JPH0247598Y2 - - Google Patents

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JPH0247598Y2
JPH0247598Y2 JP1986089494U JP8949486U JPH0247598Y2 JP H0247598 Y2 JPH0247598 Y2 JP H0247598Y2 JP 1986089494 U JP1986089494 U JP 1986089494U JP 8949486 U JP8949486 U JP 8949486U JP H0247598 Y2 JPH0247598 Y2 JP H0247598Y2
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discharge lamp
cavity
discharge
pipe
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【考案の詳細な説明】 この考案は、マイクロ波放電を利用したマイク
ロ波放電光源装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] This invention relates to a microwave discharge light source device that utilizes microwave discharge.

最近、放電利用の光源装置として、高周波放
電、特に高周波としてマイクロ波を用いた光源装
置が注目されている。従来の有電極の光源装置で
は、ランプの寿命が電極の消耗により決定されて
いたが、マイクロ波を用いた光源装置では、ラン
プを無電極にできるため、ランプ寿命が長くなる
という特徴がある。
BACKGROUND ART Recently, light source devices that use high-frequency discharge, particularly microwaves as high-frequency waves, have been attracting attention as light source devices that utilize electric discharge. In conventional light source devices with electrodes, the life of the lamp is determined by the wear and tear of the electrodes, but in light source devices using microwaves, the lamp can be made electrodeless, so the lamp life can be extended.

さらに、電極による熱損失がなく、しかも、放
電のインピーダンスが初期状態と安定状態で差が
小さいため、安定状態でインピーダンス整合させ
た場合でも、初期状態での電力注入が容易であ
り、また、放電々力がランプ管壁に偏つているな
どのために、最大出力到達までの時間が短くなる
という特徴もある。
Furthermore, since there is no heat loss due to electrodes, and the difference in discharge impedance is small between the initial state and the stable state, it is easy to inject power in the initial state even when impedance matching is performed in the stable state. Another characteristic is that the time it takes to reach maximum output is short because the power is concentrated on the lamp tube wall.

第1図は、これらの特長を利用した本考案者ら
の先行考案によるマイクロ波放電光源装置の構成
を示す縦断面図で、1はマグネトロン、2はマグ
ネトロンアンテナ、3は導波管、4は内壁の形状
を回転対称形に構成されたマイクロ波空胴、5は
空胴4と導波管3の接合部に設けられたマイクロ
波給電口、6は球形に形成された放電灯、7はマ
グネトロン1および放電灯6を冷却するためのフ
アン、8は導波管3の一部に設けられた通気口、
9は空胴4の前面を覆うメツシユ板、10はマグ
ネトロン1、導波管3、空胴4等を覆う箱体、1
1は放電灯6を支持する支持棒である。
FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view showing the configuration of a microwave discharge light source device previously devised by the present inventors that takes advantage of these features, in which 1 is a magnetron, 2 is a magnetron antenna, 3 is a waveguide, and 4 is a A microwave cavity whose inner wall is rotationally symmetrical; 5 is a microwave power feed port provided at the junction of the cavity 4 and the waveguide 3; 6 is a spherical discharge lamp; 7 is a spherical discharge lamp; A fan for cooling the magnetron 1 and the discharge lamp 6; 8 is a vent provided in a part of the waveguide 3;
9 is a mesh plate that covers the front surface of the cavity 4; 10 is a box that covers the magnetron 1, the waveguide 3, the cavity 4, etc.; 1;
1 is a support rod that supports the discharge lamp 6.

次に動作について説明する。マグネトロン1に
よつて発生したマイクロ波は、マグネトロンアン
テナ2を通して導波管3中に放射される。
Next, the operation will be explained. Microwaves generated by the magnetron 1 are radiated into a waveguide 3 through a magnetron antenna 2.

このマイクロ波は導波管3を伝播し、給電口5
を通して空胴4中に放射され、空胴4中にマイク
ロ波電磁界を形成する。このマイクロ波電磁界に
より、放電灯6中のガスが放電し、放電灯内壁が
熱せられ、管中にある水銀等の金属が蒸発しガス
化されて、放電は金属ガスの放電に移る。この
時、金属の種類に応じた特定の発光スペクトルを
持つ光が発生するので、これを光源として用い
る。ランプ6からの光を有効に利用するため空胴
4の後面を反射板として用い、前面は、マイクロ
波は遮断するが、光は透過する金属メツシユ板9
で構成して光を前方のみに放射させる。一方、マ
グネトロン1および放電灯6は動作中冷却する必
要があるため、冷却フアン7によりマグネトロン
1を冷却し、この冷却空気は送風フード12によ
り通気口8へ導びかれ、導波管3および給電口5
を経てランプ6を冷却した後、メツシユ板9から
排気される。
This microwave propagates through the waveguide 3 and feeds into the feed port 5.
is radiated into the cavity 4 through the microwave, forming a microwave electromagnetic field within the cavity 4. Due to this microwave electromagnetic field, the gas in the discharge lamp 6 is discharged, the inner wall of the discharge lamp is heated, the metal such as mercury in the tube is evaporated and gasified, and the discharge shifts to a discharge of metal gas. At this time, light with a specific emission spectrum depending on the type of metal is generated, and this is used as a light source. In order to effectively utilize the light from the lamp 6, the rear surface of the cavity 4 is used as a reflector, and the front surface is a metal mesh plate 9 that blocks microwaves but transmits light.
It is configured to emit light only in the forward direction. On the other hand, since the magnetron 1 and the discharge lamp 6 need to be cooled during operation, the magnetron 1 is cooled by the cooling fan 7, and this cooling air is guided to the vent 8 by the ventilation hood 12, and the waveguide 3 and the power supply Mouth 5
After the lamp 6 is cooled down, it is exhausted from the mesh plate 9.

又、第2図は先行発明による他のマイクロ波放
電光源装置の構成を示す縦断面図で、通気口8を
空胴4に設けている。この場合も、冷却フアン7
によりマグネトロン1を冷却し、この冷却空気
は、箱体10に通気口がないため、通気口8を通
つて空胴4内へ導びかれ、ランプ6を冷却した
後、メツシユ板9から排気される。
Further, FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the structure of another microwave discharge light source device according to the prior invention, in which a vent hole 8 is provided in the cavity 4. In this case as well, the cooling fan 7
Since there is no vent in the box body 10, this cooling air is guided into the cavity 4 through the vent 8, cools the lamp 6, and then is exhausted from the mesh plate 9. Ru.

一方、放電灯6は消灯後、温度が高いため内圧
が高い状態にある。ところが、ガス圧が高圧の場
合には、ガス圧と共に放電開始電圧が上昇する。
すなわち、消灯後、放電灯6の温度が高い状態で
点灯しようとしても点灯できないことがある。消
灯後、再び点灯できるまでの時間は、消灯後の放
電灯6の冷却状態に左右される。上記の従来の装
置では、放電灯6を冷却するのに導波管、又は空
胴にあけたメツシユ状の通気口8を通して導入し
た冷却空気を用いている。したがつて、放電灯6
の外壁では冷却空気の風速が遅く、消灯後の冷却
能力としては不足で、再び点灯できるまでの時間
が長かつた。
On the other hand, after the discharge lamp 6 is turned off, the internal pressure remains high because the temperature is high. However, when the gas pressure is high, the discharge starting voltage increases along with the gas pressure.
That is, even if the temperature of the discharge lamp 6 is high after the discharge lamp 6 is turned off, it may not be possible to turn it on. The time until the discharge lamp 6 can be turned on again after being turned off depends on the cooling state of the discharge lamp 6 after being turned off. In the above-mentioned conventional device, cooling air introduced through a waveguide or a mesh-shaped vent 8 formed in a cavity is used to cool the discharge lamp 6. Therefore, the discharge lamp 6
The wind speed of the cooling air was slow on the outer walls of the building, so the cooling capacity was insufficient after the lights were turned off, and it took a long time before the lights could be turned on again.

この考案は、上記のような、再点灯までの時間
が長いという不都合を解消するためになされたも
ので、放電灯を局部冷却することで、再点灯まで
の時間が短いマイクロ波放電光源装置を提供する
ことを目的としている。
This idea was made to solve the above-mentioned problem of the long time it takes to relight the lamp.By locally cooling the discharge lamp, it is possible to create a microwave discharge light source device that takes a short time to relight. is intended to provide.

第3図は、この考案の一実施例の構成を示す縦
断面図であり、71はマグネトロン冷却兼放電灯
冷却用のフアン、14は送風フード、15は空胴
4の一部を貫通して接続された金属パイプであ
り、マイクロ波のシールド効果もある。16は金
属パイプ15に例えば挿入された誘電体パイプ
で、先端は空胴4内に突出して放電灯6の外壁に
近接するように設けている。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the configuration of an embodiment of this invention, in which 71 is a fan for cooling the magnetron and discharge lamp, 14 is a ventilation hood, and 15 is a fan that penetrates a part of the cavity 4. It is a connected metal pipe and also has a microwave shielding effect. A dielectric pipe 16 is inserted, for example, into the metal pipe 15, and its tip is protruded into the cavity 4 and is provided close to the outer wall of the discharge lamp 6.

この装置ではフアン71による冷却空気は、ま
ずマグネトロン1を冷却し、送風フード14によ
り金属パイプ15に導びかれ、誘電体パイプ16
を通つて、放電灯6の外壁のすぐ近くで放電灯6
に向かつて吹きつけられる。この放電灯6を冷却
し、メツシユ板9より排気される。冷却空気は誘
電体パイプ16の出口の口が細く、放電灯6の外
壁のすぐ近くで吹きつけられるため、従来の装置
に比較して、放電灯6の外壁のパイプに面してい
る部分で、風速が速くなつている。したがつて、
放電灯6は局部的によく冷却され、温度が速く下
がる。一方、放電灯6の内圧は、内壁の最冷点で
決定される。
In this device, the cooling air from the fan 71 first cools the magnetron 1, is guided to the metal pipe 15 by the ventilation hood 14, and is directed to the dielectric pipe 16.
Through the discharge lamp 6, there is a discharge lamp 6 in close proximity to the outer wall of the discharge lamp 6.
It is sprayed in the direction of The discharge lamp 6 is cooled and exhausted from the mesh plate 9. The outlet of the dielectric pipe 16 has a narrow outlet and the cooling air is blown very close to the outer wall of the discharge lamp 6. Compared to conventional devices, the cooling air is blown onto the part of the outer wall of the discharge lamp 6 facing the pipe. , the wind speed is increasing. Therefore,
The discharge lamp 6 is locally well cooled and its temperature drops quickly. On the other hand, the internal pressure of the discharge lamp 6 is determined by the coldest point on the inner wall.

すなわち、内壁の一部の温度が低ければ、その
部分で中の水銀等の蒸気が凝縮し、内圧が下が
る。よつて、消灯後、再び点灯可能となる内圧ま
で下がるのに要する時間が短くなる。ここで、金
属パイプ15の長さは空胴中にあるマイクロ波
の漏れが、安全上問題とならないレベル
(1mw/cm)以下となるようにする必要がある。
That is, if the temperature of a part of the inner wall is low, vapor such as mercury inside will condense at that part, and the internal pressure will drop. Therefore, after the light is turned off, the time required for the internal pressure to drop to the point where the light can be turned on again becomes shorter. Here, the length of the metal pipe 15 needs to be such that leakage of microwaves in the cavity is below a level (1 mw/cm) that does not pose a safety problem.

マイクロ波の自由空間波長をλcm、マイクロ波
入力をPomatt、金属パイプの内半径をacm、と
するとき、漏れ電波の電力密度Pは次式で与えら
れる。
When the free space wavelength of the microwave is λcm, the microwave input is Pomatt, and the inner radius of the metal pipe is acm, the power density P of the leakage radio wave is given by the following equation.

P=Po/πa2exp(−2α) ただし、 aはa<λ/3.41でなければ金属パイプ内でマイ
クロ波が減衰しない。上式よりP<1mw/cm2
下とするには とすればよい 例えばPo=1KW a=0.4cm λ=12.24cmのと
きは1.6cm以上とすればよい。この場合、送風
フード14は金属に限らず、樹脂のような誘電体
を用いたものでもよい。
P=Po/πa 2 exp(−2α) However, Unless a is less than λ/3.41, the microwave will not be attenuated within the metal pipe. From the above formula, to make P<1mw/ cm2 or less For example, when Po = 1KW a = 0.4cm λ = 12.24cm, it is sufficient to set it to 1.6cm or more. In this case, the ventilation hood 14 is not limited to metal, and may be made of dielectric material such as resin.

ところで、冷却風を吹き付けるために空胴4内
に突出したパイプに誘電体を用いたのは、空胴4
内のマイクロ波電磁界を大きく乱さないためで、
さらに、石英ガラスパイプのような低誘電体損失
の誘電体を用いれば、マイクロ波を吸収し難く、
加熱され難いため良好である。
By the way, the reason why a dielectric material is used for the pipe protruding into the cavity 4 to blow cooling air is that
This is in order not to greatly disturb the microwave electromagnetic field within the
Furthermore, if you use a dielectric material with low dielectric loss, such as a quartz glass pipe, it will be difficult to absorb microwaves.
This is good because it is difficult to get heated.

第4図は、この考案の他の実施例の構成を示す
縦断面図であり、放電灯冷却フアン13により吸
い込まれた外気がそのまま、送風フード141金
属パイプ15、誘電体パイプ16を通つて放電灯
6を冷却するため、冷却効果がより大きい。この
場合は、マグネトロン1の冷却はフアン7による
冷却空気を用い、81の排気口より排気される。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing the configuration of another embodiment of this invention, in which the outside air sucked in by the discharge lamp cooling fan 13 is radiated as it is through the ventilation hood 141, the metal pipe 15, and the dielectric pipe 16. Since the electric lamp 6 is cooled, the cooling effect is greater. In this case, the magnetron 1 is cooled using cooling air from the fan 7, which is exhausted from the exhaust port 81.

又、第3図や第4図の装置において、誘電体パ
イプの先端を細めることで、放電灯6の外壁面で
の風速をより速められるため、冷却効果がさらに
大きくなる。
Furthermore, in the apparatuses shown in FIGS. 3 and 4, by narrowing the tip of the dielectric pipe, the wind speed on the outer wall surface of the discharge lamp 6 can be further increased, thereby further increasing the cooling effect.

以上のように、この考案によれば、マイクロ波
放電光源装置において、長さを、円半径をa、
マイクロ波入力をPowatt、マイクロ波の波長λ
としたとき、 a<λ/3.41,>(10ogPo−20oga+
25)/√1−(3.41)2 の関係にある金属パイプを有するマイクロ波空胴
と、空胴内に配設された高圧放電灯と、少なくと
も上記高圧放電灯の消灯後所定時間上記パイプよ
り上記空胴内に送風するフアンと、金属パイプに
挿入あるいは接続し、先端がマイクロ波空胴内の
高圧放電灯に近接して突出するように設けた誘電
体パイプとから構成したので、放電灯の冷却効果
が大きく、消灯後、再点灯できるまでの時間が短
いものが得られる。また、金属パイプは高圧放電
灯の効率的な冷却と共にマイクロ波のシールドを
同時に達成する効果がある。
As described above, according to this invention, in the microwave discharge light source device, the length and the radius of the circle are a,
Powatt microwave input, microwave wavelength λ
When, a<λ/3.41,>(10ogPo−20oga+
25)/√1-(3.41) A microwave cavity having a metal pipe having the relationship of 2 , a high-pressure discharge lamp disposed inside the cavity, and a microwave cavity having a metal pipe having the relationship of The discharge lamp consists of a fan that blows air into the cavity, and a dielectric pipe that is inserted or connected to a metal pipe and whose tip protrudes close to the high-pressure discharge lamp inside the microwave cavity. The cooling effect is large, and the time required to turn on the light again after the light is turned off is short. In addition, the metal pipe is effective in simultaneously achieving efficient cooling of the high-pressure discharge lamp and shielding from microwaves.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図および第2図はそれぞれ従来のマイクロ
波放電光源装置の構成を示す縦断面図、第3図は
この考案の一実施例によるマイクロ波放電光源装
置の縦断面図、第4図はこの考案の他の実施例に
よるマイクロ波放電光源装置の縦断面図である。 図において、4はマイクロ波空胴、6は放電
灯、13,71はフアン、15は金属パイプ、1
6は誘電体パイプである。なお、図中、同一符号
はそれぞれ同一、又は相当部分を示す。
1 and 2 are longitudinal cross-sectional views showing the configuration of a conventional microwave discharge light source device, FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view of a microwave discharge light source device according to an embodiment of the invention, and FIG. 4 is a longitudinal cross-sectional view of the conventional microwave discharge light source device. FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view of a microwave discharge light source device according to another embodiment of the invention. In the figure, 4 is a microwave cavity, 6 is a discharge lamp, 13 and 71 are fans, 15 is a metal pipe, 1
6 is a dielectric pipe. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 長さを、円半径をa、マイクロ波入力を
Powatt、マイクロ波の波長λとしたとき、 a<λ/3.41,>(10ogPo−20oga+
25)/16√1−(3.41)2 の関係にある金属パイプを有するマイクロ波空胴
と、空胴内に配設された高圧放電灯と、少なくと
も上記高圧放電灯の消灯後所定時間上記パイプよ
り上記空胴内に送風するフアンと、上記金属パイ
プに挿入あるいは接続し、先端が上記マイクロ波
空胴内の上記高圧放電灯に近接して突出するよう
に設けた誘電体パイプとからなるマイクロ波放電
光源装置。
[Scope of claim for utility model registration] Length, circle radius a, microwave input
Powatt, when the wavelength of microwave is λ, a<λ/3.41,>(10ogPo−20oga+
25)/16√1-(3.41) A microwave cavity having a metal pipe having the relationship of 2 , a high-pressure discharge lamp disposed within the cavity, and the above-mentioned pipe at least for a predetermined period of time after the high-pressure discharge lamp is turned off. A micrometer comprising a fan that blows air into the cavity, and a dielectric pipe inserted or connected to the metal pipe so that its tip protrudes close to the high-pressure discharge lamp in the microwave cavity. Wave discharge light source device.
JP1986089494U 1986-06-12 1986-06-12 Expired JPH0247598Y2 (en)

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JPS61204400U JPS61204400U (en) 1986-12-23
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5172765A (en) * 1974-12-21 1976-06-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd MAIKUROHAIRUIKANSOKINO TSUKIKO
JPS5535825A (en) * 1978-09-06 1980-03-13 Itsuki Ban Lighter equipped with watch

Patent Citations (2)

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JPS5535825A (en) * 1978-09-06 1980-03-13 Itsuki Ban Lighter equipped with watch

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JPS61204400U (en) 1986-12-23

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