JPS62113394A - マイクロ波放電光源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、マイクロ波放電を利用したマイクロ波放電
光源装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図および第３図はたとえば特開昭５９−１１４７９
３号公報に示された従来のマイクロ波放電光源装置の構
成を示す断面図と、電源部の回路図であり、第２図にお
いて、１はマグネトロン、２はマグネトロンアンテナ、
３は導波管、４は内壁の形状を回転対、称形に構成され
たマイクロ波共振空胴、５は前記マイクロ波共振空胴４
と導波管３の接合部に設けられたマイクロ波給電口、６
は球形に形成された無電極ランプである。

この無電極ランプ６は支持８１１に支持され、マイクロ
波共振空胴４の中央部に配設されている。

このマイクロ波共振空胴４の開口部はメツシュ板９で覆
われている。

また、導波管３の一部には、通気口８が設けられている
。これらのマグネトロン１、マグネトロンアンテナ２、
導波管３、マイクロ波共振空胴４、マイクロ波給電口５
１．無電極ランプ６は筐体１０内に収納されている。こ
の筐体１０には、冷却ファン７が設けられている。冷却
ファン７はマグネトロン１および無電極ランプ６を冷却
するためのものである。

次に、動作について説明する。マグネトロン１によって
発生したマイクロ波は、マグネトロンアンテナ２を通じ
て導波管３中に放射される。

このマイクロ波は導波管３を伝播し、給電口５を通して
マイクロ波共振空胴４中に放射され、マイクロ波共振空
胴４中にマイクロ波電磁界を形成する。このマイクロ波
電磁界により、無電極ランプ６内のガスが放電し、無電
極ランプ６の内壁が熱せられ、無電極ランプ６中にある
水銀などの金属が蒸発しガス化されて、放電は金属ガス
の放電に移り、金属ガスの種類に応じた特定の発光スペ
クトルを持つ光が放射される。この状態はマイクロ波エ
ネルギが注入される限り持続する。

一方、マグネトロン１の電源部には、第３図に示すよう
な全波整流回路が用いられる。この第３図において、Ｅ
は交流電源であり、トランスＴ２はヒータトランスで、
１次側ＰＴ２が交流電源Ｅに接続され、２次側ＳＴ２が
マグネトロン１のヒータに接続されている。

また、Ｔ１は高圧昇圧リーケージトランスで、１次側Ｐ
ＴＩは、ランプ点灯用スイッチＫＯを介して交流電源Ｅ
に接続され、２次側ＳＴ１は電流制限用主コンデンサＣ
Ｏを介してダイオードＤ１〜Ｄ４によって形成されるブ
リッヂ型の余波整流回路に接続されている。この余波整
流回路の出力端ａ（＋側）およびｂ（−側）が上記マグ
ネトロン１のアノードおよびカソードに、それぞれ接続
される。

さらに、電流制限用主コンデンサＣＯの両端には、容量
切換用スイッチに１と副コンデンサＣ１との直列体が並
列に接続され、上記容量切換用スイッチに１は高圧昇圧
リーケージトランスＴ１の１次側ＰＴＩに並列に接続さ
れたタイマＴＭＫよって駆動され、ランプ点灯用スイッ
チＫＯを投入後所定の時間経過後に開路されるように構
成されている。　゛ 上記電流制限用主コンデンサＣＯはマグネトロンアンテ
ナする電力を設定するもので、その容量の値は無電極ラ
ンプ６に供給するマイクロ波電力が無電極ランプ６の定
格電力になる値とし、また容量切換用スイッチに１が閉
じているときは副コンデンサＣ１の容量を電流制限用土
コンデンサＣＯＫ付加して、無電極ランプ６の定格電力
より大きいマイクロ波電力が無電極ランプ６に供給する
ようにして、ランプの始動時間の短縮を図るためのもの
である。

また、第３図中、７はマグネトロンｌおよび無電極ラン
プ６を冷却するための冷却ファンである。

次に、この電源部の動作を説明する。まず、交流電源Ｅ
を投入すると、マグネトロン１のヒータが予備加熱され
ると同時に、マグネトロン１および無電極ランプ６を冷
却するための冷却ファン７が回転する。

次にランプ点灯用スイッチＫＯを投入すると、高圧昇圧
リーケージトランスＴ１の２次側ＳＴＩに高電圧を誘起
し、電流制限用主コンデンサＣＯおよび副コンデンサＣ
１を介して余波整流回路に印加され、余波整流回路の出
力端ａ＋ｂに接続されているマグネトロンＩＫマグネト
ロン１の動作電圧である４　Ｋｍ’Ｏ−Ｐの電圧が印加
されて、マグネトロン１がマイクロ波を発振し、無電極
ランプ６が点灯する。

このとき、発生するマイクロ波電力は、上記ランプ点灯
スイッチＫＯが閉じているので、電流制限用主コンデン
サＣＯと副コンデンサＣ１の和の容量であるから、無電
極ランプ６には、無電極ランプ６の定格電力よりも大き
い電力が供給される。

このため、無電極ランプ６の定格電力で点灯したときよ
りも速く安定状態に達する。

ランプ点灯用スイッチＫＯを投入と同時に作動し始めた
タイマＴＭにより、ランプ点灯用スイッチＫＯを投入後
、所定時間経過後に容量切換用スイッチに１が開する。

その後は定格電力で無電極ランプ６が点灯し、ランプ点
灯用スイッチＫＯが開するまで無電極ランプ６は点灯し
続ける。

つまり、以上の動作は、容量切換用スイッチに１により
、マグネトロン１に印加される電力を変化させることＫ
より、マグネトロン１から発生するマイクロ波電力を変
化させる。これＫより、無電極ランプ６に印加される電
力を変化させることとなり、無電極ランプ６の調光制御
をすることとなる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上のような従来のマイクロ波放電光源装置においては
、容量切換用スイッチに１により電流制限用主コンデン
サＣＯＫ副コンデンサＣ１を並列に接続または切断する
ことにより、電流制限用主コンデンサＣＯの総容遣を断
続的に変化させることにより、マグネトロン１に印加す
る電力量を変化させて、無電極ランプ６の調光制御を行
なっている。

このため、なめらかにかつ連続的な調光制御を行なう場
合に技術的に困難であるという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、無電極ランプの調光を、なめらかにかつ連続的に
調光制御できるマイクロ波放電光源装置を得ることを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るマイクロ波放電光源装置は、交流電源に
整流回路、ＤＣ電力制御回路、スイッチング回路および
高圧昇圧トランスの１次側を直列に順に接続し、高圧昇
圧トランスの２次側を整流回路と電流検出器用抵抗を介
してマグネトロンのアノードに接続し、電流検出器用抵
抗の両出力端を電力比較回路に入力端に接続し、電力比
較回路の出力端を直流電力制御回路の制御入力端に接続
し、調光制御回路の出力端を電力比較回路の制御入力端
に接続したものである。

〔作　用〕

この発明においては、交流電源の電力を整流回路で整流
して直流電力制御回路を介してスイッチング回路で交流
にして高圧昇圧トランスで昇圧し、電流検出器用抵抗に
よってマグネトロン供給されている電流値を検出して、
電力比較回路にフィードバックすることにより、調光制
御回路に設定された調光設定電圧と比較され、フィード
バック制御により直流電力制御回路の出力電力が制御さ
れて、無電極ランプがなめらかにかつ連続的な調光とな
るように自動制御される。

〔実施例〕

以下、この発明のマイクロ波放電光源装置の実施例を図
面を参照して説明する。第１図はその一実施例の電源部
の回路図である。なお、この発明のマイクロ波放電光源
装置の構成を示す断面図は〔従来の技術〕の欄で説明し
た第２図の構成とまったく同一である。

この第１図において、１２はランプ点灯用スイッチＫＯ
を介して、交流電源Ｅと直列に接続されて、交流電源Ｅ
を整流する整流回路である。この整流回路１２の出力端
は直流（以下ＤＣという〕電力制御回路１３の入力端に
接続されている。

このＤＣ電力制御回路１３の出力端はスイッチング回路
１４を介して高圧昇圧トランスＴ３の１次巻線ＰＴ３の
両端に接続されている。スイッチング回路１４はＤＣｔ
Ｃ電力制御回路１３力をスイッチングして所望の周波数
の交流を高圧昇圧トランスＴ３の１次巻線ＰＴ３に印加
するためのものである。

高圧昇圧トランスＴ３の２次巻線ＳＴ３の両端はダイオ
ードＤ１〜Ｄ４でブリッジ接続した全波整流回路の入力
端に接続されている。この整流回路の出力端ａは電流検
出用抵抗Ｒを介してマグネトロン１のアノードに接続さ
れている。

電流検出用抵抗Ｒ’（ｉ’３両端は電力比較回路１６の
入力端に接続されており、この電力比較回路１６の出力
端はＤＣ電力制御回路１３の制御入力端に接続されてい
る。さらに、この電力比較回路１６の入力端には、調光
制御回路１５の出力端が接続されている。

この調光制御回路１５は無電極ランプ６からの一光出力
を任意に設定するための調光制御回路であり、また、電
力比較回路１６は前記電流検出器用抵抗Ｒからの出力電
圧と調光制御回路１５からの出力電圧を比較して、任意
に設定された光出力となるように、前記ＤＣ電力制御回
路１３に制御信号を出力するものである。

なお、その他の回路構成は第３図とまったく同一であり
、同一部分には同一符号を付してその構成の説明を省略
する。

上記のように構成されたマイクロ波放電光源装置におい
ては、すでに従来例で説明したような動作により、★イ
クロ波エネルギによって無電極ランプ６内のガスが放電
励起されて発光する。

一方、マグネトロン１の電源部は第１図に示すような回
路構成により、次のような動作をする。

まず、交流電源Ｅを投入するとマグネトロン１のヒータ
が予備加熱されると同時にマグネトロン１および無電極
ランプ６を冷却するための冷却ファン７が回転する。

次にランプ点灯用スイッチＫＯを投入すると、整流回路
１２により交流電源Ｅが整流される。そして、整流され
た電力はＤＣ電力制御回路１３により、調光制御回路１
５で設定された所望の直流電力となるよう制御され、Ｄ
Ｃ電力として、スイッチング回路１４に入力される。

次に、スイッチング回路１４は所望の周波数の交流電力
を発生するため、ＤＣ電力制御回路１３から出力された
ＤＣ電力を所望の周波数でスイッチングする。

この所望の周波数の交流電力は、高圧昇圧トランスＴ３
の１次巻線ＰＴ３に印加されて、高圧昇圧トラン不Ｔ３
の２次巻線ＳＴ３に高電圧を誘起し、ブリッヂ型の全波
整流回路に印加され、この全波整流回路の出力端ａ、ｂ
に電流検出用抵抗Ｒを介して接続されているマグネトロ
ン１にマグネトロン１の動作電圧である４ＫＶＯ−Ｐの
電圧が印加されて、マグネトロン１がマイクロ波を発振
し。

無電極ランプ６が点灯する。

この場合、マグネトロン１には、ＤＣ’ｌ力制御回路１
３より出力された電力がマグネトロン１のアノード、カ
ソード間に全波整流回路の出力端ａ。

ｂより電流検出用抵抗Ｒを介して供給される。

これだより、供給された電力に比例した電流がアノード
電流として、マグネトロン１のアノードと直列に接続さ
れた電流検出器用抵抗Ｒに流れる。

したがって、電流検出器用抵抗Ｒからアノード電流およ
びマグネトロン１に供給電力に比例した電流値電工が出
力される。この電流値電圧は電力比較回路１６に入力さ
れて、無電極ランプ６からの所望の光出力を得るため、
所望の光出力と等価の電力をマグネ）ｏン１に印加する
よう調光制御回路１５に設定された、調光設定電圧と比
較される。

これにより、比較された結果が、所望の光出力（マグネ
トロン１印加電力）より低い場合には、Ｄ　Ｃ’Ｅｔ力
制御回路１３に対して、電力比較回路１６は、電力増大
信号を出力する。このため、ＤＣ’！力制御回路１３か
らの出力ｍ力が増大し、マグネトロン１からのマイフロ
ラ序ユ木ルギカ（僧＋ナス−その結果、無電極ランプ６
の光出力が増加する。

一方、比較された結果が所望の光出力より低い場合には
、上記の逆の動作をして無電極ランプ６の光出力が減少
する。

以上のような動作を繰り返すフィードバック制御により
マグネトロン１に供給される電力を制御することができ
る。つまり、調光制御回路１５に所望の調光設定電圧を
設定することにより、無電極ランプ６の光出力を所望の
出力に調光制御することができる。

また、なめらかに、かつ連続的に調光設定電圧を可変設
定することにより、無電極ランプ６の光出力をなめらか
に、かつ連続的に調光制御することができる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、電流検出器用抵抗によ
ってマグネトロンに供給されている電流値を検出し、マ
グネトロンに印加する電力を制御するフィードバック制
御を行うようにしたので、無電極ランプの調光を、なめ
らかに、かつ連続的に調光制御できるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のマイクロ波放電光源装置の一実施例
の電源部の回路図、第２図は従来のマイクロ波放電光源
装置の構成を示す断面図、第３図は従来のマイクロ波放
電光源装置の電源部の回路図である。 １・・・マグネトロン、３・・・導波管、４・・・マイ
クロ波共振空胴、６・・・無電極ランプ、１２・・・整
流回路、１３・・・ＤＣ電力制御回路、１４・・・スイ
ッチング回路、１５・・・調光制御回路、１６・・・電
力比較回路、Ｔ３・・・高圧昇圧トランス、Ｄ１〜Ｄ４
・・・ダイオード、Ｒ・・・電流検出用抵抗。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少なくとも一面に網体を設けたマイクロ波共振空胴内に
   配設された無電極ランプと、この無電極ランプをマイク
   ロ波放電磁界により放電発光させるために導波管を通し
   てマイクロ波電力を供給するマグネトロンと、入力交流
   電源を整流する整流回路と、この整流回路に直列に接続
   され入力交流電源を直流に変換して電力制御をする直流
   電力制御回路と、この直流電力制御回路の出力をスイッ
   チングして所望の交流電力を得るためのスイッチング回
   路と、このスイッチング回路の交流出力を昇圧する高圧
   昇圧トランスと、この高圧昇圧トランスの出力電圧を整
   流する全波整流回路と、この全波整流回路の出力端と上
   記マグネトロンの間に直列に接続された電流検出用抵抗
   と、上記無電極ランプからの光出力を任意に設定するた
   めの調光制御回路と、この調光制御回路で設定された値
   と、上流電流検出用抵抗の両端の出力とを比較して上記
   直流電力制御回路の出力を制御する電力比較回路とを備
   えたことを特徴とするマイクロ波放電光源装置。