JP4272084B2 - 無電極照明機器 - Google Patents
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Description
本発明は、無電極照明機器に係るもので、詳しくは、共振器の内部に位置された無電極プラズマ電球にマイクロ波を集束させることで光効率を向上し得る無電極照明機器に関するものである。
一般に、マイクロ波を利用した照明機器は、無電極プラズマ電球にマイクロ波エネルギーを加えることで可視光線または紫外線を発光させる機器であって、通常の白熱灯や蛍光灯に比べて電球の寿命が長く、照明の効果が優秀であるという特徴を有している。
図５は、従来のマイクロ波エネルギーを利用した照明機器の構造を示した縦断面図で、図示されたように、従来のマイクロ波エネルギーを利用した照明機器においては、所定内部空間を形成するケース１と、該ケース１の内部に配設されてマイクロ波を生成するマグネトロン２と、該マグネトロン２に常用交流電源を高電圧に昇圧して供給する高電圧発生器３と、前記マグネトロン２から生成されたマイクロ波を案内する導波管４と、該導波管４の前方側壁に穿孔形成されたスロット４bと、該スロット４bの前方の前記導波管４に開放された出口部４aと、該出口部４aに設置されて、マイクロ波が漏洩されることは遮断し且つ光は通過させる共振器６と、該共振器６の内部に位置されて、前記導波管４を通して伝達されたマイクロ波エネルギーにより充填物質がプラズマ化しながら光を発生する電球５と、を包含して構成されている。
また、このようなマイクロ波を利用した照明機器には、前記共振器６の周辺領域であるケース１の前方に、前記電球５から発生した光を前方に集中して反射させる反射鏡７が装着される。
また、前記導波管４の出口部４aの内部には、該導波管４を通して伝達されるマイクロ波は通過させ且つ前記電球５から放射された光は前方に反射させる誘電体鏡８が設置され、該誘電体鏡８の中央には、前記電球５の軸部９が貫通されるようにホール８aが穿孔形成される。
一方、前記ケース１の後方には、前記マグネトロン２及び高電圧発生器３を冷却する冷却ファン組立体１０が装着される。図中、符号１０aはファンハウジング、１０bは送風ファン、M１は電球モータ、M２はファンモータをそれぞれ示したものである。
以下、このように構成された従来のマイクロ波を利用した照明機器の動作に対して説明する。
高電圧発生器３に駆動信号が入力されると、該高電圧発生器３は、交流電源を昇圧して、昇圧された高電圧をマグネトロン２に供給し、該マグネトロン２は、高電圧により発振しながら非常に高い周波数を有するマイクロ波を生成する。次いで、このように生成されたマイクロ波は、導波管４を通して案内されて該導波管４のスロット４bを通して共振器６の内部に放射され、該共振器６の内部に放射されたマイクロ波は、電球５の内部の充填物質を放電することで固有のスペクトラムを有する光を発生させ、該光は、反射鏡７及び誘電体鏡８により前方に反射されて照明空間を照らすようになる。
然るに、このような従来の無電極照明機器においては、導波管を通して共振器の内部に流入されたマイクロ波が、電球の周囲に集中されることなく拡散されることで、強い電界を形成することができないため、初期点灯が不安定で、電球の発光効率が低下するという不都合な点があった。
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、共振器の内部に位置された無電極プラズマ電球にマイクロ波を集束させることで発光効率を向上し得る無電極照明機器を提供することを目的とする。
このような目的を達成するため、本発明に係る無電極照明機器においては、マグネトロンから発生したマイクロ波エネルギーを案内する導波管の出口部に設置されて、光は通過させ且つマイクロ波はその内部で共振させるキャビティを形成する共振器と、共振器の内部に収納装着され、マイクロ波エネルギーにより光を発光する発光物質が充填された電球と、共振器の内側壁面に少なくとも一つ以上装着され、導波管の出口部から放出されるマイクロ波エネルギーを電球に集束させるマイクロ波集束手段と、を有する。
本発明に係る無電極照明機器においては、共振器の内部に装着されたピン状のマイクロ波集束手段によりマイクロ波が電球の周囲に集束されることで、強い電界が電球の周辺に速く分布するようになるため、無電極照明機器の初期点灯時の安定度及び光効率を向上し得るという効果がある。
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る無電極照明機器の構造を示した断面図、図２は図１の共振器の構造を示した断面図、図３は共振器に装着されたマイクロ波集束手段の一例を示した図２のIV-IV線断面図、図４は共振器に装着されたマイクロ波集束手段の他の例を示した図２のIV-IV線断面図である。
図１〜図４に示したように、本発明に係る無電極照明機器においては、所定内部空間を形成するケース１１と、該ケース１１の内部に配設されてマイクロ波を生成するマグネトロン２０と、該マグネトロン２０に常用交流電源を高電圧に昇圧して供給する高電圧発生器３０と、前記マグネトロン２０から生成されたマイクロ波を案内する導波管４０と、該導波管４０の出口部４０aに設置されて、光は通過させ且つマイクロ波が漏洩されることを遮断することで内部でマイクロ波が共振される共振器６０と、該共振器６０の内部に位置されて、前記導波管４０の出口部４０aを通して伝達された前記マイクロ波エネルギーにより光を発光する発光物質が充填された電球５０と、該電球５０の周囲に拡大形成されて、該電球５０から発生した光を前記共振器６０の周辺領域であるケース１１の前方に集中して反射させる反射鏡７０と、前記導波管４０の出口部４０aの内部に設置され、該導波管４０を通して案内されたマイクロ波は通過させ且つ前記電球５０から放射された光は前方に反射させる誘電体鏡８０と、を包含して構成されている。
また、前記共振器６０にマイクロ波が伝達されるように、前記導波管４０の出口部４０aの内側にはスロット４０bが穿孔形成され、前記ケース１１の後方には、前記マグネトロン２０及び高電圧発生器３０を冷却する冷却ファン組立体１００が装着される。図中、符号１００aはファンハウジング、１００bは送風ファン、M１は電球モータ、M２はファンモータをそれぞれ示したものである。
また、前記導波管４０のスロット４０bから放出されたマイクロ波エネルギーを前記電球５０に集束させるため、前記共振器６０の内側壁面にマイクロ波集束手段９０が少なくとも一つ以上装着されるが、該マイクロ波集束手段９０は、一方端が前記共振器６０の内側壁面に係止され、他方端は、前記電球５０に向かうように突出したピン状に形成される。
このとき、前記マイクロ波集束手段９０は、前記共振器６０の内側壁面から前記電球５０に近接するほど上向きに傾斜して形成され、前記導波管４０を通して前記共振器６０の内部に流入されるマイクロ波を前記電球５０に最も效率的に集束させるように、該電球５０の外周面に所定間隔をおいて近接するように前記共振器６０の内側壁面に係止される。
マイクロ波をより迅速且つ效率的に前記電球５０に伝達するため、前記マイクロ波集束手段９０中の少なくとも一つは、前記導波管４０に穿孔形成されたスロット４０bの中心の上部に位置される。
また、前記マイクロ波集束手段９０を一対係止する場合、それらマイクロ波集束手段９０は、前記電球５０を介して相互に対向するように前記共振器６０の内側壁面に装着されるが、このとき、それら対向するマイクロ波集束手段９０の前記電球５０に近接した先方端間の間隔は、マイクロ波の波長の１/４数値以上になるように形成される。
また、マイクロ波集束手段９０については、共振器６０の内側壁面に相互に対向する一対のピン状に突出する場合を説明したが、その対数は一対に限定されず、複数対形成することもできる。
以下、このように構成された本発明に係る無電極照明機器の動作について説明する。
高電圧発生器３０に駆動信号が入力されると、該高電圧発生器３０は、交流電源を昇圧して該昇圧された高電圧をマグネトロン２０に供給し、該マグネトロン２０は、高電圧により発振しながら非常に高い周波数を有するマイクロ波を生成する。次いで、このように生成されたマイクロ波は、導波管４０を通して案内されて該導波管４０の出口部４０aの内側に形成されたスロット４０bを通して共振器６０の内部に放射され、該放射されたマイクロ波は、前記共振器６０の内部に均一に拡散されると共にピン状のマイクロ波集束手段９０に沿って電球５０の周辺に集束される。次いで、該集束されたマイクロ波により、前記電球５０の周囲に強い電界が速く分布すると、該強い電界により、前記電球５０に充填された発光物質が放電すると共に気化しながらプラズマを発生する。次いで、前記電球５０にプラズマが発生しながら発光した光は、前記誘電体鏡８０及び反射鏡７０により反射されて前方を照らすようになる。
２、２０…マグネトロン
３、３０…高電圧発生器
４、４０…導波管
４b、４０b…スロット
５、５０…電球
６、６０…共振器
７、７０…反射鏡
８、８０…誘電体鏡
９０…マイクロ波集束手段
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Claims (5)
- マグネトロンから発生したマイクロ波エネルギーを案内する導波管の出口部に設置されて、光は通過させ且つマイクロ波はその内部で共振させるキャビティを形成する共振器と、
前記共振器の内部に収納装着され、前記マイクロ波エネルギーにより光を発光する発光物質が充填された電球と、
前記共振器の内側壁面に少なくとも一つ以上装着され、前記導波管の出口部から放出されるマイクロ波エネルギーを前記電球に集束させるように、前記共振器の内側壁面から前記電球に近接するほど上向きに傾斜して配置され、ピン状に形成されるマイクロ波集束手段と、
を有することを特徴とする無電極照明機器。 - 前記マイクロ波集束手段は、前記電球の外周面に所定間隔をおいて近接するように形成される請求項１に記載の無電極照明機器。
- 前記共振器の内側壁面に装着された前記マイクロ波集束手段中少なくとも一つは、前記導波管に穿孔形成されたスロットの中心の上部に位置される請求項１に記載の無電極照明機器。
- 前記マイクロ波集束手段は、前記電球を介して相互に対向するように、前記共振器の内側壁面に所定間隔を有して装着される請求項１に記載の無電極照明機器。
- 前記相互に対向するマイクロ波集束手段の前記電球に近接した先方端間の間隔は、マイクロ波の波長の１/４数値以上である請求項４に記載の無電極照明機器。
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