 101 and the electric field are orthogonal The current flowing through the mesh increases and the metal mesh deteriorates. In addition, when the metal mesh on the side surface of the cavity component is a shape that is a part of a spheroid or a part of a paraboloid, similarly to the case of using a cylindrical cavity component, The metal mesh deteriorates.

図11は、椀状に形成された反射鏡の開口部を網目状の金属メッシュで覆った空洞構成部材を用いたマイクロ波無電極放電灯装置における空洞構成部材102の断面図である。図11に示す空洞構成部材102の内部空間にマイクロ波が供給されると、TM011モードの電界によって矢印で示す方向に電界が生じ、反射鏡104の開口部を覆っている金属メッシュ103と電界とが直交する箇所において、金属メッシュに流れる電流が増大し、金属メッシュが劣化する。   FIG. 11 is a cross-sectional view of the cavity component member 102 in the microwave electrodeless discharge lamp apparatus using the cavity component member in which the opening of the reflecting mirror formed in a bowl shape is covered with a mesh-like metal mesh. When microwaves are supplied to the internal space of the cavity constituting member 102 shown in FIG. 11, an electric field is generated in the direction indicated by the arrow by the electric field of the TM011 mode, and the metal mesh 103 covering the opening of the reflector 104 Where the crosses are orthogonal to each other, the current flowing through the metal mesh increases and the metal mesh deteriorates.

本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、空洞構成部材の劣化を低減することができるマイクロ波無電極放電灯装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a microwave electrodeless discharge lamp device that can reduce the deterioration of the cavity component.

上述の目的を達成するために、本発明の第1の手段に係るマイクロ波無電極放電灯装置は、マイクロ波を生成するマイクロ波生成部と、前記マイクロ波生成部により生成されたマイクロ波を導入する導入部を備え該マイクロ波が外部空間に放出されることを抑制する空洞構成部材と、前記空洞構成部材の内部空間に配置され前記マイクロ波生成部により生成されたマイクロ波によって発光する発光部とを備えたマイクロ波無電極放電灯装置において、前記空洞構成部材の形状は、前記発光部の前方及び側方を覆う部分が半球形若しくは半楕円球形又はこれらの一部である曲面形状であって、前記発光部の後方が導体板により形成される平面形である殻状形状であり、前記空洞構成部材の曲面形状部分の少なくとも一部は、前記発光部から発せられた可視光を透過するものであり、前記空洞構成部材は、前記空洞構成部材の内部空間における前記マイクロ波生成部によって生成されたマイクロ波の電磁界モードをTE011にするものであることを特徴としている。   In order to achieve the above object, a microwave electrodeless discharge lamp apparatus according to a first means of the present invention includes a microwave generation unit that generates a microwave, and a microwave generated by the microwave generation unit. A cavity component having an introduction part to be introduced and suppressing the microwave from being released to the external space, and light emission emitted by the microwave generated by the microwave generator disposed in the internal space of the cavity component In the microwave electrodeless discharge lamp device having a portion, the shape of the hollow component member is a hemispherical shape, a semi-elliptical spherical shape, or a curved shape in which a portion covering the front and side of the light emitting portion is a part thereof The light emitting portion has a shell-like shape formed by a conductor plate behind the light emitting portion, and at least a part of the curved portion of the hollow component member is emitted from the light emitting portion. The hollow constituent member is configured to change the electromagnetic field mode of the microwave generated by the microwave generation unit in the internal space of the hollow constituent member to TE011. It is said.

また、上述のマイクロ波無電極放電灯装置において、前記発光部と前記導入部との間に、前記発光部から発せられた可視光を反射する誘電体から成る反射板をさらに備えることを特徴としている。   The above-mentioned microwave electrodeless discharge lamp device may further include a reflector made of a dielectric material that reflects visible light emitted from the light emitting unit between the light emitting unit and the introduction unit. Yes.

そして、上述のマイクロ波無電極放電灯装置において、前記反射板は、前記導体板より離間して配置されていることを特徴としている。   And in the above-mentioned microwave electrodeless discharge lamp apparatus, the said reflecting plate is spaced apart and arrange | positioned from the said conductor plate, It is characterized by the above-mentioned.

このような構成のマイクロ波無電極放電灯装置において、空洞構成部材の内部空間に生じたTE011モードの電界は、発光部から発せられた可視光を透過する曲面形状部分と直交しないので、空洞構成部材の曲面形状部分を流れる誘導電流が低減され、空洞構成部材の劣化を低減することができる。   In the microwave electrodeless discharge lamp apparatus having such a configuration, the TE011 mode electric field generated in the internal space of the cavity component member is not orthogonal to the curved surface shape portion that transmits visible light emitted from the light emitting unit. The induced current flowing through the curved portion of the member is reduced, and the deterioration of the cavity component member can be reduced.

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the structure which attached | subjected the same code | symbol in each figure shows that it is the same structure, The description is abbreviate | omitted.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係るマイクロ波無電極放電灯装置の構成の一例を示す部分断面図である。図2は、図1に示すマイクロ波無電極放電灯装置1の外観斜視図である。図1に示すマイクロ波無電極放電灯装置1は、例えば金属メッシュ2、導体板3、発光部に相当するバルブ4、支持棒5、導波管6、マイクロ波生成部に相当するマグネトロン7、電源8を備えている。また、金属メッシュ2と導体板3とが組み合わされて空洞構成部材に相当する共振器9を構成している。図1において、金属メッシュ2、導体板3、および導波管6は、断面図で示されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing an example of the configuration of a microwave electrodeless discharge lamp apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is an external perspective view of the microwave electrodeless discharge lamp device 1 shown in FIG. A microwave electrodeless discharge lamp device 1 shown in FIG. 1 includes, for example, a metal mesh 2, a conductor plate 3, a bulb 4 corresponding to a light emitting unit, a support bar 5, a waveguide 6, and a magnetron 7 corresponding to a microwave generating unit, A power supply 8 is provided. Further, the metal mesh 2 and the conductor plate 3 are combined to constitute a resonator 9 corresponding to a cavity constituting member. In FIG. 1, the metal mesh 2, the conductor plate 3, and the waveguide 6 are shown in a sectional view.

マグネトロン7は、電源8から供給された電力エネルギーを、例えば2.45GHzのマイクロ波に変換し、導波管6を介して共振器9へ供給する。   The magnetron 7 converts the power energy supplied from the power source 8 into a microwave of 2.45 GHz, for example, and supplies it to the resonator 9 via the waveguide 6.

バルブ4は、例えば石英ガラス等の透明性を有する材料により略球形状にされており、バルブ4の内部には、例えば水銀蒸気等の金属蒸気や例えばArガス等の希ガスを含む放電ガス等が封入されている。また、バルブ4の内壁には、紫外線を可視光に変換する蛍光体等が塗布されている。これにより、バルブ4に電磁界が印加されると、バルブ4に封入された放電ガスが電磁界によって励起されて紫外線を放出し、この紫外線が蛍光体により可視光に変換されてバルブ4が発光する。   The bulb 4 is formed into a substantially spherical shape with a transparent material such as quartz glass, for example. Inside the bulb 4 is a discharge gas containing a metal vapor such as mercury vapor or a rare gas such as Ar gas. Is enclosed. The inner wall of the bulb 4 is coated with a phosphor that converts ultraviolet light into visible light. As a result, when an electromagnetic field is applied to the bulb 4, the discharge gas sealed in the bulb 4 is excited by the electromagnetic field to emit ultraviolet rays, and the ultraviolet rays are converted into visible light by the phosphor, and the bulb 4 emits light. To do.

金属メッシュ2は、例えば直径165mmの半球形にされた網目状の金網で、金属メッシュ2の開口部は、略円盤形状の導体板3によって閉蓋されている。また、金属メッシュ2の網目の寸法は、マグネトロン7から供給されるマイクロ波の波長よりも小さくされており、共振器9の内部空間に供給されたマイクロ波が外部空間へ放出されることを抑制するようにされると共に、できる限り開口率を大きくしてバルブ4から発せられた光を外部に最大限放射し得るようにされている。なお、金属メッシュ2は、金網に限られず、マイクロ波の透過を抑制し、かつ可視光を透過させるスクリーンであればよい。   The metal mesh 2 is, for example, a hemispherical mesh net having a diameter of 165 mm, and the opening of the metal mesh 2 is closed by a substantially disc-shaped conductor plate 3. Further, the mesh size of the metal mesh 2 is made smaller than the wavelength of the microwave supplied from the magnetron 7, and the microwave supplied to the internal space of the resonator 9 is prevented from being released to the external space. In addition, the aperture ratio is made as large as possible so that the light emitted from the bulb 4 can be radiated to the outside as much as possible. The metal mesh 2 is not limited to a wire mesh, and may be a screen that suppresses transmission of microwaves and transmits visible light.

導体板3は、略円盤形状の例えば金属板であり、金属メッシュ2が取り付けられている側に導波管6が接続されている。また、導体板3の略中央部には、マグネトロン7から導波管6を介して供給されたマイクロ波を共振器9の内部空間へ導入するための導入部に相当する結合窓10が設けられている。そして、例えば一端部にバルブ4が取り付けられた円柱状の支持棒5の他端部が、導体板3の金属メッシュ2側に固着されて立設され、共振器9の内部空間にバルブ4が配置されている。   The conductor plate 3 is a substantially disk-shaped metal plate, for example, and the waveguide 6 is connected to the side on which the metal mesh 2 is attached. A coupling window 10 corresponding to an introduction part for introducing the microwave supplied from the magnetron 7 through the waveguide 6 into the internal space of the resonator 9 is provided at a substantially central part of the conductor plate 3. ing. For example, the other end portion of the columnar support rod 5 to which the valve 4 is attached at one end portion is fixedly erected on the metal mesh 2 side of the conductor plate 3, and the valve 4 is installed in the internal space of the resonator 9. Is arranged.

共振器9は、その寸法と結合窓10とが所定の大きさにされており、マグネトロン7から導波管6、結合窓10を介して内部空間に導入されたマイクロ波を共振させ、マイクロ波のエネルギーを蓄えて、TE011モードの電界を発生させるもので、その電界のエネルギーによってバルブ4を発光させる。具体的には、マイクロ波の波長をλ、共振器9の半径をaとすると、共振器9のような半球型共振器の場合、TE011モードの電界を発生させるための条件は、
λ=1.395×a ・・・(1)
となる。
The resonator 9 has a predetermined size and a coupling window 10, and resonates the microwave introduced from the magnetron 7 into the internal space through the waveguide 6 and the coupling window 10. Energy is generated to generate an electric field of TE011 mode, and the bulb 4 is caused to emit light by the energy of the electric field. Specifically, assuming that the wavelength of the microwave is λ and the radius of the resonator 9 is a, in the case of a hemispherical resonator such as the resonator 9, the condition for generating the electric field of the TE011 mode is
λ = 1.395 × a (1)
It becomes.

ここで、マイクロ波の周波数を2.45GHzとすると、λ≒122mm、a≒87mmとなる。ただし、この場合、共振器9内部のバルブ4等の誘電体による波長短縮効果によって、共振器9の半径aは、概して87mmよりも小さくなる。なお、共振器9の形状は、TE011モードの電界を発生させる条件を満たしていればよく、半球形に限られず、例えば半球形若しくは半楕円球形又はこれらの一部である曲面形状であってもよい。   Here, if the microwave frequency is 2.45 GHz, λ≈122 mm and a≈87 mm. In this case, however, the radius a of the resonator 9 is generally smaller than 87 mm due to the wavelength shortening effect by the dielectric such as the bulb 4 inside the resonator 9. Note that the shape of the resonator 9 is not limited to a hemispherical shape as long as the condition for generating the electric field of the TE011 mode is satisfied, and may be, for example, a hemispherical shape, a semi-elliptical spherical shape, or a curved shape that is a part thereof. Good.

次に、このように構成されたマイクロ波無電極放電灯装置1の動作を説明する。まず、電源8からマグネトロン7へ電力が供給されると、マグネトロン7から導波管6、結合窓10を介して共振器9の内部空間へ、2.45GHzのマイクロ波が出力される。そして、共振器9によって、2.45GHzのマイクロ波が共振され、TE011モードの電界が発生する。   Next, the operation of the microwave electrodeless discharge lamp device 1 configured as described above will be described. First, when power is supplied from the power supply 8 to the magnetron 7, a 2.45 GHz microwave is output from the magnetron 7 to the internal space of the resonator 9 through the waveguide 6 and the coupling window 10. Then, the resonator 9 resonates the microwave of 2.45 GHz, and generates an electric field of TE011 mode.

図3は、共振器9の内部空間に生じたTE011モードの電界11を示す図である。図3において、TE011モードの電界11は、矢印で示すように、金属メッシュ2と直交しない。これにより、金属メッシュ2に流れる誘導電流が増大することがなく、金属メッシュ2の劣化を低減することができる。また、電界11は、矢印で示すように、導体板3と直交し、導体板3に流れる誘導電流が増大する。しかし、導体板3は電流容量が大きい金属板で構成されているため、誘導電流により劣化することが低減される。これにより、金属メッシュ2と導体板3とからなる共振器9が、誘導電流により劣化することが低減され、共振器9を長寿命化することができる。   FIG. 3 is a diagram showing an electric field 11 of the TE011 mode generated in the internal space of the resonator 9. In FIG. 3, the electric field 11 in the TE011 mode is not orthogonal to the metal mesh 2 as indicated by an arrow. Thereby, the induced current flowing through the metal mesh 2 does not increase, and deterioration of the metal mesh 2 can be reduced. Further, the electric field 11 is orthogonal to the conductor plate 3 as indicated by an arrow, and the induced current flowing through the conductor plate 3 increases. However, since the conductor plate 3 is made of a metal plate having a large current capacity, deterioration due to the induced current is reduced. Thereby, the resonator 9 composed of the metal mesh 2 and the conductor plate 3 is reduced from being deteriorated by the induced current, and the life of the resonator 9 can be extended.

一実験例として、本発明者は、共振器9の半径を約82.5mm(直径165mm)、金属メッシュ2を開口率81%(網目サイズ1.8×1.8mm、線径φ0.2mm)の金網とし、また、バルブ4を直径27mm(肉厚2mm)の石英バルブとして希土類金属ハライド5mg、アルカリ金属ハライド10mg、Hg30mg、Ar30torrを封入した。そして、バルブ4を、共振器9内の共振により強電界が発生する箇所に配置して点灯実験を行った。この場合において、熱的に安定すると高強度の金属発光が得られることを確認した。   As an experimental example, the inventor has a radius of the resonator 9 of about 82.5 mm (diameter 165 mm), and the metal mesh 2 has an aperture ratio of 81% (mesh size 1.8 × 1.8 mm, wire diameter φ0.2 mm). In addition, 5 mg of rare earth metal halide, 10 mg of alkali metal halide, 30 mg of Hg, and Ar30torr were enclosed as a bulb 4 having a diameter of 27 mm (thickness 2 mm) as a quartz bulb. Then, the bulb 4 was placed at a location where a strong electric field was generated due to resonance in the resonator 9, and a lighting experiment was performed. In this case, it was confirmed that high intensity metal luminescence can be obtained when thermally stabilized.

(第2実施形態)
次に、本発明の第2の実施の形態によるマイクロ波無電極放電灯装置について説明する。図4は、本発明の第2の実施形態によるマイクロ波無電極放電灯装置の構成の一例を示す図である。図4に示すマイクロ波無電極放電灯装置1aと図1に示すマイクロ波無電極放電灯装置1とでは、下記の点で異なる。すなわち、図4に示すマイクロ波無電極放電灯装置1aでは、導体板3aに結合窓10が設けられておらず、導体板3aの金属メッシュ2側に導入部に相当するループアンテナ12が配設されている。そして、ループアンテナ12と導波管6とが同軸ケーブル13によって電気的に接続されている。これにより、マグネトロン7によって生成されたマイクロ波が導波管6及び同軸ケーブル13を介してループアンテナ12に導かれ、ループアンテナ12によって共振器9の内部空間へ出力される。
(Second Embodiment)
Next, a microwave electrodeless discharge lamp apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the microwave electrodeless discharge lamp device according to the second embodiment of the present invention. The microwave electrodeless discharge lamp apparatus 1a shown in FIG. 4 is different from the microwave electrodeless discharge lamp apparatus 1 shown in FIG. 1 in the following points. That is, in the microwave electrodeless discharge lamp apparatus 1a shown in FIG. 4, the coupling window 10 is not provided in the conductor plate 3a, and the loop antenna 12 corresponding to the introduction portion is disposed on the metal mesh 2 side of the conductor plate 3a. Has been. The loop antenna 12 and the waveguide 6 are electrically connected by a coaxial cable 13. As a result, the microwave generated by the magnetron 7 is guided to the loop antenna 12 via the waveguide 6 and the coaxial cable 13, and is output to the internal space of the resonator 9 by the loop antenna 12.

その他の構成は図1に示すマイクロ波無電極放電灯装置1と同様であるのでその説明を省略し、以下、このように構成されたマイクロ波無電極放電灯装置1aの動作を説明する。まず、電源8からマグネトロン7へ電力が供給されると、マグネトロン7から導波管6、同軸ケーブル13、及びループアンテナ12を介して共振器9の内部空間へ、2.45GHzのマイクロ波が出力される。そして、共振器9によって、2.45GHzのマイクロ波が共振され、図5に示すように、共振器9の内部空間にTE011モードの電界11が発生する。   Since the other configuration is the same as that of the microwave electrodeless discharge lamp device 1 shown in FIG. 1, the description thereof will be omitted, and the operation of the microwave electrodeless discharge lamp device 1 a thus configured will be described below. First, when power is supplied from the power supply 8 to the magnetron 7, a 2.45 GHz microwave is output from the magnetron 7 to the internal space of the resonator 9 via the waveguide 6, the coaxial cable 13, and the loop antenna 12. Is done. Then, 2.45 GHz microwaves are resonated by the resonator 9, and an electric field 11 of TE011 mode is generated in the internal space of the resonator 9, as shown in FIG.

これにより、図1に示すマイクロ波無電極放電灯装置1と同様に、図5において、TE011モードの電界11は、矢印で示すように、金属メッシュ2と直交しないので、金属メッシュ2の劣化を低減することができる。また、電界11は、矢印で示すように、導体板3aと直交し、導体板3aに流れる誘導電流が増大するが、導体板3aは電流容量が大きい金属板で構成されているため、誘導電流により劣化することが低減される。これにより、金属メッシュ2と導体板3aとからなる共振器9が、誘導電流により劣化することが低減され、共振器9を長寿命化することができる。   Accordingly, as in the microwave electrodeless discharge lamp apparatus 1 shown in FIG. 1, the TE011 mode electric field 11 is not orthogonal to the metal mesh 2 as shown by the arrow in FIG. Can be reduced. The electric field 11 is orthogonal to the conductor plate 3a as shown by the arrow, and the induced current flowing through the conductor plate 3a increases. However, since the conductor plate 3a is composed of a metal plate having a large current capacity, the induced current It is possible to reduce deterioration due to. Thereby, the resonator 9 composed of the metal mesh 2 and the conductor plate 3a is reduced from being deteriorated by the induced current, and the life of the resonator 9 can be extended.

また、図4に示すマイクロ波無電極放電灯装置1aにおいては、柔軟に屈曲可能な同軸ケーブル13によって、導波管6と共振器9が接続されているので、発光する部分である共振器9の、導波管6に対する配置の自由度を高めることができる。なお、ループアンテナ12としては、ループ形状のアンテナに限らず他のアンテナであってもよい。   Further, in the microwave electrodeless discharge lamp apparatus 1a shown in FIG. 4, the waveguide 6 and the resonator 9 are connected by the coaxial cable 13 that can be flexibly bent. Therefore, the degree of freedom of arrangement with respect to the waveguide 6 can be increased. The loop antenna 12 is not limited to a loop-shaped antenna, and may be another antenna.

(第3実施形態)
次に、本発明の第3の実施の形態によるマイクロ波無電極放電灯装置について説明する。図6は、本発明の第3の実施形態によるマイクロ波無電極放電灯装置の構成の一例を示す図である。図6に示すマイクロ波無電極放電灯装置1bと図1に示すマイクロ波無電極放電灯装置1とでは、下記の点で異なる。すなわち、図6に示すマイクロ波無電極放電灯装置1bでは、導体板3の金属メッシュ2側に、例えば厚さ3mmの略円盤状の反射板14が固着されている。反射板14は、アルミナ等の誘電体材料によって構成されており、バルブ4から発せられた可視光を反射する。また、共振器9は、例えば直径155mmにされている。
(Third embodiment)
Next, a microwave electrodeless discharge lamp apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of a microwave electrodeless discharge lamp device according to a third embodiment of the present invention. The microwave electrodeless discharge lamp device 1b shown in FIG. 6 differs from the microwave electrodeless discharge lamp device 1 shown in FIG. 1 in the following points. That is, in the microwave electrodeless discharge lamp device 1b shown in FIG. 6, a substantially disc-shaped reflector 14 having a thickness of 3 mm, for example, is fixed to the metal mesh 2 side of the conductor plate 3. The reflector 14 is made of a dielectric material such as alumina, and reflects visible light emitted from the bulb 4. The resonator 9 has a diameter of 155 mm, for example.

その他の構成は図1に示すマイクロ波無電極放電灯装置1と同様であるのでその説明を省略し、以下、このように構成された図6に示すマイクロ波無電極放電灯装置1bの動作を説明する。まず、電源8からマグネトロン7へ電力が供給されると、マグネトロン7から導波管6、結合窓10、及び反射板14を介して共振器9の内部空間へ、2.45GHzのマイクロ波が出力される。そして、共振器9によって、2.45GHzのマイクロ波が共振され、図1に示すマイクロ波無電極放電灯装置1の場合と同様にして、共振器9の内部空間にTE011モードの電界11が発生する。   Since the other configuration is the same as that of the microwave electrodeless discharge lamp device 1 shown in FIG. 1, the description thereof will be omitted, and the operation of the microwave electrodeless discharge lamp device 1b shown in FIG. explain. First, when power is supplied from the power supply 8 to the magnetron 7, a 2.45 GHz microwave is output from the magnetron 7 to the internal space of the resonator 9 through the waveguide 6, the coupling window 10, and the reflector 14. Is done. Then, the microwave of 2.45 GHz is resonated by the resonator 9, and the electric field 11 of the TE011 mode is generated in the internal space of the resonator 9 in the same manner as in the microwave electrodeless discharge lamp device 1 shown in FIG. To do.

この場合、マグネトロン7から出力されたマイクロ波が、誘電体により構成されている反射板14を通り抜ける際に、誘電体による波長短縮効果によって、マイクロ波からみた反射板14の厚みが大きくなる結果、マイクロ波からみた共振器9の直径もまた大きくなる。従って、TE011モードの電界を発生させるための条件となる共振器9の実際の直径は、式(1)によって得られる直径よりもさらに小さくすることができ、共振器9を小型化することができる。   In this case, when the microwave output from the magnetron 7 passes through the reflector 14 made of a dielectric, the thickness of the reflector 14 as viewed from the microwave increases due to the wavelength shortening effect of the dielectric. The diameter of the resonator 9 viewed from the microwave is also increased. Therefore, the actual diameter of the resonator 9 that is a condition for generating the electric field of the TE011 mode can be made smaller than the diameter obtained by the equation (1), and the resonator 9 can be downsized. .

また、結合窓10は、反射板14によって遮蔽され、バルブ4から発せられた可視光が結合窓10から共振器9の外部に漏れ出ることが防止されるので、共振器9の発光効率を向上させることができる。   Further, the coupling window 10 is shielded by the reflecting plate 14 and the visible light emitted from the bulb 4 is prevented from leaking out of the resonator 9 from the coupling window 10, so that the light emission efficiency of the resonator 9 is improved. Can be made.

(第4実施形態)
次に、本発明の第4の実施の形態によるマイクロ波無電極放電灯装置について説明する。図7は、本発明の第4の実施形態によるマイクロ波無電極放電灯装置の構成の一例を示す図である。図7に示すマイクロ波無電極放電灯装置1cと図6に示すマイクロ波無電極放電灯装置1bとでは、下記の点で異なる。すなわち、図7に示すマイクロ波無電極放電灯装置1cでは、反射板14が、例えば導体板3上に立設された柱状の支柱15によって、導体板3の表面から例えば5mm離間した位置に支持されている。
(Fourth embodiment)
Next, a microwave electrodeless discharge lamp apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of a microwave electrodeless discharge lamp device according to a fourth embodiment of the present invention. The microwave electrodeless discharge lamp device 1c shown in FIG. 7 is different from the microwave electrodeless discharge lamp device 1b shown in FIG. 6 in the following points. That is, in the microwave electrodeless discharge lamp device 1c shown in FIG. 7, the reflecting plate 14 is supported at a position separated by, for example, 5 mm from the surface of the conductor plate 3 by a columnar column 15 erected on the conductor plate 3, for example. Has been.

その他の構成は図6に示すマイクロ波無電極放電灯装置1bと同様であるのでその説明を省略し、以下、このように構成された図7に示すマイクロ波無電極放電灯装置1cの動作を説明する。まず、電源8からマグネトロン7へ電力が供給されると、マグネトロン7から導波管6、結合窓10、及び反射板14を介して共振器9の内部空間へ、2.45GHzのマイクロ波が出力される。そして、共振器9によって、2.45GHzのマイクロ波が共振され、図6に示すマイクロ波無電極放電灯装置1bの場合と同様にして、共振器9の内部空間にTE011モードの電界11が発生する。   Since the other configuration is the same as that of the microwave electrodeless discharge lamp device 1b shown in FIG. 6, the description thereof will be omitted. Hereinafter, the operation of the microwave electrodeless discharge lamp device 1c shown in FIG. explain. First, when power is supplied from the power supply 8 to the magnetron 7, a 2.45 GHz microwave is output from the magnetron 7 to the internal space of the resonator 9 through the waveguide 6, the coupling window 10, and the reflector 14. Is done. Then, the microwave of 2.45 GHz is resonated by the resonator 9, and the electric field 11 of the TE011 mode is generated in the internal space of the resonator 9 as in the case of the microwave electrodeless discharge lamp device 1 b shown in FIG. To do.

この場合、結合窓10付近では電界強度レベルが非常に高いため、図6に示すマイクロ波無電極放電灯装置1bのように、結合窓10と密着する位置に反射板14が配設されていると、電界強度レベルが非常に高い位置に誘電体が置かれることになる結果、反射板14による誘電損失が大きくなり、マイクロ波エネルギーの損失が大きくなる。一方、図7に示すマイクロ波無電極放電灯装置1cにおいては、反射板14が導体板3の表面から5mm離間した位置に配設されているので、反射板14は、結合窓10付近の電界強度レベルが非常に高い位置を避けて配置されることとなる結果、反射板14による誘電損失が小さくなり、マイクロ波エネルギーの損失を低減することができる。   In this case, since the electric field intensity level is very high in the vicinity of the coupling window 10, the reflector 14 is disposed at a position in close contact with the coupling window 10 as in the microwave electrodeless discharge lamp device 1b shown in FIG. As a result, the dielectric is placed at a position where the electric field strength level is very high. As a result, the dielectric loss due to the reflector 14 increases, and the loss of microwave energy increases. On the other hand, in the microwave electrodeless discharge lamp device 1 c shown in FIG. 7, since the reflecting plate 14 is disposed at a position 5 mm away from the surface of the conductor plate 3, the reflecting plate 14 has an electric field near the coupling window 10. As a result of avoiding the position where the intensity level is very high, the dielectric loss due to the reflector 14 is reduced, and the loss of microwave energy can be reduced.

(第5実施形態)
次に、本発明の第5の実施の形態によるマイクロ波無電極放電灯装置について説明する。図8は、本発明の第5の実施形態によるマイクロ波無電極放電灯装置の構成の一例を示す図である。図8に示すマイクロ波無電極放電灯装置1dと図7に示すマイクロ波無電極放電灯装置1cとでは、下記の点で異なる。すなわち、図8に示すマイクロ波無電極放電灯装置1dでは、導体板3aに結合窓10が設けられておらず、導体板3aと反射板14の間の空間に、ループアンテナ12が配設されている。そして、ループアンテナ12と導波管6とが同軸ケーブル13によって電気的に接続されている。これにより、マグネトロン7によって生成されたマイクロ波が導波管6及び同軸ケーブル13を介してループアンテナ12に導かれる。そして、ループアンテナ12によって出力されたマイクロ波が、反射板14を通り抜けて共振器9の内部空間へ出力される。
(Fifth embodiment)
Next, a microwave electrodeless discharge lamp device according to a fifth embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of a microwave electrodeless discharge lamp device according to a fifth embodiment of the present invention. The microwave electrodeless discharge lamp device 1d shown in FIG. 8 is different from the microwave electrodeless discharge lamp device 1c shown in FIG. 7 in the following points. That is, in the microwave electrodeless discharge lamp apparatus 1d shown in FIG. 8, the coupling window 10 is not provided in the conductor plate 3a, and the loop antenna 12 is provided in the space between the conductor plate 3a and the reflecting plate 14. ing. The loop antenna 12 and the waveguide 6 are electrically connected by a coaxial cable 13. As a result, the microwave generated by the magnetron 7 is guided to the loop antenna 12 via the waveguide 6 and the coaxial cable 13. Then, the microwave output by the loop antenna 12 passes through the reflector 14 and is output to the internal space of the resonator 9.

その他の構成は図7に示すマイクロ波無電極放電灯装置1cと同様であるのでその説明を省略し、以下、このように構成されたマイクロ波無電極放電灯装置1dの動作を説明する。まず、電源8からマグネトロン7へ電力が供給されると、マグネトロン7から導波管6、同軸ケーブル13、ループアンテナ12、及び反射板14を介して共振器9の内部空間へ、2.45GHzのマイクロ波が出力される。そして、共振器9によって、2.45GHzのマイクロ波が共振され、図7に示すマイクロ波無電極放電灯装置1cの場合と同様に、共振器9の内部空間にTE011モードの電界11が発生する。   Since the other configuration is the same as that of the microwave electrodeless discharge lamp device 1c shown in FIG. 7, the description thereof will be omitted, and the operation of the microwave electrodeless discharge lamp device 1d thus configured will be described below. First, when power is supplied from the power source 8 to the magnetron 7, the 2.45 GHz frequency is supplied from the magnetron 7 to the internal space of the resonator 9 through the waveguide 6, the coaxial cable 13, the loop antenna 12, and the reflector 14. Microwave is output. Then, a microwave of 2.45 GHz is resonated by the resonator 9, and a TE011 mode electric field 11 is generated in the internal space of the resonator 9 as in the case of the microwave electrodeless discharge lamp device 1 c shown in FIG. 7. .

この場合、バルブ4とループアンテナ12との間に反射板14が導体板3から離間して配置されているので、バルブ4から発せられた可視光は、ループアンテナ12に到達することなく反射され、ループアンテナ12によって散乱されることがなく、従って、バルブ4から発せられた可視光の散乱による損失を低減し、マイクロ波無電極放電灯装置1dの発光効率を向上させることができる。   In this case, since the reflecting plate 14 is disposed between the bulb 4 and the loop antenna 12 so as to be separated from the conductor plate 3, the visible light emitted from the bulb 4 is reflected without reaching the loop antenna 12. Therefore, the light is not scattered by the loop antenna 12, and therefore the loss due to the scattering of visible light emitted from the bulb 4 can be reduced, and the light emission efficiency of the microwave electrodeless discharge lamp device 1d can be improved.

また、図8に示すマイクロ波無電極放電灯装置1dにおいては、柔軟に屈曲可能な同軸ケーブル13によって、導波管6と共振器9が接続されているので、発光する部分である共振器9の、導波管6に対する配置の自由度を高めることができる。   Further, in the microwave electrodeless discharge lamp apparatus 1d shown in FIG. 8, the waveguide 6 and the resonator 9 are connected by the coaxial cable 13 that can be flexibly bent. Therefore, the degree of freedom of arrangement with respect to the waveguide 6 can be increased.

(第6実施形態)
次に、本発明の第6の実施の形態によるマイクロ波無電極放電灯装置について説明する。図9は、本発明の第6の実施形態によるマイクロ波無電極放電灯装置の構成の一例を示す図である。図9に示すマイクロ波無電極放電灯装置1eと図6に示すマイクロ波無電極放電灯装置1bとでは、下記の点で異なる。すなわち、図9に示すマイクロ波無電極放電灯装置1eでは、導体板3bの略中央部に凹部3cが設けられている。そして、結合窓10は、凹部3cの底面部に設けられている。
(Sixth embodiment)
Next, a microwave electrodeless discharge lamp apparatus according to a sixth embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a diagram showing an example of the configuration of a microwave electrodeless discharge lamp device according to a sixth embodiment of the present invention. The microwave electrodeless discharge lamp device 1e shown in FIG. 9 is different from the microwave electrodeless discharge lamp device 1b shown in FIG. 6 in the following points. That is, in the microwave electrodeless discharge lamp device 1e shown in FIG. 9, the recess 3c is provided in the substantially central portion of the conductor plate 3b. And the joint window 10 is provided in the bottom face part of the recessed part 3c.

その他の構成は図6に示すマイクロ波無電極放電灯装置1bと同様であるのでその説明を省略し、以下、このように構成された図9に示すマイクロ波無電極放電灯装置1eの動作を説明する。まず、電源8からマグネトロン7へ電力が供給されると、マグネトロン7から導波管6、結合窓10、及び反射板14を介して共振器9の内部空間へ、2.45GHzのマイクロ波が出力される。そして、共振器9によって、2.45GHzのマイクロ波が共振され、図6に示すマイクロ波無電極放電灯装置1bの場合と同様にして、共振器9の内部空間にTE011モードの電界11が発生する。   Since the other configuration is the same as that of the microwave electrodeless discharge lamp device 1b shown in FIG. 6, the description thereof will be omitted. Hereinafter, the operation of the microwave electrodeless discharge lamp device 1e shown in FIG. explain. First, when power is supplied from the power supply 8 to the magnetron 7, a 2.45 GHz microwave is output from the magnetron 7 to the internal space of the resonator 9 via the waveguide 6, the coupling window 10, and the reflector 14. Is done. Then, a microwave of 2.45 GHz is resonated by the resonator 9, and a TE011 mode electric field 11 is generated in the internal space of the resonator 9 in the same manner as in the microwave electrodeless discharge lamp device 1b shown in FIG. To do.

この場合、凹部3cの底面部に設けられた結合窓10と反射板14とが離間されて配置されているので、図7に示すマイクロ波無電極放電灯装置1cの場合と同様に、反射板14は、結合窓10付近の電界強度レベルが非常に高い位置を避けて配置されることとなる結果、反射板14による誘電損失が小さくなり、マイクロ波エネルギーの損失を低減することができる。   In this case, since the coupling window 10 provided on the bottom surface of the recess 3c and the reflecting plate 14 are arranged apart from each other, the reflecting plate is provided in the same manner as in the microwave electrodeless discharge lamp device 1c shown in FIG. 14 is arranged avoiding a position where the electric field intensity level near the coupling window 10 is very high. As a result, the dielectric loss due to the reflector 14 is reduced, and the loss of microwave energy can be reduced.

本発明の第1の実施形態に係るマイクロ波無電極放電灯装置の構成の一例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing an example of composition of a microwave electrodeless discharge lamp device concerning a 1st embodiment of the present invention. 図1に示すマイクロ波無電極放電灯装置の外観斜視図である。It is an external appearance perspective view of the microwave electrodeless discharge lamp apparatus shown in FIG. 図1に示す共振器の内部空間に生じたTE011モードの電界を示す部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a TE011 mode electric field generated in the internal space of the resonator shown in FIG. 1. 本発明の第2の実施形態によるマイクロ波無電極放電灯装置の構成の一例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows an example of a structure of the microwave electrodeless discharge lamp apparatus by the 2nd Embodiment of this invention. 図4に示す共振器の内部空間に生じたTE011モードの電界を示す部分断面図である。FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a TE011 mode electric field generated in the internal space of the resonator shown in FIG. 4. 本発明の第3の実施形態によるマイクロ波無電極放電灯装置の構成の一例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows an example of a structure of the microwave electrodeless discharge lamp apparatus by the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態によるマイクロ波無電極放電灯装置の構成の一例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows an example of a structure of the microwave electrodeless discharge lamp apparatus by the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態によるマイクロ波無電極放電灯装置の構成の一例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows an example of a structure of the microwave electrodeless discharge lamp apparatus by the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施形態によるマイクロ波無電極放電灯装置の構成の一例を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing an example of composition of a microwave electrodeless discharge lamp device by a 6th embodiment of the present invention. 従来例による円筒形の空洞構成部材を用いたマイクロ波無電極放電灯装置における空洞構成部材の側面図である。It is a side view of the cavity structural member in the microwave electrodeless discharge lamp apparatus using the cylindrical cavity structural member by a prior art example. 従来例による椀状に形成された反射鏡の開口部を網目状の金属メッシュで覆った空洞構成部材を用いたマイクロ波無電極放電灯装置における空洞構成部材の断面図である。It is sectional drawing of the cavity structural member in the microwave electrodeless discharge lamp apparatus using the cavity structural member which covered the opening part of the reflective mirror formed in the bowl shape by a prior art example with the mesh-shaped metal mesh.

符号の説明Explanation of symbols

1,1a,1b,1c,1d,1e マイクロ波無電極放電灯装置
2 金属メッシュ
3,3a,3b 導体板
3c 凹部
4 バルブ(発光部)
5 支持棒
6 導波管
7 マグネトロン(マイクロ波生成部)
8 電源
9 共振器(空洞構成部材)
10 結合窓(導入部)
11 電界
12 ループアンテナ(導入部)
13 同軸ケーブル
14 反射板
15 支柱
1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e Microwave electrodeless discharge lamp device 2 Metal mesh 3, 3a, 3b Conductor plate 3c Recess 4 Bulb (light emitting part)
5 Support rod 6 Waveguide 7 Magnetron (microwave generator)
8 Power supply 9 Resonator (cavity component)
10 Connecting window (introduction part)
11 Electric field 12 Loop antenna (introduction part)
13 Coaxial cable 14 Reflector 15 Post

Claims (3)

マイクロ波を生成するマイクロ波生成部と、前記マイクロ波生成部により生成されたマイクロ波を導入する導入部を備え該マイクロ波が外部空間に放出されることを抑制する空洞構成部材と、前記空洞構成部材の内部空間に配置され前記マイクロ波生成部により生成されたマイクロ波によって発光する発光部とを備えたマイクロ波無電極放電灯装置において、
前記空洞構成部材の形状は、前記発光部の前方及び側方を覆う部分が半球形若しくは半楕円球形又はこれらの一部である曲面形状であって、前記発光部の後方が導体板により形成される平面形である殻状形状であり、
前記空洞構成部材の曲面形状部分の少なくとも一部は、前記発光部から発せられた可視光を透過するものであり、
前記空洞構成部材は、前記空洞構成部材の内部空間における前記マイクロ波生成部によって生成されたマイクロ波の電磁界モードをTE011にするものであること
を特徴とするマイクロ波無電極放電灯装置。
A cavity generating member that includes a microwave generating unit that generates a microwave, an introduction unit that introduces the microwave generated by the microwave generating unit, and that prevents the microwave from being emitted to an external space; and the cavity In a microwave electrodeless discharge lamp device comprising a light emitting unit that is arranged in an internal space of a component member and emits light by a microwave generated by the microwave generating unit,
The hollow component has a hemispherical shape, a semi-elliptical spherical shape, or a curved surface portion that is a part of the hemispherical or semi-elliptical spherical shape, and a rear side of the light emitting portion is formed by a conductor plate. Is a shell-like shape that is a flat shape,
At least a part of the curved surface-shaped portion of the hollow component member is to transmit visible light emitted from the light emitting unit,
The microwave electrodeless discharge lamp device according to claim 1, wherein the hollow component member is configured to change a microwave electromagnetic field mode generated by the microwave generation unit in an internal space of the hollow component member to TE011.
前記発光部と前記導入部との間に、前記発光部から発せられた可視光を反射する誘電体から成る反射板をさらに備えること
を特徴とする請求項1に記載のマイクロ波無電極放電灯装置。
The microwave electrodeless discharge lamp according to claim 1, further comprising a reflector made of a dielectric that reflects visible light emitted from the light emitting unit, between the light emitting unit and the introducing unit. apparatus.
前記反射板は、前記導体板より離間して配置されていること
を特徴とする請求項2に記載のマイクロ波無電極放電灯装置。
The microwave electrodeless discharge lamp device according to claim 2, wherein the reflecting plate is disposed apart from the conductor plate.
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