JP2004355980A

JP2004355980A - Microwave discharge lamp device

Info

Publication number: JP2004355980A
Application number: JP2003153272A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ueno; 貴史上野; Hidehiko Noguchi; 英彦野口; Takeo Kato; 剛雄加藤; Akihiro Inoue; 昭浩井上
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2004-12-16

Abstract

【課題】マイクロ波電力が高効率で放電管に吸収されて明るいとともに、空洞共振器の開口からのマイクロ波の漏洩が極めて少ないマイクロ波放電ランプ装置を提供する。
【解決手段】マイクロ波放電ランプ装置は、開口１ｂを備えた空洞共振器１と、空洞共振器１の内部にマイクロ波を導入するマイクロ波電力供給手段２と、マイクロ波電力供給手段２の先端部に配置されるとともに空洞共振器１の開口１ｂ側の端部と開口１ｂとの間の距離が開口径より大きくなるように空洞共振器１の内部に配設された放電管４とを具備してい。
【選択図】図１Provided is a microwave discharge lamp device in which microwave power is absorbed by a discharge tube with high efficiency and is bright, and microwave leakage from an opening of a cavity resonator is extremely small.
A microwave discharge lamp device includes a cavity resonator having an opening, a microwave power supply means for introducing microwaves into the cavity, and a tip of the microwave power supply means. And a discharge tube 4 arranged inside the cavity resonator 1 such that the distance between the end of the cavity resonator 1 on the opening 1b side and the opening 1b is larger than the opening diameter. I do.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電管が空洞共振器内に配設されて発光するマイクロ波放電ランプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
空洞共振器の内部に放電管を配設してマイクロ波の共振により放電管内に放電が生起して発光するマイクロ波放電ランプ装置は既知であり、いくつかの文献に記載されている。従来のマイクロ波放電ランプ装置は、金属メッシュを配設した開口を経由して放電管の発光を外部に導出するように構成されている（例えば、特許文献１参照。）。また、コンパクトに構成することによって小形機器や狭い空間にも容易に適用し得るように配慮したマイクロ波放電ランプ装置も提案されているが、やはり空洞共振器の導光用の開口には金属メッシュが配設されている（特許文献２参照。）。従来のマイクロ波放電ランプ装置における金属メッシュは、空洞共振器の開口からマイクロ波が外部へ漏洩しないように阻止するために用いられている。
【０００３】
しかしながら、従来のマイクロ波放電ランプ装置は、金属メッシュを介して放電管の発光を外部に導出するため、光が金属メッシュの部分を通過する際に少なくとも１０％程度の光損失が発生するので、放電により発生した光を効率的に利用することができない。
【０００４】
そこで、本発明者は、種々研究を行った結果、金属メッシュを不要にして上述の問題点を解消した発明をなすに至った。この発明は、空洞共振器の開口の最大幅をマイクロ波遮断波長よりも小さく形成することによって開口に金属メッシュを具備する必要をなくしたもので、特願２００１−４０２２０９として出願されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６２−９９２６４号公報
【特許文献２】
特開２００３−１０９４０７号公報
【発明が解決しようとする課題】
ところで、マイクロ波放電ランプ装置において、明るく発光するものを得るためには、空洞共振器内に対するマイクロ波の放射効率を高くするとともに、放電管に対して効果的にマイクロ波電力を吸収させることが肝要である。
【０００６】
しかしながら、従来技術においては、この点について配慮がされていなかった。したがって、放電管において十分なマイクロ波電力の吸収がなされないため、エネルギー効率が高くならないという問題が、上述の金属メッシュ部材によって光損失が発生するという問題に加えて存在する。
【０００７】
本発明は、マイクロ波電力が高効率で放電管に吸収されて明るいマイクロ波放電ランプ装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、加えて空洞共振器の開口からマイクロ波が漏洩しないように構成されたマイクロ波放電ランプ装置を提供することを他の目的とする。
【０００９】
【課題を達成するための手段】
請求項１の発明のマイクロ波放電ランプ装置は、開口を備えた空洞共振器と、空洞共振器の内部にマイクロ波を導入するマイクロ波電力供給手段と、空洞共振器の内部に配設された放電管とを具備するものにおいて、放電管がマイクロ波電力供給手段の先端部に配置されるとともに空洞共振器の開口側の放電管端部と開口との間の距離が開口径より大きくなるように構成されていることを特徴としている。
【００１０】
以下、本発明の特徴的な構成要素について説明する。なお、説明は特に指定しない限り以下の各発明についても適用される。
【００１１】
＜マイクロ波電力供給手段について＞マイクロ波電力供給手段は、既知の各種手段を採用することができる。例えば、棒状アンテナ、ループ状アンテナおよびスリットなどである。棒状アンテナおよびループ状アンテナの場合、空洞共振器の内部に突出するように配設される。また、アンテナは、同軸ケーブルを経由してマイクロ波を空洞共振器に導入する場合に好適な構成である。スリットは、導波管を空洞共振器に直結する場合などに好適である。
【００１２】
＜放電管について＞放電管は、透光性気密容器および放電媒体を備えて構成されている。
【００１３】
透光性気密容器は、放電により発生する放射のうち所望波長帯の放射を少なくとも所望の部位から透過し得るような透光性を有していればよい。例えば、透光性気密容器のほぼ全体ないし一部が可視光または／および紫外光に対する透光性を有している。
【００１４】
また、透光性気密容器は、上記のような透光性を有しているのであれば、その構成材料は自由である。例えば、石英ガラス、透光性セラミックス、硬質ガラスおよび軟質ガラスなどを後述する放電の態様に応じて適宜選択することができる。なお、硬質ガラスや軟質ガラスは、低圧放電用の放電管の場合に用いるのがよい。
【００１５】
さらに、透光性気密容器は、所望の形状を採用することができる。例えば、球状、円盤状、半球状、円錐状、円環状などの形状である。また、球状、円盤状、半球状および円錐状などであっても、中心部が凹陥している形状など多様な形状であることを許容する。なお、円環状や中心部が凹陥している形状の場合、その円環や凹陥の内部にマイクロ波電力供給手段、例えば棒状アンテナの先端部を位置させることにより、放電管のマイクロ波吸収を一層良好にすることができる。
【００１６】
さらにまた、透光性気密容器は、空洞共振器の内部に後述するように配設されるが、その大きさは特段制限されない。しかし、空洞共振器に対して比較的大きなものが効果的であって、空洞共振器の内径の１／２以上であるのが好ましい。この点についてはさらに後述する。
【００１７】
次に、放電媒体は、既知の各種放電媒体の構成の中から所望により適宜選択することができる。一例を挙げれば、高圧金属蒸気放電においては、発光金属のハロゲン化物、主として緩衝金属蒸気源としての水銀および始動／緩衝用の希ガスからなる態様、上記の中から水銀を除いた態様、ガス放電のための希ガスなどの各種気体からなる態様などである。また、低圧ガス放電においては、希ガスからなる態様、同じく水銀などの金属蒸気源および希ガスからなる態様などである。
【００１８】
また、放電管は、マイクロ波電力供給手段の先端部に配置される。すなわち、マイクロ波電力供給手段がアンテナ、例えば棒状アンテナの場合には、放電管をアンテナの先端部に固定するのがよい。例えば、放電管をアンテナの先端面に隣接して固定したり、アンテナの先端部を包囲するように固定したりすることができる。なお、固定するための手段としては、例えば嵌合、接着、ねじ込みなどの手段を適宜用いることができる。また、マイクロ波電力供給手段がスリットの場合には、放電管をスリットの前面部に単に配置すればよい。
【００１９】
さらに、放電管は、その始動を促進するために、所望により既知の始動補助手段を具備することが許容される。
【００２０】
＜空洞共振器について＞空洞共振器は、円筒体、直方体、長方体など多様な外形であることを許容し、内部が空洞になっていて、マイクロ波を共振させる手段である。なお、使用するマイクロ波は、空洞共振器の遮断周波数より低い周波数としなければならない。
【００２１】
本発明において、空洞共振器は、一部に開口を有している。この開口は、放電により発生した光を外部へ導出するためや、放電管を上述したように空洞共振器の内部に配設したりするためなどに用いることができる。また、開口は、当該開口を金属メッシュで覆うことなしに、当該開口からのマイクロ波の漏洩を阻止するために、前述した先行出願において開示しているように、マイクロ波遮断波長より小さな開口径とすることができる。
【００２２】
しかし、本発明によれば、放電管の開口側の端部と開口との間の距離を開口径より大きくする構成を備えている。これによりマイクロ波は、空洞共振器の開口に至るまでに遮断される。したがって、前述した先行出願に拠ることなしに上記開口に金属メッシュを配設する必要がなくなる。また、さらに敷衍すれば、マイクロ波遮断波長より大きな開口径としても、マイクロ波の漏洩を阻止することができる。しかし、所望により当該開口に金属メッシュを配設することを除外するものではない。
【００２３】
さらに、空洞共振器は、導電性金属により形成されている。導電性金属は、遮光性の板状や、メッシュ状などに構成することができる。開口以外の箇所を金属メッシュで形成することにより、放電管から外部へ導出された光を空洞共振器の開口以外の箇所からも外部へ導出することが可能になり、光の利用率を高めることができる。
【００２４】
＜本発明の作用について＞本発明においては、以上の構成を具備していることにより、マイクロ波電力供給手段から空洞共振器の内部へ導入されたマイクロ波が共振し、マイクロ波電力が放電管に高効率で吸収されることが判明した。なお、本発明において、「マイクロ波」とは、８００ＭＨｚ〜３ＴＨｚの間の周波数の電波をいう。
【００２５】
また、点灯中導電体として作用する放電管の開口側の端部から空洞共振器の開口までの距離が上記のように設定されているので、上述したようにマイクロ波が開口側へ到達するのを阻止し、したがってマイクロ波が開口から外部へ殆ど漏洩しなくなる。すなわち、開口からのマイクロ波電力の漏洩は、投入電力の１０万分の１以下の極めて安全なレベルとなる。このため、空洞共振器の開口に金属メッシュを配設する必要がなくなる。したがって、光損失が低減して、光の利用率を高めることができる。
【００２６】
本発明によれば、以上の作用の結果、高効率で明るいマイクロ波放電ランプ装置を得ることができる。
【００２７】
＜その他の構成について＞本発明の必須構成要件ではないが、以下の構成を任意所望により適宜選択してマイクロ波放電ランプ装置に付加することができる。
【００２８】
１．（制光手段）制光手段は、空洞共振器から外部へ導出された光を所望の配光特性になるように制御する手段であり、一般的には反射鏡、レンズ、プリズムおよび拡散手段などの光学手段の一種または任意所望の複数種からなる。空洞共振器からの光の導出は、開口および／または空洞共振器の壁面から行われるので、光の導出の態様に応じて制光手段も適当な構造とすることができる。なお、空洞共振器の壁面から光を導出するには、空洞共振器の壁面を金属メッシュなどの光が透過する隙間を有するとともに、当該隙間が遮断波長より狭いのため、マイクロ波画廊エイしないように構成すればよい。
【００２９】
２．（光ファイバ導光手段）光ファイバ導光手段は、空洞共振器から離間した場所に光を伝送する手段であり、空洞共振器の開口から外部へ導出される光を集光して光ファイバの内部へその一端から入射させ、他端から導出する。光ファイバ導光手段の他端には、灯器を配設して、所望の配光特性になるように構成することができる。なお、所望により単一の空洞共振器から複数の光ファイバ導光手段を導出させて光を分配して離間位置へ伝送するように構成することもできる。
【００３０】
３．（マイクロ波発生手段）マイクロ波発生手段は、マグネトロン、クライストロン、進行波管などのマイクロ波管やマイクロ波発生半導体などを用いることができる。また、マイクロ波発生手段は、空洞共振器に対して離間していてもよいし、一体化されていてもよい。
【００３１】
請求項２の発明のマイクロ波放電ランプ装置は、開口を備えた空洞共振器と、マイクロ波電力供給手段と、空洞共振器の内部に配設された放電管とを具備するものにおいて、前記マイクロ波電力供給手段は、空洞共振器内に突出して空洞共振器の内部にマイクロ波を導入する棒状アンテナであり；前記放電管は、棒状アンテナの先端部に配置されるとともに空洞共振器の開口側の端部と開口との間の距離が開口径より大きくなるように空洞共振器の内部に配設されている；ことを特徴としている。
【００３２】
本発明は、請求項１の発明との比較において、マイクロ波電力供給手段が棒状アンテナにより構成され、放電管が棒状アンテナの先端部に配設されている点で異なる。したがって、棒状アンテナ以外の構成要素については請求項１の発明において記述した構成を適宜選択して採用することができる。
【００３３】
棒状アンテナは、そこから放射されるマイクロ波の波長に対して約８分の１の整数倍の突出長を有するものがよい。中でも後述するように、１／４波長、３／４波長の突出長であると、マイクロ波の放射効率が頗る良好になる。
【００３４】
空洞共振器は、棒状アンテナ長＋放電管長＋開口端径長の長さ以上を有していればよいので、小形のものを用いることができる。
【００３５】
そうして、本発明においては、マイクロ波電力供給手段として棒状アンテナを用いるので、マイクロ波電力供給のための構造が簡単になる。また、所望により、放電管を棒状アンテナに支持させることができる。これにより、マイクロ波放電ランプ装置の構造が一層簡単になる。さらに、マイクロ波電力供給手段として棒状アンテナ用いるので、マイクロ波電力の伝送手段としての同軸ケーブルの接続が簡単な構造で、かつ、容易になる。
【００３６】
本発明によれば、以上の作用の結果、高効率で明るくて構造が簡単なマイクロ波放電ランプ装置を得ることができる。
【００３７】
請求項３の発明のマイクロ波放電ランプ装置は、請求項２記載のマイクロ波放電ランプ装置において、放電管は、棒状アンテナの先端部に同軸的に配置されていることを特徴としている。
【００３８】
本発明は、放電管が棒状アンテナの先端部に同軸的に配置されている点で請求項２の発明と異なる。
【００３９】
そうして、本発明においては、このような構成によりマイクロ波電力の吸収がより一層高効率になることが判明した。また、放電管のアンテナへの配置が容易になる。さらに、放電管の内部に生起する放電が均一化されやすくなる。
【００４０】
請求項４の発明のマイクロ波放電ランプ装置は、開口を備えた空洞共振器と、空洞共振器内にマイクロ波を導入する棒状アンテナと、空洞共振器の内部に配設された放電管とを具備しているものにおいて、前記放電管は、棒状アンテナと同軸的に配置され、かつ、最大径部が棒状アンテナの先端部に位置するとともに空洞共振器の開口側の端部と開口との間の距離が開口径より大きくなるように配設されていることを特徴としている。
【００４１】
本発明は、放電管の最大径部が棒状アンテナの先端部に位置するように配置されている点で請求項２および３の発明と異なる。
【００４２】
放電管は、球状、楕円球状、紡錘状など全体が膨出した形状であってもよいし、円盤状、半球状、円錐状など棒状アンテナ側の端部がほぼ平坦になっていてもよい。前者形状の放電管の場合、最大径部の上下に最大径部より径の小さいその他の部分が一対形成される。そして、一方のその他の部分が棒状アンテナの中間部の周囲に位置し、また他方のその他の部分は、棒状アンテナの前方に位置する。
【００４３】
これに対して、後者形状の場合、放電管は、最大径部から空洞共振器の開口側へ突出する最大径部より径の小さいその他の部分が棒状アンテナの先端から上記開口側へ突出する。
【００４４】
上記のいずれの形状の場合においても、最大径部は、棒状アンテナの先端に隣接する位置であってもよいし、また最大径部の内部に棒状アンテナの先端が没入していてもよい。
【００４５】
そうして、本発明においては、上記の構成を具備しているので、マイクロ波が強く放射される位置に放電管の最大径部が位置することによって、放電管がマイクロ波電力を高効率で吸収するようになることが判明した。
【００４６】
本発明によれば、以上の作用の結果、高効率で明るいマイクロ波放電ランプ装置を得ることができる。なお、本発明に実施に際して、請求項１ないし３の発明を所望により適宜選択して適用することにより、より一層高効率で、明るいマイクロ波放電ランプ装置が得られる。
【００４７】
請求項５の発明のマイクロ波放電ランプ装置は、請求項２ないし４のいずれか一記載のマイクロ波放電ランプ装置において、棒状アンテナは、空洞共振器内における突出長が放射されるマイクロ波の波長の凡そ１／４または３／４であることを特徴としている。
【００４８】
本発明は、空洞共振器内に突出する棒状アンテナの長さを放電管におけるマイクロ波電力の吸収が多くなるように最適化したものである。すなわち、棒状アンテナの空洞共振器内の突出長がマイクロ波の波長の１／４または３／４であると、放電管のマイクロ波電力の吸収が顕著に多くなることが判明した。なお、上記突出長は、マイクロ波の波長に対して厳格に要求されるものではなく、例えば一般的には±１５％程度まで、好ましくは±１０％までの幅が許容される。
【００４９】
そうして、本発明においては、マイクロ波電力供給手段としての棒状アンテナの突出長を上記のように最適化したことにより、放電管のマイクロ波電力の吸収が顕著に多くなり、より一層高効率で明るいマイクロ波放電ランプ装置が得られる。
【００５０】
請求項６の発明のマイクロ波放電ランプ装置は、開口を備えた空洞共振器と、空洞共振器の内部にマイクロ波を導入するマイクロ波電力供給手段と、空洞共振器の内部に配設された放電管とを具備しているものにおいて、前記放電管は、マイクロ波電力供給手段側の部分がほぼ平坦であるとともに空洞共振器の開口側の端部と開口との間の距離が開口径より大きくなるように構成されていることを特徴としている。
【００５１】
本発明は、放電管の形状をマイクロ波電力の吸収が多くなるように最適化したものである。すなわち、放電管のマイクロ波電力供給手段側の部分がほぼ平坦であると、理由は詳らかでないが、マイクロ波電力の吸収が多くなることが判明した。なお、放電管の反対側の部分は、どのような形状であっても有意差は殆どない。したがって、放電管全体の形状としては、例えば円盤状などの平板状、半球状、円錐状などをなすことが許容される。
【００５２】
そうして、本発明においては、上記の構成を具備していることにより、放電管におけるマイクロ波電力の吸収が多くなる。したがって、高効率で明るいマイクロ波放電ランプ装置が得られる。なお、本発明に実施に際して、請求項１ないし５の発明を所望により適宜選択して適用することにより、より一層高効率で、明るいマイクロ波放電ランプ装置が得られる。
【００５３】
請求項７の発明のマイクロ波放電ランプ装置は、開口を備えた空洞共振器と、空洞共振器の内部にマイクロ波を導入するマイクロ波電力供給手段と、空洞共振器の内部に配設された放電管とを具備しているものにおいて、前記放電管は、外径が空洞共振器の内径の１／２以上で、マイクロ波電力供給手段の先端部に配置されるとともに空洞共振器の開口側の端部と開口との間の距離が開口径より大きくなるように構成されていることを特徴としている。
【００５４】
本発明は、空洞共振器の内径に対する放電管の外径の大きさを最適化したものである。すなわち、放電管の外径が空洞共振器の内径の１／２以上であれば、マイクロ波電力が放電管に顕著に吸収されることが判明した。なお、放電管のマイクロ波電力の吸収は、点灯中導電体とみなせる内径により影響を受けるのであるが、内径は一般に外径に応じて変化するので、外径を基準することとしている。
【００５５】
また、放電管の内径と直交する方向の大きさは、放電管の内径より小さいのが好ましい。なお、当該部分の形状は、マイクロ波電力の吸収に対して実質的に影響を与えないので、自由である。
【００５６】
そうして、本発明においては、上記の構成を具備していることにより、マイクロ波電力が放電管に顕著に吸収されるので、高効率で明るいマイクロ波放電ランプ装置を得ることができる。なお、本発明に実施に際して、請求項１ないし６の発明を所望により適宜選択して適用することにより、より一層高効率で、明るいマイクロ波放電ランプ装置が得られる。
【００５７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００５８】
図１および図２は、本発明のマイクロ波放電ランプ装置における第１の実施の形態を示し、図１は略図的斜視図、図２は要部断面図である。各図において、マイクロ波放電ランプ装置は、空洞共振器１、マイクロ波電力供給手段２、同軸ケーブル３および放電管４を具備している。
【００５９】
空洞共振器１は、導電性金属からなる有底円筒体１ａの先端に開口１ｂが形成され、底部１ｂの中央に鍔部１ｃを有する取付孔１ｄが形成されている。
【００６０】
マイクロ波電力供給手段２は、導電性金属棒からなる棒状アンテナであり、空洞共振器１の内部に後述する構造によって絶縁関係に突出して配設されている。なお、マイクロ波電力供給手段２の基端側には中心軸に沿って芯線挿入孔２ａが形成されている。
【００６１】
同軸ケーブル３は、基端が図示を省略しているマグネトロンなどのマイクロ波電力発生源のマイクロ波出力端に接続し、図２に示す先端が空洞共振器１の取付孔１ｄを経由してマイクロ波電力供給手段２に接続している。すなわち、同軸ケーブル３は、その芯線３ａがポリエチレンなどの絶縁物３ｂから露出し、上記取付孔１ｄを経由して空洞共振器１の内部に絶縁関係に突出している。そうして、前記マイクロ波電力供給手段２は、その芯線挿入孔２ａを上記芯線３ａに挿入することによって同軸ケーブル３に接続するとともに、空洞共振器１の内部に突出する。一方、同軸ケーブル３の外部導体３ｃは、鍔部１ｃを経由して空洞共振器１に接続している。なお、符号５は、空洞共振器１とマイクロ波電力供給手段２との間を絶縁するポリエチレンなどからなる絶縁ブッシュである。
【００６２】
放電管４は、外径が円盤状をなしていて、その平坦な底面がマイクロ波電力供給手段２の先端に接触した状態で支持されている。また、放電管４は、透光性気密容器４ａおよび放電媒体からなる。透光性気密容器４ａは、ほぼ均一な肉厚の耐火性透光性材料により形成されて中空な円盤状をなしている。放電媒体は、排気された透光性気密容器４ａの内部に封入されていて、発光金属のハロゲン化物および水銀４ｂと希ガスとから構成されている。
【実施例】
空洞共振器１：長さ１００ｍｍ、内径５０ｍｍ、開口径５０ｍｍ、放電管の開口側の端部と開口との間の距離が約５７ｍｍ
マイクロ波電力供給手段２：約３０ｍｍ（１／４波長）の棒状アンテナ
放電管４：外径３０ｍｍ、高さ８ｍｍおよび肉厚１ｍｍの石英ガラス製、発光金属のハロゲン化物がＳｃ、Ｎａのヨウ化物、水銀およびＡｒ
点灯周波数：２．４５ＧＨｚ（自由空間の波長１２２ｍｍ）
投入マイクロ波電力：１００Ｗ
発光特性：消費電力１００Ｗ、全光束１５０００ｌｍ
以下、図３ないし図５を参照して本発明の他の実施の形態を説明する。なお、各図において、図１および図２と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。
【００６３】
図３は、本発明のマイクロ波放電ランプ装置における第２の実施の形態を示す略図的斜視図である。本実施の形態は、放電管４が円錐状をなしていて、円錐状に膨出した部分が空洞共振器１の開口１ｂ側へ突出し、最大径部４ａ１がマイクロ波電力供給手段２の先端部に配置されている。
【００６４】
図４は、本発明のマイクロ波放電ランプ装置における第３の実施の形態を示す略図的斜視図である。本実施の形態は、放電管４が球状をなしていて、その内部方向へ進入して最大径部にマイクロ波電力供給手段２の先端部が対向するように放電管４の下部が内部へ凹陥している。したがって、放電管４の球状に膨出した一方の部分は、マイクロ波電力供給手段２の先端から空洞共振器１の開口１ｂ側へ突出し、球状に膨出した他方の部分は、マイクロ波電力供給手段２の中間部に対向している。
【００６５】
図５は、本発明のマイクロ波放電ランプ装置における第４の実施の形態を示す略図的斜視図である。本実施の形態は、放電管４が円環状をなしていて、その中央の貫通部４ｃ内にマイクロ波電力供給手段２の先端部が嵌合している。
【００６６】
次に、図１に示す本発明における第１の実施の形態および実施例と同様な構成において、形状が円盤状、円錐状および球状で棒状アンテナの先端に放電管を接合する構成において、最大径部の大きさを変えた測定用の複数の放電管を用意し、かつ、マイクロ波電力供給手段である棒状アンテナの突出長を変えて、放電管のマイクロ波吸収電力を測定した結果を表１に示す。なお、放電管によるマイクロ波の吸収電力は、空洞共振器に投入するマイクロ波発振器の前進電力から反射電力を差し引いて得た。表中、各欄は、横方向に左側からアンテナ長、被測定放電管のそれぞれの最大径部の大きさおよび形状を示し、縦方向にアンテナ突出長と放電管との組み合わせにおける吸収電力（Ｗ）を示している。
【００６７】
【表１】

表１によると、評価は以下のとおりである。
【００６８】
１．アンテナ長は、１／４波長、３／４波長、３／８波長、５／８波長、１／２波長、７／８波長、１／８、１波長の順に吸収電力が多い。
【００６９】
２．放電管形状は、円板、円錐、球の順で吸収電力が多い。換言すれば、放電管のマイクロ波電力供給手段側の端部が平坦にあると、吸収電力が多くなる。
【００７０】
３．最大径部が大きい方が吸収電力は大きくなる。放電管の最大径部の大きさが空洞共振器の内系の１／２以上であれば、特に吸収電力が大きくなる。
【００７１】
４．放電管の最大径部がマイクロ波電力供給手段側の先端部に位置していれば、吸収電力が大きくなる。
【００７２】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、放電管がマイクロ波電力供給手段の先端部に配置されるとともに空洞共振器の開口側の放電管端部と開口との間の距離が開口径より大きくなるように構成されていることにより、マイクロ波電力が放電管に高効率で吸収されて明るくなるとともに、空洞共振器の開口からのマイクロ波の漏洩が極めて少ないマイクロ波放電ランプ装置を提供することができる。
【００７３】
請求項２の発明によれば、マイクロ波電力供給手段が空洞共振器内に突出して空洞共振器の内部にマイクロ波を導入する棒状アンテナであり、放電管が棒状アンテナの先端部に配置されるとともに空洞共振器の開口側の端部と開口との間の距離が開口径より大きくなるように空洞共振器の内部に配設されていることにより、マイクロ波電力供給のための構造が簡単で、しかも、高効率で明るいとともに、空洞共振器の開口からのマイクロ波の漏洩が極めて少ないマイクロ波放電ランプ装置を提供することができる。
【００７４】
請求項３の発明によれば、放電管は、棒状アンテナの先端部に同軸的に配置されていることにより、マイクロ波電力の吸収がより一層高効率になるマイクロ波放電ランプ装置を提供することができる。
【００７５】
請求項４の発明によれば、放電管が棒状アンテナと同軸的に配置され、かつ、最大径部が棒状アンテナの先端部に位置するとともに空洞共振器の開口側の端部と開口との間の距離が開口径より大きくなるように配設されていることにより、高効率で明るいとともに、空洞共振器の開口からのマイクロ波の漏洩が極めて少ないマイクロ波放電ランプ装置を得ることができる。
【００７６】
請求項５の発明によれば、棒状アンテナが空洞共振器内における突出長が放射されるマイクロ波の波長の凡そ１／４または３／４であることにより、放電管のマイクロ波電力の吸収が顕著に多くなり、より一層高効率で明るいマイクロ波放電ランプ装置を提供することができる。
【００７７】
請求項６の発明によれば、放電管が、マイクロ波電力供給手段側の部分がほぼ平坦であるとともに空洞共振器の開口側の端部と開口との間の距離が開口径より大きくなるように構成されていることにより、高効率で明るいとともに、空洞共振器の開口からのマイクロ波の漏洩が極めて少ないマイクロ波放電ランプ装置を提供することができる。
【００７８】
請求項７の発明によれば、放電管の外径が空洞共振器の内径の１／２以上で、マイクロ波電力供給手段の先端部に配置されるとともに空洞共振器の開口側の端部と開口との間の距離が開口径より大きくなるように構成されていることにより、マイクロ波電力が放電管に顕著に吸収されるので、高効率で明るいとともに、空洞共振器の開口からのマイクロ波の漏洩が極めて少ないマイクロ波放電ランプ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマイクロ波放電ランプ装置における第１の実施の形態を示す略図的斜視図
【図２】同じく要部断面図
【図３】本発明のマイクロ波放電ランプ装置における第２の実施の形態を示す略図的斜視図
【図４】本発明のマイクロ波放電ランプ装置における第３の実施の形態を示す略図的斜視図
【図５】本発明のマイクロ波放電ランプ装置における第４の実施の形態を示す略図的斜視図
【符号の説明】
１…空洞共振器、１ａ…有底円筒体、１ｂ…開口、１ｃ…鍔部、１ｄ…取付孔、２…マイクロ波電力供給手段、２ａ…芯線挿入孔、３…同軸ケーブル、３ａ…芯線、３ｂ…絶縁物、３ｃ…外部導体、４…放電管、４ａ…透光性気密容器、４ｂ…発光金属のハロゲン化物および水銀、５…絶縁ブッシュ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a microwave discharge lamp device that emits light when a discharge tube is disposed in a cavity resonator.
[0002]
[Prior art]
A microwave discharge lamp device in which a discharge tube is disposed inside a cavity resonator and a discharge is generated in the discharge tube by resonance of microwaves to emit light is known, and is described in several documents. A conventional microwave discharge lamp device is configured to guide light emitted from a discharge tube to the outside through an opening provided with a metal mesh (for example, see Patent Document 1). Microwave discharge lamp devices have also been proposed that are designed to be compact and can be easily applied to small equipment and small spaces.However, metal mesh is also used for the light guide opening of the cavity resonator. (See Patent Document 2). The metal mesh in the conventional microwave discharge lamp device is used to prevent microwaves from leaking out of the cavity resonator opening.
[0003]
However, since the conventional microwave discharge lamp device guides the light emitted from the discharge tube to the outside through the metal mesh, at least about 10% of light loss occurs when the light passes through the metal mesh portion. The light generated by the discharge cannot be used efficiently.
[0004]
The inventor of the present invention has conducted various studies and, as a result, has come to an invention which eliminates the above-mentioned problems by eliminating the need for a metal mesh. The present invention eliminates the need for providing a metal mesh in the opening by forming the maximum width of the opening of the cavity resonator smaller than the microwave cutoff wavelength, and has filed an application as Japanese Patent Application No. 2001-402209.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-62-99264
[Patent Document 2]
JP 2003-109407 A
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in order to obtain a microwave discharge lamp device that emits bright light, it is necessary to increase the microwave radiation efficiency to the inside of the cavity resonator and effectively absorb the microwave power to the discharge tube. It is vital.
[0006]
However, the prior art has not considered this point. Therefore, there is a problem that energy efficiency does not increase because sufficient microwave power is not absorbed in the discharge tube, in addition to the problem that light loss occurs due to the above-described metal mesh member.
[0007]
An object of the present invention is to provide a bright microwave discharge lamp device in which microwave power is absorbed in a discharge tube with high efficiency.
[0008]
Another object of the present invention is to provide a microwave discharge lamp device configured so that microwaves do not leak from the opening of the cavity resonator.
[0009]
[Means for achieving the object]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a microwave discharge lamp device including a cavity having an opening, microwave power supply means for introducing microwaves into the cavity, and a microwave resonator. The discharge tube is disposed at the tip of the microwave power supply means, and the distance between the end of the discharge tube on the opening side of the cavity resonator and the opening is larger than the opening diameter. It is characterized by being constituted.
[0010]
Hereinafter, characteristic components of the present invention will be described. The description also applies to the following inventions unless otherwise specified.
[0011]
<Regarding Microwave Power Supply Means> As microwave power supply means, various known means can be adopted. For example, there are a rod-shaped antenna, a loop-shaped antenna, a slit, and the like. In the case of a rod-shaped antenna and a loop-shaped antenna, they are disposed so as to protrude inside the cavity resonator. The antenna has a configuration suitable for introducing microwaves into the cavity resonator via a coaxial cable. The slit is suitable when the waveguide is directly connected to the cavity resonator.
[0012]
<Regarding Discharge Tube> The discharge tube includes a light-transmitting airtight container and a discharge medium.
[0013]
The light-transmitting airtight container only needs to have a light-transmitting property such that radiation in a desired wavelength band among radiations generated by electric discharge can be transmitted from at least a desired portion. For example, substantially all or a part of the light-transmitting airtight container has a light-transmitting property with respect to visible light and / or ultraviolet light.
[0014]
The material of the light-transmitting airtight container is not limited as long as it has the light-transmitting property as described above. For example, quartz glass, translucent ceramics, hard glass, soft glass, and the like can be appropriately selected according to the discharge mode described below. Hard glass or soft glass is preferably used in the case of a discharge tube for low-pressure discharge.
[0015]
Further, the light-transmitting airtight container can adopt a desired shape. For example, the shape is a sphere, a disk, a hemisphere, a cone, an annular shape, or the like. In addition, various shapes such as a shape having a concave central portion are allowed even in a spherical shape, a disk shape, a hemispherical shape, and a conical shape. In the case of an annular shape or a shape in which the central portion is depressed, the microwave absorption by the discharge tube is further enhanced by locating the microwave power supply means, for example, the tip of a rod-shaped antenna, inside the ring or the depression. Can be good.
[0016]
Furthermore, the translucent airtight container is provided inside the cavity resonator as described later, but the size is not particularly limited. However, a relatively large one is effective for the cavity resonator, and is preferably at least 大きな of the inner diameter of the cavity resonator. This will be further described later.
[0017]
Next, the discharge medium can be appropriately selected from various known discharge medium configurations as desired. For example, in a high-pressure metal vapor discharge, an embodiment comprising a halide of a luminescent metal, mainly mercury as a buffer metal vapor source and a rare gas for starting / buffering, an embodiment excluding mercury from the above, a gas discharge For example, a mode composed of various gases such as a rare gas. In the low-pressure gas discharge, a mode composed of a rare gas, and a mode composed of a metal vapor source such as mercury and a rare gas are also used.
[0018]
Further, the discharge tube is arranged at the tip of the microwave power supply means. That is, when the microwave power supply means is an antenna, for example, a rod-shaped antenna, it is preferable to fix the discharge tube to the tip of the antenna. For example, the discharge tube can be fixed adjacent to the tip surface of the antenna, or can be fixed so as to surround the tip portion of the antenna. In addition, as a means for fixing, for example, means such as fitting, adhesion, and screwing can be appropriately used. When the microwave power supply means is a slit, the discharge tube may be simply arranged on the front surface of the slit.
[0019]
Furthermore, the discharge vessel may be provided with known starting aids, if desired, to facilitate its starting.
[0020]
<Regarding Cavity Resonator> A cavity resonator is a means that allows various external shapes such as a cylindrical body, a rectangular parallelepiped, and a rectangular parallelepiped, has a hollow inside, and resonates a microwave. The microwave used must be lower than the cutoff frequency of the cavity resonator.
[0021]
In the present invention, the cavity resonator partially has an opening. This opening can be used to guide the light generated by the discharge to the outside, or to arrange the discharge tube inside the cavity resonator as described above. Also, the opening has an opening diameter smaller than a microwave cutoff wavelength as disclosed in the above-mentioned prior application in order to prevent microwave leakage from the opening without covering the opening with a metal mesh. It can be.
[0022]
However, according to the present invention, a configuration is provided in which the distance between the opening-side end of the discharge tube and the opening is larger than the opening diameter. Thereby, the microwave is cut off before reaching the opening of the cavity resonator. Therefore, it is not necessary to dispose a metal mesh in the opening without relying on the above-mentioned prior application. Further, even if the aperture diameter is larger than the microwave cutoff wavelength, the leakage of the microwave can be prevented. However, this does not exclude the arrangement of a metal mesh in the opening if desired.
[0023]
Further, the cavity resonator is formed of a conductive metal. The conductive metal can be formed in a light-shielding plate shape, a mesh shape, or the like. By forming the portion other than the opening with a metal mesh, it is possible to guide the light guided to the outside from the discharge tube to the outside also from a position other than the opening of the cavity resonator, thereby increasing the light utilization rate. Can be.
[0024]
<Operation of the Present Invention> In the present invention, by having the above configuration, the microwave introduced from the microwave power supply means into the cavity resonator resonates, and the microwave power is discharged from the discharge tube. Was found to be absorbed with high efficiency. In the present invention, “microwave” refers to a radio wave having a frequency between 800 MHz and 3 THz.
[0025]
Also, since the distance from the opening end of the discharge tube acting as a conductor during lighting to the opening of the cavity resonator is set as described above, the microwaves reach the opening side as described above. So that microwaves hardly leak outside from the opening. That is, the leakage of the microwave power from the opening is an extremely safe level of 1 / 100,000 or less of the input power. For this reason, there is no need to dispose a metal mesh in the opening of the cavity resonator. Therefore, light loss is reduced, and the light utilization rate can be increased.
[0026]
According to the present invention, as a result of the above operation, a highly efficient and bright microwave discharge lamp device can be obtained.
[0027]
<Other Configurations> Although not essential components of the present invention, the following configurations can be appropriately selected as desired and added to the microwave discharge lamp device.
[0028]
1. (Light control means) The light control means is means for controlling light guided to the outside from the cavity resonator so as to have desired light distribution characteristics, and is generally a reflection mirror, a lens, a prism, a diffusion means, and the like. And one or more arbitrary optical means. Since the light is led out of the cavity resonator from the opening and / or the wall surface of the cavity resonator, the light control means may have an appropriate structure according to the mode of light leading out. In addition, in order to extract light from the wall surface of the cavity resonator, the wall surface of the cavity resonator has a gap through which light such as a metal mesh passes, and the gap is narrower than a cutoff wavelength. May be configured.
[0029]
2. (Optical fiber light guiding means) The optical fiber light guiding means is means for transmitting light to a place separated from the cavity resonator, and condenses light guided to the outside from the opening of the cavity resonator to form an optical fiber. The light enters the inside from one end and is led out from the other end. A lamp can be provided at the other end of the optical fiber light guide so as to achieve desired light distribution characteristics. Note that, if desired, a plurality of optical fiber light guides may be led out from a single cavity resonator to distribute light and transmit the light to a separated position.
[0030]
3. (Microwave generating means) As the microwave generating means, a microwave tube such as a magnetron, a klystron, a traveling wave tube, a microwave generating semiconductor, or the like can be used. Further, the microwave generating means may be separated from the cavity resonator or may be integrated therewith.
[0031]
A microwave discharge lamp device according to a second aspect of the present invention comprises: a cavity resonator having an opening; microwave power supply means; and a discharge tube disposed inside the cavity resonator. The wave power supply means is a rod-shaped antenna that projects into the cavity and introduces microwaves into the cavity; the discharge tube is disposed at the tip of the rod-shaped antenna and is open at the opening of the cavity. Is disposed inside the cavity resonator such that the distance between the end of the hole and the opening is larger than the diameter of the opening.
[0032]
The present invention is different from the first aspect in that the microwave power supply means is constituted by a rod-shaped antenna and the discharge tube is disposed at the tip of the rod-shaped antenna. Therefore, for the components other than the rod-shaped antenna, the configuration described in the first aspect of the invention can be appropriately selected and adopted.
[0033]
The rod-shaped antenna preferably has a protruding length that is an integral multiple of about 1/8 of the wavelength of the microwave radiated therefrom. Above all, as will be described later, when the protrusion length is 1/4 wavelength and 3/4 wavelength, the radiation efficiency of the microwave becomes very good.
[0034]
The cavity resonator may be at least as long as the length of the rod-shaped antenna, the length of the discharge tube, and the length of the opening end diameter, so that a small-sized one can be used.
[0035]
Then, in the present invention, since the rod-shaped antenna is used as the microwave power supply means, the structure for supplying the microwave power is simplified. If desired, the discharge tube can be supported by the rod-shaped antenna. This further simplifies the structure of the microwave discharge lamp device. Further, since the rod-shaped antenna is used as the microwave power supply means, the connection of the coaxial cable as the microwave power transmission means is simple and easy.
[0036]
According to the present invention, as a result of the above operation, a microwave discharge lamp device having high efficiency, a bright structure and a simple structure can be obtained.
[0037]
A microwave discharge lamp device according to a third aspect of the present invention is the microwave discharge lamp device according to the second aspect, wherein the discharge tube is coaxially arranged at the tip of the rod-shaped antenna.
[0038]
The present invention differs from the second aspect in that the discharge tube is coaxially arranged at the tip of the rod-shaped antenna.
[0039]
Thus, in the present invention, it has been found that such a configuration further enhances the efficiency of microwave power absorption. In addition, the arrangement of the discharge tube on the antenna is facilitated. Further, the discharge generated inside the discharge tube is easily made uniform.
[0040]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a microwave discharge lamp device comprising: a cavity having an opening; a rod-shaped antenna for introducing microwaves into the cavity; and a discharge tube provided inside the cavity. Wherein the discharge tube is arranged coaxially with the rod-shaped antenna, and the largest diameter portion is located at the tip of the rod-shaped antenna, and is located between the opening-side end of the cavity resonator and the opening. Is arranged so that the distance of the opening is larger than the opening diameter.
[0041]
The present invention differs from the inventions of

claims

2 and 3 in that the maximum diameter portion of the discharge tube is located at the tip of the rod-shaped antenna.
[0042]
The discharge tube may have a bulged shape as a whole, such as a sphere, an oval sphere, or a spindle shape, or may have a substantially flat end on the rod-shaped antenna side, such as a disk, a hemisphere, or a cone. In the case of the former discharge tube, a pair of other portions smaller in diameter than the maximum diameter portion are formed above and below the maximum diameter portion. One other portion is located around the intermediate portion of the rod-shaped antenna, and the other portion is located in front of the rod-shaped antenna.
[0043]
On the other hand, in the case of the latter shape, the discharge tube protrudes from the maximum diameter portion toward the opening side of the cavity resonator, and the other portion having a smaller diameter than the maximum diameter portion protrudes from the tip of the rod-shaped antenna toward the opening side.
[0044]
In any of the above shapes, the maximum diameter portion may be located at a position adjacent to the tip of the rod-shaped antenna, or the tip of the rod-shaped antenna may be immersed inside the maximum diameter portion.
[0045]
Then, in the present invention, since the above configuration is provided, the discharge tube is capable of efficiently supplying microwave power by positioning the maximum diameter portion of the discharge tube at a position where microwaves are strongly radiated. It turned out to be absorbed.
[0046]
According to the present invention, as a result of the above operation, a highly efficient and bright microwave discharge lamp device can be obtained. In the practice of the present invention, a more efficient and bright microwave discharge lamp device can be obtained by appropriately selecting and applying the inventions of claims 1 to 3 as desired.
[0047]
A microwave discharge lamp device according to a fifth aspect of the present invention is the microwave discharge lamp device according to any one of the second to fourth aspects, wherein the rod-shaped antenna has a wavelength of the microwave whose protruding length in the cavity resonator is radiated.凡 or ／.
[0048]
The present invention optimizes the length of the rod-shaped antenna projecting into the cavity resonator so that the discharge tube absorbs more microwave power. That is, it has been found that when the protruding length of the rod-shaped antenna in the cavity resonator is １／ or ／ of the wavelength of the microwave, the absorption of the microwave power of the discharge tube is significantly increased. The protrusion length is not strictly required with respect to the wavelength of the microwave. For example, a width of up to about ± 15%, preferably up to ± 10% is generally allowed.
[0049]
Thus, in the present invention, by optimizing the protrusion length of the rod-shaped antenna as the microwave power supply means as described above, the microwave power absorption of the discharge tube is significantly increased, and the efficiency is further improved. Thus, a bright microwave discharge lamp device can be obtained.
[0050]
A microwave discharge lamp device according to a sixth aspect of the present invention is provided with a cavity having an opening, microwave power supply means for introducing microwaves into the cavity, and a microwave resonator. A discharge tube, wherein the discharge tube has a substantially flat portion on the side of the microwave power supply means and a distance between the opening end of the cavity resonator and the opening is smaller than the opening diameter. It is characterized in that it is configured to be large.
[0051]
According to the present invention, the shape of the discharge tube is optimized so that microwave power absorption is increased. That is, it has been found that if the portion of the discharge tube on the side of the microwave power supply means is substantially flat, absorption of microwave power is increased, although the reason is not clear. It should be noted that there is almost no significant difference in the shape of the portion on the opposite side of the discharge tube regardless of the shape. Therefore, as the shape of the entire discharge tube, for example, a flat plate shape such as a disk shape, a hemispherical shape, a conical shape, or the like is allowed.
[0052]
Thus, in the present invention, the provision of the above configuration increases the absorption of microwave power in the discharge tube. Therefore, a highly efficient and bright microwave discharge lamp device can be obtained. In the practice of the present invention, a more efficient and bright microwave discharge lamp device can be obtained by appropriately selecting and applying the inventions of claims 1 to 5 as desired.
[0053]
A microwave discharge lamp device according to a seventh aspect of the present invention is provided with a cavity having an opening, microwave power supply means for introducing microwaves into the cavity, and a microwave resonator. A discharge tube having an outer diameter equal to or more than 以上 of an inner diameter of the cavity resonator, the discharge tube being disposed at a tip of the microwave power supply means, and having an opening side of the cavity resonator. Is characterized in that the distance between the end and the opening is larger than the diameter of the opening.
[0054]
The present invention optimizes the size of the outer diameter of the discharge tube with respect to the inner diameter of the cavity resonator. That is, it has been found that when the outer diameter of the discharge tube is at least の of the inner diameter of the cavity resonator, the microwave power is significantly absorbed by the discharge tube. Note that the absorption of microwave power of the discharge tube is affected by the inner diameter that can be regarded as a conductor during lighting. Since the inner diameter generally changes according to the outer diameter, the outer diameter is referred to.
[0055]
Further, the size in the direction orthogonal to the inner diameter of the discharge tube is preferably smaller than the inner diameter of the discharge tube. The shape of the portion does not substantially affect the absorption of microwave power, and is therefore free.
[0056]
Thus, in the present invention, since the above configuration is provided, microwave power is remarkably absorbed by the discharge tube, so that a highly efficient and bright microwave discharge lamp device can be obtained. In the practice of the present invention, a more efficient and bright microwave discharge lamp device can be obtained by appropriately selecting and applying the inventions of claims 1 to 6 as desired.
[0057]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0058]
1 and 2 show a first embodiment of a microwave discharge lamp device according to the present invention. FIG. 1 is a schematic perspective view, and FIG. 2 is a sectional view of a main part. In each of the figures, the microwave discharge lamp device includes a cavity resonator 1, a microwave power supply unit 2, a coaxial cable 3, and a discharge tube 4.
[0059]
In the cavity resonator 1, an opening 1b is formed at the tip of a bottomed cylindrical body 1a made of a conductive metal, and a mounting hole 1d having a flange 1c is formed at the center of the bottom 1b.
[0060]
The microwave power supply means 2 is a rod-shaped antenna made of a conductive metal rod, and is disposed inside the cavity resonator 1 so as to protrude in an insulating relationship by a structure described later. A core insertion hole 2a is formed on the base end side of the microwave power supply means 2 along the central axis.
[0061]
The base end of the coaxial cable 3 is connected to the microwave output end of a microwave power source such as a magnetron (not shown), and the end of the coaxial cable 3 shown in FIG. Connected to the wave power supply means 2. That is, the core wire 3a of the coaxial cable 3 is exposed from the insulator 3b such as polyethylene, and protrudes through the mounting hole 1d into the cavity resonator 1 in an insulating relationship. Then, the microwave power supply means 2 is connected to the coaxial cable 3 by inserting the core wire insertion hole 2a into the core wire 3a, and protrudes into the cavity resonator 1. On the other hand, the outer conductor 3c of the coaxial cable 3 is connected to the cavity resonator 1 via the flange 1c. Reference numeral 5 denotes an insulating bush made of polyethylene or the like that insulates between the cavity resonator 1 and the microwave power supply unit 2.
[0062]
The discharge tube 4 has a disk-shaped outer diameter and is supported with its flat bottom surface in contact with the tip of the microwave power supply means 2. Further, the discharge tube 4 includes a translucent airtight container 4a and a discharge medium. The translucent airtight container 4a is formed of a fire-resistant translucent material having a substantially uniform thickness and has a hollow disk shape. The discharge medium is enclosed in the evacuated translucent airtight container 4a, and is composed of a halide of a luminescent metal, mercury 4b, and a rare gas.
【Example】
Cavity resonator 1: Length 100 mm, inner diameter 50 mm, opening diameter 50 mm, distance between opening end of discharge tube and opening is about 57 mm
Microwave power supply means 2: rod antenna of about 30 mm (1/4 wavelength)
Discharge tube 4: made of quartz glass having an outer diameter of 30 mm, a height of 8 mm and a thickness of 1 mm, wherein the halide of the luminescent metal is Sc, iodide of Na, mercury and Ar
Lighting frequency: 2.45 GHz (122 mm in free space wavelength)
Input microwave power: 100W
Light emission characteristics: power consumption 100 W, total luminous flux 15000 lm
Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In each figure, the same parts as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0063]
FIG. 3 is a schematic perspective view showing a second embodiment of the microwave discharge lamp device of the present invention. In the present embodiment, the discharge tube 4 has a conical shape, a conically swelling portion protrudes toward the opening 1b of the cavity resonator 1, and the maximum diameter portion 4a1 is a tip end of the microwave power supply means 2. Are located in
[0064]
FIG. 4 is a schematic perspective view showing a third embodiment of the microwave discharge lamp device of the present invention. In the present embodiment, the lower part of the discharge tube 4 is recessed inward so that the discharge tube 4 is spherical and enters the inside thereof so that the tip of the microwave power supply means 2 faces the maximum diameter portion. are doing. Therefore, one part of the discharge tube 4 that protrudes into a sphere protrudes from the tip of the microwave power supply means 2 toward the opening 1 b of the cavity resonator 1, and the other part that protrudes into a sphere is the one that supplies the microwave power. It faces the middle part of the means 2.
[0065]
FIG. 5 is a schematic perspective view showing a fourth embodiment of the microwave discharge lamp device of the present invention. In the present embodiment, the discharge tube 4 has an annular shape, and the distal end portion of the microwave power supply means 2 is fitted into the central through portion 4c.
[0066]
Next, in the configuration similar to the first embodiment and the example of the present invention shown in FIG. 1, the configuration in which the discharge tube is joined to the tip of the rod-shaped antenna having the shape of a disc, a cone, and a sphere has a maximum diameter. Table 1 shows the results obtained by preparing a plurality of discharge tubes for measurement in which the size of the portion was changed and changing the protruding length of the rod-shaped antenna as the microwave power supply means, and measuring the microwave absorption power of the discharge tubes. Shown in The power of microwave absorption by the discharge tube was obtained by subtracting the reflected power from the forward power of the microwave oscillator supplied to the cavity resonator. In the table, each column indicates the antenna length from the left side in the horizontal direction, the size and shape of each maximum diameter portion of the discharge tube to be measured in the horizontal direction, and the absorbed power (W in the combination of the antenna protrusion length and the discharge tube in the vertical direction). ).
[0067]
[Table 1]

According to Table 1, the evaluation is as follows.
[0068]
1. As for the antenna length, the absorption power is large in the order of 1/4 wavelength, 3/4 wavelength, 3/8 wavelength, 5/8 wavelength, 1/2 wavelength, 7/8 wavelength, 1/8, and 1 wavelength.
[0069]
2. The discharge tube shape has a large absorption power in the order of a disk, a cone, and a sphere. In other words, if the end of the discharge tube on the side of the microwave power supply means is flat, the absorbed power increases.
[0070]
3. The larger the maximum diameter, the greater the absorbed power. If the size of the maximum diameter portion of the discharge tube is 以上 or more of the inner diameter of the cavity resonator, the absorbed power becomes particularly large.
[0071]
4. If the maximum diameter portion of the discharge tube is located at the distal end on the side of the microwave power supply means, the absorbed power becomes large.
[0072]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the discharge tube is disposed at the tip of the microwave power supply means, and the distance between the discharge tube end on the opening side of the cavity resonator and the opening is larger than the opening diameter. With this configuration, it is possible to provide a microwave discharge lamp device in which microwave power is absorbed by the discharge tube with high efficiency and becomes bright, and microwave leakage from the opening of the cavity resonator is extremely small. .
[0073]
According to the invention of claim 2, the microwave power supply means is a rod-shaped antenna projecting into the cavity resonator and introducing microwaves into the cavity resonator, and the discharge tube is arranged at the tip of the rod-shaped antenna. In addition, since the distance between the opening end of the cavity resonator and the opening is larger than the diameter of the opening, the structure for supplying microwave power is simpler. In addition, it is possible to provide a microwave discharge lamp device which is highly efficient and bright, and has very little microwave leakage from the opening of the cavity resonator.
[0074]
According to the third aspect of the present invention, there is provided a microwave discharge lamp device in which the discharge tube is coaxially arranged at the tip of the rod-shaped antenna, so that microwave power absorption is further enhanced. Can be.
[0075]
According to the invention of claim 4, the discharge tube is arranged coaxially with the rod-shaped antenna, and the largest diameter portion is located at the tip of the rod-shaped antenna, and is between the opening end of the cavity resonator and the opening. Is arranged so that the distance is larger than the opening diameter, it is possible to obtain a microwave discharge lamp device which is highly efficient and bright, and has very little microwave leakage from the opening of the cavity resonator.
[0076]
According to the fifth aspect of the present invention, the protrusion of the rod-shaped antenna in the cavity resonator is about １／ or ／ of the wavelength of the radiated microwave, so that the microwave power absorption of the discharge tube can be reduced. It is possible to provide a microwave discharge lamp device which is remarkably increased and which is even more efficient and bright.
[0077]
According to the invention of claim 6, the discharge tube is configured such that the portion on the microwave power supply means side is substantially flat and the distance between the opening end of the cavity resonator and the opening is larger than the opening diameter. , It is possible to provide a microwave discharge lamp device which is highly efficient and bright, and has very little microwave leakage from the opening of the cavity resonator.
[0078]
According to the seventh aspect of the present invention, the outer diameter of the discharge tube is equal to or more than の of the inner diameter of the cavity resonator, the discharge tube is disposed at the tip of the microwave power supply means, and the end of the cavity resonator on the opening side. Since the distance from the opening is larger than the diameter of the opening, microwave power is remarkably absorbed by the discharge tube, so that it is highly efficient and bright, and the microwave from the opening of the cavity resonator is high. And a microwave discharge lamp device with extremely low leakage.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a first embodiment of a microwave discharge lamp device of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a main part of the same.
FIG. 3 is a schematic perspective view showing a second embodiment of the microwave discharge lamp device of the present invention.
FIG. 4 is a schematic perspective view showing a third embodiment of the microwave discharge lamp device of the present invention.
FIG. 5 is a schematic perspective view showing a fourth embodiment of the microwave discharge lamp device of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cavity resonator, 1a ... Bottomed cylindrical body, 1b ... Opening, 1c ... Flange part, 1d ... Mounting hole, 2 ... Microwave power supply means, 2a ... Core wire insertion hole, 3 ... Coaxial cable, 3a ... Core wire, 3b: insulator, 3c: outer conductor, 4: discharge tube, 4a: translucent airtight container, 4b: halide and mercury of a luminescent metal, 5: insulating bush

Claims

A cavity resonator with an opening;
Microwave power supply means for introducing microwaves into the cavity resonator;
A discharge tube disposed at the distal end of the microwave power supply means and disposed inside the cavity resonator such that the distance between the opening end of the cavity resonator and the opening is larger than the opening diameter; ;
A microwave discharge lamp device comprising:

A cavity resonator with an opening;
A rod-shaped antenna projecting into the cavity resonator and introducing microwaves into the cavity resonator;
A discharge tube disposed at the distal end of the rod-shaped antenna and disposed inside the cavity resonator such that the distance between the opening-side end of the cavity resonator and the opening is larger than the opening diameter;
A microwave discharge lamp device comprising:

3. The microwave discharge lamp device according to claim 2, wherein the discharge tube is arranged coaxially at a tip of the rod-shaped antenna.

A cavity resonator with an opening;
A rod-shaped antenna projecting into the cavity resonator and introducing microwaves into the cavity resonator;
It is arranged coaxially with the rod-shaped antenna, and the cavity resonance is performed so that the largest diameter part is located at the tip of the rod-shaped antenna and the distance between the opening end of the cavity resonator and the opening is larger than the opening diameter. A discharge tube disposed inside the vessel;
A microwave discharge lamp device comprising:

The microwave discharge lamp according to any one of claims 2 to 4, wherein the rod-shaped antenna has a protrusion length in the cavity resonator that is approximately 1/4 or 3/4 of the wavelength of the emitted microwave. apparatus.

A cavity resonator with an opening;
Microwave power supply means for introducing microwaves into the cavity resonator;
A discharge tube disposed inside the cavity resonator such that the portion on the microwave power supply means side is substantially flat and the distance between the opening end of the cavity resonator and the opening is larger than the opening diameter; When;
A microwave discharge lamp device comprising:

A cavity resonator with an opening;
Microwave power supply means for introducing microwaves into the cavity resonator;
The outer diameter is equal to or more than の of the inner diameter of the cavity resonator, and is disposed at the tip of the microwave power supply means, and the distance between the opening-side end of the cavity resonator and the opening is larger than the opening diameter. A discharge tube disposed inside the cavity resonator;
A microwave discharge lamp device comprising: