JPS6057676B2 - マイクロ波放電光源用電源装置 - Google Patents

マイクロ波放電光源用電源装置

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JPS6057676B2
JPS6057676B2 JP55130172A JP13017280A JPS6057676B2 JP S6057676 B2 JPS6057676 B2 JP S6057676B2 JP 55130172 A JP55130172 A JP 55130172A JP 13017280 A JP13017280 A JP 13017280A JP S6057676 B2 JPS6057676 B2 JP S6057676B2
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JP
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microwave
power supply
light source
supply device
discharge
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JP55130172A
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JPS5755091A (en
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憲治 吉沢
芳文 美濃和
仁史 児玉
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

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。
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。 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
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ァン、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、11は放電灯6を支持する支持棒である。
この装置の動作は次のようである。
マグネトロン1によづ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
のマイクロ波は導波管3を伝幡し、給電口5を通じて空
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
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用い
られる。
第2図において、Eは交流電源であり、トランスTの1
次巻線1P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1S,2Sを有しており、2次巻線1S
の両端には第1のコンデンサC1と第1のダイオードD
1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との直列回路が逆並列接続されている。こ
のコンデンサCl,C2,ダイオードDl,D2とによ
り、全波倍電圧整流回路が構成され、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C2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は両半周期
の間にあるマイクロ波出力が零となる休止期間である。
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W1
て放電灯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L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
。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
ている。休止期間T3中にガスが完全に中性ガスに戻ら
なければ、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W3は1ミリ
秒程度となり、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
。したがつて、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、点灯後の状態でインピーダンス
整合させる必要がある。
従つて、点灯前の状態ではインピーダンス不整合となり
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
始電磁界より弱ければ、放電灯は点灯しない。この発明
は、上記のような時に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、安定状態に達するま
での時間すねなわち安定時間を短縮するためになされた
もので、電源入力を放電灯の点灯前が点灯後より大とな
るように切り換えることで、点灯が容易で、安定時間の
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。第4図はこの発明の一実施例の回路図で、TM
はタイマ、TSはタイマTMで制御されるスイッチC3
はスイッチへを介してC2に並列接続された第3のコン
デンサで、C3の容量はCl,C2と同じかまたは大き
な容量を有する。
このようにすれば、マグネトロン1で発生されるマイク
ロ波出力は第5図に示すようになる。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、C1が放電するマイクロ波発生期間T
1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
ちにタイマーが0FFとなり、タイイマーの接点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
時刻ちにコンデンサC3が回路より切断され、C3は充
電されなくなるため、マイクロ波出力は第6図で示すよ
うにC2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
発生期ト匡,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、Cl
,C2の容量を決めれば、時刻t1以前はマイクロ波出
力が定格出力以上となり、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の放電の始動は放電灯6内
のガスの種類や密度により決まり、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。したがつて、第
3図に示したマイクロ波出力の場合よりも、第5図に示
したマイクロ波出力の場合のほうが、放電の始動がより
容易となる。又、点灯後は放電灯の内壁が熱せられ、管
内の水銀等の金属が蒸発し、ガス化されて放電は金属ガ
スの放電に移り、漸次安定状態となる。安定状態になる
までに要する時間(安定時間)は金属の蒸発速度により
決まり、金属の蒸発速度は放電灯の内壁の昇温速度によ
り決まる。昇温速度は放電エネルギーすなわちマイクロ
波エネルギーが大きいほど速く、したがつて、マイクロ
波入力が大きいほど安定時間が短くなる。なお、安定時
間は数秒〜十数秒であるから、タイマーTMの作動時間
を予想される安定時間に設定しておけば、マグネトロン
1は定格以上て動作する時間が短いため、過加熱される
恐れはない。第7図はコンデンサC3の充・放電電流1
3の波形図で、T2は放電期間、T4は充電期間、T3
は休止期間てある。
いま充電期間T4内または放電期間T2内にスイッチT
Sが開かれたとすると、この充・放電電流はトランスT
の2次巻線1Sを流れているため逆起電力が発生し、ダ
イオードDl,.D2、コンデンサCl,C2およびマ
グネトロンを破壊する恐れがある。第3図はこの難点を
解消したこの発明の他の実施例の回路図で、R1はコン
デンサC3の充・放電電流を検出するための抵抗、R2
はコンデンサC3、に並列に接続された放電用の高抵抗
、SはコンデンサC3に直列に接続されたスイッチ、1
4はスイッチSの制御器で、タイマTMの作動信号を受
けたのち、コンデンサC3の充・放電電流が零となつた
ときスイッチSを開放させるように作動す−る。
このような構成にすると、第7図に示すように、放電期
間L内の時刻t1にタイマTMの作動信号を受けてもス
イッチSは閉であるので放電は継続され、放電電流が零
となつた期間T4内の時刻T2にスイッチSが開かれる
ので、逆起電力は発生せず、上記のような不都合は生じ
ない。
なお、コンデンサC3が充電期間T4終了後にスイッチ
Sが開かれた場合は、高抵抗R2を経て放電される。
上記実施例において、タイマーTMlスイッチB1制御
器14およびスイッチSは何れも可動部を有する機械的
装置、又は可動部を有しない電子装置で構成しうる。
又、整流回路はトランスの2次側端子にスイッチを介し
て接続された並列コンデンサとダイオードブリッジの直
列回路を接続したものを用い、上記スイッチをタイマー
により開路して電源入力を低下させてもよい。
この発明は無電極放電灯を駆動するマイクロ波発生装置
の電源装置において、電源投入後所定のタイミングで電
源入力を低下させる制御手段を備えたことを特徴とする
もので、放電灯が点灯するまで印加される電磁界強度を
大きくするのて確実に点灯され、更に安定時間を短くで
きる効果が得られる。
【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の電源装置の回路
図、第3図は従来の構成の電源を用いて発生されたマイ
クロ波出力の波形図、第4図はこの発明の一実施例の回
路図、第5図はそのマイクロ波出力波形図、第6図はそ
の点灯前後のマイクロ波出力波形図、第7図はこの発明
の他の実施例の回路図、第8図はその第3のコンデンサ
の充・放電電流波形図である。 図において、1はマイクロ波発振器、Dl,D2はダイ
オード、Cl,C2,C3はコンデンサ、Tはトランス
、TS,Sはスイッチ、TMはタイマー、Rl,R2は
抵抗、14は制御器である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 無電極放電灯を駆動するマイクロ波発生装置の電源
    装置において、この電源装置がトランスおよびこのトラ
    ンスの2次側に接続されたコンデンサとダイオードより
    成る整流回路を備えており、電源投入後所定のタイミン
    グで上記コンデンサの容量を低下させる制御手段を備え
    たことを特徴とするマイクロ波放電光源用電源装置。 2 整流回路はトランスの2次巻線出力端子間に逆並列
    接続された第1、第2の整流素子と充電用コンデンサと
    の直列体の何れか一方のコンデンサに並列接続された第
    3の充電用コンデンサとスイッチとの直列体とから成り
    、制御手段は前記スイッチを電源投入後所定のタイミン
    グで開路するよう構成されたことを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載のマイクロ波放電光源用電源装置。 3 電源投入時から作動するタイマと第3のコンデンサ
    の充・放電々流を検出する手段と、上記タイマの作動後
    、上記充・放電々流が零となつている期間内にスイッチ
    を開する手段を備えたことを特徴とする特許請求の範囲
    第2項記載のマイクロ波放電光源用電源装置。
JP55130172A 1980-09-19 1980-09-19 マイクロ波放電光源用電源装置 Expired JPS6057676B2 (ja)

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