JP2005285349A - Microwave electrodeless discharge lamp device - Google Patents

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Motohiro Saimi
元洋 齋見
Makoto Ukekawa
信 請川
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microwave electrodeless discharge lamp device capable of outputting more uniform light. <P>SOLUTION: The microwave electrodeless discharge lamp device is composed of a wave guide 3 guiding a microwave generated at a microwave oscillator 2 in an intended direction, a microwave resonator 4 connected to the wave guide 3 resonating with the microwave transmitted through the wave guide 3, a bulb 5 in which mercury as light emitting material is sealed, and an electromagnetic field control means 6 dispersing the microwave. The electromagnetic field control means 6 is, for example, made of an almost rectangular-shaped alumina plate with a length almost the same as that of the bulb 5. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、バルブにマイクロ波を照射してバルブを点灯させるマイクロ波無電極放電ランプ装置に関する。   The present invention relates to a microwave electrodeless discharge lamp apparatus that illuminates a bulb with a microwave to light the bulb.

マイクロ波無電極放電ランプ装置の従来例としては、例えば特開昭63―224193号公報に示されるものがある。このものは、マイクロ波電源と、該マイクロ波電源に接続された空洞共振器と、該空洞共振器内に設けたランプとを備えた光源装置において、上記空洞共振器の一部を網状に形成し、複数個のランプを設けたものである。   A conventional example of a microwave electrodeless discharge lamp device is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-224193. In this light source device, which includes a microwave power source, a cavity resonator connected to the microwave power source, and a lamp provided in the cavity resonator, a part of the cavity resonator is formed in a net shape A plurality of lamps are provided.

そして、この構成により平板状に形成された空洞共振器内では、電磁波による定在波の山の部分を複数個立てることが可能で、上記山の部分にランプを配置することにより、平面を照射するのに適した光源を得ることができる。
特開昭63―224193号公報
In the cavity resonator formed into a flat plate shape by this configuration, it is possible to stand a plurality of standing wave crests by electromagnetic waves. It is possible to obtain a light source suitable for the operation.
JP-A 63-224193

しかしながら、上記従来例においては、マイクロ波給電口付近から共振器内に進入したマイクロ波がランプの放電空間内を通過する際、プラズマがエネルギーを吸収するため、ランプ端部付近ではマイクロ波のエネルギーが行き渡らず、ランプ端部で光出力が少なくなり、これにより光出力の均一性が十分でなくなることが懸念される。   However, in the above-described conventional example, when the microwave that has entered the resonator from the vicinity of the microwave feeding port passes through the discharge space of the lamp, the plasma absorbs energy. However, there is a concern that the light output is reduced at the end of the lamp and the uniformity of the light output is not sufficient.

本発明は、このような課題を鑑みてなしたものであって、その目的とするところは、
光出力をより均一にすることのできるマイクロ波無電極放電ランプ装置を提供することである。
The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is as follows.
It is an object of the present invention to provide a microwave electrodeless discharge lamp apparatus capable of making the light output more uniform.

請求項1に係る発明は、マイクロ波を発生するマイクロ波発振器と、マイクロ波が導入されるマイクロ波給電口を有するマイクロ波共振器と、発光物質が封入されマイクロ波共振器内に設置されるバルブと、を備えるマイクロ波無電極放電ランプ装置において、バルブを略線状とし、マイクロ波給電口とバルブの間にマイクロ波を分散させる電磁界制御手段を設けたことを特徴とする。   The invention according to claim 1 is a microwave oscillator for generating a microwave, a microwave resonator having a microwave power supply port into which the microwave is introduced, and a light emitting material sealed therein and installed in the microwave resonator. A microwave electrodeless discharge lamp device including a bulb is characterized in that the bulb is substantially linear, and electromagnetic field control means for dispersing microwaves is provided between the microwave feeding port and the bulb.

請求項2に係る発明は、請求項1記載のマイクロ波無電極放電ランプ装置において、前記電磁界制御手段は、誘電体又は導体からなることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the microwave electrodeless discharge lamp device according to the first aspect, the electromagnetic field control means is made of a dielectric or a conductor.

請求項3に係る発明は、請求項1記載のマイクロ波無電極放電ランプ装置において、前記電磁界制御手段は、バルブ中央付近に設置されるものであることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the microwave electrodeless discharge lamp apparatus according to the first aspect, the electromagnetic field control means is installed near the center of the bulb.

請求項4に係る発明は、請求項1記載のマイクロ波無電極放電ランプ装置において、前記電磁界制御手段は、マイクロ波が透過するマイクロ波透過孔を有することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the microwave electrodeless discharge lamp apparatus according to the first aspect, the electromagnetic field control means has a microwave transmission hole through which the microwave is transmitted.

請求項5に係る発明は、請求項3記載のマイクロ波無電極放電ランプ装置において、前記電磁界制御手段は、他部より肉厚が薄く形成されたバルブ壁であることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the microwave electrodeless discharge lamp device according to the third aspect, the electromagnetic field control means is a bulb wall formed thinner than the other part.

請求項6に係る発明は、請求項1記載のマイクロ波無電極放電ランプ装置において、前記電磁界制御手段は、マイクロ波給電口の周囲に設置される複数のバルブよって形成される隙間であ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。   The invention according to claim 6 is the microwave electrodeless discharge lamp device according to claim 1, wherein the electromagnetic field control means is a gap formed by a plurality of valves installed around the microwave power feeding port. The microwave electrodeless discharge lamp device according to claim 1.

本発明によれば、マイクロ波無電極放電ランプ装置のバルブ形状を略線状にした場合に、電磁界制御手段によりマイクロ波がバルブ表面に分散されるため、バルブからの光出力を均一にすることができる。   According to the present invention, when the bulb shape of the microwave electrodeless discharge lamp apparatus is made substantially linear, the microwave is dispersed on the bulb surface by the electromagnetic field control means, so that the light output from the bulb is made uniform. be able to.

(第1の実施形態)
本実施形態を図1〜図4に基づいて説明する。図1は、本実施形態のマイクロ波無電極放電ランプ装置のブロック図である。図2は、同マイクロ波無電極放電ランプ装置の要部
平面図(a)及び(a)のA―Aにおける断面図(b)である。図3は、図1に示すマイクロ波無電極放電ランプ装置での焦点距離における照度分布図である。図4は、本実施形態の別例の同マイクロ波無電極放電ランプ装置の要部平面図(a)及び(a)のA―Aにおける断面図(b)である。
(First embodiment)
This embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram of a microwave electrodeless discharge lamp apparatus according to the present embodiment. FIG. 2 is a plan view (a) of a principal part of the microwave electrodeless discharge lamp device and a cross-sectional view (b) taken along line AA of (a). FIG. 3 is an illuminance distribution diagram at the focal length in the microwave electrodeless discharge lamp apparatus shown in FIG. FIG. 4 is a plan view (a) of a main part of a microwave electrodeless discharge lamp device according to another example of the present embodiment, and a cross-sectional view taken along line AA in FIG.

本実施形態のマイクロ波無電極放電ランプ装置は、図1に示すように電源1に接続されたマイクロ波発振器2と、マイクロ波発振器2から発振されたマイクロ波を所望の方向に導く導波管3と、導波管3に接続され導波管3内を伝搬するマイクロ波と共振するマイクロ波共振器4と、マイクロ波共振器4内に設置され、発光物質である水銀が封入されたバルブ5と、マイクロ波を分散させる電磁界制御手段6を備えている。   A microwave electrodeless discharge lamp apparatus according to this embodiment includes a microwave oscillator 2 connected to a power source 1 as shown in FIG. 1 and a waveguide for guiding the microwave oscillated from the microwave oscillator 2 in a desired direction. 3, a microwave resonator 4 that is connected to the waveguide 3 and resonates with the microwave propagating in the waveguide 3, and a valve that is installed in the microwave resonator 4 and in which mercury that is a luminescent material is enclosed 5 and electromagnetic field control means 6 for dispersing the microwaves.

マイクロ波共振器4は、例えば金属板を加工することにより得られる断面略楕円形状の筐体であり、図2(a)に示すように前面視において略矩形形状の開口部7を有している。開口部7は、図2(b)に示すメッシュ状の金網8で覆われている。金網8は、バルブ5から放射される紫外線は透過するがマイクロ波を透過しないメッシュ寸法で形成されている。マイクロ波共振器4には、マイクロ波が導入されるマイクロ波給電口9が設けられている。また、マイクロ波共振器4には、マイクロ波給電口9に対して略直交するようにバルブ保持手段10によってバルブ5が取り付けられている。バルブ5は、略線状である径33mm、長さ1000mmの石英ガラス筒の両端を封じたもので、その内部には例えば数mgの水銀及び稀ガスを封入している。さらに、バルブ5とマイクロ波給電口9の間には、厚さ2mm、長さが略バルブ4の長さにほぼ等しい略長方形のアルミナ板からなる電磁界制御手段6がネジ止め等の手段(図示はしない)によりマイクロ波共振器4に取付けられている。   The microwave resonator 4 is a case having a substantially elliptical cross section obtained by processing a metal plate, for example, and has a substantially rectangular opening 7 in front view as shown in FIG. Yes. The opening 7 is covered with a mesh-like wire net 8 shown in FIG. The metal mesh 8 is formed with a mesh size that transmits ultraviolet rays emitted from the bulb 5 but does not transmit microwaves. The microwave resonator 4 is provided with a microwave feeding port 9 into which a microwave is introduced. Further, a valve 5 is attached to the microwave resonator 4 by a valve holding means 10 so as to be substantially orthogonal to the microwave power supply port 9. The bulb 5 is formed by sealing both ends of a substantially linear quartz glass tube having a diameter of 33 mm and a length of 1000 mm, and several mg of mercury and rare gas are sealed therein. Further, between the bulb 5 and the microwave power supply port 9, an electromagnetic field control means 6 made of a substantially rectangular alumina plate having a thickness of 2 mm and a length substantially equal to the length of the bulb 4 is provided by means such as screwing ( (Not shown) is attached to the microwave resonator 4.

以上の構成において、図1に示すマイクロ波発振器2が電源1から電力の供給を受けると、例えば2.45GHzのマイクロ波を導波管3に向けて照射する。導波管3に照射されたマイクロ波は、導波管3内を伝搬して導波管3に接続されたマイクロ波共振器4に導入される。マイクロ波共振器4に導入されたマイクロ波は、マイクロ波共振器4の内壁で反射されて共振して定在波が発生する。この定在波の腹の部分で電界強度が最も高くなり、この電界によってバルブ5内に放電が発生し、放電の発生により励起された水銀から紫外線が放射される。バルブ5から放射された紫外線は、図2に示すバルブ5の壁及び金網8を透過して外部に放出される。金網8はバルブ5から放射される紫外線は透過するが、マイクロ波を透過しないよう構成されおり、大部分のマイクロ波は外部に放射されない。   In the above configuration, when the microwave oscillator 2 shown in FIG. 1 is supplied with power from the power source 1, for example, a microwave of 2.45 GHz is irradiated toward the waveguide 3. The microwave irradiated to the waveguide 3 propagates through the waveguide 3 and is introduced into the microwave resonator 4 connected to the waveguide 3. The microwave introduced into the microwave resonator 4 is reflected by the inner wall of the microwave resonator 4 and resonates to generate a standing wave. The electric field strength is highest at the antinode of the standing wave, and the electric field generates a discharge in the bulb 5, and ultraviolet rays are emitted from the mercury excited by the generation of the discharge. The ultraviolet rays radiated from the bulb 5 are emitted to the outside through the wall of the bulb 5 and the wire mesh 8 shown in FIG. The metal mesh 8 is configured to transmit the ultraviolet rays emitted from the bulb 5, but not to transmit the microwaves, and most of the microwaves are not emitted to the outside.

ここで重要なことは、電磁界制御手段6をマイクロ波給電口9とバルブ5との間に設けることにより、バルブ5に略均一にマイクロ波が照射されるようにしたことである。すなわち、マイクロ波共振器4内に導入されたマイクロ波は、電磁界制御手段6であるアルミナ板(誘電体)内を伝搬してアルミナ板の略全域に分散され、バルブ5の表面に略均一なマイクロ波が照射される。これにより、バルブ5内に比較的均一な放電が発生し、均一な光照射が可能となる。次に、以上の構成で得られた照度分布を図3に示す。図3の横軸は、バルブ5の中心からバルブ5の端への距離を示すものであり、縦軸は相対照度を示すものである。図3において、破線は電磁界制御手段6であるアルミナ板を設けない場合の照度分布であり、実線はアルミナ板を設けた場合の照度分布である。図3により、アルミナ板を設けた場合、設けない場合に比べてバルブ5中心付近での相対照度が低下する。一方、バルブから±30cm〜60cmの範囲においては、相対照度が上昇することにより、より均一な照度分布が得られることが分かる。   What is important here is that the electromagnetic field control means 6 is provided between the microwave power supply port 9 and the bulb 5 so that the bulb 5 can be irradiated with microwaves substantially uniformly. That is, the microwave introduced into the microwave resonator 4 propagates through the alumina plate (dielectric material) that is the electromagnetic field control means 6 and is distributed over substantially the entire area of the alumina plate, and is substantially uniform on the surface of the bulb 5. A simple microwave is irradiated. Thereby, a relatively uniform discharge is generated in the bulb 5 and uniform light irradiation is possible. Next, the illuminance distribution obtained by the above configuration is shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 3 indicates the distance from the center of the bulb 5 to the end of the bulb 5, and the vertical axis indicates the relative illuminance. In FIG. 3, the broken line is the illuminance distribution when the alumina plate as the electromagnetic field control means 6 is not provided, and the solid line is the illuminance distribution when the alumina plate is provided. According to FIG. 3, when the alumina plate is provided, the relative illuminance near the center of the bulb 5 is lower than when the alumina plate is not provided. On the other hand, in the range of ± 30 cm to 60 cm from the bulb, it can be seen that a more uniform illuminance distribution can be obtained by increasing the relative illuminance.

また、アルミナ板は光の反射率が高いため、バルブ5から電磁界制御手段6であるアルミナ板に入射した光はアルミナ板で反射されてマイクロ波共振器4の開口部7から出射されるため、バルブ5から導波管3に向かって出射されて吸収される光のロスを抑制することができる。   Further, since the alumina plate has a high light reflectivity, light incident on the alumina plate as the electromagnetic field control means 6 from the bulb 5 is reflected by the alumina plate and emitted from the opening 7 of the microwave resonator 4. The loss of light emitted from the bulb 5 toward the waveguide 3 and absorbed can be suppressed.

なお、本実施形態においては電磁界制御手段6として略長方形のアルミナ板を用いたが、図4に示すように断面略半円形状のものでもよい。また、本実施形態においてはバルブ5内に水銀を封入したが、ハロゲン化物等を封入しても良い。さらに、本実施形態では、電磁界制御手段6として誘電体であるアルミナ板を用いたが、アルミナ板に代えて金属板を用いてもよい。電磁界制御手段6として金属板を用いた場合には、導波管3からマイクロ波共振器4内に入射したマイクロ波の内、金属板に照射されるものは、金属板で反射される。これにより、バルブ5の中央付近に進入するマイクロ波が減少し、バルブ5の中央付近を除く他の部分に入射するマイクロ波が増加する。即ち、バルブ5の表面には比較的均一なマイクロ波が入射するため、バルブ5から放射される光出力は略均一となる。
(第2の実施形態)
第2の実施形態を図5〜図8に基づいて説明する。図5は、本実施形態のマイクロ波無電極放電ランプ装置の要部平面図(a)及び(a)のA―Aにおける断面図(b)である。
図6は、図5のマイクロ波無電極放電ランプ装置の照度分布図である。図7は、本実施形態の別例のマイクロ波無電極放電ランプ装置の要部平面図(a)及び(a)のA―Aにおける断面図(b)である。図8は、本実施形態の更に別例のマイクロ波無電極放電ランプ装置の要部平面図(a)及び(a)のA―Aにおける断面図(b)である。
In the present embodiment, a substantially rectangular alumina plate is used as the electromagnetic field control means 6, but it may have a substantially semicircular cross section as shown in FIG. In this embodiment, mercury is enclosed in the bulb 5, but a halide or the like may be enclosed. Further, in the present embodiment, an alumina plate that is a dielectric is used as the electromagnetic field control means 6, but a metal plate may be used instead of the alumina plate. In the case where a metal plate is used as the electromagnetic field control means 6, among the microwaves that enter the microwave resonator 4 from the waveguide 3, what is irradiated to the metal plate is reflected by the metal plate. As a result, the microwaves that enter the vicinity of the center of the bulb 5 are reduced, and the microwaves that are incident on other portions except the vicinity of the center of the bulb 5 are increased. That is, since a relatively uniform microwave is incident on the surface of the bulb 5, the light output emitted from the bulb 5 is substantially uniform.
(Second Embodiment)
A second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a plan view (a) of a main part of the microwave electrodeless discharge lamp device according to the present embodiment, and a cross-sectional view taken along line AA of (a).
6 is an illuminance distribution diagram of the microwave electrodeless discharge lamp apparatus of FIG. FIG. 7 is a plan view (a) of a principal part of a microwave electrodeless discharge lamp device according to another example of the present embodiment, and a cross-sectional view taken along line AA of (a). FIG. 8 is a plan view (a) of a main part of a microwave electrodeless discharge lamp device according to still another example of the present embodiment, and a cross-sectional view taken along line AA in FIG.

本実施形態のマイクロ波無電極放電ランプ装置は、電磁界制御手段6をマイクロ波給電口9に対向する領域近傍にのみ設けた点が第1の実施形態と異なる。   The microwave electrodeless discharge lamp apparatus of this embodiment is different from the first embodiment in that the electromagnetic field control means 6 is provided only in the vicinity of the region facing the microwave power supply port 9.

図5(a)に示す電磁界制御手段6は、アルミナ材料を略円筒形に加工したものであり、マイクロ波給電口9に対向する領域近傍であるバルブ5の中心付近に設けられ、その内部にはバルブ5が貫通している。電磁界制御手段6の長さは、50mmであってマイクロ波給電口9の幅より僅かに広い程度にしている。また、バルブ5の長さは550mm、径33mmである。   The electromagnetic field control means 6 shown in FIG. 5A is obtained by processing an alumina material into a substantially cylindrical shape, and is provided in the vicinity of the center of the valve 5 that is in the vicinity of the region facing the microwave power supply port 9. The valve 5 passes through. The length of the electromagnetic field control means 6 is 50 mm and is slightly wider than the width of the microwave power supply port 9. The length of the valve 5 is 550 mm and the diameter is 33 mm.

この構成においても、マイクロ波共振器4内に導入されたマイクロ波が、電磁界制御手段6であるアルミナ(誘電体)内を伝搬してアルミナの略全域に分散され、これによりバルブ5の表面に比較的均一なマイクロ波が照射される。これにより、バルブ5内に比較的均一な放電が発生し、略均一な光照射が可能となる。   Also in this configuration, the microwave introduced into the microwave resonator 4 propagates through the alumina (dielectric material) as the electromagnetic field control means 6 and is dispersed over substantially the entire area of the alumina, whereby the surface of the valve 5 Are irradiated with relatively uniform microwaves. Thereby, a relatively uniform discharge is generated in the bulb 5, and a substantially uniform light irradiation is possible.

次に、図5の構成で得られた照度分布を図6に示す。図6の横軸は、図3と同じくバルブ5の中心からバルブ5の端への距離を示すものであり、縦軸は相対照度を示すものである。図6において、破線は電磁界制御手段6を設けない場合の照度の分布であり、実線はアルミナ板を設けた場合の照度分布である。図6により、電磁界制御手段6を設けた場合、設けない場合に比べてバルブ中心付近での相対照度が低下する。一方、バルブ5の中心から±20cm〜30cmの範囲においては、相対照度が上昇することにより、均一な照度分布が得られることが分かる。   Next, the illuminance distribution obtained with the configuration of FIG. 5 is shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 6 indicates the distance from the center of the bulb 5 to the end of the bulb 5 as in FIG. 3, and the vertical axis indicates the relative illuminance. In FIG. 6, the broken line is the illuminance distribution when the electromagnetic field control means 6 is not provided, and the solid line is the illuminance distribution when the alumina plate is provided. According to FIG. 6, when the electromagnetic field control means 6 is provided, the relative illuminance near the center of the bulb is lower than when the electromagnetic field control means 6 is not provided. On the other hand, in the range of ± 20 cm to 30 cm from the center of the bulb 5, it can be seen that a uniform illuminance distribution can be obtained by increasing the relative illuminance.

なお、本実施形態では、電磁界制御手段6の形状を略円筒形としたが、図7に示すように円筒を中心軸に沿って半分に割ったものを持ってもよい。この場合、図6で示したバル5の中心付近での照度の落ち込みを抑制しより均一な照度分布を得ることができる。また、図7に示すように円筒形の電磁界制御手段6の側面に複数の孔20を設けても図6で示したバル5の中心付近での照度の落ち込みを抑制しより均一な照度分布を得ることができる。   In the present embodiment, the shape of the electromagnetic field control means 6 is a substantially cylindrical shape. However, as shown in FIG. 7, it may have a cylinder divided in half along the central axis. In this case, the illuminance drop near the center of the bal 5 shown in FIG. 6 can be suppressed, and a more uniform illuminance distribution can be obtained. Further, even if a plurality of holes 20 are provided in the side surface of the cylindrical electromagnetic field control means 6 as shown in FIG. 7, the illuminance drop near the center of the bal 5 shown in FIG. Can be obtained.

(第3の実施形態)
第3の実施形態を図9〜図11に基づいて説明する。図9は、本実施形態のマイクロ波無電極放電ランプ装置の要部平面図(a)及び(a)のA―Aにおける断面図(b)である。図10は、本実施形態の無電極放電ランプ装置の使用例を示す図である。図11は、本実施形態の別例のマイクロ波無電極放電ランプ装置の断面図である。
(Third embodiment)
A third embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a plan view (a) of a main part of the microwave electrodeless discharge lamp device according to the present embodiment, and a cross-sectional view taken along line AA of (a). FIG. 10 is a diagram showing an example of use of the electrodeless discharge lamp device of the present embodiment. FIG. 11 is a cross-sectional view of another example of the microwave electrodeless discharge lamp apparatus according to this embodiment.

本実施形態は、バルブ5がマイクロ波共振器4の開口部7をふさいで設置されている点が、前述の実施形態と異なる。すなわち、バルブ5は略直方体形状をしており、バルブ5のバルブ壁がマイクロ波共振器4の内面に接するように、マイクロ波共振器4に取り付けられている。そして、バルブ5とマイクロ波給電口9との間には、板状の電磁界制御手段6が設置されている。   This embodiment is different from the above-described embodiment in that the valve 5 is installed so as to block the opening 7 of the microwave resonator 4. That is, the valve 5 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and is attached to the microwave resonator 4 so that the valve wall of the valve 5 is in contact with the inner surface of the microwave resonator 4. A plate-like electromagnetic field control means 6 is installed between the valve 5 and the microwave power supply port 9.

以上の構成により、導波管3からマイクロ波共振器4に導入されたマイクロ波は、電磁界制御手段6で反射、屈折して分散するので、バルブ5の表面に均一にマイクロ波が照射され、バルブ5からの光出力は略均一となる。ここで、電磁界制御手段6の存在により、マイクロ波共振器4内で反射するマイクロ波は少なく、マイクロ波給電口9からバルブ5に向かう進行波によりバルブ5内に放電が発生し維持されるため、マイクロ波をマイクロ波共振器4内で共振させる役割を担う金網8(図2に図示)が不要となる。この場合、金網8による光の蹴られが発生しないため、発光効率を向上させることができる。   With the above configuration, the microwave introduced from the waveguide 3 into the microwave resonator 4 is reflected, refracted and dispersed by the electromagnetic field control means 6, so that the surface of the bulb 5 is uniformly irradiated with the microwave. The light output from the bulb 5 is substantially uniform. Here, due to the presence of the electromagnetic field control means 6, the number of microwaves reflected in the microwave resonator 4 is small, and a discharge is generated and maintained in the bulb 5 by the traveling wave from the microwave feed port 9 toward the bulb 5. Therefore, the wire mesh 8 (shown in FIG. 2) that plays the role of resonating the microwave in the microwave resonator 4 becomes unnecessary. In this case, light kicking by the wire mesh 8 does not occur, so that the light emission efficiency can be improved.

このマイクロ波無電極放電ランプ装置を流水の殺菌に用いた使用例を図10に示す。図10において、30は流水31が流れる水路を示している。マイクロ波無電極放電ランプ装置は、マイクロ波共振器4の大部分を水路30内の流水31に浸して設置される。なお、図10において電源1、マイクロ波発振器2及びマイクロ波共振器4については図示を省略している。この状態で、マイクロ波給電口9からマイクロ波共振器4内にマイクロ波が導入されると、導入されたマイクロ波のうち大部分はバルブ5の壁に吸収されると共にバルブ5内に発生するプラズマに吸収される。また、バルブ5の壁及びプラズマのいずれにも吸収されないマイクロ波は流水31に吸収されるため水路31から外部に漏れるマイクロ波はほとんどなくなる。実際に、長さ500mm、幅100mm、厚み10mmの略直方体形状に形成されたバルブ5を用いて150Wのマイクロ波を導入したところ、水路30から漏れるマイクロ波はほぼゼロであった。   An example of using this microwave electrodeless discharge lamp device for sterilization of running water is shown in FIG. In FIG. 10, 30 indicates a water channel through which the running water 31 flows. The microwave electrodeless discharge lamp device is installed by immersing most of the microwave resonator 4 in running water 31 in the water channel 30. In FIG. 10, the power supply 1, the microwave oscillator 2, and the microwave resonator 4 are not shown. In this state, when microwaves are introduced into the microwave resonator 4 from the microwave power supply port 9, most of the introduced microwaves are absorbed by the wall of the valve 5 and are generated in the valve 5. Absorbed by plasma. In addition, since the microwave that is not absorbed by either the wall of the bulb 5 or the plasma is absorbed by the flowing water 31, almost no microwave leaks from the water channel 31 to the outside. Actually, when a microwave of 150 W was introduced using the bulb 5 formed in a substantially rectangular parallelepiped shape having a length of 500 mm, a width of 100 mm, and a thickness of 10 mm, the microwave leaking from the water channel 30 was almost zero.

なお、本実施形態においては、電磁界制御手段6の形状を板状としたが、図11に示すよう断面略C字形状に加工したものを用いてもよい。
(第4の実施形態)
第4の実施形態を図12に基づいて説明する。図12は、本実施形態のマイクロ波無電極放電ランプ装置の要部平面図(a)及び(a)のA―Aにおける断面図(b)である。
In the present embodiment, the electromagnetic field control means 6 has a plate shape, but may be processed into a substantially C-shaped cross section as shown in FIG.
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a plan view (a) of a main part of the microwave electrodeless discharge lamp device of the present embodiment (a) and a cross-sectional view taken along line AA of (a).

本実施形態のマイクロ波無電極放電ランプ装置は、電磁界制御手段6をバルブ5と別部材とするのでは無くバルブ5と一体にした点が上記実施形態と異なり、他は同じである。即ち、図12に示すように、バルブ5の中心付近で中心付近を除く他の部分よりもバルブ5の壁の肉厚を厚く形成している。具体的な寸法としては、バルブ5のサイズを長さ500mm、直径33mmの略円筒形とし、バルブ5の中心付近の肉厚を約5mm、バルブ中央付近以外の肉厚を1.5mmとしている。この構成において、バルブ5の中央付近にマイクロ波を照射すると、バルブ5中央付近の肉厚の厚い部分で前述のようにマイクロ波が分散して、バルブ5に比較的均一なマイクロ波が照射されるため、バルブ5からの光は均一に出力される。
(第5の実施形態)
第5の実施形態を図13及び図14に基づいて説明する。図13は、本実施形態のマイクロ波無電極放電ランプ装置の要部平面図(a)及び(a)のA―Aにおける断面図(b)である。図14は、バルブ5の別例を示す図である。
The microwave electrodeless discharge lamp apparatus of this embodiment is different from the above embodiment in that the electromagnetic field control means 6 is not a separate member from the bulb 5, but is integrated with the bulb 5, and the others are the same. That is, as shown in FIG. 12, the wall of the bulb 5 is formed thicker in the vicinity of the center of the bulb 5 than in other portions except for the neighborhood of the center. As specific dimensions, the bulb 5 has a substantially cylindrical shape having a length of 500 mm and a diameter of 33 mm, a thickness near the center of the bulb 5 is about 5 mm, and a thickness outside the bulb center is 1.5 mm. In this configuration, when the microwave is irradiated near the center of the bulb 5, the microwave is dispersed in the thick portion near the center of the bulb 5 as described above, and the bulb 5 is irradiated with a relatively uniform microwave. Therefore, the light from the bulb 5 is output uniformly.
(Fifth embodiment)
A fifth embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a plan view (a) of a principal part of the microwave electrodeless discharge lamp device of the present embodiment (a) and a sectional view (b) taken along the line AA in FIG. FIG. 14 is a view showing another example of the valve 5.

本実施形態は、マイクロ波共振器4内に複数のバルブ5を設置し、電磁界制御手段6をマイクロ波給電口9の周囲に設置される複数のバルブ間の隙間50とした点が第1の実施形態と異なる。すなわち、図13に示すマイクロ波共振器4のマイクロ波給電口9の周囲に、端部がマイクロ波給電口9を向くようにして2本の略線状のバルブ5を設置している。   The first embodiment is that a plurality of valves 5 are installed in the microwave resonator 4, and the electromagnetic field control means 6 is a gap 50 between the plurality of valves installed around the microwave power supply port 9. Different from the embodiment. That is, two substantially linear valves 5 are installed around the microwave power supply port 9 of the microwave resonator 4 shown in FIG. 13 so that the end faces the microwave power supply port 9.

この構成において、マイクロ波発振器2(図13において図示を省略)からマイクロ波共振器4にマイクロ波が導入されると、マイクロ波共振器4内の電磁界分布は、電界が最大となる部分が2箇所存在するTE102もしくは、電界が最大となる部分が4箇所存在するTE104のように複数の最大電界強度の箇所が存在することになり、これによりマイクロ波共振器4のマイクロ波給電口9付近には、最大電界強度が発生しなくなるため、マイクロ波共振器3内でマイクロ波が比較的均一に分散してバルブ5に照射され、バルブ5からは比較的均一な光が放射される。実際にバルブ5として、長さ220mm、直径33mmの略円筒形のものを用いて、マイクロ波100Wを投入した結果、2本のバルブ5の長さに近い約400mmの領域に渡って均一な発光を得ることができた。   In this configuration, when a microwave is introduced from the microwave oscillator 2 (not shown in FIG. 13) to the microwave resonator 4, the electromagnetic field distribution in the microwave resonator 4 has a portion where the electric field is maximum. There are a plurality of locations with the maximum electric field strength, such as TE 102 that exists in two locations or TE 104 that has four portions where the electric field is maximum, and thereby, near the microwave feed port 9 of the microwave resonator 4. In this case, since the maximum electric field intensity is not generated, the microwaves are relatively uniformly dispersed in the microwave resonator 3 and irradiated to the bulb 5, and the bulb 5 emits relatively uniform light. As a result of using a substantially cylindrical bulb having a length of 220 mm and a diameter of 33 mm as the bulb 5 and introducing microwave 100 W, light emission is uniform over a region of about 400 mm, which is close to the length of the two bulbs 5. Could get.

ここで、バルブ5内には水銀を封入しているため、2本のバルブ5のうち片方が点灯すると紫外線が他方のバルブ5に照射される。この紫外線は、他方のバルブ5に封入された水銀を励起するため、双方のバルブ5を比較的容易に点灯をさせることができる。なお、本実施形態においては、2本のバルブ5を設置したが、これに限らずマイクロ波共振器4のマイクロ波給電口9を囲んで複数のバルブ5を設置するようにしてもよい。また、図14に示すように、2本のバルブ5をさらに他のバルブ5内に収納するようにしてもよい。   Here, since mercury is sealed in the bulb 5, when one of the two bulbs 5 is lit, the other bulb 5 is irradiated with ultraviolet rays. Since this ultraviolet ray excites mercury enclosed in the other bulb 5, both bulbs 5 can be turned on relatively easily. In the present embodiment, two valves 5 are provided. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of valves 5 may be provided so as to surround the microwave power supply port 9 of the microwave resonator 4. Further, as shown in FIG. 14, two valves 5 may be housed in another valve 5.

第1の実施形態のマイクロ波無電極放電ランプ装置のブロック図である。It is a block diagram of the microwave electrodeless discharge lamp device of a 1st embodiment. 同実施形態のマイクロ波無電極放電ランプ装置の要部平面図(a)及び(a)のA―Aにおける断面図(b)である。It is sectional drawing (b) in AA of the principal part top view (a) and (a) of the microwave electrodeless discharge lamp apparatus of the embodiment. 同実施形態のマイクロ波無電極放電ランプ装置の照度分布図である。It is an illuminance distribution diagram of the microwave electrodeless discharge lamp device of the embodiment. 同実施形態の別例の同マイクロ波無電極放電ランプ装置の要部平面図(a)及び(a)のA―Aにおける断面図(b)である。It is sectional drawing (b) in AA of the principal part top view (a) and (a) of the microwave electrodeless discharge lamp apparatus of another example of the embodiment. 第2の実施形態のマイクロ波無電極放電ランプ装置の要部平面図(a)及び(a)のA―Aにおける断面図(b)である。It is sectional drawing (b) in AA of the principal part top view (a) and (a) of the microwave electrodeless discharge lamp apparatus of 2nd Embodiment. 同実施形態のマイクロ波無電極放電ランプ装置の照度分布図である。It is an illuminance distribution diagram of the microwave electrodeless discharge lamp device of the embodiment. 同実施形態の別例のマイクロ波無電極放電ランプ装置の要部平面図(a)及び(a)のA―Aにおける断面図(b)である。It is principal part top view (a) of the other example of the microwave electrodeless discharge lamp apparatus of the same embodiment, and sectional drawing (b) in AA of (a). 同実施形態の更に別例のマイクロ波無電極放電ランプ装置の要部平面図(a)及び(a)のA―Aにおける断面図(b)である。It is principal part top view (a) and sectional drawing (A) in AA of (a) of the microwave electrodeless discharge lamp apparatus of another example of the embodiment. 第3の実施形態のマイクロ波無電極放電ランプ装置の要部平面図(a)及び(a)のA―Aにおける断面図(b)である。マイクロ波無電極放電ランプ装置の断面及び前面図である。It is sectional drawing (b) in AA of the principal part top view (a) and (a) of the microwave electrodeless discharge lamp apparatus of 3rd Embodiment. It is the cross section and front view of a microwave electrodeless discharge lamp apparatus. 同実施形態の無電極放電ランプ装置の使用例を示す図である。It is a figure which shows the usage example of the electrodeless discharge lamp apparatus of the embodiment. 同実施形態の別例のマイクロ波無電極放電ランプ装置の断面図である。It is sectional drawing of the microwave electrodeless discharge lamp apparatus of another example of the embodiment. 第4の実施形態のマイクロ波無電極放電ランプ装置の要部平面図(a)及び(a)のA―Aにおける断面図(b)である。マイクロ波無電極放電ランプ装置の断面及び前面図である。It is principal part top view (a) of the microwave electrodeless discharge lamp apparatus of 4th Embodiment, and sectional drawing (b) in AA of (a). It is the cross section and front view of a microwave electrodeless discharge lamp apparatus. 第5の実施形態のマイクロ波無電極放電ランプ装置の要部平面図(a)及び(a)のA―Aにおける断面図(b)である。マイクロ波無電極放電ランプ装置の断面及び前面図である。It is principal part top view (a) and sectional drawing (b) in AA of (a) of the microwave electrodeless discharge lamp apparatus of 5th Embodiment. It is the cross section and front view of a microwave electrodeless discharge lamp apparatus. 同実施形態のバルブ5の別例を示す図である。It is a figure which shows another example of the valve | bulb 5 of the embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 電源
2 マイクロ波発振器
3 導波管
4 マイクロ波共振器
5 バルブ
6 電磁界制御手段
7 開口部
8 金網
9 マイクロ波給電口
1 Power Supply 2 Microwave Oscillator 3 Waveguide 4 Microwave Resonator 5 Valve 6 Electromagnetic Field Control Means 7 Opening 8 Wire Mesh 9 Microwave Feed Port

Claims (6)

マイクロ波を発生するマイクロ波発振器と、マイクロ波が導入されるマイクロ波給電口を有するマイクロ波共振器と、発光物質が封入されマイクロ波共振器内に設置されるバルブと、を備えるマイクロ波無電極放電ランプ装置において、バルブを略線状とし、マイクロ波給電口とバルブの間にマイクロ波を分散させる電磁界制御手段を設けたことを特徴とするマイクロ波無電極放電ランプ装置。 A microwave oscillator comprising: a microwave oscillator that generates a microwave; a microwave resonator having a microwave power supply port into which the microwave is introduced; and a valve in which a luminescent material is enclosed and installed in the microwave resonator. In the electrode discharge lamp device, the microwave electrodeless discharge lamp device is characterized in that the bulb is substantially linear and electromagnetic field control means for dispersing the microwave is provided between the microwave power supply port and the bulb. 前記電磁界制御手段は、誘電体又は導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ランプ装置。 2. The microwave electrodeless discharge lamp device according to claim 1, wherein the electromagnetic field control means is made of a dielectric or a conductor. 前記電磁界制御手段は、バルブ中央付近に設置されるものであ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。 2. The microwave electrodeless discharge lamp apparatus according to claim 1, wherein the electromagnetic field control means is installed near the center of the bulb. 前記電磁界制御手段は、マイクロ波が透過するマイクロ波透過孔を有す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。 2. The microwave electrodeless discharge lamp apparatus according to claim 1, wherein the electromagnetic field control means has a microwave transmission hole through which microwaves are transmitted. 前記電磁界制御手段は、他部より肉厚が薄く形成されたバルブ壁であることを特徴とする請求項3記載のマイクロ波無電極放電ランプ装置。 4. The microwave electrodeless discharge lamp device according to claim 3, wherein the electromagnetic field control means is a bulb wall formed thinner than other portions. 前記電磁界制御手段は、マイクロ波給電口の周囲に設置される複数のバルブによって形成される隙間であ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。 2. The microwave electrodeless discharge lamp device according to claim 1, wherein the electromagnetic field control means is a gap formed by a plurality of bulbs installed around a microwave power feeding port.
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