JPS59103271A - マイクロ波放電光源装置 - Google Patents

マイクロ波放電光源装置

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JPS59103271A
JPS59103271A JP21351782A JP21351782A JPS59103271A JP S59103271 A JPS59103271 A JP S59103271A JP 21351782 A JP21351782 A JP 21351782A JP 21351782 A JP21351782 A JP 21351782A JP S59103271 A JPS59103271 A JP S59103271A
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JP
Japan
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light
time
microwave
discharge lamp
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP21351782A
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English (en)
Inventor
Kazushi Onuki
大貫 一志
Kazuo Ban
和生 伴
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPS59103271A publication Critical patent/JPS59103271A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J65/00Lamps without any electrode inside the vessel; Lamps with at least one main electrode outside the vessel
    • H01J65/04Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels
    • H01J65/042Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field
    • H01J65/044Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field the field being produced by a separate microwave unit

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)

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】 この発明は、マイクロ波放電を利用したマイクロ波放電
光源装置に関するものである。
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
耗によシ決定されていたが、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だめ、ランプ寿命が長く
なるという特徴がある。
さらに、電極による熱損失がなく、シかも、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だめ、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シ。
また、放電電力がランプ管壁に偏っ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
第1図は、これらの特徴を利用した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)はマグネトロンのマグネトロンアンテナ、(3)
は一部に通気口αυを有した導波管、(4)はこの導波
管に給電口(5)を介して接続され、内壁の形状を回転
対称形に構成されるとともに2反給電口(5)が開口さ
れたマイクロ波空胴、(6)は図示していない手段によ
シマイクロ波空胴(4)内に固定された球形に形成され
た放電灯で、内部に少なくともアルゴン等の希ガスおよ
び水銀が封入されている。
(7)はマグネトロン(1)および放電灯(6)を冷却
するだめのファン、(9)は上記空胴(4)の前面を覆
うメツシュ板で、光を透過するが、マイクロ波を遮断す
るものである。α1は上記マグネトロン(1)、導波管
(3)。
空胴(4)等を榎う箱体である。
この様に構成されたマイクロ波放電装置において電源を
投入すると、マグネトロン(1)によって発生したマイ
クロ波は、マグネトロンアンテナ(2)を通じて導波管
(3)中に放射される。この放射されたマイクロ波は導
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シ。
放電灯(6)中の希ガスが放電し、放電灯(6)内壁が
熱せられ、放電灯(6)内に封入された水銀等の金属が
蒸発しガス化されて、放電は水銀等の金属ガスの放電に
移り、金属ガスの種類に応じた特定の発光スペクトルを
持つ光が放射される。この状態はマイクロ波エネルギー
が注入される限り持続する。
一方、マグネトロン(1)の電源には、第2図に示すよ
うな全波倍電圧整流回路が一般に用いられるものである
。この第2図において、Eは交流電源で、トランスTの
1次巻線IPに交流電圧が印加されている。トランスT
は二つの2次巻線Is。
2Sを有しておシ、2次巻線ISの両端には第1のコン
デンサC1と第1のダイオードD1との直列回路、およ
び第2のコンデンサC2と第2のダイオードD2との直
列回路が逆逆列接続されている。
このコンデンサCI+02+  ダイオードD1.D2
とによシ、全波倍電圧整流回路α荀が構成され、その出
力電圧はマグネトロン(1)のアノードに加えられてい
る。また、トランスTの2次巻線2Sはマグネトロン(
1)のカソード(フィラメント)に接続されている。通
常、コンデンサC1と02の容量はほぼ等しい値のもの
が用いられ、トランスTを漏洩変圧器とした場合、マグ
ネトロン(1)で発生されるマイクロ波出力は第3図の
ようになる。
第3図において、T1はある半周期でのマイクロ波発生
期間、T2は他の半周期でのマイクロ波発生期間+T3
は両生周期の間にあるマイクロ波出力が零となる休止期
間でちる。このマイクロ波を、第1図のマイクロ波放電
光源装置に用いた場合、電源投入後の、あるマイクロ波
発生期間T1で放電灯(6)中のガス放電が始動し、ガ
スが電離、励起される。次の休止期間T3ではマイクロ
波エネルギーが注入されないため、ガスは電離、励起さ
れず。
中性ガスに戻るまでの時間はガスの種類によるが。
一般にガス密度が大きくなれば時間が短くなると考えら
れる。休止期間T3中にガスが完全に中性ガスに戻らな
ければ1次のマイクロ波発生期間T2で再び放電状態と
なる。この例の場合、マイクロ波休止期間T6は1ミリ
秒程度とな99通常使用される放電灯中のガス密度では
、この時間内にガスが完全に中性ガスに戻ることはない
。したがって、前述のように放電状態を持続でき、金属
ガスの放電に移行する。
マイクロ波放電光源装置の動作原理は以上のようである
が、マイクロ波空胴(4)のインピーダンスは、放電灯
(6)の点灯前と点灯後で異なるが光出力を最大とする
ため2点灯後の状態でインピーダンス整合させる必要が
ある。従って2点灯前の状態ではインピーダンス不整合
となシ空胴内に点灯に必要な強さの電磁界が発生しない
ことがある。
すなわち、生じる電磁界が弱く、放電灯の放電開始電磁
界よシ弱ければ、放電灯は点灯しない。
そこで本発明の出願人は、既に上記のような放電灯が点
灯しない不都合を解消し、さらに放電灯が始動してから
安定状態に達する贅での時間、すなわち安定時間を短縮
する手段として、電源に用いる全波倍電圧回路の一方の
相のコンデンサの容量を点灯前が点灯後より大となる第
4図に示す方法を提案している。
すなわち第4図に示すように、第3図に示される充電用
コンデンサC2に並列に第3の充電用コンデンサC3と
、タイマTMによシ制御されるスイッチT8の直列体を
挿入し、タイマの時限設定によシ点灯前に充電用コンデ
ンサの容量が大きくなるようにしたもので+ 03の容
量をC4,C2と同じかまたは大きな容量のものにする
ことにより。
マグネトロン(1)で発生されるマイクロ波出力は第5
図のようにすることができる。すなわち、C2゜C3が
放電する半周期のマイクロ波発生期間T2でのマイクロ
波出力は、clが放電するマイクP波発生期間T1 で
のマイクロ波出力よりも大きくなる。
又、電源投入と同時にタイマーTMが動作を始め、セッ
トされた時刻t1にタイマーがOFFとなシ、タイマー
の接点TSが開になる。
すなわち、電源投入後、設定された時間を経た時点t1
にコンデンサC3が回路よシ切断され、C3は充電され
なくなるため、マイクロ波出力は第5図で示すように0
2が放電する半周期のマイクロ波発生期間T2でのマイ
クロ波出力はC1が放電する半周期のマイクロ波発生期
間T1でのマイクロ波出力とほぼ等しくなる。この状態
でのマイクロ波出力が定格出力となるよう、C1とC2
の容量を決めれば2時刻t1以前はマイクロ波出力が定
格出力以上となシ、特にマイクロ波発生期間T2でのマ
イクロ波出力が大きく、空胴(4)内に生じる電磁界が
強くなる。一方、放電灯(6)の放電の始動は2放電灯
(6)内のガスの種類や密度により決筐り、与えられる
電磁界が放電開始電磁界以上になれば始動する。したが
って、第3図に示したマイクロ波出力の場合よシも、第
5図に示したマイクロ波出力の場合のほうが、放電の始
動をより容易にすることができた。
しかしながら、上述の第4図に示すものはスイッチT8
の制御をタイマーTMによって行っていたので、放電灯
αeの製造上のバラツキや2周囲の温度環境や再始動時
の条件の違い等により、第6図に示す一定の光量を必要
とする時間tLが変動し、自動化など一定のインデック
スを必要とする場合の妨げになっていた。
この発明は、このような現状における問題点に鑑みなさ
れたもので、タイマーTMによるスイッチTBの制御に
代シ、無電極放電灯からの光出力Aを検知し、これと、
設定した光出力Bとを、始動時から積算(時間で積分)
シ、その各々の積算値ΣAとBXTが等しくなった時刻
TにスイッチTsを制御するようにしたことを特徴とし
ているものである。
以下、この発明の一実施例を第6図および第7図によシ
説明する。
図において、αυは放電灯(6)からの光を検知するだ
めのセンサー、αりは設定光出力値Bを設定するだめの
ボリウム、α■はセンサーqυからの光出力値Aと設定
光出力値Bを入力とし、始動時からこれらの値を積算し
、ΣA=BXTなるタイミングでスイッチTsを開成制
御する制御装置である。
以下、この発明に基づく動作を第7図によシ説明する。
第7図は始動時からの光出力の立ち上がりの様子を示す
グラフで、縦軸に光出力値、横軸は始動してからの時間
である。図において、実線のカーブAは実際の光出力値
Aに対応し、又、破線Bは設定光出力値Bに対応してい
る。図の場合、光出力値Bは定格出力と同じ値にしであ
る。スイッチT8の閉成時光出力はA1のように立ち上
がっ、ある時点で定格出力(設定光出力値B)を超える
一方、光出力の積算値は各々面積0BoBTT ”’ 
BX T 。
0ATT−ΣAで表わされ2時刻TにてスイッチTsを
開成制御し光出力値Aを設定出力値Bに落とすことは、
ΣA= B X T、故に立ち上がりの特性が図中A/
 (一点鎖線)のように変っても、この放電灯(6)が
始動時から絶えず一定の光出力値Bを出力しているもの
と仮想でき2面積OBo”t、4 tllで示される必
要とする全光量値に対し、必要な時間tlに影響を与え
ず一定とすることができる。
このようにこの発明によれば、光束の立ち上がり特性の
変化にか\わらず、露光等で必要な光量値を得る時間t
、5が変化しないので、自動化等での障害もないものと
することができ、実用面での効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はマイクロ波放電光源装置の構成を示す縦断面図
、第2図は従来のマイクロ波放電光源装置の回路図、第
3図は第2図に示す回路構成において発生されたマイク
ロ波出力の波形図、第4図は第2図に示す従来の回路に
改良を加えた従来の回路図、第5図は第4図の回路構成
におけるマイクロ波出力の波形図、第6図はこの発明に
おけるマイクロ波放電光源装置の回路図、第7図は第6
図における光出力の制御状態を示す状態図である。 図中、(1)はマグネトロン、(4)はマイクロ波空胴
。 (6)は無電極放電灯、 C3は制御装置、 (+4)
は全波倍電圧整流回路、(T)はトランス、  (Dl
)、(D2)は整流素子y  (01) 、(C2) 
、 (C’3)  は充電用コンデンサ。 (TM)はタイマー、 (T8)はスイッチ。 尚、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 葛野信− 第1図 第2図 第4図 E〜 (

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 電源に接続されたトランス、このトランスの2次巻線出
    力端子間に逆並列に接続された第1および第2の整流素
    子と、2つの充電用コンデンサの直列体とからなる全波
    倍電圧整流回路2 この全波倍電圧整流回路の出力側に
    接続されたマグネ)。 ン、このマグネトロ〉′よシ発生されるマイクロ波が供
    給されるマイクロ波空胴、このマイクロ波空胴内に配設
    され、上記マグネトロンのマイクロ波により点灯する無
    電極放電灯を備えたものにおいて、上記全波倍電圧整流
    回路の2つの充電用コンデンサの、少なくとも一方のコ
    ンデンサに第3の充電用コンデンサとスイッチとの直列
    体を並列接続するとともに、上記無電極放電灯からの光
    を検知し積分する手段を設け、検知された出力値をA。 光出力値Aを始動時から時刻Tまで時間積分した光量値
    をΣA、設定した光出力値をBとするとき。 ΣA=BXTなる時刻Tのタイミングで上記第3の充電
    用コンデンサに接続されたスイッチを開成制御するよう
    にしたことを特徴とするマイクロ波放電光源装置。
JP21351782A 1982-12-06 1982-12-06 マイクロ波放電光源装置 Pending JPS59103271A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010050569A (ko) * 1999-09-21 2001-06-15 구자홍 마이크로 웨이브 조명시스템의 보호장치 및 방법
KR20030064093A (ko) * 2002-01-25 2003-07-31 엘지전자 주식회사 마이크로 웨이브 조명장치 및 방법
JP2009032879A (ja) * 2007-07-26 2009-02-12 Harison Toshiba Lighting Corp 照射装置および照射システム

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KR20010050569A (ko) * 1999-09-21 2001-06-15 구자홍 마이크로 웨이브 조명시스템의 보호장치 및 방법
KR20030064093A (ko) * 2002-01-25 2003-07-31 엘지전자 주식회사 마이크로 웨이브 조명장치 및 방법
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