JP5115216B2

JP5115216B2 - マイクロ波放電ランプ

Info

Publication number: JP5115216B2
Application number: JP2008018621A
Authority: JP
Inventors: 将二山本
Original assignee: iwasakidenki
Current assignee: iwasakidenki
Priority date: 2008-01-30
Filing date: 2008-01-30
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2028-01-30
Also published as: JP2009181762A

Description

本発明はマイクロ波を利用して点灯する放電ランプに関する。

近年、高圧放電ランプは高効率・高演色という特性からハロゲンランプに代わり、一般照明だけでなく、自動車用の前照灯やプロジェクタ用のバックライトとして、需要が高まっている。
特に、マイクロ波を利用した高圧放電ランプにおいては、発光空間に電極を持たなくても発光空間内の発光物質に電磁エネルギーを結合させることが可能なため、放電ランプの無電極化が実現できる。
無電極放電ランプは発光部に電極を有しないため、電極の消耗による発光効率の低下がなく、また硫黄などのように発光効率は高いが電極材料と反応するため有電極ランプでは使用することができない発光物質を使用することができるため、ランプの長寿命化、高効率化という観点で期待されている。

しかしながら、このような無電極ランプは、発光部が放電空間内部全体にわたっているため、プロジェクタのバックライトなど点光源が必須の条件とされる用途においては、光学効率が低いことから使用することができない。
この問題を解決するため、マイクロ波を使用しながらも放電空間内に放電コンセントレーターを設置し、この放電コンセントレーターの先端部で放電させ、点光源化を図った技術が開示されている。
特開２００７−８０７０５号公報

ここで、マイクロ波点灯を行う場合、マイクロ波を適切に放電空間に結合すること、即ちインピーダンス整合を取ることが必要とされる。
このときマイクロ波発振源と放電ランプのインピーダンス整合が取れていない場合、マイクロ波発振源から放電ランプに送られたマイクロ波は、放電ランプに結合されずマイクロ波電力が反射する。この反射電力が大きい場合、マイクロ波発振源の故障や伝送線路の過熱などの問題が発生する。
スタブチューナーなどのマッチング装置を使うことにより、インピーダンス整合を取ることは可能であるが、装置の大型化・高価格化につながってしまう。

本発明はマイクロ波を利用した放電ランプにおいて、容易にインピーダンス整合を取ることを技術的課題としている。

この課題を解決するために、本発明のマイクロ波放電ランプ装置は、金属製のチャンバーと、前記金属製のチャンバー内部に配置された放電ランプと前記金属製のチャンバー内部に配置され前記放電ランプからの光を反射させる反射鏡を有するマイクロ波放電ランプ装置であり、マイクロ波発振源からのマイクロ波エネルギーを、内部導体と前記内部導体を取り囲む外部導体からなるマイクロ波伝送線路を用いて放電ランプに伝送し、前記放電ランプは放電容器内に一対の電極を有し、少なくとも一方の電極は金属箔を介してリード線が接続され、前記リード線が前記内部導体と電気的に接続されることにより前記マイクロ波発振源に接続されており、前記金属チャンバー内には、放電ランプのリード線及び封止部の少なくとも一部の周囲を金属壁で囲ったインピーダンス調整機構を備えた、マイクロ波放電ランプ装置である。
また、前記マイクロ波発振源から前記放電ランプにマイクロ波エネルギーを伝送する手段は、内部導体と前記内部導体を取り囲む外部導体からなる伝送線路やマイクロストリップラインを使用する構成としても良い。

本発明によれば、放電ランプのインピーダンスにあわせて、インピーダンス調整機構である金属壁の寸法を変化させるだけで、容易にインピーダンス整合を行うことが可能であり、マイクロ波電力の反射によるマイクロ波発振源の故障や伝送線路の過熱などの問題を解決することができる。

本発明の最良の形態を、以下に実施例を用いて説明する。

図１は本発明のマイクロ波放電ランプの概要を示す断面図である。
図１において、放電ランプ１は、始動用の希ガス及び発光物質を封入した放電容器２に一対の電極３ａ，３ｂを有し、それぞれの電極にはモリブデン製の金属箔４ａ，４ｂとリード線５ａ，５ｂが接続されている。
マイクロ波発振源からのマイクロ波は電力５０Ｗ、周波数２．４５ＧＨｚであり、同軸ケーブル６を伝わり、この同軸ケーブルの内部導体と電気的に接続されているリード線５ａから放電ランプ１にマイクロ波エネルギーが結合され放電ランプが点灯する。
また、放電ランプ１は金属製チャンバー７の中に収められているが、これはマイクロ波が外部に漏洩するのを防ぐためである。

金属製チャンバー７内に配置された楕円反射鏡８は、放電ランプの一対の電極５ａ，５ｂ先端部が焦点の位置とほぼ合うように配置されており、楕円反射鏡８からの反射光は金属チャンバー７の光導出穴９より外部に取り出される。
光導出穴９は直径１０ｍｍであり、放電ランプ１から出射し楕円反射鏡８により反射した光を取り出すことができるが、マイクロ波が外部に漏洩することはない。
また、金属製チャンバー７は同軸ケーブル６の外部導体と接続されており、内部にはインピーダンス調整機構１０が設けられている。このインピーダンス調整機構は、直径７ｍｍ、長さ１６ｍｍの円筒形状のランプへのリード線及びランプ封止部の一部の周囲を囲うための、一部の周囲が金属壁で覆われた孔を設けた構造をしているが、この孔の寸法を変えることによりマイクロ波発振源からみた放電ランプ側のインピーダンスを変えることが可能になり、マイクロ波発振源と放電ランプのインピーダンスを整合させ反射電力を少なくすることができる。

表１にはインピーダンス調整機構の寸法とこの放電ランプを５０Ｗで点灯した時の反射電力を示す。

表１に示したように、インピーダンス調整機構の孔の直径を変えることにより、金属壁の大きさを変化させ、ランプへのリード線及びランプ封止部の一部との距離を変化させることで、マイクロ波発振源からみた放電ランプのインピーダンスを変えることができ、最適な寸法を選ぶことにより反射電力を低減することが可能である。
尚、放電ランプの仕様（電力・封入物など）が異なる場合には、その放電ランプを点灯した時に反射電力が少なくなるように、インピーダンス調整機構の孔の寸法を適宜選択し、金属壁の大きさを変化させればよい。
また、インピーダンス調整機構の孔の形状は円筒状のものに限られることはなく、矩形形状（角柱状）などでもインピーダンス調整の働きをもつ。

また、図２のようにマイクロ波発振源から放電ランプ１１にマイクロ波を伝送する伝送線路はマイクロストリップライン１６でも構わない。この場合はリード線１５ａをマイクロストリップライン１６と接続すればよい。

自動車用やプロジェクタ用の光源として利用される。

本発明に係るマイクロ波放電ランプ装置を示す断面図。本発明に係るマイクロ波放電ランプ装置の他の形態を示す断面図。

符号の説明

１，１１放電ランプ
２，１２放電容器
３ａ，３ｂ，１３ａ，１３ｂ電極
４ａ，４ｂ，１４ａ，１４ｂ金属箔
５ａ，５ｂ，１５ａ，１５ｂリード線
６同軸ケーブル
７，１７金属製チャンバー
８，１８反射鏡
９，１９光導出穴
１０，２０インピーダンス調整機構
１６マイクロストリップライン

Claims

金属製のチャンバーと、前記金属製のチャンバー内部に配置された放電ランプと前記金属製のチャンバー内部に配置され前記放電ランプからの光を反射させる反射鏡を有するマイクロ波放電ランプ装置であり、マイクロ波発振源からのマイクロ波エネルギーを、内部導体と前記内部導体を取り囲む外部導体からなるマイクロ波伝送線路を用いて放電ランプに伝送し、前記放電ランプは放電容器内に一対の電極を有し、少なくとも一方の電極は金属箔を介してリード線が接続され、前記リード線が前記内部導体と電気的に接続されることにより前記マイクロ波発振源に接続されており、前記金属チャンバー内には、放電ランプのリード線及び封止部の少なくとも一部の周囲を金属壁で囲ったインピーダンス調整機構を備えた、マイクロ波放電ランプ装置。
前記反射鏡は楕円面を有し、前記放電ランプの一対の電極先端部が前記楕円面の焦点付近になるよう配置され、前記金属製のチャンバーには光導出穴が形成されており、前記反射鏡により反射した光を取り出すことができることを特徴とする請求項１記載のマイクロ波放電ランプ装置。
前記光導出穴はマイクロ波が漏洩しない寸法であることを特徴とする請求項２記載のマイクロ波放電ランプ装置。