JPH0411330Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、光量利用効率が高く、且つ好適な照
度分布を得るマイクロ波放電光源装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より、マイクロ波を用いてプラズマ発光さ
せた無電極放電管を光源に採用した光源装置が提
供されている。該無電極放電管は放電電極を有し
ないために、電極の消耗による劣化現象がなく長
寿命が期待できる光源である。また、電極による
熱損失がなく、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、初期状態での電力
供給が容易であり、さらに放電電力がランプ管壁
に偏つているために最大出力到達までの時間が短
くなるという特長をもつている。特開昭56−
126250号の「マイクロ波放電光源装置」により開
示された光源装置はその代表的なものであり、以
下その概要を第２図を用いて略述する。

上記発明による光源装置は、マイクロ波発振器
１０１によつて発振されたマイクロ波を出力アン
テナ１０３により、整合した導波管１０２に導い
て点光源に近似させた形状の無電極放電灯１０４
に入射し、該無電極放電灯１０４を励起してプラ
ズマ発光させるものであつた。又、その他従来の
無電極放電管の形状は細長い腕体を延伸させて球
状体を保持させるものや、Ｕ字形の円筒状に形成
したもの等が多く提供されていた。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上記の従来の技術には改善を必要とする点があ
り、その解決が求められていた。

その第１は、マイクロ波発振器によつて発振さ
れたマイクロ波のエネルギーは無電極放電灯を負
荷として、プラズマ発光を励起するが、マイクロ
波の伝播に導波管が用いられているため、発振出
力のアンテナと導波管と無電極放電灯との整合を
得る必要がある。しかし発振されたマイクロ波の
エネルギーを最大限に有効利用できる整合状態を
安定的に求める事が困難であることと、導波管に
導かれるマイクロ波が発光部である無電極放電灯
へ入射して発光する迄の間に失うエネルギーのロ
スが比較的大きいことである。第２には、光源に
用いられる無電極放電灯が点光源に近似させた球
状のものを用いていることである。一般に供給エ
ネルギーを一定とした場合、発光媒体を封入した
無電極放電灯等の発光体における発光の強さの関
係は次のように現わされる。即ち光の強さは発光
体の表面積に比例し、容積に反比例する。上記の
定式から、球状の光源を形成した無電極放電灯は
容積は小さいが、表面積が最小となり、供給され
たエネルギー、即ちマイクロ波は表面積が小さい
ため効率よく吸収されにくい。又、球状の無電極
放電灯の中心部に励起されたプラズマは入力した
マイクロ波を内部に吸収するために、外部へ光と
して放射する率が低いという問題点をもつてい
る。このため出力の大きい発光を得ようとする
と、該無電極放電灯はより大きな径のものが必要
となるが、外部への光の放射する率は増加した径
に比例しては増加はしない。

本考案は上記の問題点を解決するために創出さ
れたもので、構造が簡素で、供給エネルギーの光
への変換効率が高く、製造コストの廉いマイクロ
波放電光源装置の提供を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するための具体的な手段とし
ては、少くとも壁面の一部が金属メツシユ板で形
成され、無電極放電管を内部に装着した空洞部に
マイクロ波を充満し、無電極放電管を発光させ
て、金属メツシユ板を通して光を放射する光源装
置において、環状に形成した無電極放電管と、回
転面体に形成して内面を反射鏡面とした空洞部
と、該空洞部にマイクロ波発生部のマイクロ波出
力用アンテナを具え、前記無電極放電管と空洞部
とマイクロ波出力用アンテナの中心軸を同軸に配
設することである。

〔作用〕

上記の手段を用いることにより、回転面体に形
成して内面を反射鏡面とした空洞部の中心軸と同
軸に配設された、マイクロ波出力用アンテナから
放射されるマイクロ波によつて、無電極放電管に
伝播ロスの少ないエネルギーが供給される。該無
電極放電管は形状を環状に形成し、その中心軸を
上記空洞部の中心軸とも同軸上に配設しており、
空洞部内のマイクロ波の波形を整合調整器によつ
て調整することにより供給エネルギーの吸収効率
が高まり、供給されたマイクロ波エネルギーの多
くを光に変換して放射する光源装置となる。〔考
案の実施例〕 以下本考案の実施例について図面を参照して詳
細に説明する。第１図は本考案の実施例による光
源装置の要部断面図である。最初に構成を説明す
る。

本実施例による光源装置は、第１図に示すよう
に発光部Ａとマイクロ波発生部Ｂと高圧導入部Ｃ
の３つのブロツクから構成される。発光部Ａは中
心部−′を中心にして回転面体を形成した空
洞部３に、発光体である無電極放電管５と、供給
エネルギーであるマイクロ波の出力用アンテナ
（以下アンテナと略記する）７と、整合調整器９
を配設して筐体１３に収容され、光の照射口に金
属メツシユ板１を具えて構成される。空洞部３は
内面を反射鏡面２に形成して、無電極放電管（以
下放電管と略記する）５の発する光を有効に反射
する。空洞部３の形状の選択によつて、反射され
る光の照射範囲や、照射する光束の照射角度等を
種々に得ることが可能である。

空洞部３の反射鏡面２には整合調整器９が突設
され、上側部には放電管５と、アンテナ７の冷却
用の風の吹出口１０，１１が複数穿設される。該
反射鏡面２と筐体１３との空間部には上記冷却用
の圧力風が圧力フアン（図示せず）等により送風
され、上記吹出口１０からは図の矢印のように放
電管５へ吹き付け、吹出口１１からはアンテナ７
へ吹き付けられる。

上記中心軸−′に軸芯を配設したアンテナ
７は、マイクロ波発生部Ｂにより発生されるマイ
クロ波の波長に整合させたもので、環状の放電管
５の中心軸と一致した至近の位置に配設される。
アンテナ７を挿軸したソケツト６は、内部を中空
に形成してアンテナ７へのマイクロ波の導波を図
り、一端をマイクロ波発生部Ｂに保持され、他端
において、ソケツトキヤツプ４と螺合し、該ソケ
ツトキヤツプ４との間に放電管５を挾持する。

放電管５は環状に形成しており、管壁には内側
中心方向に保持用の腕体が複数突設して形成して
いる。該腕体により、放電管５は特別の保持具な
しでも安定的にソケツト６に保持される。

マイクロ波発生部Ｂは本実施例においてマグネ
トロン８を配設して構成しており、マグネトロン
８によつて発生したマイクロ波は導波管を経由せ
ず、整合したアンテナ７へ直結されて供給され
る。高圧導入部Ｃは高電圧で供給される給電線
を、高圧用碍子１４によつて絶縁を保持してマグ
ネトロン８へ配線する。

以上のように構成された実施例の作用について
説明する。高圧導入部Ｃに高電圧で供給された入
力は、高圧用碍子１４によつてケースと絶縁され
てマイクロ波発生部Ｂのマグネトロン８へ至る。
該マグネトロン８において高周波の発振によるマ
イクロ波が発生し、ソケツトの中空部を導波して
アンテナ７から空洞部３へ放射される。該マグネ
トロン８から供給されるマイクロ波は、至近に設
けたアンテナ７により伝播ロスをほとんど生じる
ことなく有効に空洞部３へ放射される。

空洞部３へ放射されたマイクロ波は整合調整器
９を作動することによつて初期起動時のマイクロ
波の振幅調整を行い、放電管５への供給エネルギ
ーが最大になるように整合する。上記整合手順に
より放電管５は短時間にプラズマを生じ、発光を
開始して、光源としての立上りを容易なものとす
る。又安定的な発光が継続する安定動作時には、
上記と同様に整合調整器９を作動することによつ
て放射するマイクロ波の放電管５への供給エネル
ギーが最大となるように調整される。該放電管５
は形状を環状に形成しているので、整合されて供
給エネルギーを最大に集中した時、形状が球状の
ものと比較して表面積が広く容積が比較的小さい
ことと管の中心部から管壁までの寸法が小さいた
め、放電管５内のプラズマは管外へと効率良く発
光するとともに、発光にムラや片よりがなく平均
した発光が得られる。

放電管５のプラズマから発光した光は、空洞部
３の反射鏡面に反射されて照射口の金属メツシユ
板１を透過して照射される。金属メツシユ板１の
パンチング孔径は、マイクロ波の周波数の波長の
１／４長さ以下の直径に制限されているので、マイ
クロ波は空洞部３の外部へと漏洩しない。

又なんらかの原因により放電管の異常や破損が
発生した時、マイクロ波の発生源であるマグネト
ロン８が作動していると自己発熱を生じやすい
が、その防止には温度傾斜の高い特性のサーミス
タ等を空洞部３に配設して、検出センサとするこ
とにより自己制御が可能となる。

本考案は上記の実施例に限定されるものではな
く、実施にあたつては種々の態様をとることは当
然である。例えば、無電極放電管の形状は円型等
に限られるものではなく、ループをつくつて環状
に形成するものであれば３角形でも４角形でもよ
い。又、マイクロ波の発生部もマグネトロンに限
るものではない。

〔考案の効果〕

以上の説明のように本考案により、マイクロ波
によつて供給されるエネルギーは、マイクロ波発
生部に直結して配設されたアンテナにより、導波
管等を経由して放射されるのではなく、直接発光
体である無電極放電管に放射されるので、伝播ロ
スが極めて少ない、有効なエネルギー利用効率が
図られる。マイクロ波を光に変換する無電極放電
管は、形状を環状に形成し、上記アンテナの至近
に配設していることと、球状の無電極放電灯と比
較して、表面積が大きく、容積も比較的小さいの
で、供給エネルギーのマイクロ波を光に変換する
効率が良い。以上の効果とともに、導波管を省略
できるので、本光源装置は構成が簡単になるとと
もに、製造コストが軽減されて、経済効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例による光源装置の要部
断面図、第２図は従来技術による光源装置の要部
断面図である。図中に符した記号は以下のものを
示す。 Ａ……発光部、Ｂ……マイクロ波発生部、Ｃ…
…高圧導入部、１……金属メツシユ板、２……反
射鏡面、３……空洞部（回転面体）、４……ソケ
ツトキヤツプ、５……無電極放電管、６……ソケ
ツト、７……アンテナ（マイクロ波出力用）、８
……マグネトロン、９……整合調整器、１３……
筐体、１４……高圧用碍子。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 少くとも壁面の一部が金属メツシユ板で形成さ
   れ、無電極放電管を内部に装着した空洞部にマイ
   クロ波を充満し、無電極放電管を発光させて、金
   属メツシユ板を通して光を放射する光源装置にお
   いて、 環状に形成した無電極放電管と、回転面体に形
   成して内面を反射鏡面とした空洞部と、該空洞部
   にマイクロ波発生部のマイクロ波出力用アンテナ
   を具え、前記無電極放電管と空洞部とマイクロ波
   出力用アンテナの中心軸を同軸に配設したことを
   特徴とするマイクロ波放電光源装置。