KR100494999B1 - Apparatus To Generate A Rotating Field For Electrodeless High-intensity Discharge Lamps - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무전극 방전램프용 원편파 초고주파 발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초고주파 전기장(ELECTRIC FIELD)의 선편파(LINEARLY POLARIED WAVE)를 원통형, 타원형 및 원통형으로 연이어지는 도파관(WAVEGUIDE)을 통과하며 원편파(CIRCULARLY POLARIZED WAVE)로 변환시키는 장치에 관한 것으로서, 상기 전자장이 인입되는 사각형도파관(10)이 직각으로 연결되는 원통형도파관(11)과 방전램프(16)가 내설된 원통형도파관(14)사이에 타원형도파관(12)이 연결부재(15)에 의해 연결 구성됨에 있어, 타원형도파관(12)의 길이, 단축, 장축의 지름 길이의 조건에 따라 상기 타원원도파관(12)이 Ｘ축에 대하여 기울기 각도가 조절 고정될 수 있도록 되어 있는 것을 특징으로 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a circular polarized microwave generator for an electrode discharge lamp, and more particularly to a circular polarized microwave generator for an electrodeless discharge lamp, A cylindrical waveguide (11) in which a rectangular waveguide (10) into which the electromagnetic field is introduced is connected at right angles to a cylindrical waveguide (14) in which a discharge lamp (16) is embedded, and a device for converting the rectangular waveguide into a circular polarized wave. The elliptic waveguide 12 is connected to the X-axis by the connecting member 15 and the length of the elliptical waveguide 12, the short axis of the elliptical waveguide 12, And the tilt angle can be adjusted and fixed.
Description
본 발명은 무전극 방전램프용 원편파 초고주파 발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초고주파 전기장(ELECTRIC FIELD)의 선편파(LINEARLY POLARIED WAVE)를 원통형, 타원형 및 원통형으로 연이어지는 도파관(WAVEGUIDE)을 통과하며 원편파(CIRCULARLY POLARIZED WAVE)로 변환시키는 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a circular polarized microwave generator for an electrode discharge lamp, and more particularly to a circular polarized microwave generator for an electrodeless discharge lamp, And converts it into a circular polarized wave.
일반적인 무전극 고출력 방전램프은 선편파의 초고주파를 이용하고 있고, 이 선편파는 방전램프의 일정한 곳에 집중되므로 불균일하게 방전되는 문제점이 있었으며, 이는 방전램프가 국부적으로 가열되어 쉽게 파열되는 원인의 문제점이 있었다. Generally, an electrode-free high-power discharge lamp uses an ultra-high frequency of line polarized wave. Since the line wave is concentrated at a certain place of the discharge lamp, there is a problem that the discharge lamp is unevenly discharged.
이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 구동력을 이용하여 방전램프을 회전시키는 수단과 상기 선편파를 원편파로 변환시키는 수단, 방법으로 해결, 이용되고 있다.In order to solve such a problem, a means for rotating a discharge lamp using a driving force and a means for converting the linear polarized wave into a circular polarized wave have been solved and used.
상기 구동력을 이용하여 방전램프을 회전시키는 기술수단은 미국특허 제 5404076호로, 상기 선편파를 원편파로 변환시키는 기술수단은 미국특허 제 5227698호, 특허 제10-0290708호 및 특허 제10-0301205호로 각각 알려져 있으나, 상기 방전램프을 회전시키는 기술수단은 별도의 구동장치 등을 부가적으로 설치하여야 하므로 이에 따르는 문제점이 많았고, 방전램프의 외형이 커지는 등의 문제점이 있었다. Technical means for rotating the discharge lamp using the driving force are disclosed in U.S. Patent No. 5,404,076, and technical means for converting the linear polarized wave into circular polarized wave are described in U.S. Patent Nos. 5227698, 10-0290708, and 10-0301205 However, since a technical means for rotating the discharge lamp has to additionally provide a separate driving device, there have been a lot of problems and a problem has arisen in that the outer shape of the discharge lamp is increased.
또한, 상기 선편파를 원편파로 변환시키는 기술수단은 상기 방전램프의 구동수단의 설치에 따르는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 상기 선편파의 도파관을 병렬로 설치하되, 일측 도파관의 길이를 더 길게하여 방전램프에 도달하는 각 선편파의 위상차가 900 로 이루어져 합하여지며 원편파로 변환되게 하는 기술수단과, 전자장을 구성하는 초고주파 공동(MICROWAVE CAVITY) 내에 유전체(DIELECTRIC)를 삽입하여 상기 전자장을 2방향으로 분리하고, 이 분리된 전자장이 각각 상이한 속도로 진행, 그 위상차로 방전램프에서 원편파로 이루어지게 하는 기술수단이였다.The technical means for converting the linear polarized wave into the circular polarized wave is to solve the problem associated with the installation of the driving means of the discharge lamp. The waveguide of the linear polarized wave is arranged in parallel, and the length of one waveguide is made longer A technical means for making the phase difference of each line polarized wave reaching the discharge lamp to be 90 0 and being combined and converted into a circularly polarized wave and a dielectric means for inserting a DIELECTRIC in a microwave cavity constituting the electromagnetic field, And the separated electromagnetic fields proceeded at different speeds, respectively, and the phase difference was made into a circular polarized wave in the discharge lamp.
그러나, 상기 도파관을 병열로 연결하며 길이를 다르게 하여 위상차를 이루게 하는 경우는 방전램프 기구의 외형이 커지며, 제작이 번거롭고 불편해지는 등의 문제점이 있고, 초고주파 공동내에 유전체를 삽입하여 전자장을 2방향으로 분리하고 속도를 상이하게 하여 위상차를 이루게 하는 경우는 유전체의 유전율에 한도가 있어, 이 유전율을 원하는 수준으로 제작하려면 기구의 두께가 과다하게 커져야 하는 등의 문제점이 있었다.However, when the waveguides are connected in parallel to each other and the lengths thereof are made different from each other to form a phase difference, the outer shape of the discharge lamp mechanism becomes large and the fabrication becomes cumbersome and inconvenient. The dielectric constant of the dielectric is limited in the case where the phase difference is obtained by separating and varying the speed. To fabricate the dielectric constant to a desired level, there is a problem that the thickness of the mechanism must be excessively large.
본 발명은 이상과 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 전자장이 통과되는 도파관상에 일정한 각도를 갖은 타원형을 배열하여 이 타원형의 단축과 장축 및 장, 단축 기울기(경사각)의 기하학적 구조만으로, 상기 전자장이 방전램프에 원편파로 도달되게 하는 원편파 초고주파 발생장치를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a waveguide in which an ellipse having a certain angle is arranged on a waveguide through which an electromagnetic field passes, Frequency electromagnetic field generating device that allows the electromagnetic field to reach the discharge lamp with a circular polarization with only a geometrical structure.
본 발명의 다른 목적은 원편파에 의한 방전램프의 균일한 방전을 위해 도파관상의 타원형의 단축과 장축의 지름 및 장, 단축 기울기의 기하학적 구조를 조절할 수 있는 무전극 방전램프용 원편파 초고주파 발생장치를 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a circular polarized microwave generating device for an electrodeless discharge lamp capable of controlling a short axis of an ellipse on a waveguide and a geometry of a diameter and a long axis and a short axis of a long axis for uniform discharge of a discharge lamp by a circular polarized wave .
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전자장이 도파관을 통하여 방전램프에 원편파로 도달되게 함에 있어서, 상기 전자장이 인입되는 사각형 도파관또는 초고주파 발생장치가 직접 직각으로 연결되는 원통형 도파관이 타원형 도파관 및 방전램프가 내설된 원통형 도파관으로 순차적으로 연결 구성됨에 있어, 상기 타원형 도파관의 길이 및 단축, 장축 지름의 조건에 따라 원통형 도파관의 수평축에 대하여 타원형 도파관의 기울기 각도가 가변, 조절되며 원편파로 변환되게 한것이다. In order to achieve the above object, in the present invention, in order to allow an electromagnetic field to reach circularly polarized waves through a waveguide through a waveguide, a rectangular waveguide in which the electromagnetic field is introduced or a cylindrical waveguide in which a microwave generator is directly connected at right angles, The angle of inclination of the elliptical waveguide relative to the horizontal axis of the cylindrical waveguide is varied and adjusted according to the conditions of the length, the short axis and the major axis diameter of the elliptical waveguide so that the circularly polarized wave is converted into the circularly polarized wave All.
이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 분리 사시도이고, 도 2는 본 발명이 결합된 상태를 나타낸 사시도면이며, 도 3은 본 발명의 일실시 상태를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 A - A선 단면도, 도 5는 본 발명의 B - B선 단면도이다. 2 is a perspective view showing a state where the present invention is combined, FIG. 3 is a view showing an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a sectional view taken along line A - A of the present invention. And Fig. 5 is a cross-sectional view taken along line B-B of the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명은 전자장이 도파관을 통하여 방전램프에 원편파로 도달되게 함에 있어서, 상기 전자장이 인입되는 사각형도파관(10), 또는 초고주파 발생장치가 직접 직각으로 연결되는 원통형도파관(11)의 사이에 수개로 이루어진 선형편파차단필터(13)가 형성되어 있고, 상기 원통형도파관(11)과 원통형도파관(14) 사이에 타원형도파관(12)이 그 상하부에 일체로 연결된 원통형도파관(11')(14')이 연결부재(15)로 각각 연결구성되며, 방전램프(16)가 원통형도파관(14)내에 내설 구성되어 있다.As shown in FIG. 1, the present invention provides a rectangular waveguide 10 in which the electromagnetic field is introduced, or a cylindrical waveguide 11 in which a microwave generator is directly connected at right angles to allow an electromagnetic field to reach circularly polarized waves through a waveguide, And a cylindrical waveguide 11 'which is integrally connected to the upper and lower portions of the elliptical waveguide 12 between the cylindrical waveguide 11 and the cylindrical waveguide 14. The linear waveguide filter 13 is formed between the cylindrical waveguide 11 and the cylindrical waveguide 14, (14 ') are connected to the connecting member (15), respectively, and the discharge lamp (16) is housed in the cylindrical waveguide (14).
상기 타원형도파관(12)은 상하에서 일체로된 원통형도파관(11')(14')이 원통형도파관(11)(14)과 각각 상기 연결부재(15)로 연결 구성됨에 있어, 타원형도파관(12)의 기울기각도, 타원형 도파관(12)의 길이 및 단축, 장축 지름폭의 조건에 따라 원통형도파관 Ｘ축에 대하여 가변 조절되며 고정시켜 사용할 수 있도록 되어 있다. 상기 원통형도파관(14)의 선단부에는 금속망 또는 광추출공이 천공된 금속판(17)이 형성되어 있다. The elliptical waveguide 12 has a cylindrical waveguide 11 'and a cylindrical waveguide 11' formed integrally with the cylindrical waveguides 11 and 14 and the connecting member 15, The length of the elliptic waveguide 12, the short axis of the elliptic waveguide 12, and the width of the major axis diameter of the cylindrical waveguide. A metal plate or a metal plate 17 having a light extracting hole is formed at the tip of the cylindrical waveguide 14.
미설명부호 18은 사각형 도파관의 입구상에 전자파 발생장치로부터 마이크로파를 입사되게 하는 것이다. Reference numeral 18 denotes a microwave to be incident on the entrance of the rectangular waveguide from the electromagnetic wave generator.
이와 같이 구성된 본 발명을 바람직한 실시예에 따라 작용을 설명하면 다음과 같다.The operation of the present invention constructed as above will be described according to a preferred embodiment.
사각형도파관(10)의 입구상에 마그네트론을 장치, 전자파를 발생, 공급하게되면, 이와 연결된 원통형도파관(11), 타원형도파관(12) 및 원통형도파관(14)을 통하며 그 내에 장치된 방전램프(13)에 도달되어 방전되게 한다.When a magnetron is generated and supplied to the entrance of the rectangular waveguide 10, an electromagnetic wave is generated and supplied through the cylindrical waveguide 11, the elliptic waveguide 12 and the cylindrical waveguide 14 connected thereto, 13) to be discharged.
이때, 상기 타원형도파관(12)을 원통형도파관(11)(14)의 사이에 연결 고정함에 있어, 타원형도파관(12)의 길이를 약 60~90㎜, 단축의 지름 약 15~20㎜로서 상기 원통형도파관(11)(14)의 지름과 일치하고,상기 타원형도파관(12) 장축의 지름 약20~25㎜의 조건이 주어 질 때, 도 3에 도시된 바와 같이, Ｘ축에 대하여 θ(350 ~ 450) 기울기로, 조절한 후, 상기 연결부재(15)에 각각 끼워 고정연결하여 전자파를 통과되게 한다.When the elliptical waveguide 12 is connected and fixed between the cylindrical waveguides 11 and 14, the length of the elliptic waveguide 12 is about 60 to 90 mm, the diameter of the minor axis is about 15 to 20 mm, when a match the diameter of the waveguide 11, 14, wherein the elliptical waveguide (12) diameter of about 20 ~ 25㎜ conditions given in the major axis, as shown in Figure 3, with respect to the X-axis θ (0 35 To 45 0 ), and then the electromagnetic wave is passed through the connecting member 15 while being fixedly connected to each other.
또는 상기 초고주파의 주파수가 2.45GHZ 인 경우, 상기 관 길이 약 113㎜, 장축지름 108㎜, 장축지름 80㎜, X축에 대하여 40 ~ 500 기울기 경사각으로 조절한 후, 상기 연결부재(15)에 각각 끼워 고정연결하여 전자파를 통과되게 한다.Or when the frequency of the very high frequency of 2.45GH Z, and then the tube length of about 113㎜, the major axis diameter 108㎜, the major axis diameter 80㎜, with respect to the X-axis adjusted to 40 to 50 0 inclination angle of inclination, the connection member 15 So as to allow the electromagnetic waves to pass therethrough.
그러면, 이상의 타원형도파관(12)을 통과하는 과정에서 단축의 지름과 장축의 지름의 차이에서 속도의 위상차가, 또한 상기 Ｘ축에 대한 경사각도에 의해 회전의 위상차가, 각각 발생하며 타원형도파관(12) 길이 만큼 진행되어, 상기 방전등(13)에 도달되는 전자파는 상기 위상차로 900 상의 원편파로 변환되어 균일하게 방전램프의 외면에 도달되어 방전되게 한다.Then, in the process of passing through the elliptic waveguide 12, the phase difference of the speed is different from the diameter of the minor axis and the diameter of the major axis, and the phase difference of rotation is generated by the inclination angle with respect to the X axis, ), And the electromagnetic wave reaching the discharge lamp 13 is converted into a circular polarized wave of 90 0 with the phase difference to be uniformly discharged to the outer surface of the discharge lamp to be discharged.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 전자장이 통과되는 도파관상에 일정한 각도를 갖은 타원형을 배열하여 이 타원형의 단축과 장축 및 장, 단축 기울기(경사각)의 기하학적 구조만으로, 상기 전자장이 방전램프에 원편파로 도달되게 하는 효과가 있고, 원편파에 의한 방전램프의 균일한 방전을 위해 도파관상의 타원형의 단축과 장축의 지름 및 장, 단축 기울기의 기하학적 구조를 조절할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, an elliptical shape having a certain angle is arranged on a waveguide through which an electromagnetic field passes, and the electromagnetic field is applied to the discharge lamp only by the geometry of the short axis of the ellipse and the long axis, In order to uniformly discharge the discharge lamp by the circular polarized wave, there is an effect that the short axis of the elliptical shape on the waveguide and the geometrical structure of the diameter, the long axis and the short axis inclination of the long axis can be controlled.
도 1은 본 발명의 분리 사시도1 is an exploded perspective view
도 2는 본 발명이 결합된 상태를 나타낸 사시도면2 is a perspective view showing a state in which the present invention is combined;
도 3은 본 발명의 일실시 상태를 나타낸 도면3 is a view showing one embodiment of the present invention
도 4는 본 발명의 A - A선 단면도4 is a cross-sectional view taken along line A-A of the present invention
도 5는 본 발명의 B - B선 단면도5 is a sectional view taken along the line B - B of the present invention
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명[Description of Drawings]
10 : 사각형도파관 11,11', 14,14' : 원통형도파관10: rectangular waveguide 11, 11 ', 14, 14': cylindrical waveguide
12 : 타원형도파관 13 : 선편파 차단필터 12: elliptical waveguide 13: Linear polarization filter
15 : 연결부재 16 : 방전램프15: connection member 16: discharge lamp
17 : 금속판17: metal plate
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