(57)【要約】【課題】周辺環境の変化によってその長さと開口率が変化可能な共振器を備えた無電極照明機器を提供する。【解決手段】無電極照明機器は、マイクロ波発生器から発生するマイクロ波エネルギーを案内する導波管４と、導波管４の出口部４ａに結合され、その長手方向に互いに摺動自在に結合される、メッシュ構造を有する少なくとも２つ以上の共振器２１、２２で構成され、長さ及びその長さによる開口率が変化し、導波管４により案内されたマイクロ波エネルギーが共振する共振ユニット２０と、共振ユニット２０の内部に位置し、マイクロ波エネルギーにより内部の封入物質がプラズマ化することによって光を発生する電球５とを含む。【選択図】図１
2006261098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波発生器から発生するマイクロ波エネルギーを案内する導波管と、
前記導波管の出口部に結合され、その長手方向に互いに摺動自在に結合される、メッシュ構造を有する少なくとも２つ以上の共振器で構成され、長さ及びその長さによる開口率が変化し、前記導波管により案内されたマイクロ波エネルギーが共振する共振ユニットと、
前記共振ユニットの内部に位置し、マイクロ波エネルギーにより内部の封入物質がプラズマ化することによって光を発生する電球と、
を含むことを特徴とする無電極照明機器。
【請求項２】
前記共振ユニットは、
前記導波管の出口部に結合される第１共振器と、
前記第１共振器の外周面にその長手方向に摺動自在に結合される第２共振器と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の無電極照明機器。
【請求項３】
前記第１共振器は、中空円筒状に形成され、一端部が前記導波管の出口部に結合され、他端部が開放されるように形成されることを特徴とする請求項２に記載の無電極照明機器。
【請求項４】
前記第２共振器は、中空円筒状に形成され、開放された一端部が前記第１共振器の外周面に摺動自在に結合され、他端部がメッシュ構造からなることを特徴とする請求項２に記載の無電極照明機器。
【請求項５】
前記第２共振器が前記第１共振器に対して変化した位置で固定されるように、前記第１共振器の外周面と重なる前記第２共振器の外周面に固定部材が設置されることを特徴とする請求項２に記載の無電極照明機器。
【請求項６】
前記固定部材は、弾性復元力により前記第２共振器の外周面を加圧するために前記第２共振器の外周面を囲むように形成された、開口部を有するリングであることを特徴とする請求項５に記載の無電極照明機器。
【請求項７】
前記共振ユニットは、前記第２共振器の外周面にその長手方向に摺動自在に結合される第３共振器をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の無電極照明機器。
【請求項８】
前記第３共振器は、中空円筒状に形成され、開放された一端部が前記第２共振器の外周面に摺動自在に結合され、他端部がメッシュ構造からなることを特徴とする請求項７に記載の無電極照明機器。
【請求項９】
前記第３共振器が前記第２共振器に対して変化した位置で固定されるように、前記第２共振器の外周面と重なる前記第３共振器の外周面に固定部材が設置されることを特徴とする請求項８に記載の無電極照明機器。
【請求項１０】
前記固定部材は、弾性復元力により前記第２共振器の外周面を加圧するために前記第２共振器の外周面を囲むように形成された、開口部を有するリングであることを特徴とする請求項９に記載の無電極照明機器。
【請求項１１】
前記少なくとも２つ以上の共振器が同一の開口率を有することを特徴とする請求項１に記載の無電極照明機器。
【請求項１２】
前記少なくとも２つ以上の共振器が互いに異なる開口率を有することを特徴とする請求項１に記載の無電極照明機器。
【請求項１３】
前記電球は、前記共振ユニットの長手方向に最少の開口率を有する領域に位置し、前記共振ユニットの内部に備えられることを特徴とする請求項１に記載の無電極照明機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無電極照明機器に関し、特に、周辺の条件変化によってその長さと部位別の開口率が変化するように構成された共振器を備えた無電極照明機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、無電極照明機器は、マイクロ波発生器から発生するマイクロ波が電球内のバッファガスをプラズマ状態にし、金属化合物から光を連続的に発散させることにより、電極を備えることなく効果的に光を提供する機器であって、通常の白熱灯や蛍光灯に比べてランプの寿命が長く、照明の効果が優れるという特徴を有する。
【０００３】
図１１は、従来の無電極照明機器を示す縦断面図であり、図１２は図１１に示す共振器の断面図である。
【０００４】
図１１に示すように、従来の無電極照明機器は、所定の内部空間を形成するケース１と、ケース１の内部に装着されてマイクロ波を生成するマグネトロン２と、マグネトロン２に商用交流電源を高電圧に昇圧して供給する高電圧発生器３と、マグネトロン２で生成されたマイクロ波を案内する導波管４と、導波管４に連通するように導波管４の出口部４ａに設置され、マイクロ波は漏れないようにして光は通過させるようにメッシュ構造からなる共振器６と、共振器６の内部に位置し、導波管４を通して伝送されたマイクロ波エネルギーにより封入物質がプラズマ化することによって光を発生する電球５とから構成される。
【０００５】
このような無電極照明機器には、共振器６の周辺領域であるケース１の前方に、電球５から発生した光を前方に集中反射するリフレクタ７が備えられる。
【０００６】
導波管４の出口部４ａ内には、導波管４を通して伝送されるマイクロ波は通過させ、電球５から放射される光は前方に反射する誘電体ミラー８が設置され、その中央部には電球５の軸部５ｂが貫通するホール８ａが形成される。
【０００７】
一方、ケース１の後方には、マグネトロン２と高圧発生器３を冷却する冷却ファン組立体１４が備えられる。図中、符号１３はファンハウジング、９は冷却ファン、Ｍ１は電球モータ、Ｍ２はファンモータである。
【０００８】
以下、このように構成された従来の無電極照明機器の動作を説明する。
【０００９】
高電圧発生器３に駆動信号が入力されると、高電圧発生器３は、交流電源を昇圧して昇圧された高電圧をマグネトロン２に供給し、マグネトロン２は、高電圧により発振して非常に高い周波数を有するマイクロ波を生成する。このように生成されたマイクロ波は、導波管４により案内されて、導波管４の出口部４ａの内側に形成されたスロット部を通して共振器６の内部に放射される。このように共振器６の内部に放射されたマイクロ波は、電球５内に封入された物質を放電させて固有のスペクトルを有する光を発生させ、この光はリフレクタ７と誘電体ミラー８により前方に反射して空間を照らす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、このような従来の無電極照明機器においては、周辺環境の変化、例えば、電球の色を変えるか、又は側方照明のために導波管の出口部から電球の中心までの長さを長くする場合、共振器の長さ（又は、体積）及びメッシュの開口率に変化を与えなければ高い光効率を維持することができない。この場合、共振器自体を要求される条件に合わせて毎回交替しなければならないため、適用される条件によって、その長さ及び開口率が異なる共振器をそれぞれ製作しなければならなかった。これにより、製作時間とコストが増大するだけでなく、これを交替するためには、システムの一部を再び組み立てなければならないという問題があった。
【００１１】
本発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたもので、周辺環境の変化によってその長さと開口率が変化可能な共振器を備えた無電極照明機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような目的を達成するために、本発明による無電極照明機器は、マイクロ波発生器から発生するマイクロ波エネルギーを案内する導波管と、前記導波管の出口部に結合され、その長手方向に互いに摺動自在に結合される、メッシュ構造を有する少なくとも２つ以上の共振器で構成され、長さ及びその長さによる開口率が変化し、前記導波管により案内されたマイクロ波エネルギーが共振する共振ユニットと、前記共振ユニットの内部に位置し、マイクロ波エネルギーにより内部の封入物質がプラズマ化することによって光を発生する電球とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明による無電極照明機器においては、全長が変化すると共にその長さによる開口率が変化するように、メッシュ構造を有する少なくとも２つ以上の共振器がその長手方向に互いに摺動自在に結合されて構成される共振ユニットを備えることにより、電球の種類及び無電極照明機器が適用される条件によって、共振ユニットの全長を変化させるか、又は共振ユニットの長さによるメッシュの開口率を変化させることができるため、共振器を長さ別又は開口率別に別途に製作する必要がない。これにより、新しい共振器の製作時間とコストを減らして原価を削減できるだけでなく、電球の交替時、組立工程数を減らしてメンテナンスコストを削減できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明による無電極照明機器の好ましい実施形態について添付の図面を参照して説明する。ここで、従来と同様の構成には同一符号を付して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の第１実施形態による無電極照明機器を示す縦断面図、図２は、本発明の第１実施形態による共振ユニットを示す分解斜視図、図３及び図４は、本発明の第１実施形態による共振ユニットの結合状態を示す縦断面図である。
【００１６】
図１に示すように、本発明の第１実施形態による無電極照明機器は、ケーシング１の内部に装着され、マイクロ波を生成するマグネトロンのようなマイクロ波発生器２と、マイクロ波発生器２に常用交流電源を高電圧に昇圧して供給する高電圧発生器３と、マイクロ波発生器２の出口部に連通し、マイクロ波発生器２で生成されたマイクロ波を伝送する導波管４と、発光物質、不活性ガス、放電触媒物質がその内部に共に封入され、封入された発光物質がマイクロ波エネルギーによりプラズマ化することによって光を発生する電球５と、電球５がその内部に位置するように導波管４の出口部４ａに結合され、導波管４により案内されたマイクロ波が共振する共振ユニット２０とを含む。
【００１７】
また、ケーシング１の前面に、電球５から共振ユニット２０を通過して発散される光を前方に集中させるためのリフレクタ７が装着され、共振ユニット２０の内部（詳しくは、電球５の後方）に、マイクロ波は通過させ光は反射する誘電体ミラー８が位置する。さらに、ケーシング１の一方の側に、マイクロ波発生器２と高電圧発生器３を冷却するための冷却ファン９が備えられる。
【００１８】
電球５は、発光物質などが封入されて光を発する発光部５ａと、発光部５ａに一体に延設されてケーシング１の内部に回転自在に支持され、その端部は電球モータＭ１の回転軸に結合される軸部５ｂとからなる。
【００１９】
共振ユニット２０は、全長及びその長さによる開口率が変化できるように、メッシュ構造を有する少なくとも２つ以上の共振器がその長手方向に互いに摺動自在に結合されて構成される。
【００２０】
図２〜図４に示すように、本発明の第１実施形態による無電極照明機器に適用される共振ユニット２０は、導波管４の出口部４ａに結合される第１共振器２１と、第１共振器２１の外周面にその長手方向に摺動自在に結合される第２共振器２２とを含む。
【００２１】
第１共振器２１は、その一端部が導波管４の出口部４ａに結合され、他端部は開放されるように形成されて第２共振器２２に結合される。第１共振器２１の他端部が開放されるように形成されるため、電球５を第１共振器２１の出口部４ａから遠い位置に位置させることができ、共振ユニット２０の全長によって電球５の位置を自由に変化させることができる。
【００２２】
ここで、第１共振器２１の形状は中空円筒構造からなることが好ましいが、設計条件によって多角形など他の形成にしてもよい。
【００２３】
また、第２共振器２２は、第１共振器２１に摺動自在に結合されるように、第１共振器２１の形状と同様に形成され、かつ、第１共振器２１と同様に中空円筒構造からなることが好ましい。このような第２共振器２２は、第１共振器２１と結合される一端部が開放されるように形成され、他端部がメッシュ構造からなる。
【００２４】
ここで、第２共振器２２は、その内周が第１共振器２１の外周より大きく形成されて、第１共振器２１の外周面が第２共振器２２の内部に摺動自在に挿入結合されるように構成される。また、第１共振器２１の外周面と第２共振器２２の内周面との間隔は、第２共振器２２が第１共振器２１の半径方向に動かないようにマージンをほとんどなくすことが好ましい。
【００２５】
即ち、第２共振器２２は、第１共振器２１に摺動自在に結合されて第１共振器２１の長手方向に摺動され、これにより、第１共振器２１と第２共振器２２とからなる共振ユニット２０の全長が調節可能になる。
【００２６】
ここで、第１共振器２１のメッシュの開口率と第２共振器２２のメッシュの開口率とは同一であり、第１共振器２１と第２共振器２２とが重なる部分は他の部分よりメッシュの開口率が小さくなる。
【００２７】
一方、第２共振器２２が第１共振器２１に対して変化した任意の位置で固定されるように、第１共振器２１の外周面と重なる第２共振器２２の外周面には第１固定部材２４が設置される。
【００２８】
第１固定部材２４は、弾性復元力により第２共振器２２の外周面を加圧するために第２共振器２２の外周面を囲むように形成された、開口部２４ａを有するリング状に形成される。ここで、第１固定部材２４の形状と構造はこれに限定されず、第１共振器２１に第２共振器２２を固定させることができればいかなる構造でもよい。
【００２９】
図５〜図７は、本発明の第２実施形態による無電極照明機器に適用される共振ユニットを示す。
【００３０】
図示のように、第２実施形態の共振ユニットは、第１共振器２１と第２共振器２２とのメッシュの開口率が異なるように構成される。従って、第２共振器２２が第１共振器２１に対してその長手方向に位置が変化すると、第１共振器２１と第２共振器２２とが重なる部分を含めて、開口率の異なる３つの部分が発生する。このとき、図示のように、第１共振器２１のメッシュの開口率が第２共振器２２のメッシュの開口率より小さく形成してもよく、逆に、第１共振器２１のメッシュの開口率が第２共振器２２のメッシュの開口率より大きく形成してもよい。
【００３１】
ここで、電球５は、第２共振器２２の第１共振器２１に対する位置の変化によって発生する互いに異なるメッシュの開口率を有する部分中、メッシュの最少の開口率を有する部分に配置されることが、初期点灯や輝度の向上に好ましい。
【００３２】
以下、本発明の第３実施形態による無電極照明機器に適用される共振器について説明する。ここで、前記第１及び第２実施形態による共振ユニットの構成と同一構成には同一符号を付する。
【００３３】
図８〜図１０は、本発明の第３実施形態による無電極照明機器に適用される共振ユニットを示す。
【００３４】
図示のように、第３実施形態の共振ユニット５０は、導波管４の出口部４ａに結合される第１共振器２１と、第１共振器２１の外周面にその長手方向に摺動自在に結合される第２共振器２２と、第２共振器２２の外周面にその長手方向に摺動自在に結合される第３共振器２３とを含む。
【００３５】
ここで、第３共振器２３は、その内周の長さが第２共振器２２の外周の長さより大きく形成されて、第２共振器２２の外周面が第３共振器２３の内部に摺動自在に挿入結合されるように構成される。また、第２共振器２２の外周面と第３共振器２３の内周面との間隔は、第３共振器２３が第２共振器２２の半径方向に動かないようにマージンをほとんどなくすことが好ましい。
【００３６】
第３共振器２３は、中空円筒状に形成され、一端部が開放されるように形成されて第２共振器２２の外周面に摺動自在に結合され、他端部がメッシュ構造からなる。
【００３７】
また、第３共振器２３の内部に挿入結合される第２共振器２２の一端部は開放されるように形成され、電球５の位置が第１、第２及び第３共振器２１、２２、２３の内部で十分に変化できるように設置することが好ましい。
【００３８】
一方、第３共振器２３が第２共振器２２に対して変化した位置で固定されるように、第２共振器２２の外周面と重なる第３共振器２３の外周面には第２固定部材２６が設置される。
【００３９】
第２固定部材２６は、弾性復元力により第３共振器２３の外周面を加圧するために第３共振器２３の外周面を囲むように形成された、開口部を有するリング状に形成される。ここで、第１固定部材２４と同様に、第２固定部材２６の形状と構造はこれに限定されず、第２共振器２２に第３共振器２３を固定させることができればいかなる構造でもよい。
【００４０】
また、第２共振器２２の外周面を加圧する第１固定部材２４の厚さは、第２共振器２２と第３共振器２３間のマージンの範囲内で設計することが好ましい。
【００４１】
一方、第１、第２及び第３共振器２１、２２、２３のメッシュの開口率は、同一でも異なってもよい。また、第１、第２及び第３共振器２１、２２、２３のうちいずれか１つが、残りの２つと異なるメッシュの開口率を有するようにしてもよい。
【００４２】
即ち、第１、第２及び第３共振器２１、２２、２３で構成される共振ユニット５０の場合、第１共振器２１と第２共振器２２とが重なる部分と、第２共振器２２と第３共振器２３とが重なる部分とを含めて、互いに異なるメッシュの開口率を有する部分が最大５つになる。
【００４３】
ここで、電球５は、第２共振器２２及び第３共振器２３の長手方向の長さが変化することによって発生する互いに異なるメッシュの開口率を有する部分中、メッシュの最少の開口率を有する部分に配置されることが、初期点灯や輝度の向上に好ましいが、設計によって他の部位に配置してもよい。
【００４４】
一方、本発明による共振ユニットが適用される無電極照明機器は、前述の構造を有する無電極照明機器のみに限定されるものではなく、側方照明が可能な構成の無電極照明機器にも効果的に適用することができる。
【００４５】
以下、このように構成された本発明による無電極照明機器の動作を説明する。
【００４６】
マイクロ波発生器２から発生するマイクロ波は、導波管４を経て複数の共振器２１、２２、２３が長手方向に互いに摺動自在に結合されて構成された共振ユニット２０、５０の内部に放射されて、電球５内に封入されたバッファガスを励起させ、発光物質が持続的にプラズマ化して固有の放出スペクトルを有する光が発生し、この光は、リフレクタ７と誘電体ミラー８により前方に反射する。
【００４７】
ここで、電球５を他の色や他の光量を有する電球に交換する場合のように、周辺環境が変わる場合、複数の共振器２１、２２、２３の長さを調節することにより適宜対応することができる。即ち、第２共振器２２と、場合によっては第３共振器２３の位置を、共振ユニット２０、５０の全長が長くなる方向に変化させた後、その外周面に設置された固定部材２４、２６を利用して所望の位置で第２共振器２２及び／又は第３共振器２３を固定する。これにより、共振ユニット２０、５０の全長が長くなると共にその内部の体積が変化し、共振ユニット２０、５０の長さによってメッシュの開口率が変化する。結局、共振ユニット２０、５０に供給されたマイクロ波が、適切な共振ユニット２０、５０の空間分布、長さによるメッシュの開口率、及び適正の共振周波数と電界下で電球５の封入物質に加えられ、所望の条件に合わせて別途に製作された共振器を使用することなく、容易に最大の光効率を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態による無電極照明機器を示す縦断面図。
【図２】本発明の第１実施形態による共振ユニットを示す分解斜視図。
【図３】本発明の第１実施形態による共振ユニットの結合状態を示す縦断面図。
【図４】本発明の第１実施形態による共振ユニットの結合状態を示す縦断面図。
【図５】本発明の第２実施形態による共振ユニットの結合状態を示す縦断面図。
【図６】本発明の第２実施形態による共振ユニットの結合状態を示す縦断面図。
【図７】本発明の第２実施形態による共振ユニットの結合状態を示す縦断面図。
【図８】本発明の第３実施形態による共振ユニットの結合状態を示す縦断面図。
【図９】本発明の第３実施形態による共振ユニットの結合状態を示す縦断面図。
【図１０】本発明の第３実施形態による共振ユニットの結合状態を示す縦断面図。
【図１１】従来の無電極照明機器を示す縦断面図。
【図１２】従来の無電極照明機器の共振器を示す縦断面図。
【符号の説明】
【００４９】
４    導波管
５    電球
２０    共振ユニット
２１    第１共振器
２２    第２共振器
２３    第３共振器
２４    第１固定部材
２６    第２固定部材
【図１】
2006261098.tif 000003
【図２】
2006261098.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006261098.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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