JPS6228045Y2 - - Google Patents

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JPS6228045Y2
JPS6228045Y2 JP1981118891U JP11889181U JPS6228045Y2 JP S6228045 Y2 JPS6228045 Y2 JP S6228045Y2 JP 1981118891 U JP1981118891 U JP 1981118891U JP 11889181 U JP11889181 U JP 11889181U JP S6228045 Y2 JPS6228045 Y2 JP S6228045Y2
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Description

【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、放電電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図および第2図は、これらの特長を利用し
た本考案者らの先行発明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
ンからなるマイクロ波発振器、2はマグネトロン
アンテナ、3はマイクロ波発振器1からのマイク
ロ波波を導く導波管、4は内壁の形状を回転対称
形に構成された空胴壁で、光の反射面としても使
用するためアルミ等を用いて鏡面に仕上げてあ
る。5はこの空胴壁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
無電極放電灯で内部にアルゴン等の始動補助用希
ガスおよび水銀が少なくとも封入されている。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は空胴壁4の前面を覆うメツシユ板で空胴
壁4とでマイクロ波空胴4を構成している。10
はマグネトロン1、導波管3、空胴41等を覆う
箱体、11は放電灯6を支持する支持棒である。
1 and 2 are longitudinal cross-sectional views showing the configuration of a microwave discharge light source device according to an earlier invention by the present inventors that takes advantage of these features, in which 1 is a microwave oscillator made of a magnetron, and 2 is a magnetron antenna. , 3 is a waveguide that guides the microwave waves from the microwave oscillator 1, and 4 is a cavity wall whose inner wall shape is rotationally symmetrical, and is made of aluminum or the like so that it can also be used as a light reflecting surface. It has a mirror finish. 5 is a microwave power supply port provided at the joint between the cavity wall 4 and the waveguide 3; 6 is a spherical electrodeless discharge lamp containing at least mercury and a rare gas for starting aid such as argon; It is enclosed. 7
is 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 wall 4; It constitutes a wave cavity 4. 10
1 is a box that covers the magnetron 1, waveguide 3, cavity 41, etc., and 11 is a support rod that supports the discharge lamp 6.

この装置の動作は次のようである。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
を通して空胴41中に放射され、空胴41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中の始動補助用希ガスが放電
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。このランプ6からの光を有効に利
用するため空胴壁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、この冷却空気は通気口
8、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。
The operation of this device is as follows. Microwaves generated by the magnetron 1 are radiated into a waveguide 3 through a magnetron antenna 2.
This microwave propagates through the waveguide 3 and is transmitted to the power supply port 5.
is radiated into the cavity 41 through the microwave to form a microwave electromagnetic field within the cavity 41. Due to this microwave electromagnetic field, the starting assisting rare gas in the discharge lamp 6 is discharged, the inner wall of the discharge lamp is heated, metals such as mercury in the tube are evaporated and gasified, and the discharge is a discharge of metal gas. Move to. 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 wall 4 is used as a reflector,
The front surface is composed of a metal mesh plate 9 that blocks microwaves but transmits light, so that light is emitted only in the forward direction. On the other hand, since the magnetron 1 and discharge lamp 6 need to be cooled during operation, the magnetron 1 is cooled by a cooling fan 7, and this cooling air passes through the vent 8, the waveguide 3, and the power supply port 5 to cool the lamp 6. After that, the air is exhausted from the mesh plate 9.

しかるに、この様に構成されたマイクロ波放電
光源装置においては、第2図に斜線にて示すよう
に、給電口5の部分は穴があいているため、反射
面とはならずに、この部分に当たる光は導波管3
内へ漏れ、前面への有効光にならず、無効光とな
つているものである。そして放電灯6の全放射光
に対する無効光の割合は、放電灯6から見た給電
口5の立体角に比例するため、放電灯6が給電口
5に近ければこの割合が大きくなり、前面へ取り
出せる光の量が少なくなるという欠点を有してい
たものである。
However, in the microwave discharge light source device configured in this way, as shown by diagonal lines in FIG. The light hitting the waveguide 3
The light leaks inward and does not become effective light to the front, but instead becomes ineffective light. The ratio of invalid light to the total emitted light of the discharge lamp 6 is proportional to the solid angle of the power supply port 5 seen from the discharge lamp 6, so the closer the discharge lamp 6 is to the power supply port 5, the larger this ratio becomes. This has the disadvantage that the amount of light that can be extracted is reduced.

例えば、通常2450MHzのマグネトロン1のマウ
ントに用いられる。断面が95.4mm×54.6mmの方形
導波管3を使用した場合、給電口5形状は60mm×
20mm角となり、放電灯1からみた給電口の立体角
の全立体角に対する割合、すなわち全放射光に対
する無効光の割合は10%にも達するものであつ
た。
For example, it is usually used to mount a 2450MHz magnetron 1. When using a rectangular waveguide 3 with a cross section of 95.4 mm x 54.6 mm, the shape of the feed port 5 is 60 mm x
It was 20 mm square, and the ratio of the solid angle of the feed port to the total solid angle as seen from the discharge lamp 1, that is, the ratio of invalid light to the total emitted light, reached 10%.

この考案は、上記した点に鑑みてなされたもの
であり、マイクロ波発振器からのマイクロ波を導
波管を介してマイクロ波空胴内に導き、このマイ
クロ波空胴内に配設される無電極放電灯を点灯さ
せるマイクロ波放電光源装置において、導波管と
マイクロ波空胴の接合部に設けられたマイクロ波
給電口を、誘電体からなる給電口蓋で塞ぐように
して、放電灯からの給電口部に照射される光を有
効に利用して無効光の割合を少なくしたことを目
的とするものである。
This idea was made in view of the above points, and it guides microwaves from a microwave oscillator into a microwave cavity through a waveguide, and a device installed inside the microwave cavity. In a microwave discharge light source device for lighting an electrode discharge lamp, the microwave power supply port provided at the junction of the waveguide and the microwave cavity is covered with a power supply port cover made of a dielectric material to prevent light from the discharge lamp. The purpose of this is to effectively utilize the light irradiated to the power supply port to reduce the proportion of ineffective light.

以下にこの考案の一実施例を第3図に基づいて
説明すると、図において、51は白色のセラミツ
ク等の誘電体ででき給電口5を塞ぐよう設けられ
た給電口蓋、81は導波管3と空胴壁4の接合部
に設けられた小さな穴からなる空気吹き出し口、
82は空気吹き出し口81より冷却風を効率よく
吹き出させるための空気集収フードで、導波管3
内の電磁界をできるだけ乱さないように薄い誘電
体で構成したものである。また放電灯6は第1図
および第2図に示すものと同様にマイクロ波が外
部に漏洩しないように設けられたカツトオフパイ
プ42に挿入された支持棒11により支持されて
いる。
An embodiment of this invention will be described below based on FIG. 3. In the figure, reference numeral 51 is a power feed port cover made of a dielectric material such as white ceramic and is provided to cover the power feed port 5, and 81 is a waveguide 3. and an air outlet consisting of a small hole provided at the joint of the cavity wall 4,
82 is an air collection hood for efficiently blowing out cooling air from the air outlet 81, and the waveguide 3
It is constructed from a thin dielectric material to minimize disturbance of the electromagnetic field inside. Further, the discharge lamp 6 is supported by a support rod 11 inserted into a cut-off pipe 42 provided to prevent microwaves from leaking to the outside, similar to those shown in FIGS. 1 and 2.

このように構成されたマイクロ波放電光源装置
では、マイクロ波発振器1から発振され、導波管
3内を伝幡されたマイクロ波は、誘電体の給電口
蓋51を通して給電口蓋51がない場合と同様に
マイクロ波空胴41内に放射され、空胴41内に
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、第1図に示したものと同様に無電極
放電灯6は点灯するものである。そして、金属メ
ツシユ板7から外部へ放射される有効な光は、放
電灯6から直接メツシユ板9を通して外部へ放射
される光と、第3図にA1で示すような空胴壁4
に当たつた光が、空胴壁4が鏡面処理されている
ため、大部分がB1で示すように、光の反射の法
則に従つた方向へ反射すなわち正反射され、一部
はB2で示すように散乱されてメツシユ板7から
外部へ出る光と、第3図にAで示すように給電口
蓋51に当たつた光が、Bで示すように散乱され
てメツシユ板7から外部へ出る光との総和になる
ものである。したがつて、第1図および第2図に
示すものの10%もの無効光の原因となつていた給
電口5部に入射する光も給電口蓋51により有効
に利用できるようになつたものである。
In the microwave discharge light source device configured in this way, the microwave oscillated from the microwave oscillator 1 and propagated within the waveguide 3 passes through the dielectric feed port cover 51 in the same manner as when the feed port cover 51 is not provided. is radiated into the microwave cavity 41 to form a microwave electromagnetic field within the cavity 41. This microwave electromagnetic field causes the electrodeless discharge lamp 6 to light up, similar to the one shown in FIG. The effective light emitted from the metal mesh plate 7 to the outside includes the light emitted directly from the discharge lamp 6 to the outside through the mesh plate 9, and the light emitted from the cavity wall 4 as shown by A1 in FIG.
Since the cavity wall 4 is mirror-finished, most of the incident light is reflected, or specularly reflected, in a direction that follows the law of light reflection, as shown by B1, and some of it is specularly reflected, as shown by B2. The light that is scattered and exits from the mesh plate 7 as shown in FIG. It is the sum total of Therefore, the light incident on the power feed port 5, which was the cause of 10% of the ineffective light shown in FIGS. 1 and 2, can now be effectively utilized by the power feed port cover 51.

一方、放電灯6への冷却は、冷却フアン7によ
り冷却空気を通気口8、導波管3および空気吹き
出し口82を経て流すことにより行なつている
が、空気吹き出し口82の大きさは給電口5の大
きさに比し、非常に小さくてよいため、この空気
吹き出し口82による光の損失はほとんどないも
のである。
On the other hand, the discharge lamp 6 is cooled by flowing cooling air by the cooling fan 7 through the vent 8, the waveguide 3, and the air outlet 82. The size of the air outlet 82 is determined by the power supply. Since the air outlet 82 may be very small compared to the size of the opening 5, there is almost no loss of light due to the air outlet 82.

なお、上記実施例では、給電口蓋51を誘電体
である白色のセラミツクで構成したもので説明し
たが、給電口蓋51を光が当る部分、つまりマイ
クロ波空胴側の面が光吸収率のきわめて少ない白
色誘電体例えば酸化マグネシウムで覆つた誘電体
で構成しても良く、この場合には、給電口蓋51
での光の損失がほとんどなくなるため、第1図に
示したものの10%もの無効光がほとんど全て有効
に利用できるようになり、金属ナツシユ板7から
前方へ取り出せる光量が10%近く上昇した。
In the above embodiment, the feed port cover 51 is made of white ceramic dielectric, but the portion of the feed port cover 51 that is exposed to light, that is, the surface on the microwave cavity side, has a high light absorption rate. It may be constructed of a dielectric covered with a small amount of white dielectric, for example, magnesium oxide; in this case, the power supply port cover 51
Since the loss of light in the metal nut plate 7 is almost eliminated, almost all of the 10% of the ineffective light shown in FIG.

また、上記実施例のものは、空気吹き出し口8
1および空気集収フード82を導波管3と空胴壁
4の接合部に設けたものとしたが、第4図に示す
ように、導波管3と空胴壁4の接合部以外の空胴
壁4に設けても良く、第5図に示すように給電口
5の一部を空気吹き出し口81と利用しても良い
ものであり、さらには、空気吹き出し口81およ
び空気集収フード82を設けず、例えば支持棒1
1を利用して放電灯6の冷却を行なつても良いも
のである。
Further, in the above embodiment, the air outlet 8
1 and an air collection hood 82 are provided at the joint between the waveguide 3 and the cavity wall 4, but as shown in FIG. It may be provided in the trunk wall 4, or a part of the power supply port 5 may be used as an air outlet 81 as shown in FIG. For example, support rod 1
1 may be used to cool the discharge lamp 6.

又、給電口蓋51により導波管側と空胴側の空
間が分離でき、空気吹き出し口81から例えば窒
素等を注入して空胴内を窒素雰囲気にして、放電
灯6から放射される真空紫外光を利用する装置と
することもできる。
In addition, the space on the waveguide side and the cavity side can be separated by the feed port cover 51, and by injecting nitrogen or the like from the air outlet 81 to create a nitrogen atmosphere inside the cavity, the vacuum ultraviolet rays emitted from the discharge lamp 6 can be removed. It can also be a device that uses light.

この考案は以上に述べたように、マイクロ波発
振器、このマイクロ波発振器により発振されたマ
イクロ波を導く導波管、この導波管に給電口を通
じて給電され、少なくとも一部がマイクロ波を遮
断し、光を透過する部材を有するマイクロ波空
胴、この空胴内に配設された無電極放電灯を具備
したマイクロ波放電光源装置において、上記給電
口の一部又は全部を塞ぐ誘電体の給電口蓋を設け
たので、放電灯からの給電口に入射される光が給
電口蓋によりマイクロ波空胴外へ反射し、放電灯
からの光の損失を極力抑えることができるという
効果がある。
As mentioned above, this invention consists of a microwave oscillator, a waveguide that guides the microwaves oscillated by the microwave oscillator, power is supplied to the waveguide through a power supply port, and at least a portion of the waveguide blocks the microwaves. In a microwave discharge light source device comprising a microwave cavity having a light-transmitting member and an electrodeless discharge lamp disposed within the cavity, a power supply of a dielectric material that blocks part or all of the power supply port. Since the lid is provided, the light that enters the feed port from the discharge lamp is reflected to the outside of the microwave cavity by the feed port cover, which has the effect of suppressing the loss of light from the discharge lamp as much as possible.

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

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図は第1図のマイクロ波放電光源
装置の空胴を前面より見た図、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を示す
要部断面図、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を示す縦断面図、第5
図はさらに他の実施例によるマイクロ波放電光源
装置を示す要部断面図である。 図において、1はマイクロ波発振器、3は導波
管、41は空胴、5は給電口、51は給電口蓋、
6は放電灯である。なお、各図中同一符号は同
一、または相当部分を示す。
Fig. 1 is a longitudinal sectional view showing the configuration of a microwave discharge light source device, Fig. 2 is a front view of the cavity of the microwave discharge light source device of Fig. 1, and Fig. 3 is an embodiment of this invention. FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a microwave discharge light source device according to another embodiment of the invention; FIG.
The figure is a sectional view of a main part showing a microwave discharge light source device according to still another embodiment. In the figure, 1 is a microwave oscillator, 3 is a waveguide, 41 is a cavity, 5 is a feeding port, 51 is a feeding port,
6 is a discharge lamp. Note that the same reference numerals in each figure indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 (1) マイクロ波発振器、このマイクロ波発振器に
より発振されたマイクロ波を導く導波管、この
導波管に給電口を通じて接続され、少なくとも
一部にマイクロ波を遮断し光を透過する部材を
有するマイクロ波空胴、この空胴内に配設され
た無電極放電灯、上記給電口の一部又は全部を
塞ぐ誘電体の給電口蓋を備えたマイクロ波放電
光源装置。 (2) 給電口蓋を、白色のセラミツクとしたことを
特徴とする実用新案登録請求の範囲第1項記載
のマイクロ波放電光源装置。 (3) 給電口蓋を、そのマイクロ波空胴側の面に白
色誘電体を塗布したものとしたことを特徴とす
る実用新案登録請求の範囲第1項記載のマイク
ロ波放電光源装置。 (4) 白色誘電体を酸化マグネシウムとしたことを
特徴とする実用新案登録請求の範囲第3項記載
のマイクロ波放電光源装置。
[Claims for Utility Model Registration] (1) A microwave oscillator, a waveguide that guides the microwaves oscillated by the microwave oscillator, and a waveguide connected to the waveguide through a power supply port to block the microwaves at least partially. A microwave discharge light source device comprising a microwave cavity having a member that transmits light, an electrodeless discharge lamp disposed within the cavity, and a dielectric power supply port cover that partially or completely blocks the power supply port. . (2) The microwave discharge light source device according to claim 1, wherein the power feeding port is made of white ceramic. (3) The microwave discharge light source device according to claim 1, wherein the power feeding port has a surface on the microwave cavity side coated with a white dielectric material. (4) The microwave discharge light source device according to claim 3, characterized in that the white dielectric material is magnesium oxide.
JP11889181U 1981-08-11 1981-08-11 Microwave discharge light source device Granted JPS58104559U (en)

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JPS58104559U JPS58104559U (en) 1983-07-16
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5054172A (en) * 1973-08-22 1975-05-13
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