JP2010135142A - Ultraviolet-ray radiation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、主に印刷関連のインク乾燥、半導体関連の微細露光、液晶関連の接着剤硬化等の用途に用いられるマイクロ波給電により無電極ランプから紫外線を照射される紫外線照射装置に関する。 The present invention relates to an ultraviolet irradiation device that emits ultraviolet rays from an electrodeless lamp by microwave power feeding, which is mainly used for printing-related ink drying, semiconductor-related fine exposure, liquid crystal-related adhesive curing, and the like.
従来、同軸ケーブルを介してマイクロ波を伝搬させ、無電極ランプに供給させるマイクロ波紫外線照射装置は、無電極ランプへのマイクロ波エネルギー供給時にマグネトロンから出力されるマイクロ波を、同軸ケーブルを介して伝搬させて無電極ランプに供給し、無電極ランプから紫外線を発光させている。(例えば、特許文献1)
上記した特許文献1の技術は、マグネトロンから出力されるマイクロ波を、同軸ケーブルを介して伝搬させ、無電極ランプに供給させている。この場合、同軸ケーブルから高出力のマイクロ波を伝搬させているため、マイクロ波の漏洩の影響が多くなり、無電極ランプに最適なエネルギーを得られない、という問題がある。
In the technique of
この発明の目的は、同軸ケーブルを介して紫外線を発光させる無電極ランプが収納されたランプハウスに伝達される高出力のマイクロ波の漏洩を少なくした紫外線照射装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an ultraviolet irradiation apparatus that reduces leakage of high-power microwaves transmitted to a lamp house in which an electrodeless lamp that emits ultraviolet rays is accommodated via a coaxial cable.
上記した課題を解決するために、この発明の紫外線照射装置は、高圧電源および該電源に基づきマイクロ波を発生させるマグネトロンが構成された点灯装置と、前記マイクロ波に基づき放電媒体を発光させる発光媒体が封入された光線透過性誘電体からなる無電極ランプが収納されたランプハウスと、前記マグネトロンから発振されたマイクロ波を前記ランプハウスに伝達させる同軸ケーブルと、を具備し、前記ランプハウスにマイクロ波を伝達する同軸ケーブルは、複数本使用してマイクロ波を伝達したことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an ultraviolet irradiation device of the present invention includes a lighting device having a high voltage power source and a magnetron that generates a microwave based on the power source, and a light emitting medium that emits a discharge medium based on the microwave. And a coaxial cable for transmitting the microwave oscillated from the magnetron to the lamp house. A plurality of coaxial cables that transmit waves are used to transmit microwaves.
この発明によれば、複数本の同軸ケーブルを使用し、マイクロ波、エネルギーを分散して伝搬することにより、マイクロ波漏洩の影響が少なくして簡易的な給電の実現が可能となる。 According to the present invention, by using a plurality of coaxial cables and dispersing and propagating microwaves and energy, the influence of microwave leakage is reduced, and simple power feeding can be realized.
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1〜図6は、この発明の紫外線照射装置に関する一実施形態について説明するための、図1は概略的な構成図、図2は図1の要部の構成図、図3は、図1の要部の構成図、図4は図1のIa−Ib切断線を上から見た上面図、図5は図1要部を切り欠いて示す断面図、図6は無電極ランプについて説明するための構成図である。 1 to 6 are diagrams for explaining an embodiment of the ultraviolet irradiation apparatus according to the present invention. FIG. 1 is a schematic configuration diagram, FIG. 2 is a configuration diagram of a main part of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a top view of the Ia-Ib cutting line of FIG. 1 as viewed from above, FIG. 5 is a cross-sectional view of the essential part of FIG. 1, and FIG. 6 illustrates an electrodeless lamp. FIG.
図1において、11は、高圧電源12およびこの高圧電源12で駆動され、マイクロ波を発生するマグネトロン13とから構成される点灯装置である。点灯装置11は電磁的にシールド可能な材料で形成された筐体14に収納される。マグネトロン13の出力は、コネクタ151,152に送られる。
In FIG. 1, 11 is a lighting device comprising a high
図2に示すように、マグネトロン13とコネクタ151,152間の具体的な構成は、、高圧電源11に基づきマグネトロン13のアンテナ131から発せられたマイクロ波は、導波管16、同軸/導波管変換部17を介してコネクタ151,152にそれぞれ供給されている。
As shown in FIG. 2, the specific configuration between the
図3は、同軸/導波管変換部17の具体的な構成例を示している。同軸/導波管変換部17は、アンテナ131から発生するマイクロ波を、点灯装置11の出力として電磁的なシールドが可能な材料で筒状に形成された導波管16から電磁的に結合されたコネクタ151,152に送信する。さらに、マイクロ波はコネクタ151,152から同軸ケーブル181,182の一端にそれぞれ送信する。コネクタ151,152は、それぞれ導波管16との接合部に切られたネジにねじ込む操作により、機械的および電磁的な結合が行われる。
FIG. 3 shows a specific configuration example of the coaxial /
図1、図4、図5において、同軸ケーブル181,182を介して送られくるマイクロ波は、コネクタ191,192、整合調整器201,202を介してランプハウス21に供給する。整合調整器201,202は、より性格なインピーダンス調整を行うために、ランプハウス21に近い側に設置するものとする。
In FIGS. 1, 4, and 5, the microwaves transmitted through the
ランプハウス21内には、無電極ランプ22が所定位置に収容される。ランプハウス21の上面部には冷却用のファン23が取着され、無電極ランプ22から放射される熱を放熱させる。ランプハウス21の下面部に形成された照射窓24は、無電極ランプ22から発せられた紫外線を、背面に配置されたリフレクタ251,252に反射させて照射する。
An
照射窓24には、例えば金属線をメッシュ状に編み込んで形成したり、金属板にパンチング加工で形成したりしたマイクロ波をシールドし、紫外線を透過させるRFフィルタ26が配置される。27は、無電極ランプ22とリフレクタ251,252それにRFフィルタ26で構成されるマイクロ波空洞部である。
In the
ここで、図6を参照して無電極ランプ22の構成例について説明する。221は紫外光を透過させる石英ガラス製の長さが240mm程度の円筒形状のバルブである。バルブ221は、中央部222をその両端部223,224よりも細くなるようにテ―パをつけたもので、両端部223,224の外径は例えば17mm程度、中央部222の外径は10mm程度である。
Here, a configuration example of the
バルブ221の発光空間225内には、不活性ガスとそれに水銀と鉄を主成分とするマイクロ波で放電させる放電媒体を封入する。バルブ221の両端にはバルブ221を支持する支持部226,227がバルブ221と一体的に形成される。
In the
整合調整器201,202は、図5、図7に示すような構成となっている。図5、図7は、整合調整器201について説明するものであるが、整合調整器202も同様の構成をしている。なお、図7は図5のIa−Ib線の断面図である。
The
すなわち、整合調整器201は、導電性の例えばアルミ二ウム製の箱状の形状をしており、一側面にコネクタ191を取り付け、他側面側にマイクロ波をマイクロ波空洞部27に放射させる開口が形成されている。さらに、整合調整器201には、マイクロ波の反射電圧を検出し、これに応じたインピーダンス整合を調整するためのスタブ28が設けられている。
That is, the
スタブ181は、図7に示すように、整合調整器201の上面に取り付けられた整合が取れていない場合に整合調整を行う調整手段である。スタブ28は、導電性の複数の調整軸61を整合調整器201内に出し入れすることにより無電極ランプ22に対応したインピーダンス整合を行うことが可能となる。
As shown in FIG. 7, the
調整軸61は、例えば調整軸61の外周にネジ溝42を形成し、整合調整器16の上面に開けた調整孔63の内周にネジ山64を形成し、スタブ28を回すことで整合調整器201内外に出し入れ可能である。
For example, the
従って、無電極ランプ18の種類や形状の変更に基づき、整合調整器201のスタブ28でインピーダンス不整合の調整を行うことにより、無電極ランプ22の種類や形状の変更に整合したマイクロ波の照射を実現できる。
Therefore, based on the change in the type and shape of the
ここで、図8を参照し、点灯装置11が収納された筐体14と無電極ランプ22が収納されたランプハウス21を、1本の同軸ケーブル18で接合した従来の図8(a)と、2本の同軸ケーブル181,182で接続したこの発明の図8(b)のエネルギーレベルの違いについて説明する。図8(a),(b)は、ランプハウス21内でのエネルギーレベルについて模式的に示している。
Here, with reference to FIG. 8, the conventional FIG. 8A in which the
図8(a),(b)は、同軸ケーブル18,181,182は同じものを使用し、マグネトロン13も500Wで、が発生するマイクロ波の周波数を2.45GHzと同条件で比較した場合を模式的に示したものである。
8A and 8B show the case where the same
すなわち、2本の同軸ケーブル181,182の場合の図8(b)のエネルギーレベルWbは、1本の同軸ケーブル18の場合の図8(a)のエネルギーレベルWaに比較して約2倍ほど高い。このため、2本の同軸ケーブルを使用した場合は、エネルギー効率が高くなり、延いては発光効率も向上する。
That is, the energy level Wb in FIG. 8B in the case of two
これは、2本の同軸ケーブル181,182からそれぞれランプハウス21内に伝達されるエネルギーのマッチングを取ることで、同軸ケーブル181,182を介して得られるエネルギーレベルが加算されることで高いものとなる。
This is because the energy levels obtained through the
図9は、この発明の紫外線照射装置に関する他の実施形態について説明するための要部の概略的な構成図である。上記した実施形態と同一の構成部分には符号を付し、ここでの説明は省略する。 FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a main part for explaining another embodiment relating to the ultraviolet irradiation apparatus of the present invention. Components identical to those of the above-described embodiment are denoted by reference numerals, and description thereof is omitted here.
この実施形態は、同軸ケーブル181,182にそれぞれ対応したマグネトロン131,132を用意したものである。
In this embodiment,
マイクロ波である高周波電流が流れる同軸ケーブルでは、高周波電流が導体を流れる場合、電流密度が導体の表面で高く、表面から離れると低くなる、いわゆる表皮効果が発生する。 In a coaxial cable through which a high-frequency current, which is a microwave, flows, when the high-frequency current flows through a conductor, a so-called skin effect occurs in which the current density is high on the surface of the conductor and decreases when it is away from the surface.
この実施形態では、電力の小さいマグネトロン131,132を使用することで、ランプハウス21に供給されるエネルギーレベルが上記実施形態と同じ条件である場合、同軸ケーブル181,182による表皮効果による影響をエネルギーロスを抑えることができる。
In this embodiment, by using the
図10、図11は、図7で説明した整合調整器の他の具体例について説明するための、図10は部分的な斜視図、図11は図10の断面図である。整合調整器201について説明するものであるが、整合調整器202も同様の構成をしている。
10 and FIG. 11 are partial perspective views, and FIG. 11 is a cross-sectional view of FIG. 10, for explaining another specific example of the alignment adjuster explained in FIG. The
この例は、整合調整器201とコネクタ191による同軸ケーブル181の接続部分を示している。整合調整器201は、マイクロ波とマイクロ波空洞部27とのインピーダンスの整合を図る手段を改良したものである。
This example shows a connection portion of the
すなわち、整合調整器201に、有底101を有したスタブ102を、図中矢印方向に出し入れすることによりインピーダンスの整合調整が可能となる。これにより、図6での整合調整器201にスタブ28の調整軸61を出し入れしてインピーダンスの整合を行う同じような機能を持たせることができる。
In other words, impedance matching can be adjusted by inserting and removing the
スタブ102の出し入れ機構についての図示はしていないが、ギアとの噛み合わせのように、移動がスムースにでき、移動後の状態を確実に保持できるものを採用することができる。
Although the drawing-in / out mechanism of the
この実施形態の整合調整器201でも、図6で説明したスタブ28と同じように、マイクロ波が不整合な状態にある場合に、スタブ102を整合調整器201に出し入れすることでもインピーダンスの整合調整が可能となる。
Similarly to the
この発明は、上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、同軸ケーブルは2本の例を説明したが、3本以上であっても構わない。マグネトロンは2基の例までを挙げたが3基以上であっても構わない。マグネトロンを複数とした場合、必ずしもそれに合わせた数に同軸ケーブルを合わせる必要はなく要求される仕様に応じて設計すればよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, although the example of two coaxial cables has been described, three or more coaxial cables may be used. Although up to two examples of magnetrons are given, three or more magnetrons may be used. When there are a plurality of magnetrons, it is not always necessary to match the coaxial cable to the number corresponding to the magnetron, and it may be designed according to the required specifications.
11 点灯装置
12 高圧電源
13,131,132 マグネトロン
131 アンテナ
14 筐体
151,152,191,192 コネクタ
16 導波管
17 同軸/導波管変換部
181,182 同軸ケーブル
201,202 整合調整器
21 ランプハウス
22 無電極ランプ
24 照射窓
251,252 リフレクタ
26 RFフィルタ
27 マイクロ波空洞部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記マイクロ波に基づき放電媒体を発光させる発光媒体が封入された光線透過性誘電体からなる無電極ランプが収納されたランプハウスと、
前記マグネトロンから発振されたマイクロ波を前記ランプハウスに伝達させる同軸ケーブルと、を具備し、
前記ランプハウスにマイクロ波を伝達させる同軸ケーブルは、複数本使用してマイクロ波を伝達したことを特徴とする紫外線照射装置。 A lighting device comprising a high-voltage power supply and a magnetron that generates microwaves based on the power supply;
A lamp house containing an electrodeless lamp made of a light transmissive dielectric material in which a light emitting medium for emitting a discharge medium based on the microwave is enclosed;
A coaxial cable for transmitting the microwave oscillated from the magnetron to the lamp house, and
An ultraviolet irradiation apparatus, wherein a plurality of coaxial cables for transmitting microwaves to the lamp house are used to transmit microwaves.
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