JP2000353495A - 高輝度マイクロ波ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 指向性の高い光出力を与えることの可能なマ
イクロ波放電ランプを提供する。 【解決手段】 本発明の無電極マイクロ波放電ランプ
は、マイクロ波エネルギの供給源と、マイクロ波空胴
と、マイクロ波エネルギを供給源からマイクロ波空胴へ
伝達させる構成体と、マイクロ波空胴内に配設されてい
るバルブと、マイクロ波空胴内に配設されているリフレ
クタとを有している。該リフレクタは該バルブを取囲む
反射性空胴を画定しており且つその内側表面積はマイク
ロ波空胴の内側表面積よりも著しく小さい。該リフレク
タの一部はバルブに近接した位置からマイクロ波空胴の
光透過性端部へ延在する光射出用のアパーチャを画定す
ることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はマイクロ波放電ラン
プに関するものである。更に詳細には、本発明は、マイ
クロ波空胴の内側に光反射性物質を具備するマイクロ波
放電ランプに関するものである。本発明は、又、封止型
マイクロ波ランプシステムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波放電ランプは当該技術分野に
おいて公知である。動作において、マグネトロン又はそ
の他のマイクロ波エネルギ供給源が導波路を介してマイ
クロ波空胴へマイクロ波エネルギを伝送する。充填物を
収容する無電極バルブがマイクロ波空胴内に配設されて
いる。マイクロ波エネルギが該充填物に結合され、該充
填物は励起されて光を射出する。

【０００３】発明者がＵｒｙ ｅｔ ａｌ．であり「マ
イクロ波空胴内に非導電性のリフレクタを有するマイク
ロ波駆動型ランプ（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｐｏｗｅｒｅ
ｄＬａｍｐ ｈａｖｉｎｇ ａ Ｎｏｎ−ｃｏｎｄｕｃ
ｔｉｖｅ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ ｗｉｔｈｉｎ ｔｈｅ
Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｃａｖｉｔｙ）」という名称の
米国特許第５，３３４，９１３号はマイクロ波空胴の内
側にリフレクタを有するマイクロ波放電ランプを開示し
ている。その内部リフレクタは、典型的に、光出力を指
向付けさせるために外部リフレクタの継続した部分とし
て使用されている。

【０００４】図１はアメリカ合衆国メーリーランド、ロ
ックビル、フュージョンライティング、インコーポレイ
テッドから市販されているスタンダードのＬｉｇｈｔ
Ｄｒｉｖｅ（商標）１０００マイクロ波放電ランプの概
略図である。包囲体１が電源及び制御回路と共にマグネ
トロン及び導波路を収納している。マイクロ波エネルギ
がマイクロ波空胴３へ結合され、該空胴３は中実部分５
とメッシュ部分７とを有するスクリーン４によって画定
されている。バルブ９がマイクロ波空胴３内に配設され
ている。外部リフレクタ１１がマイクロ波空胴３の周り
において包囲体１に装着されている。バルブ充填物は、
典型的に、例えば、米国特許第５，４０４，０７６号に
記載されているように、硫黄又はセレン充填物である。

【０００５】米国特許第５，８４１，２３３号において
詳細に説明されているように、マイクロ波空胴３の内側
においてダイクロイックミラーが装着されている。図２
に示したように、ダイクロイックミラー１３はスクリー
ン４の中実部分５とメッシュ部分７との間の接合部に装
着されている。ミラー１３は外部リフレクタ１１と共に
使用されてバルブ９からの光出力に対し指向付けを行
う。バルブ９は、典型的に、外部リフレクタ１１の焦点
に位置される。

【０００６】図３は、米国特許第５，９０３，０９１号
に開示されているように、マイクロ波空胴の内側表面上
に反射性コーティングを設けたマイクロ波ランプの概略
断面図である。反射性コーティング１５は共振マイクロ
波空胴として構成されている金属包囲体１７の内側表面
上に設けられている。コーティングが設けられていない
バルブ１９が包囲体１７内に配設されている。該包囲体
はアパーチャ２１を画定しており、該アパーチャはスク
リーン又はメッシュ２３で被覆されている。マイクロ波
エネルギがカップイングスロット即ち結合用スロットを
介してマイクロ波空胴へ供給される。該エネルギはバル
ブ１９内の充填物と結合され、該充填物は励起されると
光を射出する。その光は主にアパーチャ２１を介して包
囲体１７から外に出る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の点に
鑑みなされたものであって、上述した如き従来技術の欠
点を解消し、マイクロ波空胴の内側に光反射性の物質を
使用するマイクロ波放電ランプを提供することを目的と
する。特に、本発明は、効果的に外部に光学的要素へ結
合させることの可能な高パワーアパーチャランプを提供
することを目的とする。

【０００８】本発明の別の目的とするところは、光パイ
プ、ガラス繊維又はプラスチックオプティカルファイバ
からなる束、又は代替器具を効率的に駆動することの可
能な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、封止型マイクロ波放電ランプシステ
ムを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】従来のマイクロ波放電ラ
ンプから供給される光は等方的である。即ち、励起され
たプラズマは全ての方向に光を射出する。然しながら、
光源に対する多くの適用例において、光がより指向性の
ものであることが望ましい。例えば、上述したライトド
ライブ即ちＬｉｇｈｔ Ｄｒｉｖｅ（商標）１０００に
対する１つの適用例は、中空の光導管即ち「光パイプ」
内に光を供給することであり、該光パイプはその光を光
源から比較的に一様にある距離にわたって分布させる
（例えば、最大で約２０メートル）。例えば、１つのタ
イプの光パイプは光学的照明用フィルム（ＯＬＦ）を使
用し且つそのパイプに入る光をあるビーム角度内におい
て分布させることが可能であるに過ぎない（例えば、典
型的に２６．５゜半角以下）。別のタイプの光パイプが
欧州特許公開番号ＥＰ０８８９２８５に記載されてい
る。この光パイプは光の比較的狭いビーム角度を必要と
し、４゜と８゜との間の半角である。最も好適な光パイ
プは同時係属中の米国特許出願第６０／１７，２４５号
に記載されている。この最も好適な光パイプは廉価な物
質及び簡単な構造を結合させて効率的且つ一様な光分布
システムを提供し、該システムは約１５゜の半角又はそ
れ以下を有する光ビームを有益的に使用することを可能
とする。

【００１０】ライトドライブ即ちＬｉｇｈｔ Ｄｒｉｖ
ｅ（商標）１０００においては、上述したスクリーン
４、ダイクロイックミラー１３、外部リフレクタ１１は
可及的に多くの光をＯＬＦ光パイプに対し所望の２６．
５゜半角内に指向すべく構成される。然しながら、等方
的な光源の場合には、光を効率的に回収し且つ再指向さ
せることは困難である。球状形状からディスク形状への
光の「展開」は、通常、その拡がりを増加させ且つ光源
の輝度を低下させ、それにより所望のビーム角度に指向
させることの可能な有用な光の量を減少させる。この問
題はダイクロイックミラー及び外部リフレクタ表面にお
ける損失によって更に悪化される。このようなランプに
対する生のバルブ出力は、典型的に、約１３５，０００
ルーメンであり、一方所要のビーム角度内において外部
リフレクタからの測定した光出力は約８５，０００ルー
メンに過ぎず、それは約６３％の回収効率に対応してい
る。照明されるべき空間内への実際の光出力は光パイプ
自身における損失のために更に低いものである。

【００１１】従来のマイクロ波放電ランプにおける別の
問題は、マイクロ波スクリーン及び外部リフレクタが時
期尚早な劣化をこうむり易いということである。リフレ
クタは高温に露呈され且つ環境汚染に露呈される場合が
あり（例えば、特に、ディーゼルヒューム）、該汚染物
はリフレクタ表面において酸化することが可能であり、
それによって光の送給を劣化させる。リフレクタの表面
をシール即ち封止することが可能であるが（例えば、Ｉ
ＴＯでコーティングしたカバーガラス）、このことはコ
ストを増加させ且つ光出力を減少させる。又、該カバー
はリフレクタの温度をリフレクタ上の反射性コーティン
グを劣化させることがあるような点へ増加させる。

【００１２】比較的壊れやすいメッシュがマイクロ波空
胴を画定している構成体の実質的な部分を形成してい
る。このようなメッシュは容易に変形され、そのことは
ランプの動作及び／又は効率について問題を発生する場
合がある。又、バルブからの光出力のかなりの部分がメ
ッシュによって遮断される。この光の殆どは空胴から出
るものであるが、遮断された光はメッシュによって散乱
され且つその光の一部のみが所要のビーム角度内におい
て光パイプへ入るに過ぎない。

【００１３】図３に示したランプは、スタンダードのラ
イトドライブ、即ちＬｉｇｈｔ Ｄｒｉｖｅ（商標）１
０００形態のものよりも潜在的に比較的より多くの指向
性出力を供給する。図示したランプは反射性コーティン
グを使用しており、それは実質的にアパーチャ２１の領
域を除いてマイクロ波空胴と同延である。換言すると、
反射性空胴の内側表面積はアパーチャ区域を除いて、マ
イクロ波空胴の内側表面積と実質的に同一である。本明
細書において使用されるように、「反射性空胴」とは反
射性物質の内側表面によって画定される内部体積として
定義される。

【００１４】反射性空胴内部において、ホトンはランプ
から出る前に多数回反射される可能性がある。反射空胴
内の各反射は損失を発生し、そのことは反射空胴から出
る光の量を減少させる。上に引用した’０９１特許に記
載されているように、セラミックのジャケットを直接バ
ルブの上に配設することによって反射損失を減少させる
ことが可能である。然しながら、近接させたジャケット
は製造することが困難であり且つ石英バルブと同様の熱
膨張係数を有するものに物質の選択を制限する。

【００１５】誘電体装填空胴 ランプの寸法、特に、ランプの最も大きなコンポーネン
トである場合のある共振空胴の寸法を制御することが可
能であることが望ましい。然しながら、この寸法は、通
常、駆動周波数（例えば、マイクロ波又はＲＦ）によっ
て決定される。何故ならば、空胴は与えられた駆動周波
数に対して適宜のフィールドモードをサポートするため
にはある最小寸法のものでなければならないからであ
る。駆動周波数は、典型的に、政府の規制又は特定の部
品の入手可能性によって拘束されるので、従来技術にお
いては、無電極ランプの共振空胴は少なくともある寸法
のものであることが必要であった。

【００１６】無電極ランプの構成における更に別の考慮
事項は、バルブによって発生される大きな熱の量を制御
することの必要性である。ある状況下においては、強制
空気冷却が従来技術において使用されている。

【００１７】本発明の１つの側面によれば、空気より大
きな誘電定数を有する誘電体物質を使用して共振空胴の
実質的な部分を充填する。このことは、安定な光出力を
供給しながら、空胴の寸法を実質的に減少させることを
可能とする。

【００１８】本発明の別の側面によれば、該誘電物質は
比較的高い反射性を有する固体であり、従って、空胴か
ら光を効率的に抽出することを可能とする反射性表面を
提供している。

【００１９】本発明の更に別の側面によれば、該誘電物
質は比較的良好なヒートシンク物質であり、それはラン
プの改良した温度制御を提供する。

【００２０】図１及び２は従来の無電極ランプの一例を
示しており、その場合にマイクロ波空胴３は空気で充填
されている。バルブ９及びミラー１３は、両方とも誘電
体物質から構成されており、且つ空胴３内に位置されて
いるが空胴３の共振モードを著しく変化させるものでは
ない。

【００２１】

【発明の実施の態様】本発明の第一実施例を図４に示し
てあり、その場合に、図１に示したものと同様の構成要
素には同様の参照番号を付してある。図４を参照する
と、スクリーン４ａが中実部分５ａとメッシュ部分７ａ
とを有していることが理解される。更に、誘電体物質２
４が導波路２５の上表面とバルブ９ａとの間に存在して
いる。誘電体物質２４は空気の誘電定数よりも大きな誘
電定数を有しており且つ共振空胴３の実質的な部分即ち
かなりの部分を占有している。好適には、その誘電定数
は少なくとも２であり且つより好適には空胴３の寸法を
著しく減少させるためには４又はそれ以上のものであ
る。

【００２２】図示例においては、マイクロ波空胴３は円
筒状の形状であり且つバルブ９ａは誘電体物質２４によ
って共振空胴３内に位置され且つ支持されている。誘電
体物質２４はバルブ９ａと導波路２５との間におけるマ
イクロ波空胴３の実質的な部分を充填している。好適に
は、空胴３の直径は、所望の共振モードをサポートしな
がら、同等の空気で充填した空胴よりも実質的により小
さなものとすることが可能である。

【００２３】該誘電体物質は固体又は液体とすることが
可能であり、且つ、それは、好適には、４以上の誘電定
数を有している。該誘電体物質は、好適には、カップリ
ング手段とバルブとの間における空胴内の実質的に全領
域を充填している。

【００２４】図４に示した実施例においては、該誘電体
物質はカップリング手段とバルブとの間の全体的な領域
を充填している。この例においては、誘電体物質は半球
状の凹所２６を有する誘電体ブロック２４であり、該凹
所の上にバルブ９ａが載置されている。バルブ９ａは光
学的に透明な接着剤によって誘電体ブロックへ固定させ
ることが可能である。

【００２５】上述したように、本発明のこの側面におけ
る別の利点は、バルブからより効率的に光を抽出するこ
とを可能とするという点である。本発明によれば、誘電
体物質４は、スペクトルの好適な領域において高い光学
的反射性を有するように選択することが可能である。た
とえば、興味のあるスペクトル領域が可視光領域である
場合には、該誘電体物質は８５％を超える反射率であっ
て、好適には、９８％より大きな反射率を有するように
選択することが可能である。

【００２６】別の懸念事項は熱の散逸である。何故なら
ば、無電極ランプは非常に高温で稼動することが知られ
ており、時折、強制空気冷却を必要とする。本発明によ
れば、該誘電体物質は、良好なヒートシンク物質として
作用するように良好な熱の吸収体であるか及び／又はバ
ルブから熱を取り去るために高い熱伝導率を有するよう
に選択することが可能である。

【００２７】該誘電体物質として使用することの可能な
好適な固体物質は窒化ボロン（ＢＮ）である。それは
４．１の誘電定数を有しており且つ良好な光学的反射率
及び熱伝導性特性を有している。更に、それは実質的に
マイクロ波エネルギに対して透明であり、従って、それ
は充填物へのパワーの伝達において著しい障害となるも
のではない。

【００２８】第二実施例 バルブ周りの温度を等しくさせるばかりでなく光出力の
安定性を促進させるために動作期間中に無電極バルブを
回転させることが有益的である場合がある。図５に示し
た第二実施例においては、ランプは第一実施例のランプ
と実質的に同一であるが、バルブ９ｂはステム２７上に
支持されており且つ誘電体物質２４ｂはバルブ９ｂが回
転するための間隙を与え且つステム２７を受納するため
の孔が設けられている点が異なっている。ステム２７は
モータ２８へ結合されており、モータ２８は動作期間中
にバルブ９ｂを回転させる。バルブを回転させる別の構
成は、図５に示した位置に対してステムを９０゜に位置
決めさせる場合があり、その場合には、孔の代わりに誘
電体物質内に溝又はチャンネルを設ける場合がある。
又、ステムは空胴の軸に対して直交するものではない角
度で配向させることが可能であり（例えば、軸からずれ
た３０゜と６０゜との間）、その場合には、ステムを受
納すべく適合された誘電体物質２４ｂを貫通する適宜の
軸からずれた孔が設けられる。

【００２９】多くの無電極ランプが２．４５ＧＨｚの動
作周波数に対してデザインされている。この周波数にお
いては、電磁波を担持することの可能な最小の中空の円
筒状のパイプは直径が７２ｍｍである。これは、又、中
空共振空胴に対する可及的に最も小さな直径である。例
えば、図５に示したように、マイクロ波空胴内にＢＮを
配設することによって、本発明のこの側面に基づくマイ
クロ波放電ランプは５１ｍｍの直径を有する共振空胴を
使用し、それは２．４５ＧＨｚにおいて硫黄充填物の場
合に安定な動作を与える。本発明のこの側面はＲＦを包
含するその他の周波数及びマイクロ波周波数より高い周
波数に対して適合された共振空胴を有する無電極ランプ
に対して有益的に使用することが可能である。

【００３０】リフレクタ 本発明の別の側面によれば、簡単な構成を有するリフレ
クタ（反射器）がマイクロ波空胴内に配設されており、
その体積内においてバルブを取囲んでおり且つマイクロ
波空胴の内側表面積よりも著しく小さな内側表面積を有
する反射性空胴を画定しており、該反射性空胴から出る
光の量を増加させている。マイクロ波空胴と比較して反
射性空胴の内側表面積を小さくすることによって、反射
性空胴内部における反射の回数が減少され且つそれに対
応する損失も減少され、それによってシステムの効率が
改善される。該リフレクタは、典型的に、前記バルブ
（それは回転する場合がある）とは別体であり、且つ該
リフレクタによって画定される抽出包囲体はバルブから
マイクロ波空胴の光透過性端部までアパーチャを延長さ
せている。好適なことであるが、このタイプの内部リフ
レクタを使用することは、光学的に透明なマイクロ波ス
クリーン（アパーチャの区域におけるもの以外）及びバ
ルブを焦点に位置させた状態での外部リフレクタに対す
る必要性を取除いている。マイクロ波空胴の上部におい
ては未だに透明なスクリーンが使用されているが、この
位置はバルブの熱的負荷から比較的離れており、且つ、
以下に説明するように、該スクリーンが劣化することを
防止するために適宜の手段をこうじることが可能であ
る。

【００３１】例えば、本発明によれば、リフレクタがマ
イクロ波空胴内でバルブの周りに配設されており、該リ
フレクタの少なくとも一部はマイクロ波空胴の壁から離
隔している。好適には、バルブはコーティングしていな
いか又は部分的にコーティングされるものに過ぎず（例
えば、２φステラジアン以下）、それにより製造上の複
雑性を減少させている。好適には、リフレクタは非導電
性で高度に反射性の物質から構成する。より好適には、
該リフレクタの物質は、又、マイクロ波エネルギを充填
物にカップリング即ち結合させる場合に発生する影響を
最小とさせるためにマイクロ波損失が低いものである。
適切なリフレクタの物質としては、例えば、シリカ、ア
ルミナ又はその結合したもの等がある。

【００３２】第三実施例 図６は本発明に基づくマイクロ波放電ランプの第三実施
例の一部概略断面図である。マグネトロン、導波路、電
源（不図示）は、例えば、上に述べたライトドライブ即
ちＬｉｇｈｔ Ｄｒｉｖｅ（商標）１０００において使
用されているコンポーネント等の従来のコンポーネント
である。バルブ２９がマイクロ波空胴３１内に配設され
ている。マイクロ波空胴３１は円筒状の金属筒３３によ
って画定されており、該筒３３はカップリングスロット
（不図示）を介して導波路ハウジングへ装着される開放
した端部を有するとともにその他の端部３５はアパーチ
ャ３７を除いて閉塞されている。スクリーン即ちメッシ
ュ３９がアパーチャ３７を被覆してマイクロ波エネルギ
をマイクロ波空胴３１内に閉じ込めると共にそれを介し
て光が透過することを許容する。リフレクタ４１がバル
ブ２９の周りで且つアパーチャ３７の領域を除いてマイ
クロ波空胴３１の壁から離隔して配設されている。

【００３３】金属筒３３は所望のマイクロ波共振モード
を与えるための長さ及び内径を有している。例えば、約
１２５ｍｍ（５インチ）の長さ及び約７５ｍｍ（３イン
チ）の内径が好適なＴＥ₁₁₁共振モードをサポートする
が、リフレクタ４１による誘電負荷がこれらの寸法を僅
かに変更させる場合がある。好適なことであるが、本発
明によれば、金属筒３３及び閉塞端部３５は構造的に剛
性であり且つ高度に変形に対して耐久性を有している。
金属筒３３の壁は冷却効果を高めるために比較的厚いも
のとすることが可能である。金属筒３３及び閉塞端部３
５はスタンピング又はキャスティングによって単一部品
構造とすることが可能である。一方、閉塞端部３５は溶
接又はその他の従来の手段によって金属筒３３へ一体的
に接合することが可能である。

【００３４】従来のマイクロ波放電ランプと比較して、
本発明ランプは、効果的な熱機械的パッケージングに対
してより容易に適合されている電磁気的及び光学的構成
を提供している。例えば、ライトドライブ即ちＬｉｇｈ
ｔ Ｄｒｉｖｅ（商標）１０００のメッシュスクリーン
はその局所的温度が動作条件下において約６００℃程度
に到達する場合がある。効果的なことであるが、金属筒
３３は２００℃以下であって典型的に約１５０℃の温度
で動作している間にバルブから熱的負荷を伝導させるこ
とが可能である。

【００３５】メッシュ３９は比較的密度が低く、微細な
ワイヤゲージメッシュであって、それはアパーチャから
出る光の僅かな割合部分を遮断するに過ぎない。マイク
ロ波電磁界はマイクロ波空胴のこの端部においてはより
低いものであるので、メッシュ３９の密度は、例えば、
図１及び２に示したように、空胴の円筒壁に沿って使用
されるメッシュ７と比較してより低いものとすることが
可能である。必要な場合又は所望である場合には、メッ
シュ３９はＰＣＴ公開公報ＷＯ９８／５６２１３に記載
されているように、高温においてのスクリーンの劣化を
禁止する効果がある保護コーティングを設けることが可
能である。

【００３６】リフレクタ４１は円筒状のセラミックの筒
であって、それは一端部が開放端部であり且つバルブス
テムに対してオプションとしての開口を除いて、他方の
端部４３は閉塞されている。バルブの回転を必要としな
いか又はそれによって利点が得られるものではないラン
プシステムにおいては、閉塞端部４３は完全に閉塞され
ており且つリフレクタ４１はマイクロ波空胴３１内の所
望の位置にバルブ２９を支持するように構成されてい
る。リフレクタ４１の外径はアパーチャ３７の内径と厳
密に一致されている。図６に示したように、リフレクタ
４１の円筒状の壁はバルブ２９に近接されているが、閉
塞端部４３はバルブ２９に対して近接されていない。図
６から明らかなように、リフレクタ４１によって画定さ
れる反射性空胴４５の内側表面積はマイクロ波空胴３１
の内側表面積よりも著しく小さい。

【００３７】リフレクタ４１は、例えば、’０９１特許
又はＰＣＴ公開公報ＷＯ９９／３６９０号に記載されて
いるように形成されており、それらの各文献は引用によ
って本明細書に取込む。該リフレクタの物質は、アルミ
ナ、シリカ又はそれらの組合せとすることが可能であ
る。例えば、リフレクタ４１は所望の多孔度を有する９
０％のアルミナと１０％のシリカとのアルミナ／シリカ
結合体から構成することが可能である。リフレクタ４１
はモールド成形することが可能であり、且つ公知のセラ
ミック技術で大量生産することが可能である。好適なこ
とであるが、アルミナリフレクタは高度に反射性であり
（例えば、９８％以上）且つ１０００℃を超える温度に
おいてもその高い反射性を維持する。

【００３８】一方、リフレクタ４１は拡散反射性物質と
全反射性物質の結合したものから構成することが可能で
ある。例えば、５００ｎｍのアルミナコーティングによ
って保護されている銀又はアルミニウムの薄い（例え
ば、約１００ｎｍ）コーティングをアパーチャ３７に最
も近いリフレクタ４１の最後の数センチメートルにわた
って使用することが可能である。マイクロ波空胴３１の
この端部においてのより低いマイクロ波電磁界と金属の
厚さが浸透厚（ｓｋｉｎ ｄｅｐｔｈ）より著しく小さ
いということの組合せは、全反射性物質がマイクロ波パ
ワーを殆ど吸収するものでないことを可能とさせる。バ
ルブから距離が離れているということは、バルブによっ
て発生された熱に対して該物質が耐えることを可能とす
る。

【００３９】図７は第三実施例に対する第一の別のリフ
レクタ形態に対する一部概略断面図である。図７におい
て、リフレクタ５１はリフレクタ４１と同様であるが、
リフレクタ５１の閉塞端部５３はバルブ２９に近接して
いる点が相違している。リフレクタ４１と比較して、リ
フレクタ５１は、リフレクタ５１によって画定される反
射性空胴５５の内側表面積を更に減少させており、それ
により反射損失を減少させている。

【００４０】図７に示した放電ランプは、更に、アパー
チャ３７及びメッシュ３９の上側に配設されている光透
過性のカバー５７を有している。例えば、このようなカ
バー５７は溶融石英ディスク又はプレートによって与え
ることが可能である。カバー５７はメッシュ３９を介し
て空胴内に入る可能性のある塵埃又はその他の汚染物の
量を減少させる。一方、メッシュ３９はカバー５７内に
埋設することが可能である。

【００４１】図８は第三実施例に対する第二の別のリフ
レクタ形態の一部概略断面図である。図８において、リ
フレクタ６１はリフレクタ５１と同様であるが、リフレ
クタ６１の閉塞端部６３は半球状形状であり且つバルブ
２９に近接している点が相違している。リフレクタ５１
と比較して、リフレクタ６１は、それによって画定され
る反射性空胴６５の内側表面積を更に減少させており、
それによって反射損失を減少させている。図８における
ランプは模式的に示したようにスクリーン又はメッシュ
を埋設した光透過性のカバー６７を有している。

【００４２】図９は第三実施例用の第三の別のリフレク
タ形態の一部概略断面図である。リフレクタ７１は比較
的厚い閉塞端部７３と外側にテーパした側壁７５とを有
している。上述したように、マイクロ波空胴内の誘電体
物質の実質的な量は該空胴によってサポートされる共振
モードを変化させる場合がある。従って、該空胴の高さ
及び／又は直径は所望のマイクロ波共振モードをサポー
トするために減少させることが可能である。バルブ１９
ａはアパーチャ３７に比較的近づけて位置されており、
それにより反射性空胴の内側表面積を減少させ且つ反射
損失を減少させている。図９において、バルブステムは
取除かれており且つバルブ１９ａは回転することはな
い。好適なことであるが、リフレクタ７１の寸法及び形
状は熱管理目的のためにリフレクタ７１の熱伝導性を改
善するために利用されている。オプションとしての全反
射性の薄膜コーティング７７がリフレクタ７１の最後の
数センチメートルの範囲を被覆している。勿論、これら
の特徴及び利点はバルブが回転するランプに対しても適
用可能である。

【００４３】図１０は第三実施例に対する四番目の別の
リフレクタ形態の一部概略断面図である。リフレクタ８
１は両端部が開放している円筒状のセラミック筒の簡単
な構成を有している。バルブ１９ｂはアパーチャ３７と
反対側のバルブの表面上に２φステラジアンにわたって
反射性コーティングを担持しており、光をリフレクタ８
１内へ及びアパーチャ３７を介して指向付けさせてい
る。例えば、該反射性コーティングは少なくとも紫外線
領域及び可視光領域にわたって高度に反射性であるダイ
クロイックコーティングを有することが可能である。一
方、バルブ１９ｂは引用によってその全体を本明細書に
取込んでいるＰＣＴ公開番号ＷＯ９８／５３４７号によ
って記載されているように、反射性セラミック部分と光
透過性部分とを具備する複合バルブを有することが可能
である。

【００４４】第三実施例に対する上述した夫々の変形形
態の各々において、アパーチャから出力される光の絶対
的な量はアパーチャのないシステムによって発生される
光の絶対的な量よりも低いものである場合がある。然し
ながら、照明系によって効率的に回収され且つ使用する
ことの可能な有用な光の量は増加されることが期待され
る。

【００４５】前述した説明及びデータから明らかなよう
に、本発明に基づくマイクロ波放電ランプは従来の等方
的な光源よりもより指向性のある光出力を供給する。光
はより狭いビーム角度で射出されるので、その光は例え
ばテーパ状の光パイプ、複合放物線状コレクタ、ボール
レンズ、及びその他のリフレクタ又はレンズ等の光学的
要素へ効率的に結合される。これらの光学系のいずれか
の場合に、本発明に基づくランプは従来の等方的な光源
の場合に得られるものよりもより良好な光回収効率を与
えるものと思料される。

【００４６】第四実施例 図１１は本発明に基づくマイクロ波放電ランプの第四実
施例の概略斜視図である。図１２は第四実施例に基づく
ランプの概略正面図である。図１３は第四実施例に基づ
くランプの一部概略断面図である。

【００４７】図１１乃至１３を参照すると、マグネトロ
ン１３１が導波路１３３へマイクロ波エネルギを供給す
る。導波路１３３は標準的な導波路寸法である８６ｍｍ
×４３ｍｍ（３．４インチ×１．７インチ）を使用して
おり且つ単純な同調プロセスによって決定される長さを
有している。導波路１３３は所望の全長を有する導波路
１３３とするための厚さを有しているスペーサ１３３ａ
を有している（然しながら、生産においては、スペーサ
１３３ａは必要なものではない）。エネルギをカップリ
ングスロット１３７を介してマイクロ波空胴１３５内へ
指向させる。バルブ１３９が空胴１３５内に配設されて
いる。バルブ１３９はモータ１４３に結合されているス
テム１４１によって支持されている。バルブステム１４
１はカップリングスロット１３７（それは長尺状の開口
である）且つ導波路１３３における別の開口１３８を貫
通している。開口１３８はステム１３１よりもほんの僅
か大きいものであり且つマグネトロン周波数におけるカ
ットオフ未満である。低摩擦ブッシュ又は密封型玉軸受
（不図示）をステム１４１上で且つ孔１３８内に配設す
ることが可能であり、それにより導波路１３３を塵埃又
はその他の汚染物から封止することが可能である。ファ
ン１４５は空気ダクト１４６を介して冷却用空気をマグ
ネトロンへ供給する。

【００４８】一方、バルブステムはカップリングスロッ
トではなく開口を貫通してマイクロ波空胴内へ延在する
ことが可能である。多数のこのような変形例が当該技術
分野において公知である。バルブステム及びモータに対
する好適な別の構成は上述したライトドライブ即ちＬｉ
ｇｈｔ Ｄｒｉｖｅ（商標）１０００において使用され
ているようなものであり、その場合には、カップリング
スロットに隣接してマイクロ波空胴に対して別の開口が
設けられており、且つバルブステムは導波路の外側に配
設されている。

【００４９】マイクロ波空胴１３５は実質的に円筒状の
筒１３５ａによって画定されており、該筒１３５ａは、
その一端部は、カップリングスロット１３７を画定して
いる導波路１３３の導電性表面によって境界が画定され
ており且つその他方の端部はスクリーン又はメッシュ１
４７によって境界が画定されている。筒１３５ａは導波
路ハウジングの上表面上の嵌合用フランジ１４９に装着
されており且つクランプ１５１ａによって固定されてい
る。メッシュ１４７はクランプ１５１ｂによって筒１３
５ａに固定されている。メッシュ１４７は光透過性であ
り、且つマイクロ波エネルギを閉じ込める機能を有して
いる。筒１３５ａ及びその境界表面はランプ動作期間中
にマイクロ波共振モードを支持する構成とされているマ
イクロ波空胴を画定している。好適には、例えば、筒１
３５ａはＴＥ₁₁₁共振モードをサポートするために前述
した寸法を有している。

【００５０】図１３に示したように、リフレクタ１５３
は概略円筒形状であり、その外径はマイクロ波空胴１３
５の内径に厳密に対応している。リフレクタ１５３は一
端部１５５が閉じられており（バルブステム１４１が貫
通する孔を除いて）、且つ他方の端部１５７が開放して
いる。リフレクタ１５３の開放端部１５７は、それを介
して光がマイクロ波空胴１３５から出るアパーチャを画
定している。

【００５１】第四実施例においては、リフレクタ１５３
の開放端部１５７は筒１３５ａの端部と実質的に整合し
ており、且つリフレクタ１５３の閉塞端部１５５は筒１
５３ａの端部から離隔しており且つバルブ１３９に近接
している。閉塞端部１５５をバルブ１３９に近づけるよ
うに移動させることにより、反射性空胴の内側表面積は
減少される。図１３から明らかなように、反射性空胴の
内側表面積はアパーチャ区域１５７を除いてマイクロ波
空胴１３５の内側表面積よりも著しく小さい。

【００５２】驚くべきことであるが、輝度は主に出力ア
パーチャの寸法に依存するものであって反射性物質をバ
ルブに近接させることを必要とするものではない。該反
射性空胴を絞ったアパーチャを具備する反射性セラミッ
クディスクで被覆することによって、図６−１０の実施
例の場合に得られたものと同様の輝度を図１３の実施例
で得ることが可能である。然しながら、本実施例の構造
は図６−１０に示したアパーチャ構造と比較してより簡
単であり且つより良い熱管理特性を与えるものである。
従って、この場合には、所望の輝度を維持しながら製造
コストが著しく減少される。

【００５３】リフレクタ１５３用の適宜の物質は、部品
番号３００Ａ（セラミック紙）としてアメリカ合衆国、
ニューヨーク、ブルックリン、コトロニクス（Ｃｏｔｒ
ｏｎｉｃｓ）コーポレイションから市販されているアル
ミナフェルトである。このアルミナフェルトは、基本的
に、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）繊維と布状物質としてこれら
の繊維を一体的に保持するバインダから構成されてい
る。リフレクタ１５３は以下のようにして構成される。
バルブステムが貫通するための開口を有するフェルト物
質からなるディスク形状をした部品を同様の割合の寸法
を有する石英ディスクへ接着し且つバルブの後ろ側に位
置決めさせ閉塞端部１５５を形成する。このフェルトデ
ィスクの直径はマイクロ波空胴の円筒状の壁に対し緊密
に嵌合する寸法とされている。マイクロ波空胴の内側周
囲に対応する長さと所望の幅とを有する該フェルトから
なるストリップをカールさせ且つマイクロ波空胴の内側
に配置させてリフレクタの円筒状の壁を形成する。リフ
レクタ１５３に対して使用されるフェルトは約１／８イ
ンチの厚さであり測定反射率は約９２％である。約９０
０℃以上の温度で焼成した場合に、バインダは焼失され
て殆ど純粋のアルミナを残存させ、該アルミナは殆ど柔
軟性がなく且つ実質的に自己支持型である。以下に説明
するように、リフレクタ物質は、好適には、より高い反
射率を有している。

【００５４】図１４は第四実施例に対する第一の別のリ
フレクタ形態の概略断面図である。リフレクタ１６１は
図６−１０に関して上に説明したように製造されたモー
ルド圧縮成形したセラミックキャップである。リフレク
タ１６１は剛性があり自己支持型の構造であって、測定
反射率は約９８％である。リフレクタ１６１は例えば筒
１３５ａにおける孔を貫通して延在する１つ又はそれ以
上の石英ロッド１６３によって支持されている。石英ロ
ッド１６３の端部は屈曲されロッド１６３を所定位置に
維持している。リフレクタ１６１の外径はマイクロ波空
胴１３５の内径より僅かに小さく、従ってリフレクタ１
６１は空胴１３５内の所定位置に容易に摺動される。リ
フレクタ１６１の開放端部は該空胴の光透過性端部近く
に延在している。石英ディスク１６５が空胴１３５の光
透過性端部内に圧入されており且つリフレクタ１６１の
開放端部によって与えられる角部１６７上に位置されて
いる。ディスク１６５は空胴１３５を塵埃及びその他の
汚染物から実効的に封止している。メッシュ１４７が石
英ディスク１６５を被覆している。

【００５５】図１４に示した実施例と比較してリフレク
タ１６１はより反射性が高く且つそれによりより効率的
な光出力を供給する。又、リフレクタ１６１のセラミッ
ク物質はアルミナフェルトよりもより高い熱伝導性を有
しており、従って該空胴の内側表面はより低い温度にあ
る。ランプの動作範囲にわたって良好な熱接触を与える
ために、リフレクタ１６１は筒１３５ａの内径と厳密に
対応する外径を有する構成とし且つ筒１３５ａの最高動
作温度よりも高い温度において筒１３５ａ内に嵌め込む
ことが可能である。冷却させると、該組立体は良好な熱
的接触を有する滑り嵌めを与える。予備的な熱サイクル
試験の結果、この組立体は非常に低い温度においても機
械的に良好な状態を維持するのに充分に堅牢なものであ
ることが判明した。

【００５６】図１５は第四実施例に対する第二の別のリ
フレクタ形態の概略断面図である。リフレクタ１７１は
リフレクタ１６１と同様の構成であるが、リフレクタ１
７１の閉塞端部がバルブ１３９に近接している点が相違
している。又、この形態においては、メッシュ１４７及
び石英ディスク１６５の位置が逆になっている。

【００５７】図１６は第四実施例に対する三番目の別の
リフレクタ形態の概略断面図である。カバーディスク１
８０はディスク１８０の両側に配設されている２つの埋
設されている導電性メッシュ１８２及び１８４を有して
いる。筒１３５ａ及びディスク１８０はバルブ１３９の
周りに機械的且つ電磁気的シール即ち封止を形成してい
る。予備的な試験の結果、誘電体（例えば、石英）から
なる顕著な層によって離隔されている２つの相次ぐスク
リーンは更なるシールド即ち遮蔽が必要でない程度にま
でランプからのＥＭＩを劇的に減少させることが判明し
た。有益的なことであるが、ディスク１８０からの光を
操作するために使用される光学的要素はランプの熱的及
び電磁気的シールド条件とは独立的なものである。特定
のマイクロ波空胴寸法及びアパーチャ寸法に対し、メッ
シュ寸法（即ち、ワイヤ間隔）、メッシュ導電性、及び
メッシュを介してのマイクロ波リークの間にトレードオ
フ即ち利益衡量が存在する場合がある。本発明のこの側
面によれば、メッシュは、従来のマイクロ波放電ランプ
において必要とされているように機械的に自己支持型の
ものである必要性はない。その代わりに、メッシュ１８
２，１８４は極めて微細なゲージの導電性物質としディ
スク１８０の両側に配設することが可能である。例え
ば、該メッシュはリソグラフィ技術を使用してディスク
上にスクリーン印刷させるか又は光学的にパターン形成
させることが可能である。一方、該メッシュをガラスフ
リット内に埋設させることが可能である。次いで、ガラ
ス封止用層を付加することによって付着形成した物質を
保護することが可能である。好適なことであるが、カバ
ーディスク１８０は従来のマイクロ波空胴メッシュスク
リーンよりも、光損失が少なく且つより高い程度のＥＭ
Ｉ遮蔽を提供している。

【００５８】必要な場合又は所望である場合には、ディ
スク１８０は所望の波長、偏光、又はその他の特性の光
を選択的に通過させるダイクロイックコーティングを設
けることが可能である。’０９１特許において記載され
ているように、光の不所望な成分は充填物へ反射によっ
て戻されて吸収され且つ再度光を射出し、それにより不
所望な光をリサイクルさせ且つシステムの効率を改善さ
せる。更に好適なことであるが、ディスク１８０はアパ
ーチャから出る光を操作するためにレンズ又はその他の
光学的要素を有することが可能である。例えば、石英か
ら構成される平凸レンズはマイクロ波空胴のその端部に
おいて存在する温度に耐えることが可能であり且つ２つ
の導電性メッシュ１８２，１８４を包含すべく上述した
如くに処理することが可能である。

【００５９】バルブに最も近い閉塞端部の中央領域（例
えば、バルブステムの周り）においてリフレクタ１６
１，１７１上にホットスポット即ち高温スポットが発生
する場合がある。本発明のこの側面によれば、リフレク
タ１８１の閉塞端部部分１８３は円筒状の壁部分よりも
より厚く構成されており、端部部分１８３の中央領域に
おける軸方向及び半径方向の熱の流れを改善している。
必要である場合又は所望である場合には、端部部分１８
３は空胴の底部と接触すべく延長させることが可能であ
る。上述したように、空胴内のかなりの量の誘電体物質
は空胴の寸法を適宜調節することを必要とする場合があ
る。

【００６０】図１７は第四実施例に対する四番目の別の
リフレクタ形態の概略断面図である。リフレクタ１９１
はリフレクタ１６１と類似しているが、リフレクタ１９
１は第二誘電体物質からなる環状体１９３によって支持
されている点が相違している。第二誘電体物質１９３は
伝熱特性を改善することに貢献している。第二誘電体物
質１９３はリフレクタ１９１と同一の物質であることは
必要ではなく且つその光学的特性とは独立して選択する
ことが可能である。例えば、リフレクタ１９１は高度に
反射性のアルミナから構成し且つ第二誘電体物質１９３
は窒化ボロンから構成することが可能である。上述した
ように、空胴内にかなりの量の誘電体物質が存在する場
合には、空胴の寸法を適宜調節することが必要な場合が
ある。

【００６１】図１８は測定速度と光強度との関係を示し
た極座標である。この測定のために使用したランプの形
態は図１４に示した形態に示した形態に最も近似してい
る。バルブは球状であり外径が約３５ｍｍであって内径
が約３３ｍｍである。バルブは２６ｍｇの硫黄と、５０
トールのアルゴンと、少量のＡｒ₈₅とが充填されてい
る。反射性空胴の内径は約６９ｍｍである。本発明はこ
の特定な例に制限されるべきものではない。有用な光出
力を供給する構成とされた任意のバルブ及び充填物の組
合せを適宜の形態としたマイクロ波空胴及び反射空胴と
共に使用することが可能である。例示的な代替的な充填
物としては、セレン、テルル、ハロゲン化インジウムを
包含する金属ハライド、及び水銀をベースとした充填物
等がある。

【００６２】ランバート係数は以下の如くにして決定さ
れる。

【００６３】

【数１】

【００６４】尚、Ｅ₀＝Ｅ（θ＝０）は長尺空胴の軸に
対して垂直な面内において測定した照度である。

【００６５】上のランプ形態の場合には、ランバート係
数は約０．７９と０．８１との間である。ランバート係
数は、通常、より小さな直径のカップの場合により小さ
く且つより大きな直径のカップの場合により大きい。通
常、直径が増加すると、輝度が減少する。然しながら、
カップが小さすぎる場合には、バルブが過熱する場合が
あり及び／又は光がバルブ及びカップの底部下側にトラ
ップされる場合があり、そのことも輝度を減少させる。
好適には、ランバート係数は１未満であり、そのこと
は、通常、ランバート光源と比較して、空胴の長手軸に
対し小さな角度で光のより多くのものが射出されること
を表す。

【００６６】アパーチャからの光出力は二次元的であ
り、高い輝度を有するディスク形状の出力である。適宜
の外部リフレクタ又はその他の光学系と結合された場合
には、高度に指向性の出力（例えば、幅狭の光ビーム）
を供給することが可能である。このような高輝度で平坦
状の出力は光パイプ又はオプチカルファイバの束を駆動
するのに適したものである。高度に指向性のビームは、
上述した’２４５出願において記載したような「グリン
ト（ｇｌｉｎｔ）」反射即ちきらきら光る反射を浅い角
度を使用して長い距離にわたって伝搬される場合に特に
有用である。

【００６７】図１９は本発明に基づくマイクロ波放電ア
パーチャランプのスペクトル分布を従来のマイクロ波放
電ランプと比較したグラフである。従来のランプは本発
明のランプによって発生されるＣＣＴと実質的に同一で
ある補正色温度（ＣＣＴ）を与えるために比較的高い充
填物密度を有する硫黄ランプを使用している。図１９か
ら明らかなように、本発明ランプによって発生されるス
ペクトルは、従来のランプと比較してより多くの青及び
赤を有するより幅広のものであるが、色温度はほぼ同じ
である。

【００６８】封止型システム 本発明において、環境汚染がマイクロ波ランプの動作及
び寿命に悪影響を与えるものであることが判明した。高
度に加速させた寿命試験からの実験データによれば、実
質的に汚染されることのない動作環境を提供する封止型
システムは、同等の封止型でないシステムよりも数倍長
い寿命を与えることが可能であることを示している。

【００６９】第五実施例 図２０は本発明に基づくマイクロ波放電ランプの第五実
施例の概略断面図である。図２１は図２０における区域
２１の拡大図である。光透過性でありネジが設けられた
「ボールジャ」カバー２０１を使用してマイクロ波放電
ランプを封止している。円筒状の金属筒２０３がマイク
ロ波空胴２０５を画定している。筒２０３は鋳造又は機
械加工によって螺設部分２０７が形成されており、それ
はカバー２０１の螺設部分と噛み合う。自己支持型のリ
フレクタ２１１によって取囲まれているバルブ２０９が
空胴２０５内に配設されている。筒２０３は螺設部分２
０７の領域において肩部２１３を提供している。石英デ
ィスク２１５が肩部２１３上に位置されており且つ導電
性のスクリーン又はメッシュ２１７で被覆されている。
肩部２１３の外径よりも僅かに小さい外径を有するＯリ
ング２１９がスクリーン２１７とカバー２０１との間に
位置されている。Ｏリング２１９は２０１によって圧縮
され且つスクリーンに２１７を所定位置に保持し、それ
によって石英ディスク２１５が所定位置に保持される。
Ｏリング２１９に対する適宜の物質としてはニッケル／
グラファイトを充填したシリコーン等がある。密封型の
マイクロ波空胴は汚染の可能性を著しく減少させ且つ良
好な電磁的封止を与える。安全装置としてのヒューズ及
びディスエーブル回路を使用する自己消灯型ランプは、
例えば、米国特許４，０１３，９１９号、第４，３６
１，７８２号、第４，３７６，２５９号、第４，７５
２，７１８号に記載されており、その各々を引用によっ
て本明細書に取込む。その他の自己消灯型ランプが当該
技術分野において公知であり且つ例えばＳａｆ−Ｔ−Ｇ
ａｒｄ（商標）のブランド名でゼネラルエレクトリック
カンパニィから市販されており且つＳａｆｅｔｙ Ｌｉ
ｆｅｇｕａｒｄ（商標）のブランド名でフリップス社か
ら市販されている。従来、これらのタイプの安全装置は
有害なＵＶ光出力を発生させる可能性のある高強度放電
ランプの外側包囲体の破壊を検知するために使用されて
いる。

【００７０】マイクロ波放電ランプは、好適には、ＲＦ
干渉及びその他の可能性のあるマイクロ波リークを最小
とするような形態とされている。カバー２０１は、好適
には、マイクロ波吸収用のガラスを有しており且つラン
プに対する二次的なＲＦシールとして作用する（その場
合には、一次的なシールはスクリーン２１７である）。
カバー２０１は、更に、スクリーン２１７及びディスク
２１５を損傷から保護する。カバー２０１とディスク２
１５との間の内部体積２２１は酸素を除去し且つ不活性
ガスで充填することが可能である。本発明によれば、安
全装置用のヒューズ２２３が空間２２１内に配設されて
おり且つカバー２０１又はディスク２１５のいずれかが
破壊された場合にマイクロ波ランプをディスエーブル即
ち動作不能状態とさせるための適宜の回路へ電気的に接
続されている。例えば、安全装置としてのヒューズ２２
３は上述した自己消灯型ランプ特許に記載されているも
の及び市販されているランプのものと同様のものとする
ことが可能である。安全装置としてのヒューズ２２３は
ランプの電源と直列に接続することが可能であり、それ
によりヒューズ２２３が導通状態でない場合にはランプ
がディスエーブルされる。好適には、ヒューズ２２３は
ヒューズ２２３の状態を検知する制御回路の一部であ
り、ヒューズ２２３の条件が封止状態が破壊されたこと
を表す場合にランプを自動的にシャットオフさせる。

【００７１】図２２は第五実施例に対する第一の別の形
態を示した拡大図である。円筒状の金属筒２０３ａは機
械加工又は鋳造によって螺設部分２０７が形成されてお
り且つ壁部分２０７ｂを有するチャンネル２０７ａを画
定している。石英ディスク２１５ａがチャンネル２０７
ａの壁部分２０７ｂの区域において筒２０３ａ内に位置
されている。ディスク２１５ａは、又、リフレクタ２１
１によって支持されている。スクリーン２１７ａがディ
スク２１５ａを被覆しており且つチャンネル２０７ａ内
に延在し、そこでＯリング２１９を圧縮しているカバー
２０１によって固定されている。

【００７２】マグネトロン冷却 マイクロ波放電ランプは、典型的に、マイクロ波エネル
ギを発生するためにマグネトロンを使用する。マグネト
ロンはランプシステムにおける最も寿命が短い部品であ
る可能性がある。マグネトロンのアノードはかなりの量
の熱を発生し且つ動作期間中に冷却されねばならない。
アノードが過熱すると、マグネトロンの有用な寿命は著
しく減少される。

【００７３】図２３は従来のマグネトロンの概略斜視図
である。マグネトロン３０１はアノード３０３を有して
おり、それは複数個の冷却フィン３０５と接触してい
る。動作期間中に、冷却フィンを横断して空気が流され
て対流形式の冷却が行われる。開放型のシステム、即ち
封止型でないシステムにおいては、アノードを適切な動
作温度に維持するために充分な量の強制空気対流冷却を
容易に与えることが可能である。

【００７４】図２４は本発明に基づくマグネトロンの概
略斜視図である。マグネトロン３１１はアノード３１３
を有しており、それはアノード３１３から熱伝導による
伝熱のために構成された熱伝導性物質３１５と接触して
いる。この熱伝導体は、例えば、アルミニウム又は銅か
ら構成されている。その他の熱伝導性物質を使用するこ
とも可能であり、且つ熱伝導体３１５は埋設したヒート
パイプと結合して使用することが可能である。熱伝導体
３１５は、例えば、圧入、熱収縮、半田付け、ろう付
け、又はその他の従来の手段によってアノードへ取付け
られている。

【００７５】対流型冷却のための内部空気流れが不充分
な封止型システムにおいては、熱伝導体は好適には、自
然対流及び放射伝熱のために構成された別のヒートシン
クへ接続される。その別のヒートシンクは封止型ランプ
システムの一部、システムハウジング、ランプとは別体
の外部的ヒートシンクとすることが可能である。ある適
用例においては、ランプ用のブラケット又はその他の支
持構成体が封止型ランプシステムに対する外部ヒートシ
ンクとして効果的に使用することが可能である。例え
ば、このようなランプが電柱上に使用される場合（例え
ば、街路照明のため）、外部ヒートシンクはアノードか
らの熱を効果的に散逸させるために電柱の金属構成体か
ら構成することが可能である。有益的なことであるが、
強制空気冷却の必要性を減少させることはそのような冷
却を与えるために使用される内部ファンの寸法及び／又
は速度を減少させるか又は除去することによりランプ動
作期間中におけるノイズレベルを減少させる。

【００７６】このようなマグネトロンの熱伝導による冷
却は戸外での操作、厳しい環境を必要とするその他の適
用場面、又はノイズ又は空気中に浮遊する汚染物が問題
である場合に適用することが可能である。

【００７７】第六実施例 封止型ランプシステムは閉じ込めた体積において熱エネ
ルギを発生する。その熱は、全てのシステム構成要素を
許容可能な温度に維持しながら、封止型システムの外部
表面へ輸送せねばならない。好適には、特に熱によって
影響され易いコンポーネントはランプシステムの熱発生
部分から熱的に分離させる。これらのコンポーネントは
それら自身の適切なヒートシンク動作を行うものでなけ
ればならない。

【００７８】本発明によれば、ランプシステムは、各々
がそれ自身のヒートシンクを有しており、環境汚染物の
侵入を禁止する封止型サブシステムに分割されている。
低熱伝導性物質から構成されている熱的遮断部がこれら
のサブシステムを分離している。別のハウジングがこれ
ら全てのサブシステムを包含することが可能であり且つ
オプションとして封止型サブシステムの外部表面上に冷
却用空気を供給することが可能である。

【００７９】図２５は本発明に基づくマイクロ波放電ラ
ンプの第六実施例の分解概略斜視図である。ランプシス
テム４０１は熱的障壁４０７によって分離されている第
一サブシステム４０３と第二サブシステム４０５とを有
している。第一サブシステム４０３はマグネトロン４０
３ａと、導波路４０３ｂと、マイクロ波空胴４０３ｃ
（バルブを包含している）を有している。第二サブシス
テム４０５は電源回路４０５ａと、モータ４０５ｂとフ
ァン４０５ｃとを有している。第一サブシステム４０３
は第一ヒートシンク４１０を使用している。第二サブシ
ステム４０５は第二ヒートシンク４２０を使用してい
る。熱的障壁４０７は、好適には、約１．５乃至２．５
ｍｍ（０．０６−０．１インチ）厚さのステンレススチ
ールプレートである。

【００８０】本発明に基づく好適な封止型ランプシステ
ムは図２５に示したシステムと同様のものであるが、以
下のような差異を有している。マグネトロンと、導波路
と、マイクロ波空胴は包囲されているハウジング内に配
設されている。該ハウジングの２つの対向して配設され
た側部はヒートシンク４１０と類似したヒートシンク組
立体から構成されているが、該ヒートシンクはハウジン
グの全長にわたって延在しており且つマイクロ波空胴を
超えて延在している。マグネトロンアノードヒートシン
クの両側は該包囲体のヒートシンク側部と熱接触状態に
ある。空胴壁から包囲体のヒートシンク側部へ熱を伝導
させるためにマイクロ波空胴に対して別のヒートシンク
又は抽出器も設けられている。包囲体の上側の壁は孔を
画定しており、それはマイクロ波空胴の光透過性端部と
整合し、且つそれに近接している。外部リフレクタに対
する装着プレートが上側の壁の外側表面上に設けられて
いる。反対側に配設されている包囲体の底部の壁は熱的
障壁として機能する約６ｍｍ（１／４インチ）厚さのプ
レキシィガラス（ｐｌｅｘｉ−ｇｌａｓｓ）シートを有
している。

【００８１】別個の包囲体がランプ用の電源ユニット及
びバルブ用のモータを収納している。この好適な例にお
いては、モータがバルブのみを回転させ且つ別個の電気
的ファンが別個の電源包囲体内で空気を循環させる。電
源ボードが図２５に示したようにヒートシンク４２０に
装着されている。ランプ包囲体及び電源包囲体は互いに
機械的に接続されており且つ適宜の電気的接続がそれら
の間に設けられている。シートメタルから構成されてい
る別の包囲体又はシュラウドがこれら２つの組立体の周
りに設けられており、且つ該シュラウドの内部に収納さ
れている外部の風に対して封止型としたファンが露出さ
れているヒートシンクフィンを介して空気を強制的に流
し、封止型ランプ及び電源ユニットの冷却効果を改善し
ている。従来のマイクロ波放電ランプと比較して強制的
に流される空気がより少ないので殆どノイズが発生され
ることはない。

【００８２】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ制限
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 外部リフレクタを有する従来のマイクロ波放
電ランプの概略図。

【図２】 内部にミラーを装着したマイクロ波空胴の部
分的概略斜視図。

【図３】 マイクロ波空胴の内側表面上に反射性コーテ
ィングを設けたマイクロランプの概略断面図。

【図４】 本発明の１側面に基づく誘電体を搭載したマ
イクロ波空胴を有する第一マイクロ波放電ランプの部分
的概略断面図。

【図５】 本発明の１側面に基づく誘電体を搭載したマ
イクロ波空胴を有する第二マイクロ波放電ランプの部分
的概略断面図。

【図６】 本発明に基づく第三マイクロ波放電ランプの
部分的概略断面図。

【図７】 第三実施例に対する第一の別のリフレクタ形
態の部分的概略断面図。

【図８】 第三実施例に対する第二の別のリフレクタ形
態の部分的概略断面図。

【図９】 第三実施例に対する第三の別のリフレクタ形
態の部分的概略断面図。

【図１０】 第三実施例に対する第四の別のリフレクタ
形態の部分的概略断面図。

【図１１】 本発明に基づく第四マイクロ波放電ランプ
の概略斜視図。

【図１２】 第四実施例に基づくランプの概略図。

【図１３】 第四実施例に基づくランプの部分的概略断
面図。

【図１４】 第四実施例に対する第一の別のリフレクタ
形態の概略断面図。

【図１５】 第四実施例に対する第二の別のリフレクタ
形態の概略断面図。

【図１６】 第四実施例に対する第三の別のリフレクタ
形態の概略断面図。

【図１７】 第四実施例に対する第四の別のリフレクタ
形態の概略断面図。

【図１８】 測定角度と光強度との間の関係を示した極
座標。

【図１９】 従来のマイクロ波放電ランプと本発明に基
づくマイクロ波放電アパーチャランプのスペクトル分布
の比較を示したグラフ図。

【図２０】 本発明に基づくマイクロ波放電ランプの第
五実施例の概略断面図。

【図２１】 図２０における区域２１の拡大図。

【図２２】 第五実施例に対する第一の別の形態の拡大
図。

【図２３】 従来のマグネトロンの概略斜視図。

【図２４】 本発明に基づくマグネトロンの概略斜視
図。

【図２５】 本発明に基づくマイクロ波放電ランプの第
六実施例の分解概略斜視図。

【符号の説明】

３ 共振空胴 ４ａ スクリーン ５ａ 中実部分 ７ａ メッシュ部分 ９ａ バルブ ２４ 誘電体物質 ２５ 導波路 ３７ アパーチャ

フロントページの続き (72)発明者 ジェームズ ティー． ドーラン アメリカ合衆国， バージニア 21702, フレドリック， エルローズ コート 536 (72)発明者 ドナルド エイ． マクレナン アメリカ合衆国， メリーランド 20878, ゲチスバーグ， アスレティック ウエ イ 9718 (72)発明者 ブライアン ピー． ターナー アメリカ合衆国， メリーランド 20872, ダマスカス， クロスカット ウエイ 10235 (72)発明者 ジェームズ イー． シンプソン アメリカ合衆国， メリーランド 20877, ゲチスバーグ， コットンウッド コー ト ８ (72)発明者 ポール エス． ダーリン アメリカ合衆国， メリーランド 20853, ロックビル， アークティック アベニ ュー 14220 (72)発明者 マーク ジー． フレッチャー アメリカ合衆国， メリーランド 21770, モンロビア， ティンバー ラン コー ト 12205 (72)発明者 ミカエル ガービ イスラエル国， アシュドッド 77708, キドロン ストリート 10， アパート メント 40 (72)発明者 デイビッド ヘルセル アメリカ合衆国， メリーランド 20886, ゲチスバーグ， アスペンウッド レー ン 20801 (72)発明者 ウエイン ジー． ラブ アメリカ合衆国， イリノイ 60137， グレン エリン， ドーチェスター コー ト 710， 21 ダブリュ (72)発明者 ポール ケイ． ラフ アメリカ合衆国， ペンシルベニア 18974−1665， アイビーランド， ゴル フビュー ドライブ 156 (72)発明者 ジェームズ プロクター アメリカ合衆国， メリーランド 21770, モンロビア， チャウサー コート 3808 (72)発明者 ジョン エフ． ラスマッセン アメリカ合衆国， メリーランド 20878, ノース ポトマック， クワアンザン コート 15301 (72)発明者 ロバート エイチ． リーデル アメリカ合衆国， メリーランド 21029 −1296， クラークビル， プレストウィ ック ドライブ 6420 (72)発明者 ロバート ジェイ． ロイ アメリカ合衆国， メリーランド 21701, フレドリック， ナバホ コート 425 (72)発明者 デイビッド ティー． シーゲル アメリカ合衆国， メリーランド 21234, バルティモア， チェスレー アベニュ ー 3123 (72)発明者 マイケル ジー． ユーリー アメリカ合衆国， マサチューセッツ 01230， グレート バーリントン， シ ーコンク クロス ロード ５

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無電極マイクロ波放電ランプにおいて、 マイクロ波エネルギ供給源、 マイクロ波空胴、 前記供給源から前記マイクロ波空胴へマイクロ波エネル
   ギを伝達させるカップリング構成体、 前記マイクロ波空胴内に配設されており、前記マイクロ
   波エネルギによって励起された場合に光を射出する放電
   形成用充填物を収容しているバルブ、 前記マイクロ波空胴内に配設されているリフレクタ、を
   有しており、前記リフレクタはその体積内に前記バルブ
   を取囲む反射性空胴と光射出用アパーチャとを画定して
   おり、且つ前記反射性空胴は前記マイクロ波空胴の内側
   表面積よりも著しく小さな内側表面積を有していること
   を特徴とする無電極マイクロ波放電ランプ。
2. 【請求項２】 請求項１において、光射出用アパーチャ
   を画定している前記リフレクタの一部は前記バルブの外
   側表面に近接した位置から前記マイクロ波空胴の光透過
   性端部部分へ延在していることを特徴とする無電極マイ
   クロ波放電ランプ。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記リフレクタの少
   なくとも一部が前記マイクロ波空胴の壁から離隔してい
   ることを特徴とする無電極マイクロ波放電ランプ。
4. 【請求項４】 請求項１において、前記マイクロ波空胴
   が環境汚染から実質的に封止されていることを特徴とす
   る無電極マイクロ波放電ランプ。
5. 【請求項５】 無電極ランプにおいて、 共振空胴、 前記共振空胴内に配設されており放電形成用充填物を収
   容しているバルブ、 前記充填物へ結合されるエネルギの供給源、 空気の誘電定数より大きな誘電定数を有しており、所望
   の共振モードをサポートするために前記空胴の寸法を減
   少させることを必要とするのに充分な量前記空胴を充填
   している誘電物質、を有していることを特徴とする無電
   極ランプ。