【発明の詳細な説明】
小型マイクロ波ランプ
詳細な説明
本発明はマイクロ波駆動型ランプに関するものであって、特に小型の構成を有
するこのようなランプに関するものである。
最近、可視領域において効率的に光を発生する硫黄又はセレンをベースとした
充填物を使用するマイクロ波駆動型ランプが開示されている。例えば、引用によ
って本明細書に取込む1995年4月4日付で発行された米国特許第5,404
,076号を参照すると良い。
このようなマイクロ波ランプは、照明光源として使用することが可能であり、
それは、特に、商業上の又は産業上の照明において使用される。このような照明
適用例の場合には、既に存在しているランプの幾つかの一般的な輪郭に当てはま
るランプシステムを構築することが望ましい。これらの多くは比較的大型の誘導
型バラストを装備しており、該バラストは関連するランプに隣接したオーバーヘ
ッド位置に据付けられている。従って、新たなランプシステムは、同様に配置さ
せることの可能な同等の寸法のパッケージを占有する場合には、より大きな有用
性を有することとなる。このことは、無電極ランプシ
ステムの種々のパーツを合理的な程度に可及的に小型なものに維持することを必
要とする。これらのパーツは光が透過することを可能とするがマイクロ波を閉じ
込めるための金属メッシュを具備するマイクロ波空胴内に収容されているアーク
プラズマを閉込めるための石英バルブと、マイクロ波を発生するためのマグネト
ロンと、マグネトロンから空胴へマイクロ波を搬送するための導波路と、マグネ
トロンを駆動するための電源と、該マグネトロンを冷却するための冷却用のファ
ン又はその他の手段及びその電源とを包含している。ランプバルブは放電を安定
化させるためにマイクロ波空胴内において回転され、そのことはシステムにモー
タを付加させることとなる。
新しいランプの多様性、従ってそれを使用することが可能な場所の数を増加さ
せるために、ランプ自身はリフレクタ即ち反射器を有するものではない。その代
わりに、該ランプは異なる区域にわたっての光の分配を必要とする適用例におい
て使用するのに適した幾つかの構成のリフレクタ内の孔内に挿入されるべきもの
である。このことは、少なくとも100mmの距離にわたりランプのケースから
外側へ光源が延在することを必要とする。挿入孔を小さな直径に維持することは
、リフレクタの効率を増加させる。
ランプの全体的な長さを可及的に小さいものに維
持することが望ましい。バルブを回転させるモータはマイクロ波電磁界の外側に
配置させねばならないので、それは、潜在的に、ランプシステムに対して長さを
付加する。このような1つの形態においては、バルブステムをカップリングスロ
ット及び導波路を介して供給させ、且つモータ及びカップラーを導波路の反対側
に位置させており、その結果非常に長いステムとなり、それは破損しやすい。
偶発的な干渉信号が発生することを回避するためにカットオフ周波数は充分に
高いものであるように導波路は充分に狭い幅を有するものでなければならず、マ
グネトロンアンテナの位置においてアークが発生することを防止するのに充分な
高さを有するものでなければならないという更なる問題に遭遇する。従来のWR
−284導波路は、干渉信号を回避するのに充分に幅狭であるが、約1乃至2の
従来の比においてその幅と相関するその高さのために、アークが発生する。
従って、本発明は、小型の構成を有するマイクロ波駆動型照明用ランプを提供
することを目的とする。
本発明の別の目的とするところは、バルブを支持するステムが非常に長いもの
ではないマイクロ波駆動型照明ランプを提供することである。
本発明の更に別の目的とするところは、アークの
発生を取除いたランプを提供することである。
本発明の第一の側面によれば、マイクロ波ランプが提供され、その場合に、カ
ップリングスロットは中心から片側にずれて空胴端部壁内に位置されており、一
方バルブステムは中心から反対側にずれて端部プレートを貫通しており且つ端部
壁に関して90度以外の角度を有しており、従ってバルブは空胴壁構成体に関し
て中心に支持されている。モータ及びバルブステムに結合しているシャフトは空
胴外部のステムの端部に位置されている。このような態様においては、設けられ
るバルブステムは特に長いものではなく、従って、より堅牢で且つ耐久性のある
支持構成体を与えている。
本発明の別の側面によれば、カップリングスロットへマイクロ波を供給する導
波路は、その長手方向寸法が空胴端部壁に平行であるように配向されており、従
ってランプの全体的な長さを最小のものとしている。
本発明の更に別の側面によれば、新規な導波路構成体が使用されており、その
場合に、該導波路はWR−340導波路の高さとほぼ同じ高さを有すると共に、
WR−284導波路の幅と同じ幅を有している。このような態様においては、マ
グネトロンアンテナの高さはアークを発生することなしに受入れられ、
一方干渉を発生させる可能性のある偶発的な信号は除去される。
本発明は、添付の図面を参照することによってより良く理解される。
図1は本発明の1実施例に基づくランプの側面図である。
図2は図1に示したランプの導波路部分の平面図である。
図3はカップリングスロットに対して垂直方向にとった図1のランプの導波路
の断面図である。
図4は図1のランプにおいてマグネトロン及び関連部品がどのように装着され
ているかを示した平面図である。図1を参照すると、本発明の1実施例に基づく
ランプが示されている。該ランプはマイクロ波空胴内に位置されているバルブ2
を有している。該バルブは石英から構成することが可能であり且つ、例えば、硫
黄又はセレンをベースとした充填物からなる放電形成用媒体を収容している。
マイクロ波空胴は円筒状であり、且つ側壁構成体と、2つの端部壁から構成さ
れている。該側壁構成体及び図1の配向状態においての頂部端部壁は、部分的に
参照番号3で示した円筒状の金属メッシュから構成されており、該メッシュは光
が透過することを可能とするがマイクロ波に対して実質的に不透過
性である。図1の配向状態における空胴の底部端部壁は導波路10の外側表面8
である。
上述した如く、図1に示したマイクロ波ランプは、既存の非マイクロ波ランプ
を置換するために使用することが可能であり、従って、既存のランプの一般的な
輪郭内に入るように該ランプを可及的に小型のものに構成することが望ましい。
バルブステムが端部壁から延在する従来の幾つかのマイクロ波ランプにおいて
は、該ステムは空胴へマイクロ波を供給する導波路を貫通しており、且つモータ
及びカップリングフェルールは、マイクロ波電磁界から充分に離れた位置におい
て導波路の両側に装着されている。然しながら、このような構成は、ランプの全
長及びバルブステムの長さを増加させる効果を有する場合があり、その際にそれ
を破損し易くさせる。
本発明によれば、カップリングスロットは空胴端部壁において中心から片側に
ずれた位置に位置されており、一方バルブステムは端部壁に対して傾斜した状態
で中心から反対側にずれて端部壁を貫通しており、モータ及びフェルールは空胴
の外側で且つ導波路から離れた位置に装着されている。更に、ランプの長さが大
きくならないように、導波路の長手方向は空胴の端部壁に平行に延在している。
その結果、
ランプはより小型で全体的な長さはより短くなっており、又バルブはより短いス
テム上においてより堅牢に支持されている。
再度図1を参照すると、矩形状の導波路10が示されており、それは内側壁1
2と外側壁8とを有している。該導波路の頂部壁はその中にカップリングスロッ
ト14を有しており、それは図2に示されている。更に図2に示されているよう
に、導波路の端部壁16はカップリングスロットを丁度超えているに過ぎない。
アンテナ20を有するマグネトロンが図示した如く導波路に装着されている。
マイクロ波パワーは導波路内へ供給され且つカップリングスロット14を介して
マイクロ波空胴へ供給され、そこでバルブ2内の充填物を励起させる。図2にお
いて、孔21が示されており、それを介してマグネトロンアンテナ及びガスケッ
トが突出する。
図1及び2を参照すると、バルブステム22が90度以外の角度で孔24を介
して延在しており(好適実施例においては約77度)、従ってバルブは空胴のメ
ッシュ側壁構成体に関して中心に位置されている。モータ26はモータ支持体2
8に装着されており、一方フェルール30はモータシャフトをバルブステムへ結
合しており、バルブステムは、典型的に、
石英から構成されている。支持体28の延長部34は導波路の底部外側表面へ固
定されており、一方モータ支持体と導波路の端部壁との間にはギャップ36が存
在している。
図1において、導波路の頂部壁8は導波路の端部を超えて参照番号40で示し
たように左側へ延在している。更に、導波路の頂部はプレート30と同一面状で
あり、プレート32はフランジ44及び46によってその端部においてプレート
42へ固定されている。図1及び2を参照すると、金属性のリング52が導波路
の頂部表面(空胴端部)上に装着されている。円筒状のメッシュはクランプによ
ってこのリングへ固定されており、且つ該メッシュはプレート42における孔を
貫通している。ガラス又は石英から形成することの可能な透明な円筒状の包囲体
54が該スクリーンを取囲んでおり、且つ、例えば、保持器56によってプレー
ト42上に装着されている。プレート32と42との間の空間内には熱絶縁体が
配設されている。
このランプの動作において、マグネトロンによって発生されたマイクロ波パワ
ーは、導波路及びカップリングスロットを介してバルブ2が内部に位置されてい
る空胴内へ供給される。装置を可及的に小型に形成し且つマグネトロンと空胴と
の間に安定な関
係を与えるために、マグネトロンアンテナ20はカップリングスロット14から
1/4案内波長(導波路内を伝搬する信号の波長)に位置されている。更に、偶
発的な信号を除去するために充分に高いカットオフ周波数を有するように充分に
狭い幅を有する導波路が必要であることが判明した。例えば、試行したもので該
マグネトロンアンテナを収容した導波路は2450MHzの通常の動作点よりも
200MHz低い帯域からはずれた信号を発生し、且つ上述した1/4波長の導
波路長さを使用することはこの状態を悪化させる傾向である。WR−284(I
EC指定R−32と均等)導波路は偶発的な信号を除去するのに充分に幅狭であ
ることが判明したが、この導波路の高さはアークを発生することなしにマグネト
ロンアンテナを収容するのには小さ過ぎることが判明した。この問題を解決する
ために、ほぼWR−284導波路の幅を有しており且つWR−340(IEC指
定R−26と均等)の導波路の高さを有する新しい導波路を使用した。これは2
078MHz以下の信号の伝送を阻止し且つマグネトロンとカップリングスロッ
トとの間のフェーズシフトを減少させることによって低周波数の帯域から外れた
信号を抑圧することに貢献する。同時に、この導波路の高さは、アークを発生さ
せることなしにマグネトロン
アンテナを収容するのに充分なものである。
マグネトロンから後方の導波路端部壁は通常の場合よりも更に遠くに移動され
ている。プロトタイプのテストにおいては、ランプのインピーダンスを導波路と
一致させるために金属の同調用ノブを使用した。このノブはその位置においてコ
ンデンサとして機能した。4分の1波長への長さを減少させた場合には、この位
置はマグネトロンアンテナと同一となった。アークの発生を回避すべく注意しな
がら同調用ノブをアンテナと並べて配置することも考えられるが、マグネトロン
アンテナ自身は導波路を横断してのコンデンサである。これは、通常、端部壁を
4分の1波長よりもアンテナへ近付けて誘導性の位置に配置することによって補
償される。該壁を更に遠くに移動することによって、インダクタンスが減少され
且つアンテナは所望の同調用容量として見られることとなる。最良の位置は移動
可能な導波路端部壁を使用することによって経験的に見つけ出された。
多くの従来のマイクロ波ランプにおいては、マッチングは導波路内に同調用の
ノブを配置させることによって行なわれている。全ての可能な付加フェーズが補
正されるべき場合には、半波長の導波路が必要とされる。この代わりに、本シス
テムでは、図2に示したように、電流経路を修正するためにスロッ
トのそばに薄いブロック60を配置させることによってマッチングを行なった。
図1におけるランプの後ろ側から見た図面である(左右逆)図3を参照すると
、マイカから構成することの可能な誘電体部材62が示されている。この部材は
導波路の内側端部壁に当接しており且つカップリングスロット14の端部に当接
しながらカップリングスロット14を介して突出している。それは、スロットと
実質的に同一の幅とすることが可能である。部材62の目的はスロットを横断し
てのアークの発生を防止することである。
図4は、図1に示したプレート32上に位置させたマグネトロン及び関連部品
の平面図である。
マグネトロン18はフィラメント変圧器70からフィラメント電力を受取り、
一方ステップダウン変圧器72は、モータ取付具28及びコンデンサ74と関連
して示したバルブ回転モータ26用に電力を供給するために使用することが可能
である。図4において、マグネトロン冷却用空気ブロア76がPC制御ボード7
8と共に図示されている。最後に、導波路10はカップリングスロット14へマ
イクロ波を供給すべく示されている。
本発明を好適実施例に関連して説明したが、変形例は当業者によって想起され
、従って本明細書にお
ける発明は添付の請求の範囲において定義されるものであることを理解すべきで
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Small microwave lamp
Detailed description
The present invention relates to a microwave-driven lamp, and particularly has a small configuration.
It relates to such a lamp.
Recently, based on sulfur or selenium that efficiently generates light in the visible region
A microwave driven lamp using a filling is disclosed. For example, by quote
U.S. Pat. No. 5,404, issued Apr. 4, 1995, which is incorporated herein by reference.
076.
Such a microwave lamp can be used as an illumination light source,
It is used in particular in commercial or industrial lighting. Such lighting
In the case of the application, some general contours of the already existing lamps are applied.
It is desirable to construct a lamp system. Many of these are relatively large induction
Equipped with a ballast, the ballast being overhead adjacent to the associated lamp.
It is installed at the pad position. Therefore, the new lamp system is similarly arranged
Greater utility when occupying similarly sized packages that can be
Will have the property. This is because the electrodeless lamp
It is necessary to keep the various parts of the stem as small as reasonably possible.
I need it. These parts allow light to pass through but close the microwave
Arc housed in a microwave cavity with a metal mesh to contain
Quartz bulb for confining plasma and magneto for generating microwave
A waveguide for carrying microwaves from the magnetron to the cavity, and a magnet.
Power supply for driving the magnetron, and a cooling fan for cooling the magnetron.
Or other means and its power supply. Lamp bulb stabilizes discharge
Rotating in the microwave cavity to
Data will be added.
Increased variety of new lamps, thus the number of places where it can be used
To do so, the lamp itself does not have a reflector. That generation
Alternatively, the lamp may be used in applications requiring light distribution over different areas.
To be inserted into holes in reflectors of some configuration suitable for use
It is. This means that at least 100 mm distance from the lamp case
Requires the light source to extend outward. Keeping the insertion hole at a small diameter
Increase the efficiency of the reflector.
Keep the overall length of the lamp as small as possible
It is desirable to have. The motor that rotates the valve is outside the microwave field
Since it must be positioned, it potentially adds length to the lamp system.
Add. In one such embodiment, the valve stem is coupled with a coupling slot.
And the motor and the coupler on the opposite side of the waveguide.
, Resulting in a very long stem, which is susceptible to breakage.
The cutoff frequency should be sufficient to avoid accidental interference
The waveguide must be of sufficiently narrow width to be tall,
Sufficient to prevent arcing at the location of the
The further problem of having to be tall is encountered. Conventional WR
The -284 waveguide is narrow enough to avoid interfering signals, but about 1-2
An arc occurs because of its height, which correlates with its width in a conventional ratio.
Accordingly, the present invention provides a microwave-driven illumination lamp having a compact configuration.
The purpose is to do.
Another object of the present invention is that the stem supporting the valve is very long.
Not to provide a microwave driven illumination lamp.
Yet another object of the present invention is to provide an arc
The goal is to provide a lamp that has no outbreak.
According to a first aspect of the present invention, there is provided a microwave lamp, in which case the
The pulling slot is located in the cavity end wall, offset from the center to one side, and
The valve stem extends through the end plate offset from the center to the opposite side and
Has an angle other than 90 degrees with respect to the wall, so that the valve is
It is supported at the center. The shaft connected to the motor and valve stem is empty
It is located at the end of the stem outside the torso. In such an embodiment, the
Valve stems are not particularly long and therefore more robust and durable
A support structure is provided.
According to another aspect of the invention, a waveguide for supplying microwaves to a coupling slot is provided.
The waveguide is oriented so that its longitudinal dimension is parallel to the cavity end wall,
To minimize the overall length of the lamp.
According to yet another aspect of the invention, a novel waveguide structure is used, the
In some cases, the waveguide has about the same height as the WR-340 waveguide and
It has the same width as the width of the WR-284 waveguide. In such an embodiment,
The height of the Gnetron antenna is accepted without arcing,
On the other hand, accidental signals that may cause interference are eliminated.
The invention is better understood with reference to the following drawings.
FIG. 1 is a side view of a lamp according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a waveguide portion of the lamp shown in FIG.
FIG. 3 shows the waveguide of the lamp of FIG. 1 taken perpendicular to the coupling slot.
FIG.
FIG. 4 shows how the magnetron and related components are mounted in the lamp of FIG.
FIG. Referring to FIG. 1, according to one embodiment of the present invention.
A lamp is shown. The lamp is a bulb 2 located in a microwave cavity.
have. The bulb can be made of quartz and, for example, sulfur
It contains a discharge forming medium consisting of a filling based on yellow or selenium.
The microwave cavity is cylindrical and comprises a side wall structure and two end walls.
Have been. The sidewall structure and the top end wall in the orientation of FIG.
It consists of a cylindrical metal mesh indicated by reference numeral 3, which mesh
Allows transmission but is substantially opaque to microwaves
Sex. The bottom end wall of the cavity in the orientation of FIG.
It is.
As described above, the microwave lamp shown in FIG. 1 is a conventional non-microwave lamp.
Can be used to replace the
It is desirable to make the lamp as small as possible so that it falls within the contour.
In some conventional microwave lamps where the bulb stem extends from the end wall
The stem penetrates the waveguide for supplying microwaves to the cavity, and the motor
And the coupling ferrule should be located far enough from the microwave field.
Mounted on both sides of the waveguide. However, such an arrangement would
May have the effect of increasing the length of the valve stem and the length of the valve stem.
Makes it easy to break.
According to the invention, the coupling slot is located on one side from the center in the cavity end wall.
Displaced position while valve stem is tilted with respect to end wall
At the opposite side from the center and penetrates the end wall, and the motor and ferrule are hollow
And mounted away from the waveguide. In addition, the lamp length is large
In order not to be disturbed, the longitudinal direction of the waveguide extends parallel to the end wall of the cavity.
as a result,
The lamp is smaller and the overall length is shorter, and the bulb is shorter.
More firmly supported on the system.
Referring again to FIG. 1, a rectangular waveguide 10 is shown, which includes an inner wall 1.
2 and an outer wall 8. The top wall of the waveguide has a coupling slot therein.
2 and is shown in FIG. As further shown in FIG.
In addition, the end wall 16 of the waveguide just exceeds the coupling slot.
A magnetron having an antenna 20 is mounted on the waveguide as shown.
Microwave power is supplied into the waveguide and through coupling slot 14
It is supplied to a microwave cavity where it excites the filling in the valve 2. Figure 2
Hole 21 is shown through which the magnetron antenna and gasket are located.
Protrude.
Referring to FIGS. 1 and 2, the valve stem 22 extends through the hole 24 at an angle other than 90 degrees.
(Approximately 77 degrees in the preferred embodiment), so that the valve is
It is centrally located with respect to the mesh sidewall structure. The motor 26 is a motor support 2
8 while the ferrule 30 connects the motor shaft to the valve stem.
And the valve stem is typically
It is made of quartz. The extension 34 of the support 28 is fixed to the bottom outer surface of the waveguide.
While a gap 36 exists between the motor support and the end wall of the waveguide.
Are there.
In FIG. 1, the waveguide top wall 8 is indicated by the reference numeral 40 beyond the end of the waveguide.
As shown in FIG. Further, the top of the waveguide is flush with the plate 30.
And plate 32 is plated at its end by flanges 44 and 46.
42. With reference to FIGS. 1 and 2, a metallic ring 52 is
Is mounted on the top surface (cavity end). Cylindrical mesh is clamped
Fixed to this ring, and the mesh
Penetrates. Transparent cylindrical enclosure that can be formed from glass or quartz
54 surrounds the screen and is played, for example, by a retainer 56.
And is mounted on the base 42. In the space between the plates 32 and 42 is a thermal insulator
It is arranged.
In the operation of this lamp, the microwave power generated by the magnetron
The valve 2 is located inside via a waveguide and a coupling slot.
Into the cavity. The device is made as small as possible and the magnetron and the cavity
Stable
To provide engagement, the magnetron antenna 20 is removed from the coupling slot 14
It is located at the 案 内 guide wavelength (the wavelength of the signal propagating in the waveguide). Furthermore, even
Enough to have a cut-off frequency high enough to eliminate spontaneous signals
It has been found that a waveguide having a narrow width is needed. For example, try
The waveguide containing the magnetron antenna is higher than the normal operating point of 2450 MHz.
Generates a signal that deviates from the 200 MHz lower band,
The use of wave length tends to exacerbate this condition. WR-284 (I
The waveguide is narrow enough to reject accidental signals.
But the height of this waveguide was
It turned out to be too small to accommodate the Ron antenna. Solve this problem
Has a width of approximately WR-284 waveguide and WR-340 (IEC finger)
A new waveguide having a waveguide height of (constant R-26) was used. This is 2
The transmission of signals below 078 MHz is prevented and the coupling slot
Out of the lower frequency band by reducing the phase shift between
Contributes to suppressing the signal. At the same time, the height of this waveguide caused an arc
Magnetron without letting
It is enough to accommodate the antenna.
The waveguide end wall behind the magnetron is moved farther than usual.
ing. In prototype testing, the lamp impedance is referred to as the waveguide.
A metal tuning knob was used to match. This knob is
Functioned as a capacitor. If you reduce the length to a quarter wavelength,
The location was the same as the magnetron antenna. Be careful to avoid arcing
It is conceivable to arrange the tuning knob alongside the antenna, but the magnetron
The antenna itself is a capacitor across the waveguide. This usually involves removing the end wall
Compensation by placing the antenna closer to the antenna than the quarter wavelength and in an inductive position
Will be compensated. By moving the wall further away, the inductance is reduced.
And the antenna will be seen as the desired tuning capacitance. The best position is moving
It has been found empirically by using possible waveguide end walls.
In many conventional microwave lamps, matching is tuned into the waveguide.
This is done by placing a knob. All possible additional phases are complementary
If so, a half-wavelength waveguide is required. Instead of this system
System, to correct the current path, as shown in Figure 2.
The matching was performed by arranging a thin block 60 beside the object.
FIG. 3 is a drawing viewed from the rear side of the lamp in FIG.
, A dielectric member 62 that can be constructed from mica is shown. This member
Abuts the inner end wall of the waveguide and the end of the coupling slot 14
While projecting through the coupling slot 14. It has slots and
Substantially the same width is possible. The purpose of member 62 is to traverse the slot
This is to prevent the occurrence of all arcs.
FIG. 4 shows the magnetron and related components located on the plate 32 shown in FIG.
FIG.
The magnetron 18 receives filament power from the filament transformer 70,
On the other hand, the step-down transformer 72 is associated with the motor fixture 28 and the capacitor 74.
Can be used to supply power for the valve rotation motor 26 shown as
It is. In FIG. 4, the magnetron cooling air blower 76 is connected to the PC control board 7.
8 together with FIG. Finally, waveguide 10 is coupled to coupling slot 14.
Shown to provide microwaves.
Although the present invention has been described with reference to preferred embodiments, modifications will occur to those skilled in the art.
, Therefore
It is to be understood that the claimed invention is defined in the appended claims.
is there.
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