JPH01169867A - マイクロ波放電光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、マイクロ波エネルギーにより無７１１４放
電ランプを点灯させその光を利用するマイクロ波放電光
源装置に関し、とくに無電極放電ランプの冷却手段を含
むマイクロ波放電光源装置の改良に関する。

〔従来の技術〕

第３図はたとえば実開昭６１−７４９５４号公報に記載
の従来のマイクロ波放電光源装置の一例を示す断面図で
ある。第３図において、［１１はマグネトロン、（２）
はマグネトロンアンテナ、（４）は導波管、（３）は導
波管（４）に設けられた通風口、（５）は給電口（８）
を有する壁面、（６）は円筒形の金属メツシュで壁面（
５）に電気的に導電状態となるように接合されている。

（７）は上記壁面（５）と上記金属メツシュ（６）とで
囲われたマイクロ波空胴、（９１ｆま発光管（９′）部
より突出延在するランプ支持棒００）を有した無電極放
電ランプ、（１６）は上記ランプ支持棒（１０１を支持
する固定部で、給電口（８）をまたいで壁面（５）に固
定されている。（１３）は冷却用のファンである。

そして、この従来装置に用いられろ無Ｔｓ　ｔＴｇ放電
ランプ（９）は、発光管（９″）内部には水銀や目的に
応じて選択された金属ハロゲン化物や始動用の希ガスが
封入されており、点灯特発光管内部圧力は高気圧になる
とともに、発光管壁材は高温になる。また、このような
無電極放電ランプ（９）は、点灯を開始してから光出力
が安定するまでに１０秒間程度をを要する（以後安定時
間と称す）。これば点灯を開始後、放電の熱によりラン
プ温度が上昇してゆき、封入されている水銀や金属ハロ
ゲン化物が蒸発してほぼ飽和するにいたって、光出力が
安定するからである。また、消灯後はランプ温度が低下
してランプ内蒸気圧が低下して放電開始が可能になるま
で再点灯できない（以後再始動時間と称す）。一方、こ
のような無電極ランプ（９）の発光管壁材料は透光性石
英が用いられるが、点灯時非常に高温になること、再始
動時間を短くする方が使い勝手がよいことから、無電極
ランプは強制風冷手段によって冷却されている。この冷
却はこの従来装置では、冷却用ファン（１３）で外部よ
り吹き込まれた空気によって、マグネトロン（１）を冷
却し、ついで導波管（３）の通風口（４）を通過させ給
電口（８）より無電極放電ランプ（９）に吹付けて無電
極放電ランプ（９）を冷却し、金属メツシュ（６）を通
過して外部へ放出して行われた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記したような従来のマイクロ波放電光
源装置においては、１回の点灯時間が安定時間に満たな
いような短い時間の点灯を繰り返したような場合、封入
物が徐々に発光管壁の最冷点近傍の一点に集中して凝集
していき、終局的には無電極ランプ（９）は点灯するが
凝集した水銀や金属ハロゲン化物の蒸発が遅れて、光出
力の立ち上がりが遅れて実用上使用できなくなるととも
に、この光が立ち上がらない状態の時間が長いと無電極
ランプ（９）のマイクロ波エネルギーの吸収が悪く、マ
イクロ波は反射されて再びマグネトロンアンテナ（２）
に戻り、マグネトロン（１）を過熱して、ときにはマグ
ネトロン（１）の動作不良や短寿命を引き起こす。また
無電極ランプ（９）にはマイクロ波エネルギーが注入さ
れているので、非常にゆっくりではあるが、徐々に水銀
やハロゲン化物が蒸発して光出力は立ち上がるようにな
るが、金属ハロゲン化物の蒸気圧が水銀に比べて低いの
で蒸発が水銀よりも遅れ、放電空間で解離したハロゲン
が発光管壁と放電空間とを隔離する働きが遅れて、発光
管壁の最高温度部分の温度が上昇してその部分に穴があ
くというランプ破損を引き起こすなどの問題があった。

この発明は、かかる従来のものの問題点を解決するため
になされたもので、安定時間に満たない短い点灯時間の
繰り返しによっても、マグネトロンの動作不良や短寿命
を招かず、またランプの破損を防止したマイクロ波放電
光源装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明によるマイクロ波放電光源装置は、マイクロ波
空胴内に配設された無電極放電ランプに、点灯中最高温
度となる箇所よりランプ支持棒を突設するとともに、こ
のランプ支持棒突設部に冷却風を吹付けるようにしたも
のである。

〔作用〕

この発明のマイクロ波放電光源装置においては、無電極
放電ランプの点灯中、ランプ支持棒部が「放熱フィン」
として作用し、最高温部の熱を下げるとともに、ランプ
消灯後は、そのランプ支持棒突設部を他の部分より早く
冷却させるため、その部分にランプ内の封入物（添加物
）を凝集させる。そして、この添加物の凝集部分は最高
温部となる箇所であるため、再点灯時には、添加物を迅
速に蒸発させ得る。したがって、安定時間を短縮できる
。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例を示すマイクロ波放電光源
装置の一部断固の正面図である。図において、（３）は
マグネトロン（１）と同方向となる側に終端を位置させ
た屈曲導波管で、この終端部に給電口（８）を設けた壁
面（５）を取り付け、この壁面（５）に従来と同様な円
筒形の金属メツシュ（６）を取着し、マイクロ波空胴（
７）を構成し１ている。

このような構成では、マイクロ波空胴（７）内に形成さ
れるマイクロ波電磁界によって無電極ランプ（９）の水
平軸方向両端に、点灯中ホラトスボッ）・と称される最
高温度点が形成される。（９）はこの最高温度点となる
発光管壁部（９１）より突出延在しているランプ支持棒
部（１０１を有した無電極ランプで、ランプ支持棒αυ
は発光管壁部（９１）とめ接合部（９２）近くを屈曲さ
せて、その先端に固定部（１６）が構成され、この固定
部（１６）で壁面（５）に固定されている。一方、（１
１）は誘電体材である石英製の円板の遮蔽板で、遮蔽円
板部（１１）より突出延在した支持棒部（１１２）を有
し、接合部近くを屈曲させてその先端に固定部（１７）
が形成され、この固定部（Ｉ７）で壁面（５）に固定さ
れている。

無電極放電ランプの支持棒部（９２）を通る発光管軸は
給電口（８）に対してほぼ平行に配設され、また遮蔽板
（１１）は給電口（８）の中心と発光管（９１）の中間
を結ぶ軸線にほぼ直角に配設される。（１５）は円筒金
属メツシュ（６）の外側となる壁面（５）に設けられた
通風口で、この通風口（１５）より吹き出された冷却風
がランプ支持棒０■の接合部（９２）に当たるように形
成されている。なお、冷却風は従来のものと同しように
給電口（８）からも送風している。また、マグネトロン
（１）の冷却はランプ冷却用のファン（１３）とは別の
ファン（図示せず）により冷却される。

このように構成された上記実施例の動作は次のようであ
る。マグネトロン（１）より発振されたマイクロ波によ
って無電極放電ランプ（９）が点灯を開始し、発光管壁
の温度が上昇していき、封入されている水銀や金属ハロ
ゲン化物が蒸発して光出力およびランプ温度などが安定
状態に達する。一方、無電極ランプ（９）の強制空冷は
、遮蔽板（１１）が発光管（９１）の給電口（８）に対
向する管壁部分、つまり従来装置では最冷点になる部分
に冷却風が直接当たるのを防止し、その周辺に当ｔコっ
て発光管外周に沿って上方へ流れるようになり（図面で
は矢印で示す）、発光管の最冷点となる領域が従来の装
置に比べて広がる。したがって、次に消灯したときに、
その広い領域に水銀や金属ハロゲン化物が付着するよう
になる。また、放電の観察によるとこの遮蔽板（１１）
を設けることにより、放電を給電口（８）に対向する側
に広げる働きがあることが判明し、この給電口（８）に
対する側への放電の広がりが最冷点の上昇を速めている
。無電極ランプ（９）の支持棒部ＱＯＩが給電口面と平
行、つまり最高温度点に配設したので、ランプ支持棒部
ＱＯＩと無電極ランプ（９）との接合部（９２）近傍が
従来のように最冷点でなくなるとともに、消灯後はこの
接合部（９２）は他の部分より早く冷却され、また再点
灯時には速やかに昇温する。

つぎに、具体的実施例につき説明する。円筒形金属メツ
シュ（６）の内径が８０ｍｍφ、高さが９０ｍｍで３８
Ｘ　７０ｍｍの給電口（８）を有する壁面（５）とで構
成させたマイクロ波空胴を用い、マグネトロン（１）の
発振周波数が２４５０１４Ｈｚ１マイクロ波出力を８５
０Ｗ出力するマグネトロン（１）を使用し、無電極ラン
プ（９）として内径３０馴φ、肉厚的０．６ｍｍの球形
発光管の内部に水銀と沃化鉄、臭化鉄およびアルゴンガ
スを封入したもの、このランプ中心を金属メツシュ（６
）の円筒の軸上で給電口面より６３順高さに配設し、石
英製の遮蔽板（１１）の形状が円板で２０１１ＩＩｌφ
、厚さ４　ｍｍとし、給電口（８）と発光管部との間で
発光管外壁より約１０ｍｍのところに給電口中心とラン
プ中心とを結ぶ軸線上に上記遮蔽板（１１）の円板の中
心とし、円板の平面が上記軸線に垂直になるように配設
し、充分長い時間点灯して消灯した後の安定時間（点灯
を開始してから安定時の光出力の９０％に達するまでの
時間と定義する）は約９．１秒で、つぎに光出力が５０
％になるまでの時間である５、５秒間点灯、３０秒間消
灯の点滅点灯を２００解程度繰り返した後の安定時間は
約１１．２秒であり、実用上差支えないものとなってい
る。一方、この実施例と同様な空胴と、同じ発光管の寸
法で同じ封入物の無電極ランプを用いた従来の装置では
充分長い時間点灯後の安定時間は１０．５秒で上記実施
例と同一点滅条件で２００回点灯点灯後定時間は２３．
５秒間と非常に長くなり、実用上支障をきたすものであ
る。なお、この具体的実施例で遮蔽板（１１）の円板の
径やランプ（９）からの距離は実験的に良好なところを
見出して決めたものである。

なお、無電極ランプ（９）の固定支持は給電口（８）を
有する面（５）に限られることもないし、遮蔽板（１１
）の形状も円板に限られることもない。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、マイクロ波空胴
内に配設された無電極放電ランプに点灯中最高およびと
なる箇所よりランプ支持棒を突設するとともに、このラ
ンプ支持棒突設部に冷却風を吹付けるようにしたことに
より、−回の点灯時間が安定時間に満たない短い時間の
点滅の繰り返しの後でも安定時間が長くならず、短時点
減においても実用上支障をきたすことのないもので、さ
らに安定時間が長くなる乙とに起因するマグネトロンの
短寿命や無電極放電ランプの破損を防止しにマイクロ波
放電光源装置が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すマイクロ波放電光源
装置の一部断面で示す正面図、第２図は第１図の主要部
分の平面図を示し、第３図は従来のマイクロ波放電光源
装置の断面図を示す。 図において、（１）はマグネ）・ロン、（３）は導波管
、（５）は壁面、（６）は円筒形金属メツシュ、（８）
は給電口、（９）は無電極放電ランプ、ＱＯＩはランプ
支持棒、（１５）は通風口、（９２）は接合部（突設部
）である。 なお、各図中同一符号は同一またｌよ相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 給電口を有するマイクロ波空胴内に無電極放電ランプを
   配し、この無電極放電ランプを強制空冷するようにした
   マイクロ波放電光源装置において、上記無電極放電ラン
   プは点灯中最高温度となる箇所よりランプ支持棒を突設
   するとともに、このランプ支持棒突設部に冷却風を吹付
   けるようにしたことを特徴とするマイクロ波放電光源装
   置。