(57)【要約】【課題】マイクロ波放電ランプの点光源化を図ると共に、小型化したマイクロ波放電ランプ装置を提供する。【解決手段】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、前記放電ランプは放電容器内に第一の導電性部品と第二の導電性部品が配置され、前記第一の導電性部品は放電容器に形成された封止部を介してマイクロ波供給源に電気的に接続され、前記第二の導電性部品は電気的に開放されているマイクロ波放電ランプ装置とすることにより、点光源化を可能にする。【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、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、
前記放電ランプは放電容器内に第一の導電性部品と第二の導電性部品が配置され、
前記第一の導電性部品は放電容器に形成された封止部を介してマイクロ波供給源に電気的に接続されているマイクロ波放電ランプ装置。
【請求項２】
前記第二の導電性部品は電気的に開放された、請求項１記載のマイクロ波放電ランプ装置。
【請求項３】
前記第一の導電性部品とマイクロ波供給源が同軸ケーブルにより接続されている、請求項１または２記載のマイクロ波放電ランプ装置。
【請求項４】
前記第一の導電性部品とマイクロ波供給源がマイクロストリップラインにより接続されている、請求項１または２記載のマイクロ波放電ランプ装置。
【請求項５】
前記放電容器内における、前記第一の導電性部品と前記第二の導電性部品の距離が２ｍｍ以下である、請求項１から４いずれか記載のマイクロ波放電ランプ装置。
【請求項６】
前記放電ランプには１５０ｍｇ／ｃｃ以上の水銀を封入した、請求項１から５いずれか記載のマイクロ波放電ランプ装置。
【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。
特に、マイクロ波を利用した放電ランプにおいては、発光空間に電極を持たなくと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。
【０００３】
無電極ランプは、電極の蒸発による発光管内壁の黒化が発生しないため、ランプ寿命を大幅に改善することができ、また硫黄などの電極材料と反応するために使用できなかった物質を発光材料として使用できるので、高効率・高演色な光源が実現可能となる。
従来のマイクロ波放電ランプはマイクロ波共振空洞内に放電ランプを配置し、導波管を使ってマグネトロンから発生したマイクロ波を伝送し、結合穴を使ってマイクロ波共振空洞に送り込み、マイクロ波エネルギーにより放電ランプを点灯させている。（特許文献１）
【特許文献１】特開昭５８−１６４５８  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使用することを考えると、光学的な光の利用効率を上げるためにランプのプラズマアークは点光源（２ｍｍ以下）が望ましいが、しかしながら、マイクロ波を利用した無電極ランプの点光源化は非常に困難である。
【０００４】
この理由は、無電極ランプは発光空間内部に電極を持たないためプラズマアークの大きさは発光空間の大きさで決まるが、発光空間を小さくするとマイクロ波エネルギーが結合しづらく反射電力が増大し、マイクロ波エネルギーが放電に使用できなくなるため効率が悪くなり、また２ｍｍ以下の発光空間を持つランプの製造は非常に困難である。
更に導波管やマイクロ波共振空洞を利用したランプ装置は非常に大型のものであるが、この大きさは使用するマイクロ波の周波数によって決まるため小型化は困難であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明は、マイクロ波を利用して点灯する放電ランプにおいて、非常に小さなプラズマアークを実現すると共に、マイクロ波共振空洞を必要とせず装置を小型化することを技術的課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、前記放電ランプは放電容器内に第一の導電性部品と第二の導電性部品が配置され、前記第一の導電性部品は放電容器に形成された封止部を介してマイクロ波供給源に電気的に接続され、前記第二の導電性部品は電気的に開放されているマイクロ波放電ランプ装置である。
また、前記第一の導電性部品とマイクロ波供給源を電気的に接続するには、同軸ケーブルやマイクロストリップラインを使用する構成としてもよい。
また、前記第一の導電性部品と前記第二の導電性部品の距離は２ｍｍ以下であり、放電容器内には１５０ｍｇ／ｃｃ以上の水銀を封入する構成としてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、放電容器内に第一の導電性部品と第二の導電性部品を配置し、第一の導電性部品からマイクロ波電力を供給することにより、マイクロ波共振空洞がなくとも第一の導電性部品と第二の導電性部品の間でマイクロ波放電させることが可能となる。
また、第一の導電性部品と第二の導電性部品の間でマイクロ波放電させているので、発光空間を小さくしなくとも、非常に小さなプラズマアークを実現することができる。
また１５０ｍｇ／ｃｃ以上の水銀を封入した放電ランプを使用した場合には、プロジェクタ用ランプとして好ましい発光スペクトルを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明のマイクロ波放電ランプシステムの実施の形態について詳細に説明する。
尚、本明細書におけるマイクロ波とは周波数が３００ＭＨｚから３００ＧＨｚの電磁波を指す。
【実施例１】
【０００９】
図１は本発明に係るマイクロ波放電ランプ装置の一例における構成を示す概略図である。
放電ランプ１は石英製の放電容器２ａとこれにつながる細管部２ｂ、２ｃを有しており、内容積０．０５ｃｃの放電容器２ａには水銀１０ｍｇとアルゴンと少量のハロゲンが封入されている。
【００１０】
第一の導電性部品３ａと第二の導電性部品３ｂはタングステンからなり、１ｍｍの間隔をもって互いに対向して放電容器２ａ内に配置され、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。
第一の導電性部品３ａは金属箔４ａとリード線５ａを介して、同軸コネクタ６の中心導体６ａに接続されマイクロ波発振装置からのマイクロ波が供給される構造になっている。
回転楕円面を有する反射鏡７の焦点位置が第一の導電性部品３ａと第二の導電性部品３ｂの中心とほぼ一致するように反射鏡７を配置してあり、放電ランプ１から放射された光は反射鏡７により反射され、金属製のチャンバー８に設けられた開口部９から外部に取り出され利用することができる構造になっている。
【００１１】
金属製のチャンバー８の内部寸法は高さ４０ｍｍ、幅４０ｍｍ長さ６０ｍｍであり、マイクロ波を外部に漏洩させることがなく、従来までのマイクロ波共振空洞に比べ非常に小型になっている。
また、開口部９の大きさは直径１０ｍｍであり、この大きさであればマイクロ波が金属チャンバーの外に漏洩することなく、反射鏡７により反射された放電ランプ１からの光を十分に利用することができる。
また、反射鏡７に形成される反射膜は誘電性材料からなり、反射鏡７の材質は石英などの誘電損失の少ないものが好ましい。
【００１２】
マイクロ波発振装置から発振された電力１００Ｗ、周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波は、同軸ケーブルを使って伝送され、同軸コネクタ６に供給される。供給されたマイクロ波は同軸コネクタ６の内部導体６ａ、リード線５ａ、金属箔４ａ、第一の導電性部品３ａの順に伝わり、第一の導電性部品３ａから第二の導電性部品３ｂに放射される。
第二の導電性部品に伝わったマイクロ波は金属箔４ｂ、リード線５ｂへと伝送されるが、リード線５ｂには電気的に何も接続されていない、いわゆる電気的に開放されているため、マイクロ波エネルギーは反射され金属箔４ｂから第二の導電性部品３ｂに戻り、再度第一の導電性部品３ａに伝わる。
このように第一の導電性部品３ａと第二の導電性部品３ｂの間をマイクロ波エネルギーが通過することにより、第一の導電性部品３ａと第二の導電性部品３ｂの間に、放電容器２ａ内に封入したアルゴンのプラズマが形成される。
【００１３】
形成されたプラズマにより放電容器２ａの温度は上昇し、封入した水銀が蒸発し、マイクロ波エネルギーによって励起されて発光する。
水銀の発光は第一の導電性部品３ａと第二の導電性部品３ｂの間で起こるため、非常に小さなプラズマが実現可能であり、また、放電容器２内には２００ｍｇ／ｃｃの水銀が封入されているので、点灯中の圧力は増大しアークは細くなるため、より一層の点光源化が可能となり、光学利用効率を上昇させることができる。
【００１４】
また、点灯中の圧力の増大により、発光の赤色成分が増加するため、プロジェクタ用ランプとして好ましい発光スペクトルが得られる。
尚、図２のように放電ランプ１１の第一の導電性部品１３ａと接続しているリード線１５ａはマイクロストリップライン１０に接続し、マイクロ波を供給しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
自動車用やプロジェクタ用の光源として利用される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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】本発明に係るマイクロ波放電ランプシステムの他の形態を示す図である。
【符号の説明】
【００１７】
１，１１                      放電ランプ
２ａ，１２ａ                  放電容器
２ｂ，２ｃ，１２ｂ，１２ｃ    細管部
３ａ，１３ａ                  第一の導電性部品
３ｂ，１３ｂ                  第二の導電性部品
４ａ，４ｂ，１４ａ，１４ｂ    金属箔
５ａ，５ｂ，１５ａ，１５ｂ    リード線
６                            同軸コネクタ
６ａ                          内部導体
７，１７                      反射鏡
８，１８                      金属製チャンバー
９，１９                      開口部
１０                          マイクロストリップライン
【図１】
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【図２】
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