JP5585928B2 - マイクロ波放電ランプ装置 - Google Patents

Description

本発明はマイクロ波を利用して点灯する放電ランプの冷却機構に関する。

近年、高圧放電ランプは高効率・高演色という特性からハロゲンランプに代わり、一般照明だけでなく、自動車用の前照灯やプロジェクタ用のバックライトとして、需要が高まっている。

特に、マイクロ波を利用した高圧放電ランプにおいては、発光空間に電極を持たなくても発光空間内の発光物質に電磁エネルギーを結合させ発光させることが可能なため、放電ランプの無電極化が実現できる。

無電極放電ランプは発光部に電極を有しないため、電極の消耗による発光効率の低下がない。また、硫黄などのように発光効率は高いが電極材料と反応するため有電極ランプでは使用することができない発光物質を使用することができる。このため、ランプの長寿命化、高効率化という観点で期待されている。

このような無電極ランプとしては、マイクロ波の漏洩を防止するために設けられた金属製のチャンバーの内部にランプとアンテナを設置し、アンテナからマイクロ波電力をランプに供給しランプを点灯する構造の装置が提案されている（特許文献１）。

マイクロ波により点灯されたランプから放出された光は、金属製チャンバーの一部に設けられたマイクロ波の漏洩しないようなメッシュ構造部分から外部に取り出され、光を利用することが可能である。

また、放電ランプの放電空間内に電極を配置することにより、放電空間内の電極を通してマイクロ波を放電容器内に直接供給できるため発光効率が向上する。さらに、電極間での放電による点光源化を図った、マイクロ波放電ランプも提案されている（特許文献２）。

また、誘電体反射膜を施した反射鏡を金属製チャンバーの内部に配置する、または、金属製チャンバーの一部を反射鏡として利用するなどして、プロジェクタなどの光学用途に使用することも提案されている（特許文献３）。

特開２００８−１８１７３７号公報 特開２００７−１１５５３４号公報 特開２００５−１７４９２８号公報

このようなマイクロ波放電ランプにおいては、ほぼ密閉されたチャンバー内にランプが配置されていることにより、チャンバー内に熱がこもり易くランプの温度は上昇する。

ランプ温度の上昇は、ランプ放電容器の失透、変形につながり、ランプ寿命を低下させる恐れがあるため好ましくない。

また、アンテナ部分の温度は、ランプからの放射、チャンバーを介しての熱伝導により上昇する。さらに、ランプと装置間でのインピーダンスマッチングがうまくとれてない場合は、定在波の発生によるアンテナの電流密度の増大により発熱することもある。

アンテナ部分が過熱されると、アンテナや接続されている同軸ケーブルに損傷を与え、その損傷によりインピーダンスマッチングがとれなくなってしまう。

そこで本発明は、マイクロ波を利用した放電ランプにおいて、チャンバー内に配置されたランプとアンテナを効果的に冷却することを技術的課題としている。

この課題を解決するために、本発明の請求項１記載のマイクロ波放電ランプ装置は、金属製のチャンバーの内部に、放電ランプとアンテナと反射鏡を備えたマイクロ波放電ランプ装置において、前記反射鏡は、開口部とネック部を有し、前記金属製チャンバー内部を第１の空間と第２の空間の２つの空間に分割しており、前記金属製チャンバー内の２つの空間に分割された金属製チャンバーには、前記第１の空間側に吸気口を有し、前記第２の空間側に排気口を有し、前記２つの空間は反射鏡ネック部によりつながっており、前記第１の空間に前記放電ランプが配置され、前記第２の空間に前記アンテナが配置されており、前記放電ランプと前記アンテナが吸気口と排気口をつなぐ経路上に配置され、前記放電ランプと前記アンテナは直接接続されていないことを特徴とする。

本発明によれば、金属製チャンバー内に配置された放電ランプとアンテナを効率よく冷却することが可能であり、温度上昇による放電ランプやアンテナの劣化を抑制することが可能となる。

本発明に係るマイクロ波放電ランプ装置の一例を示す図である。 本発明に係るマイクロ波放電ランプ装置の他の形態を示す図である。

次に実施例を示す。

図１は本発明に係るマイクロ波放電ランプ装置の構成を示す概略図である。

マイクロ波発振源（図示せず）より発振されたマイクロ波は周波数２．４５ＧＨｚであり、同軸ケーブルを伝播し同軸コネクタ５を介してアンテナ２に伝えられる。

アンテナ２は直径４ｍｍ、長さ２０ｍｍの金属製の棒で、同軸コネクタ５の中心導体と電気的に接続されており、このアンテナ２により、マイクロ波が金属製チャンバー６内に送られる。

金属製チャンバー６は内径８０ｍｍ、高さ８０ｍｍの円筒形状をしており、発光管１を点灯させるためのマイクロ波電力を伝える共振器として作用するものであり、内部にアンテナ２、発光管１のほかに反射鏡３を備え、反射鏡開口側には光取り出しのためにメッシュ構造部７が形成されており、マイクロ波が外部に漏洩しない構造となっている。

発光管１は直径１２ｍｍの石英管からなり、発光物質と希ガスが封入されている。

この発光管１は、金属製チャンバー６に送られたマイクロ波により放電発光し、放射された光は反射鏡３で反射され（または直接）金属製チャンバー６のメッシュ構造部７を透過し、外部へ放出される。

反射鏡３は開口側の反対側にネック部４が形成されており、このネック部４付近にアンテナ２とアンテナ２に固定された発光管１がネック部４を塞がないように配置されている。

金属製チャンバー６にはマイクロ波は漏洩せず空気は透過する排気口８が形成されており、外部に排気用のファン９が取り付けられている。

この金属製チャンバー６内部は反射鏡３により２つの空間に分けられており、一方の空間には光取り出し用のメッシュ構造部７が配置され、もう一方の空間には排気口８が配置されている。

この排気用ファン９を駆動させることにより、光取り出し用のメッシュ構造部７から空気が金属製チャンバー６内に流入し、反射鏡ネック部４を通り、排気口８へ抜けるので、通風路の狭くなるネック部付近では流れる空気の流速が増し、反射鏡ネック部付近に配置されている発光管１とアンテナ２を効率よく冷却することが可能である。

図２は本発明に係るマイクロ波放電ランプ装置の他の構成を示す概略図である。

金属製チャンバー１６は幅６０ｍｍ、高さ６０ｍｍ、長さ８０ｍｍの矩形形状であり、マイクロ波導入用のアンテナ１２を備える。

発光管１１は放電空間内部に一対の電極１１ａ、１１ｂを備え、発光物質と希ガスが封入されており、一対の電極の中心部が楕円反射鏡１３の第一焦点付近とほぼ一致するように配置され、反射鏡ネック部１４に固着されず反射鏡ネック部１４には通風路が形成された状態で、金属製チャンバー１６に固定されている。

楕円反射鏡１３は、ｆ１＝６ｍｍ、ｆ２＝５０ｍｍの楕円形状であり、金属製チャンバー１６と固定されている。

金属製チャンバー１６には、楕円反射鏡１３の第二焦点とほぼ一致する位置に光取り出し穴１７が形成され、発光管１１から放出された光は楕円反射鏡１３により反射され、光取り出し穴１７から金属製チャンバー１６外部に取り出され利用される。

また、金属製チャンバー１６にはマイクロ波は漏洩せず空気は透過する排気口１８が形成されており、外部に排気用のファン１９が取り付けられている。

この金属製チャンバー１６内部は楕円反射鏡１３により２つの空間に分けられており、一方の空間には光取り出し穴１７が配置され、もう一方の空間には排気口１８が配置されている。

排気用のファン１９を駆動させることにより、光取り出し穴１７から空気が金属製チャンバー１６内に流入し、反射鏡ネック部１４を通り、排気口１８へ抜けるので、通風路の狭くなるネック部付近では流れる空気の流速が増し、反射鏡ネック部１４付近に配置されている発光管１１を効率的に冷却すると共に、ネック部と排気口の間に配置されたアンテナ１２も冷却することが可能である。

１，１１ 発光管
１１ａ，１１ｂ 電極
２，１２ アンテナ
３，１３ 反射鏡
４，１４ 反射鏡ネック部
５，１５ コネクタ
６，１６ 金属製チャンバー
７ メッシュ構造部
８，１８ 排気口
９，１９ ファン
１７ 光取り出し穴

Claims (2)

1. 金属製のチャンバーの内部に、
   放電ランプとアンテナと反射鏡を備えたマイクロ波放電ランプ装置において、
   前記反射鏡は、開口部とネック部を有し、
   前記金属製チャンバー内部を第１の空間と第２の空間の２つの空間に分割しており、
   前記金属製チャンバー内の２つの空間に分割された金属製チャンバーには、
   前記第１の空間側に吸気口を有し、
   前記第２の空間側に排気口を有し、
   前記２つの空間は反射鏡ネック部によりつながっており、
   前記第１の空間に前記放電ランプが配置され、
   前記第２の空間に前記アンテナが配置されており、
   前記放電ランプと前記アンテナが吸気口と排気口をつなぐ経路上に配置され、
   前記放電ランプと前記アンテナは直接接続されていない
   ことを特徴とする、マイクロ波放電ランプ装置。
   
2. 前記放電ランプが前記反射鏡ネック部付近に配置されている、請求項１記載のマイクロ波放電ランプ装置。
   

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