(57)【要約】【課題】構造が簡単で、光を反射させる反射板によるマイクロ波のロスを防ぎ、アンテナを用いて共振器の内部に直接的にマイクロ波を放出する無電極照明装置を提供する。【解決手段】本発明の無電極照明装置は、所定の周波数を有するマイクロ波を生成する半導体電力増幅器（ＳＳＰＡ）と、所定の周波数を有するマイクロ波が共振器の外部に放出されることを遮蔽する遮蔽構造を有する共振器と、前記半導体電力増幅器及び前記共振器を連結するコネクターと、前記半導体電力増幅器において生成される所定の周波数を有するマイクロ波を前記共振器に放出するアンテナと、前記共振器の内部に配置され、前記所定の周波数を有するマイクロ波により励起されて発光する発光物質を含むバルブと、前記バルブを支持する支持棒と、を備えてなり、前記アンテナは、前記コネクターを介して前記共振器の内部に取り込まれた導体である。【選択図】図１
2018045986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数を有するマイクロ波を生成する半導体電力増幅器（ＳＳＰＡ）と、
前記所定の周波数を有するマイクロ波が共振器の外部に放出されることを遮蔽する遮蔽構造を有する共振器と、
前記半導体電力増幅器及び前記共振器を連結するコネクターと、
前記半導体電力増幅器において生成される前記所定の周波数を有するマイクロ波を前記共振器に放出するアンテナと、
前記共振器の内部に配置され、前記所定の周波数を有するマイクロ波により励起されて発光する発光物質を含むバルブと、
前記バルブを支持する支持棒と、
を備え、
前記アンテナは、前記コネクターを介して前記共振器の内部に取り込まれた導体である
ことを特徴とする無電極照明装置。
【請求項２】
所定の周波数を有するマイクロ波を生成するマグネトロンと、
前記所定の周波数を有するマイクロ波が共振器の外部に放出されることを遮蔽する遮蔽構造を有する共振器と、
前記マグネトロン及び前記共振器を連結するコネクターと、
前記マグネトロンにおいて生成される前記所定の周波数を有するマイクロ波を前記共振器に放出するアンテナと、
前記共振器の内部に配置され、前記所定の周波数を有するマイクロ波により励起されて発光する発光物質を含むバルブと、
前記バルブを支持する支持棒と、
を備え、
前記アンテナは、前記コネクターを介して前記共振器の内部に取り込まれた導体である
ことを特徴とする無電極照明装置。
【請求項３】
前記共振器は、六方体構造を有し、前記六方体構造の一面には前記コネクターが取設され、
前記六方体構造のうちの少なくとも一つの面は、光を反射させる物質により製作されている反射面である
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無電極照明装置。
【請求項４】
前記コネクターは、サブミニチュアタイプＡ（ＳＭＡ）コネクター又はマイクロ波用コネクターである
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無電極照明装置。
【請求項５】
前記アンテナは、ダイポールアンテナ、モノポールアンテナ、パッチアンテナのうちのいずれか一つである
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無電極照明装置。
【請求項６】
前記共振器は、
前記反射面を除く他の面は六角網目構造に構成され、
前記所定の周波数を有するマイクロ波が前記共振器の外部に放出されることを遮蔽し、
前記バルブにおいて生成された光は透過させる
ことを特徴とする請求項３に記載の無電極照明装置。
【請求項７】
前記反射面は、
光を反射させる金属により直接的に製作されるか、或いは、
化学的な蒸着又はメッキの方法により形成される
ことを特徴とする請求項３に記載の無電極照明装置。
【請求項８】
前記反射面は、
別設された一つ以上のヒートシンクと結合されて構成されるか、或いは、
前記一つ以上のヒートシンクと一体形に構成される
ことを特徴とする請求項３に記載の無電極照明装置。
【請求項９】
前記一つ以上のヒートシンクは、ヒートパイプに連結されて自然対流を用いて放熱させる
ことを特徴とする請求項８に記載の無電極照明装置。
【請求項１０】
前記一つ以上のヒートシンクは、ヒートパイプに連結され、別途のファンをさらに備えてなる
ことを特徴とする請求項８に記載の無電極照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無電極照明装置に係り、さらに詳しくは、マイクロ波反射板及び光反射板をまとめて構成し、マイクロ波をアンテナを介して直接的に共振器の内部に放出して共振させる無電極照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、無電極照明装置は、マグネトロンなどのマイクロ波を発生させるマイクロ波発生部において発生されるマイクロ波エネルギーが導波管を介して共振器に伝達され、共振器の内部に設けられた無電極電球の充電物質を励起させ、この過程において無電極電球の充電ガスがプラズマ状態に変換され、封入された物質の励起により光が発生される装置である。
【０００３】
無電極照明装置は、電球の内部に電極やフィラメントがない無電極電球であり、寿命が非常に長いことで、半永久的とすら言え、また、無電極電球の内部に充電された充電物質がプラズマ化されながら発光されて自然光などの光を発生させる。
【０００４】
さらに、無電極照明装置は、高い光量及び光速の維持率を通じてエネルギー及びメンテナンスコストを節減し、無電極光源を用いることにより、寿命、効率、演色性などが高く、水銀を用いないことから、環境及び人体に無害な最先端照明システムであるといえる。
【０００５】
これらのメリットを有することから、無電極照明装置は、最近、サッカー場、ゴルフ場、野球場など様々なスポーツ照明市場において脚光を浴びている。また、広範な光源特性を有することから、植物の栽培などの領域にも市場が拡大されており、製品の寿命時間が発光ダイオード（ＬＥＤ）よりも長いことから、次世代グリーンエネルギーとして開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】大韓民国公開特許公報２０１５−００８９１８３号
【特許文献２】大韓民国公開特許公報２０１５−００８９１８４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の無電極照明装置は、マイクロ波を反射させる反射板及び光を反射させる反射板を別途に設けるが故に構造が複雑であり、しかも、マイクロ波が前記光を反射させる反射板を透過しながらロスが発生してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、マイクロ波を反射させる反射板及び光を反射させる反射板をまとめて構成することにより、構造が簡単であり、しかも、光を反射させる反射板によるマイクロ波のロスを防ぐ無電極照明装置を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、アンテナを用いて共振器の内部に直接的にマイクロ波を放出する無電極照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施形態による無電極照明装置は、所定の周波数を有するマイクロ波を生成する半導体電力増幅器（ＳＳＰＡ：Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）と、前記所定の周波数を有するマイクロ波が共振器の外部に放出されることを遮蔽する遮蔽構造を有する共振器と、前記半導体電力増幅器及び前記共振器を連結するコネクターと、前記半導体電力増幅器において生成される前記所定の周波数を有するマイクロ波を前記共振器に放出するアンテナと、前記共振器の内部に配置され、前記所定の周波数を有するマイクロ波により励起されて発光する発光物質を含むバルブと、前記バルブを支持する支持棒と、を備え、前記アンテナは、前記コネクターを介して前記共振器の内部に取り込まれた導体であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の他の実施形態による無電極照明装置は、所定の周波数を有するマイクロ波を生成するマグネトロンと、前記所定の周波数を有するマイクロ波が共振器の外部に放出されることを遮蔽する遮蔽構造を有する共振器と、前記マグネトロン及び前記共振器を連結するコネクターと、前記マグネトロンにおいて生成される前記所定の周波数を有するマイクロ波を前記共振器に放出するアンテナと、前記共振器の内部に配置され、前記所定の周波数を有するマイクロ波により励起されて発光する発光物質を含むバルブと、前記バルブを支持する支持棒と、を備え、前記アンテナは、前記コネクターを介して前記共振器の内部に取り込まれた導体であることを特徴とする。
【００１２】
前記共振器は、六方体構造を有し、前記六方体構造の一面には前記コネクターが取設され、前記六方体構造のうちの少なくとも一つの面は、光を反射させる物質により製作されている反射面であることが好ましい。
【００１３】
前記コネクターは、サブミニチュアタイプＡ（ＳＭＡ）コネクター又はマイクロ波用コネクターであることが好ましい。
【００１４】
前記アンテナは、ダイポールアンテナ、モノポールアンテナ、パッチアンテナのうちのいずれか一つであることが好ましい。
【００１５】
前記共振器は、前記反射面を除く他の面は六角網目構造に構成され、前記所定の周波数を有するマイクロ波が前記共振器の外部に放出されることを遮蔽し、前記バルブにおいて生成された光は透過させることが好ましい。
【００１６】
前記反射面は、光を反射させる金属により直接的に製作されるか、或いは、化学的な蒸着又はメッキの方法により形成されることが好ましい。
【００１７】
前記反射面は、別設された一つ以上のヒートシンクと結合されて構成されるか、或いは、前記一つ以上のヒートシンクと一体形に構成されることが好ましい。
【００１８】
前記一つ以上のヒートシンクは、ヒートパイプに連結されて自然対流を用いて放熱させることが好ましい。
【００１９】
前記一つ以上のヒートシンクは、ヒートパイプに連結され、別途のファンをさらに備えてなることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、マイクロ波を反射させる反射板及び光を反射させる反射板をまとめて構成することにより、構造が簡単であり、しかも、光を反射させる反射板によるマイクロ波のロスを防ぐことができる。
【００２１】
また、本発明によれば、アンテナを用いて共振器の内部に直接的にマイクロ波を放出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態による無電極照明装置の構成図である。
【図２】本発明の実施形態による無電極照明装置の共振器の正面図及び側面図である。
【図３】本発明の実施形態によるヒートシンク付き無電極照明装置の全体の構成図である。
【図４】本発明の実施形態によるヒートシンク一体形の無電極照明装置の全体の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態による「反射板付き無電極照明装置」について本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化される。また、図中、本発明について明確に説明するために本発明とは無関係な部分についての説明は省略し、明細書の全体に亘って同じ構成要素には同じ参照符号を付する。
【００２４】
第１、第２などのように序数を含む用語は、様々な構成要素を説明するのに使用可能であるが、これらの構成要素はこれらの用語により限定されない。これらの用語は、ある構成要素を他の構成要素から区別するために用いられる。例えば、本発明の権利範囲を逸脱しないながら第１の構成要素は第２の構成要素と命名可能であり、同様に、第２の構成要素も第１の構成要素と命名可能である。本願において用いられる用語は、単に特定の実施形態を説明するために用いられるものに過ぎず、本発明を限定する意図はない。単数の表現は、文脈からみて、明らかに別の断りのない限り、複数の表現を含む。
【００２５】
明細書の全体に亘って、ある部分が他の部分と「連結」されているとしたとき、これは、「直接的に連結」されている場合だけではなく、これらの間に他の素子を間に挟んで「電気的に接続」されている場合も含む。また、ある部分がある構成要素を「備える」としたとき、これは、特に断りのない限り、ある構成要素を排除するわけではなく、他の構成要素をさらに備えてもよいということを意味する。本願の明細書の全体に亘って用いられる程度の用語「〜（する）ステップ」又は「〜のステップ」は、「〜のためのステップ」を意味しない。
【００２６】
本発明において用いられる用語としては、本発明における機能を考慮し、且つ、できる限り現在広く用いられる通常の用語を選択したが、これは、当分野に携わる技術者の意図又は判例、新たな技術の出現などにより異なる。また、特定の場合には出願人が任意に選定した用語もあり、この場合、当該発明の説明の部分において詳細にその意味を記載する。よって、本発明において用いられる用語は、単なる用語の名称ではなく、その用語が有する意味及び本発明の全般に亘っての内容に基づいて定義されなければならない。
【００２７】
明細書の全般に亘って、ある部分がある構成要素を「備える」としたとき、これは、特に断りのない限り、他の構成要素を排除するわけではなく、他の構成要素をさらに備えてもよいということを意味する。
【００２８】
以下、図１に基づき、本発明の無電極照明装置について説明する。
【００２９】
本発明の無電極照明装置は、所定の周波数を有するマイクロ波を生成する半導体電力増幅器（ＳＳＰＡ）１０と、所定の周波数を有するマイクロ波が共振器の外部に放出されることを遮蔽する遮蔽構造を有する共振器１００と、前記半導体電力増幅器１０及び前記共振器１００を連結するコネクター５００と、前記半導体電力増幅器１０において生成される所定の周波数を有するマイクロ波を前記共振器１００に放出するアンテナ６００と、前記共振器１００の内部に配置され、前記所定の周波数を有するマイクロ波により励起されて発光する発光物質を含むバルブ２００と、一方の側は前記バルブ２００と連結され、他方の側は前記共振器１００と連結される支持棒３００と、を備えてなり、前記アンテナ６００は、前記コネクター５００を介して前記共振器１００の内部に取り込まれた導体であってもよい。
【００３０】
より具体的に、前記半導体電力増幅器１０に電源が供給され、マイクロ波信号を所望の駆動電圧に供給すると、半導体電力増幅器１０は駆動電圧により発振しながら、所定の周波数を有するマイクロ波を生成することができる。
【００３１】
このような半導体電力増幅器１０は、実施形態に応じて、マグネトロン（図示せず）に置き換え可能である。
【００３２】
以下、図２に基づき、本発明の共振器について説明する。
【００３３】
前記共振器１００は、六方体構造を有していてもよく、前記六方体構造の一面に前記コネクター５００が取設され、前記六方体構造のうちの少なくとも一つの面は、光を反射させる物質により製作されている反射面４００をさらに備えていてもよい。
【００３４】
より具体的に、前記共振器１００は、６つの面のうち、反射面４００を除く他の面は六角網目構造に構成されて、前記半導体電力増幅器１０又はマグネトロン（図示せず）において生成される所定の周波数を有するマイクロ波が前記共振器１００の外部に放出されることを遮蔽し、前記バルブ２００において生成される光は透過させてもよい。
【００３５】
一方、前記反射面４００は、光を反射させる金属により直接的に製作されてもよく、化学的な蒸着又はメッキなどの様々な方法により形成されてもよい。
【００３６】
一方、前記反射面４００は、図３に示すように、別設される一つ以上のヒートシンク７００と結合されて構成されてもよく、図４に示すように、前記反射面４００及び一つ以上のヒートシンクが一体形に構成されてもよい。
【００３７】
より具体的に、前記一つ以上のヒートシンク７００は、ヒートパイプ８００に連結されて自然対流を用いて放熱の効率を高めてもよい。
【００３８】
一方、前記一つ以上のヒートシンクはヒートパイプ８００に連結され、別途のファンをさらに備えて放熱の効率をさらに高めてもよい。
【００３９】
一方、前記共振器１００の大きさは、下記の数式１に基づいて設計される。
【００４０】
【数１】
2018045986.tif 000003
【００４１】
このとき、ｆｍｎｐは、ＴＥｍｎｐ及びＴＭｍｎｐにおける共振周波数であり、ｍ、ｎ、ｐは、共振モードの次数であり、ａは、共振器１００の長さであり、ｂは、共振器の広さであり、ｃは、共振器の高さである。
【００４２】
一実施形態によれば、ａ＝３.６ｃｍ、ｂ＝６.７ｃｍ、ｃ＝１５ｃｍに共振器１００を設計すると、２.４５ＧＨｚにおいてＴＥ１０１モードの共振構造を有する共振器１００を設計することができる。
【００４３】
一方、前記コネクター５００としては、ＳＭＡコネクター又はマイクロ波用コネクターが使用可能である。例えば、１．８５ｍｍコネクター、２．４ｍｍコネクター、２．９２ｍｍコネクター、Ｎ系コネクター、ＴＮＣコネクター、ＢＮＣコネクター、Ｆ系及びＧ系コネクター、ＤＩＮコネクター、ＯＳＭＰコネクター、ＳＭＢコネクター、ＭＣＸコネクター、ＳＳＭＴコネクター、ＯＳＭＴコネクター、ＭＭＸＣコネクターなどが使用可能である。
【００４４】
一方、前記バルブ２００は、内部において生成された光を透過させ、バルブの内部の発光物質を外部に流出させないような構造を有し、石英、パイレックス（登録商標）、セラミック又はサファイアのうちのいずれか一種により製作される。
【００４５】
また、前記バルブ２００は、内部に閉空間を有し、前記バルブ２００の内部に充填される発光物質に加えて、バッファーガスをさらに含んでいてもよい。
【００４６】
一方、前記バッファーガスは、バルブ２００内に充填される弱反応性又は無反応性ガスにより構成され、無電極電球の初期起動を補助し、発光物質が安定的に存在するようにする。このときに用いられるバッファーガスとしては、不活性ガスであるキセノン、アルゴン、ネオン、クリプトンなどが使用可能である。
【００４７】
一方、前記発光物質は、バルブ２００内に充填される物質であり、バルブ２００内に充填される物質の種類に応じて、マイクロ波により励起されて発光する光の波長が異なってくる。なお、前記発光物質は、単一の物質ではなく、複数の物質を混合して使用可能であり、混合された発光物質の組み合わせに応じて種々の光の波長を作ることができる。
【００４８】
一方、前記アンテナ６００としては、ダイポールアンテナ（ｄｉｐｏｌｅ ａｎｔｅｎｎａ）、モノポールアンテナ（ｍｏｎｏｐｏｌｅ ａｎｔｅｎｎａ）、パッチアンテナ（ｐａｔｃｈ ａｎｔｅｎｎａ）などが使用可能であり、前記バルブ２００が楕円状である場合、前記アンテナ６００は、前記バルブ２００の長軸と水平な方向に設計可能である。
【００４９】
例えば、前記アンテナ６００をダイポールアンテナとして製作する場合、前記ダイポールアンテナは、互いに極が異なる２本の導線を折り曲げて全長が波長の半分（λ／２）になるようにして、全方向性のビームパターンを形成してもよい。
【００５０】
他の実施形態によれば、前記アンテナ６００をモノポールアンテナとして製作する場合、導体の代わりにグランド（接地）を用いて一方の側を製作し、アンテナの長さはλ／４であってもよい。
【００５１】
さらに他の実施形態によれば、前記アンテナ６００をパッチアンテナとして製作する場合には、基板の上に四角形若しくは円形の金属パターンを製作して小型化及び軽量化を図ることができるというメリットがある。
【００５２】
一方、前記支持棒３００は、前記バルブ２００を前記共振器１００の内部に固定し、前記バルブ２００から発せられる熱を放出する機能を有していてもよい。前記支持棒３００は、石英、ガラスなどにより製作されてもよく、一方の側はバルブ２００に連結され、他方の側は共振器１００の一方の面に連結されてもよい。
【００５３】
このような支持棒３００は、円形、多角柱状などの様々な形状を呈してもよく、複数設けられてもよい。
【００５４】
例えば、本発明のバルブ２００は、短軸及び長軸を有する楕円状であってもよく、このとき、支持棒はバルブの長軸の中央から延びて長軸に垂直な方向に設けられてもよい。
【００５５】
上述したように構成される理由は、バルブ２００が楕円状である場合、バルブ２００の中央部において化合物の励起により熱が発生すると、気化された化合物が比較的低温のバルブ２００の長軸の外側に凝結される虞がある。このとき、バルブの長軸に延びる外側に支持棒が設けられる場合、支持棒３００に熱が伝わってバルブ２００の熱分布にバラツキが生じる虞がある。これを防ぐために、バルブ２００が楕円状である場合、支持棒３００は、バルブ２００の長軸の中央に、長軸に垂直な方向に設けられることが好ましい。
【００５６】
また、複数本の支持棒３００を所定の間隔を隔てて配置してバルブ２００を堅く固定して放熱の効果を高めてもよい。
【００５７】
一方、本発明の技術的思想は前記実施形態により具体的に記述されたが、前記実施形態はその説明のためのものに過ぎず、その制限のためのものではないということに留意しなければならない。なお、本発明の技術分野における当業者であれば、本発明の技術思想の範囲内において種々の実施形態が採用可能であるということが理解できる筈である。
【符号の説明】
【００５８】
１００：共振器
２００：バルブ
３００：支持棒
４００：反射面
５００：コネクター
６００：アンテナ
７００：ヒートシンク
８００：ヒートパイプ
【図１】
2018045986.tif 000004
【図２】
2018045986.tif 000005
【図３】
2018045986.tif 000006
【図４】
2018045986.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月25日(2018.1.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無電極照明装置に係り、さらに詳しくは、マイクロ波反射板及び光反射板をまとめて構成し、マイクロ波をアンテナを介して直接的に共振器の内部に放出して共振させる無電極照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、無電極照明装置は、マグネトロンなどのマイクロ波を発生させるマイクロ波発生部において発生されるマイクロ波エネルギーが導波管を介して共振器に伝達され、共振器の内部に設けられた無電極電球の充電物質を励起させ、この過程において無電極電球の充電ガスがプラズマ状態に変換され、封入された物質の励起により光が発生される装置である。
【０００３】
無電極照明装置は、電球の内部に電極やフィラメントがない無電極電球であり、寿命が非常に長いことで、半永久的とすら言え、また、無電極電球の内部に充電された充電物質がプラズマ化されながら発光されて自然光などの光を発生させる。
【０００４】
さらに、無電極照明装置は、高い光量及び光速の維持率を通じてエネルギー及びメンテナンスコストを節減し、無電極光源を用いることにより、寿命、効率、演色性などが高く、水銀を用いないことから、環境及び人体に無害な最先端照明システムであるといえる。
【０００５】
これらのメリットを有することから、無電極照明装置は、最近、サッカー場、ゴルフ場、野球場など様々なスポーツ照明市場において脚光を浴びている。また、広範な光源特性を有することから、植物の栽培などの領域にも市場が拡大されており、製品の寿命時間が発光ダイオード（ＬＥＤ）よりも長いことから、次世代グリーンエネルギーとして開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】大韓民国公開特許公報２０１５−００８９１８３号
【特許文献２】大韓民国公開特許公報２０１５−００８９１８４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の無電極照明装置は、マイクロ波を反射させる反射板及び光を反射させる反射板を別途に設けるが故に構造が複雑であり、しかも、マイクロ波が前記光を反射させる反射板を透過しながらロスが発生してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、マイクロ波を反射させる反射板及び光を反射させる反射板をまとめて構成することにより、構造が簡単であり、しかも、光を反射させる反射板によるマイクロ波のロスを防ぐ無電極照明装置を提供することにある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、アンテナを用いて共振器の内部に直接的にマイクロ波を放出する無電極照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の実施形態による無電極照明装置は、所定の周波数を有するマイクロ波を生成する半導体電力増幅器（ＳＳＰＡ：Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）と、前記所定の周波数を有するマイクロ波が共振器の外部に放出されることを遮蔽する遮蔽構造を有する共振器と、前記半導体電力増幅器及び前記共振器を連結するコネクターと、前記半導体電力増幅器において生成される前記所定の周波数を有するマイクロ波を前記共振器に放出するアンテナと、前記共振器の内部に配置され、前記所定の周波数を有するマイクロ波により励起されて発光する発光物質を含むバルブと、前記バルブを支持する支持棒と、を備え、前記共振器は、前記アンテナ放射により内部に取り込まれた前記半導体電力増幅器において生成された所定の周波数を有するマイクロ波が再び外部に放出されることを遮蔽する遮蔽構造を備えてなり、六方体構造を有し、前記六方体構造の一面には前記コネクターが取設され、前記六方体構造のうちの少なくとも一つの面は、光を反射させる物質により製作されている反射面を備えてなり、前記バルブは、前記共振器の遮蔽構造の内部に配置され、前記アンテナは、前記コネクターを介して前記共振器の内部に取り込まれた導体であって、前記共振器の物理的な大きさ要素及び前記所定の周波数を有するマイクロ波は、ＴＥｍｎｐ及びＴＭｍｎｐにおける共振周波数をｆｍｎｐ、光の速度をｃ、共振モードの次数をｍ，ｎ及びｐ、共振器の長さをａ、共振器の広さをｂ、共振器の高さをｄとすると、次式の関係を有することを特徴とする。
【００１１】
【数１】
2018045986.tif 000008
【００１２】
本発明の他の実施形態による無電極照明装置は、所定の周波数を有するマイクロ波を生成するマグネトロンと、前記所定の周波数を有するマイクロ波が共振器の外部に放出されることを遮蔽する遮蔽構造を有する共振器と、前記マグネトロン及び前記共振器を連結するコネクターと、前記マグネトロンにおいて生成される前記所定の周波数を有するマイクロ波を前記共振器に放出するアンテナと、前記共振器の内部に配置され、前記所定の周波数を有するマイクロ波により励起されて発光する発光物質を含むバルブと、前記バルブを支持する支持棒と、を備え、前記共振器は、前記アンテナ放射により内部に取り込まれた前記マグネトロンにおいて生成された所定の周波数を有するマイクロ波が再び外部に放出されることを遮蔽する遮蔽構造を備えてなり、六方体構造を有し、前記六方体構造の一面には前記コネクターが取設され、前記六方体構造のうちの少なくとも一つの面は、光を反射させる物質により製作されている反射面を備えてなり、前記バルブは、前記共振器の遮蔽構造の内部に配置され、前記アンテナは、前記コネクターを介して前記共振器の内部に取り込まれた導体であって、前記共振器の物理的な大きさ要素及び前記所定の周波数を有するマイクロ波は、ＴＥｍｎｐ及びＴＭｍｎｐにおける共振周波数をｆｍｎｐ、光の速度をｃ、共振モードの次数をｍ，ｎ及びｐ、共振器の長さをａ、共振器の広さをｂ、共振器の高さをｄとすると、次式の関係を有することを特徴とする。
【００１３】
【数２】
2018045986.tif 000009
【００１４】
前記コネクターは、サブミニチュアタイプＡ（ＳＭＡ）コネクター又はマイクロ波用コネクターであることが好ましい。
【００１５】
前記アンテナは、ダイポールアンテナ、モノポールアンテナ、パッチアンテナのうちのいずれか一つであることが好ましい。
【００１６】
前記共振器は、前記反射面を除く他の面は六角網目構造に構成され、前記所定の周波数を有するマイクロ波が前記共振器の外部に放出されることを遮蔽し、前記バルブにおいて生成された光は透過させることが好ましい。
【００１７】
前記反射面は、光を反射させる金属により製作されるか、或いは、化学的な蒸着又はメッキの方法により形成されることが好ましい。
【００１８】
前記反射面は、別設された一つ以上のヒートシンクと結合されて構成されるか、或いは、前記一つ以上のヒートシンクと一体形に構成されることが好ましい。
【００１９】
前記一つ以上のヒートシンクは、ヒートパイプに連結されて自然対流を用いて放熱させることが好ましい。
【００２０】
前記一つ以上のヒートシンクは、ヒートパイプに連結され、別途のファンをさらに備えてなることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、マイクロ波を反射させる反射板及び光を反射させる反射板をまとめて構成することにより、構造が簡単であり、しかも、光を反射させる反射板によるマイクロ波のロスを防ぐことができる。
【００２２】
また、本発明によれば、アンテナを用いて共振器の内部に直接的にマイクロ波を放出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態による無電極照明装置の構成図である。
【図２】本発明の実施形態による無電極照明装置の共振器の正面図及び側面図である。
【図３】本発明の実施形態によるヒートシンク付き無電極照明装置の全体の構成図である。
【図４】本発明の実施形態によるヒートシンク一体形の無電極照明装置の全体の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態による「反射板付き無電極照明装置」について本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化される。また、図中、本発明について明確に説明するために本発明とは無関係な部分についての説明は省略し、明細書の全体に亘って同じ構成要素には同じ参照符号を付する。
【００２５】
第１、第２などのように序数を含む用語は、様々な構成要素を説明するのに使用可能であるが、これらの構成要素はこれらの用語により限定されない。これらの用語は、ある構成要素を他の構成要素から区別するために用いられる。例えば、本発明の権利範囲を逸脱しないながら第１の構成要素は第２の構成要素と命名可能であり、同様に、第２の構成要素も第１の構成要素と命名可能である。本願において用いられる用語は、単に特定の実施形態を説明するために用いられるものに過ぎず、本発明を限定する意図はない。単数の表現は、文脈からみて、明らかに別の断りのない限り、複数の表現を含む。
【００２６】
明細書の全体に亘って、ある部分が他の部分と「連結」されているとしたとき、これは、「直接的に連結」されている場合だけではなく、これらの間に他の素子を間に挟んで「電気的に接続」されている場合も含む。また、ある部分がある構成要素を「備える」としたとき、これは、特に断りのない限り、ある構成要素を排除するわけではなく、他の構成要素をさらに備えてもよいということを意味する。本願の明細書の全体に亘って用いられる程度の用語「〜（する）ステップ」又は「〜のステップ」は、「〜のためのステップ」を意味しない。
【００２７】
本発明において用いられる用語としては、本発明における機能を考慮し、且つ、できる限り現在広く用いられる通常の用語を選択したが、これは、当分野に携わる技術者の意図又は判例、新たな技術の出現などにより異なる。また、特定の場合には出願人が任意に選定した用語もあり、この場合、当該発明の説明の部分において詳細にその意味を記載する。よって、本発明において用いられる用語は、単なる用語の名称ではなく、その用語が有する意味及び本発明の全般に亘っての内容に基づいて定義されなければならない。
【００２８】
明細書の全般に亘って、ある部分がある構成要素を「備える」としたとき、これは、特に断りのない限り、他の構成要素を排除するわけではなく、他の構成要素をさらに備えてもよいということを意味する。
【００２９】
以下、図１に基づき、本発明の無電極照明装置について説明する。
【００３０】
本発明の無電極照明装置は、所定の周波数を有するマイクロ波を生成する半導体電力増幅器（ＳＳＰＡ）１０と、所定の周波数を有するマイクロ波が共振器の外部に放出されることを遮蔽する遮蔽構造を有する共振器１００と、前記半導体電力増幅器１０及び前記共振器１００を連結するコネクター５００と、前記半導体電力増幅器１０において生成される所定の周波数を有するマイクロ波を前記共振器１００に放出するアンテナ６００と、前記共振器１００の内部に配置され、前記所定の周波数を有するマイクロ波により励起されて発光する発光物質を含むバルブ２００と、一方の側は前記バルブ２００と連結され、他方の側は前記共振器１００と連結される支持棒３００と、を備えてなり、前記アンテナ６００は、前記コネクター５００を介して前記共振器１００の内部に取り込まれた導体であってもよい。
【００３１】
より具体的に、前記半導体電力増幅器１０に電源が供給され、マイクロ波信号を所望の駆動電圧に供給すると、半導体電力増幅器１０は駆動電圧により発振しながら、所定の周波数を有するマイクロ波を生成することができる。
【００３２】
このような半導体電力増幅器１０は、実施形態に応じて、マグネトロン（図示せず）に置き換え可能である。
【００３３】
以下、図２に基づき、本発明の共振器について説明する。
【００３４】
前記共振器１００は、六方体構造を有していてもよく、前記六方体構造の一面に前記コネクター５００が取設され、前記六方体構造のうちの少なくとも一つの面は、光を反射させる物質により製作されている反射面４００をさらに備えていてもよい。
【００３５】
より具体的に、前記共振器１００は、６つの面のうち、反射面４００を除く他の面は六角網目構造に構成されて、前記半導体電力増幅器１０又はマグネトロン（図示せず）において生成される所定の周波数を有するマイクロ波が前記共振器１００の外部に放出されることを遮蔽し、前記バルブ２００において生成される光は透過させてもよい。
【００３６】
一方、前記反射面４００は、光を反射させる金属により直接的に製作されてもよく、化学的な蒸着又はメッキなどの様々な方法により形成されてもよい。
【００３７】
一方、前記反射面４００は、図３に示すように、別設される一つ以上のヒートシンク７００と結合されて構成されてもよく、図４に示すように、前記反射面４００及び一つ以上のヒートシンクが一体形に構成されてもよい。
【００３８】
より具体的に、前記一つ以上のヒートシンク７００は、ヒートパイプ８００に連結されて自然対流を用いて放熱の効率を高めてもよい。
【００３９】
一方、前記一つ以上のヒートシンクはヒートパイプ８００に連結され、別途のファンをさらに備えて放熱の効率をさらに高めてもよい。
【００４０】
一方、前記共振器１００の大きさは、下記の数式に基づいて設計される。
【００４１】
【数３】
2018045986.tif 000010
【００４２】
このとき、ｆｍｎｐは、ＴＥｍｎｐ及びＴＭｍｎｐにおける共振周波数であり、ｃは、光の速度であり、ｍ、ｎ、ｐは、共振モードの次数であり、ａは、共振器１００の長さであり、ｂは、共振器の広さであり、ｄは、共振器の高さである。
【００４３】
一実施形態によれば、ａ＝３.６ｃｍ、ｂ＝６.７ｃｍ、ｄ＝１５ｃｍに共振器１００を設計すると、２.４５ＧＨｚにおいてＴＥ１０１モードの共振構造を有する共振器１００を設計することができる。
【００４４】
一方、前記コネクター５００としては、ＳＭＡコネクター又はマイクロ波用コネクターが使用可能である。例えば、１．８５ｍｍコネクター、２．４ｍｍコネクター、２．９２ｍｍコネクター、Ｎ系コネクター、ＴＮＣコネクター、ＢＮＣコネクター、Ｆ系及びＧ系コネクター、ＤＩＮコネクター、ＯＳＭＰコネクター、ＳＭＢコネクター、ＭＣＸコネクター、ＳＳＭＴコネクター、ＯＳＭＴコネクター、ＭＭＸＣコネクターなどが使用可能である。
【００４５】
一方、前記バルブ２００は、内部において生成された光を透過させ、バルブの内部の発光物質を外部に流出させないような構造を有し、石英、パイレックス（登録商標）、セラミック又はサファイアのうちのいずれか一種により製作される。
【００４６】
また、前記バルブ２００は、内部に閉空間を有し、前記バルブ２００の内部に充填される発光物質に加えて、バッファーガスをさらに含んでいてもよい。
【００４７】
一方、前記バッファーガスは、バルブ２００内に充填される弱反応性又は無反応性ガスにより構成され、無電極電球の初期起動を補助し、発光物質が安定的に存在するようにする。このときに用いられるバッファーガスとしては、不活性ガスであるキセノン、アルゴン、ネオン、クリプトンなどが使用可能である。
【００４８】
一方、前記発光物質は、バルブ２００内に充填される物質であり、バルブ２００内に充填される物質の種類に応じて、マイクロ波により励起されて発光する光の波長が異なってくる。なお、前記発光物質は、単一の物質ではなく、複数の物質を混合して使用可能であり、混合された発光物質の組み合わせに応じて種々の光の波長を作ることができる。
【００４９】
一方、前記アンテナ６００としては、ダイポールアンテナ（ｄｉｐｏｌｅ ａｎｔｅｎｎａ）、モノポールアンテナ（ｍｏｎｏｐｏｌｅ ａｎｔｅｎｎａ）、パッチアンテナ（ｐａｔｃｈ ａｎｔｅｎｎａ）などが使用可能であり、前記バルブ２００が楕円状である場合、前記アンテナ６００は、前記バルブ２００の長軸と水平な方向に設計可能である。
【００５０】
例えば、前記アンテナ６００をダイポールアンテナとして製作する場合、前記ダイポールアンテナは、互いに極が異なる２本の導線を折り曲げて全長が波長の半分（λ／２）になるようにして、全方向性のビームパターンを形成してもよい。
【００５１】
他の実施形態によれば、前記アンテナ６００をモノポールアンテナとして製作する場合、導体の代わりにグランド（接地）を用いて一方の側を製作し、アンテナの長さはλ／４であってもよい。
【００５２】
さらに他の実施形態によれば、前記アンテナ６００をパッチアンテナとして製作する場合には、基板の上に四角形若しくは円形の金属パターンを製作して小型化及び軽量化を図ることができるというメリットがある。
【００５３】
一方、前記支持棒３００は、前記バルブ２００を前記共振器１００の内部に固定し、前記バルブ２００から発せられる熱を放出する機能を有していてもよい。前記支持棒３００は、石英、ガラスなどにより製作されてもよく、一方の側はバルブ２００に連結され、他方の側は共振器１００の一方の面に連結されてもよい。
【００５４】
このような支持棒３００は、円形、多角柱状などの様々な形状を呈してもよく、複数設けられてもよい。
【００５５】
例えば、本発明のバルブ２００は、短軸及び長軸を有する楕円状であってもよく、このとき、支持棒はバルブの長軸の中央から延びて長軸に垂直な方向に設けられてもよい。
【００５６】
上述したように構成される理由は、バルブ２００が楕円状である場合、バルブ２００の中央部において化合物の励起により熱が発生すると、気化された化合物が比較的低温のバルブ２００の長軸の外側に凝結される虞がある。このとき、バルブの長軸に延びる外側に支持棒が設けられる場合、支持棒３００に熱が伝わってバルブ２００の熱分布にバラツキが生じる虞がある。これを防ぐために、バルブ２００が楕円状である場合、支持棒３００は、バルブ２００の長軸の中央に、長軸に垂直な方向に設けられることが好ましい。
【００５７】
また、複数本の支持棒３００を所定の間隔を隔てて配置してバルブ２００を堅く固定して放熱の効果を高めてもよい。
【００５８】
一方、本発明の技術的思想は前記実施形態により具体的に記述されたが、前記実施形態はその説明のためのものに過ぎず、その制限のためのものではないということに留意しなければならない。なお、本発明の技術分野における当業者であれば、本発明の技術思想の範囲内において種々の実施形態が採用可能であるということが理解できる筈である。
【符号の説明】
【００５９】
１００：共振器
２００：バルブ
３００：支持棒
４００：反射面
５００：コネクター
６００：アンテナ
７００：ヒートシンク
８００：ヒートパイプ
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の周波数を有するマイクロ波を生成する半導体電力増幅器（ＳＳＰＡ）と、
前記所定の周波数を有するマイクロ波が共振器の外部に放出されることを遮蔽する遮蔽構造を有する共振器と、
前記半導体電力増幅器及び前記共振器を連結するコネクターと、
前記半導体電力増幅器において生成される前記所定の周波数を有するマイクロ波を前記共振器に放出するアンテナと、
前記共振器の内部に配置され、前記所定の周波数を有するマイクロ波により励起されて発光する発光物質を含むバルブと、
前記バルブを支持する支持棒と、
を備え、
前記共振器は、
前記アンテナ放射により内部に取り込まれた前記半導体電力増幅器において生成された所定の周波数を有するマイクロ波が再び外部に放出されることを遮蔽する遮蔽構造を備えてなり、
六方体構造を有し、前記六方体構造の一面には前記コネクターが取設され、前記六方体構造のうちの少なくとも一つの面は、光を反射させる物質により製作されている反射面を備えてなり、
前記バルブは、前記共振器の遮蔽構造の内部に配置され、
前記アンテナは、前記コネクターを介して前記共振器の内部に取り込まれた導体であって、
前記共振器の物理的な大きさ要素及び前記所定の周波数を有するマイクロ波は、ＴＥｍｎｐ及びＴＭｍｎｐにおける共振周波数をｆｍｎｐ、光の速度をｃ、共振モードの次数をｍ，ｎ及びｐ、共振器の長さをａ、共振器の広さをｂ、共振器の高さをｄとすると、次式の関係を有する
ことを特徴とする無電極照明装置。
【数４】
2018045986.tif 000011
【請求項２】
所定の周波数を有するマイクロ波を生成するマグネトロンと、
前記所定の周波数を有するマイクロ波が共振器の外部に放出されることを遮蔽する遮蔽構造を有する共振器と、
前記マグネトロン及び前記共振器を連結するコネクターと、
前記マグネトロンにおいて生成される前記所定の周波数を有するマイクロ波を前記共振器に放出するアンテナと、
前記共振器の内部に配置され、前記所定の周波数を有するマイクロ波により励起されて発光する発光物質を含むバルブと、
前記バルブを支持する支持棒と、
を備え、
前記共振器は、
前記アンテナ放射により内部に取り込まれた前記マグネトロンにおいて生成された所定の周波数を有するマイクロ波が再び外部に放出されることを遮蔽する遮蔽構造を備えてなり、
六方体構造を有し、前記六方体構造の一面には前記コネクターが取設され、前記六方体構造のうちの少なくとも一つの面は、光を反射させる物質により製作されている反射面を備えてなり、
前記バルブは、前記共振器の遮蔽構造の内部に配置され、
前記アンテナは、前記コネクターを介して前記共振器の内部に取り込まれた導体であって、
前記共振器の物理的な大きさ要素及び前記所定の周波数を有するマイクロ波は、ＴＥｍｎｐ及びＴＭｍｎｐにおける共振周波数をｆｍｎｐ、光の速度をｃ、共振モードの次数をｍ，ｎ及びｐ、共振器の長さをａ、共振器の広さをｂ、共振器の高さをｄとすると、次式の関係を有する
ことを特徴とする無電極照明装置。
【数５】
2018045986.tif 000012
【請求項３】
前記コネクターは、サブミニチュアタイプＡ（ＳＭＡ）コネクター又はマイクロ波用コネクターである
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無電極照明装置。
【請求項４】
前記アンテナは、ダイポールアンテナ、モノポールアンテナ、パッチアンテナのうちのいずれか一つである
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無電極照明装置。
【請求項５】
前記共振器は、
前記反射面を除く他の面は六角網目構造に構成され、
前記所定の周波数を有するマイクロ波が前記共振器の外部に放出されることを遮蔽し、
前記バルブにおいて生成された光は透過させる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無電極照明装置。
【請求項６】
前記反射面は、
光を反射させる金属により製作されるか、或いは、
化学的な蒸着又はメッキの方法により形成される
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無電極照明装置。
【請求項７】
前記反射面は、
別設された一つ以上のヒートシンクと結合されて構成されるか、或いは、
前記一つ以上のヒートシンクと一体形に構成される
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無電極照明装置。
【請求項８】
前記一つ以上のヒートシンクは、ヒートパイプに連結されて自然対流を用いて放熱させる
ことを特徴とする請求項７に記載の無電極照明装置。
【請求項９】
前記一つ以上のヒートシンクは、ヒートパイプに連結され、別途のファンをさらに備えてなる
ことを特徴とする請求項７に記載の無電極照明装置。