(57)【要約】【課題】マイクロ波放電ランプ装置において、放電ランプとアンテナを連結した場合に、放電ランプからアンテナへの熱伝導を小さくする。【解決手段】金属製のチャンバーと、金属製チャンバーの内部に配置された放電ランプとアンテナを備えたマイクロ波放電ランプ装置において、放電ランプは放電容器と支持部からなり、支持部によって放電容器とアンテナが連結され、支持部の光軸垂直断面の有効断面積が放電容器の光軸垂直断面の外径面積よりも小さくなるように構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製のチャンバーと、該金属製チャンバーの内部に配置された放電ランプとアンテナを備えたマイクロ波放電ランプ装置であって、
前記放電ランプは放電容器と支持部からなり、該支持部によって前記放電容器と前記アンテナが連結され、
前記支持部の光軸垂直断面の有効断面積が前記放電容器の光軸垂直断面の外径面積よりも小さいことを特徴とするマイクロ波放電ランプ装置。
【請求項２】
請求項１のマイクロ波放電ランプ装置において、
前記支持部が、前記放電容器の外径よりも細い細径部を有することを特徴とするマイクロ波放電ランプ装置。
【請求項３】
マイクロ波放電ランプの製造方法であって、
（ａ）一端に放電容器が形成された石英管を準備する工程、
（ｂ）前記放電容器内に発光物質及び希ガスを封入して封止部を加熱溶融することにより、該放電容器を気密封止する工程、
（ｃ）前記封止部を加熱することにより、細径部を形成する工程、及び
（ｄ）前記石英管の他端にアンテナを取り付ける工程
を備える製造方法。
【請求項４】
請求項３の製造方法において、前記工程（ｃ）が、前記封止部をバーナーにより加熱することによって前記細径部を形成する工程を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項５】
請求項３の製造方法において、前記工程（ｃ）が、前記封止部を加熱した状態で該封止部に外力を加えることによって前記細径部を形成する工程を含むことを特徴とする製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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発光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。
【０００４】
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い。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。このため、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。
【０００５】
このような無電極ランプとしては、マイクロ波の漏洩を防止するために設けられた金属製のチャンバーの内部にランプとアンテナを設置し、アンテナからマイクロ波電力をランプに供給しランプを点灯する構造の装置が提案されている（特許文献１）。
【０００６】
マイクロ波により点灯されたランプから放出された光は、金属製チャンバーの一部に設けられたマイクロ波の漏洩しないようなメッシュ構造部分から外部に取り出され、光を利用することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１８１７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
金属製のチャンバー内の電界分布は、アンテナ付近で強くなる傾向があるので、発光管をアンテナ近傍に設置することにより、比較的容易にマイクロ波電力を放電ランプに結合させることが可能となる。
【０００９】
しかし、アンテナに放電ランプを接続し、アンテナと放電ランプの位置関係を固定することにより、効率良く安定してマイクロ波電力を放電ランプに結合させることが可能であるが、放電ランプの表面温度は８００℃以上の高温になるため、この熱によりアンテナが損傷を受けてしまう。
また、アンテナと放電ランプを接続した場合、放電ランプの熱がアンテナに伝わるため、放電ランプの温度が低下し、発光効率が低下してしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、放電ランプからアンテナへの熱伝導を低減し、アンテナの過熱によるアンテナの劣化を防止するとともに、放電ランプの熱損失を少なくして放電ランプの発光効率を向上するマイクロ波放電ランプ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための本発明の第１の側面は、金属製のチャンバーと、金属製チャンバーの内部に配置された放電ランプとアンテナを備えたマイクロ波放電ランプ装置であって、放電ランプは放電容器と支持部からなり、支持部によって放電容器とアンテナが連結され、支持部の光軸垂直断面の有効断面積が放電容器の光軸垂直断面の外径面積よりも小さいマイクロ波放電ランプ装置である。
好適な実施例では、支持部に放電容器の外径よりも細い細径部が設けられる。
【００１２】
本発明の第２の側面は、マイクロ波放電ランプの製造方法であって、（ａ）一端に放電容器が形成された石英管を準備する工程、（ｂ）放電容器内に水銀、発光物質及びアルゴンガスを封入して封止部を加熱溶融することにより、放電容器を気密封止する工程、（ｃ）封止部を加熱することにより、細径部を形成する工程、及び（ｄ）石英管の他端にアンテナを取り付ける工程を備える製造方法である。
ここで、工程（ｃ）を、封止部をバーナーにより加熱することによって細径部を形成する工程としてもよいし、封止部を加熱した状態で封止部に外力を加えることによって細径部を形成する工程としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るマイクロ波放電ランプ装置の一例を示す図である。
【図２】本発明に係る放電ランプの製造方法の一例を示す図である。
【図３】本発明に係る放電ランプの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は本発明に係るマイクロ波放電ランプ装置の構成を示す概略図である。
マイクロ波発振源（図示せず）より発振されたマイクロ波は周波数２．４５ＧＨｚであり、同軸ケーブルを伝播し同軸コネクタ７を介してアンテナ６に伝えられる。
【００１５】
アンテナ６は直径１０ｍｍ、長さ１５ｍｍの金属製の棒で、同軸コネクタ７の中心導体と電気的に接続されており、このアンテナ６により、マイクロ波が金属製チャンバー８内に送られる。
【００１６】
金属製チャンバー８は略楕円形状をしており、内面に形成された反射膜により放電ランプ１からの放射光を反射させ、金属メッシュ９で覆われた開口部から外部に光を放射する構造となっている。
金属製チャンバー８の寸法は開口部内径１２０ｍｍ、高さ８０ｍｍであり、ＴＭ０１０に近い形で電界が分布していると考えられ、金属製チャンバーの中心部に配置したアンテナ６付近に強い電界が発生している。
【００１７】
この構造により、アンテナ６と連結された放電ランプ１にマイクロ波電力を結合させ、放電ランプ１が放電可能となる。
放電ランプ１は石英ガラスにより形成されており、内径４ｍｍ、長さ１５ｍｍ、肉厚２ｍｍの寸法を有し、内部に水銀４と希ガスと発光物質５が封入されている。
【００１８】
放電ランプの支持部２は放電ランプ１と一体的に形成されており、放電ランプ１とアンテナ６を連結している。
支持部２には細径部３が形成されており、この細径部により放電ランプ１からのアンテナ６への熱伝導が低減でき、アンテナの過熱によるアンテナの劣化を防止するとともに、放電ランプの熱損失が少なくなるため、放電ランプの発光効率向上が可能となる。
【００１９】
図２は本発明に係る放電ランプの製造方法を示す図である。
図２（ａ）に示す石英管１１には、放電ランプの放電部となる放電容器１２が形成されており、石英管１１は内径２ｍｍ、外径６ｍｍであり、放電容器１２は内径４ｍｍ、外径８ｍｍ、長さ１５ｍｍに加熱加工されている。
なお、石英管１１は、ランプ製造時において真空ポンプなどの排気系（図示せず）及び封入ガス供給系（図示せず）に接続され、封止前には放電容器１２の余剰ガスの排気流路及び封入ガスの給気流路として機能する。
【００２０】
次に図２（ｂ）に示すように、石英管１１の放電容器１２内に水銀４と発光物質５を封入し、アルゴンガス１０ｋＰａを封入した状態で、封止部１３を加熱溶融することにより、放電容器１２内を気密封止する。なお、放電容器１２内には希ガスが含まれていれば、他の成分の有無は任意である（例えば、水銀レスランプ等）。このとき封止部１３は管の内部を封止しただけであるので、封止部１３の断面積は石英管１１の断面積とほぼ同じであり、封止部１３の外径は約４ｍｍである。
【００２１】
次に図２（ｃ）に示すように、封止部１３が封止された後に更に加熱することにより、細径部１４を形成する。この加熱にはバーナー等が用いられ、本実施例では、細径部１４はバーナーの火力により細くしたものであり、外径は約２ｍｍである。
【００２２】
ここで、細径部の外径を細くした方が、アンテナへの熱伝導は少なくなり、アンテナの加熱と、放電ランプの熱損失は少なく抑えることが可能であるが、機械的強度が低下することから、放電ランプの大きさなどを考慮し適宜最適な寸法を選ぶ必要がある。このため、細径部１４の外径は放電容器１２の外径の３分の１以上３分の２以下程度が好ましい。
【００２３】
尚、細径部の形成方法はバーナー加熱による方法に限らず、加熱溶融した状態で、封止部１３に引っ張り、押しつぶし、ひねり、曲げなどの外力を加えることによって細径部を形成することも可能である。
【００２４】
最後に細径部を形成した石英管１１の長さを適宜変更し、図２（ｄ）に示すように石英管１１の端部をアンテナ１５に取り付ける。そして、放電ランプの取り付けられたアンテナ１５を金属製チャンバー内に設置することにより、放電ランプ装置が完成する。
【００２５】
上記において本発明の最も好適な例として、支持部に細径部を設けて熱伝導を低減するものを示したが、支持部の光軸垂直断面の有効断面積を放電容器の光軸垂直断面の外径面積よりも小さくすることで上記の効果が得られることが分かる。その構成を踏襲する幾つかの変形例を以下に示す。
【００２６】
図３（ａ）及び（ｂ）に本発明の放電ランプの第１の変形例を示す。図３（ａ）に示すように、支持部２１（封止部）に細径部は存在しないが、支持部２１は気泡２２が内部に含まれた状態で放電容器を封止している。図３（ｂ）に示すように、気泡２２の存在により、支持部２１の光軸垂直断面の有効断面積（斜線部）は放電容器１２の光軸垂直断面の外径面積よりも小さくなる。これにより、放電容器１２からアンテナ１５への熱伝導が低減されるとともに、支持部としての強度も確保できる。
【００２７】
なお、図３では支持部２１の光軸垂直断面の外径が放電容器１２の光軸垂直断面の外径と等しいものを示したが、支持部２１の光軸垂直断面の有効断面積が放電容器１２の光軸垂直断面の外径面積よりも小さくなるものであれば、支持部の光軸垂直断面の外径が放電容器１２の光軸垂直断面の外径よりも大きくても小さくてもよい。
【００２８】
支持部の細径部は長いほど放電容器からアンテナへの熱伝導を低減できるが、それが長過ぎると、即ち、放電容器とアンテナの距離が長過ぎると、マイクロ波電力を放電ランプに結合させるのが容易でなくなり、支持部の強度も損なわれる。
そこで、第２の変形例では、細径部を長くしつつも螺旋状に溶融固着することによってアンテナ１５と放電容器１２の距離を縮めてもよい。この構成により、放電容器１２からアンテナ１５への熱伝導が低減されるとともに、アンテナ１５から放電容器１２へのマイクロ波電力の結合性も確保され、かつ強度も損なわれない。
【００２９】
以上より、本発明によれば、放電ランプとアンテナが連結されているため、金属製チャンバー内の電界分布の強いアンテナ近傍に放電ランプを配置することが可能となり、比較的容易にマイクロ波電力を放電ランプに結合させることができる。
また、アンテナに連結された放電ランプの支持部には細径部が設けてあるので、放電ランプからアンテナへの熱伝導が低減され、アンテナの過熱によるアンテナの劣化を防止することが可能となり、また、放電ランプの熱損失が少なくなり放電ランプの発光効率が向上する。
【符号の説明】
【００３０】
１  放電ランプ
２、２１  支持部
３、１４  細径部
４  水銀
５  発光物質
６，１５  アンテナ
７  同軸コネクタ
８  金属製チャンバー
９  金属メッシュ
１１  石英管
１２  放電容器
１３  封止部
２２  気泡
【図１】
2011233311.tif 000003
【図２】
2011233311.tif 000004
【図３】
2011233311.tif 000005