JPH0855688A - 回転電界により賦活される無電極高輝度放電ランプ - Google Patents
回転電界により賦活される無電極高輝度放電ランプInfo
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- JPH0855688A JPH0855688A JP7146873A JP14687395A JPH0855688A JP H0855688 A JPH0855688 A JP H0855688A JP 7146873 A JP7146873 A JP 7146873A JP 14687395 A JP14687395 A JP 14687395A JP H0855688 A JPH0855688 A JP H0855688A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J65/00—Lamps without any electrode inside the vessel; Lamps with at least one main electrode outside the vessel
- H01J65/04—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
- H05B41/14—Circuit arrangements
- H05B41/24—Circuit arrangements in which the lamp is fed by high frequency AC, or with separate oscillator frequency
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- H01J65/04—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels
- H01J65/042—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field
- H01J65/046—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field the field being produced by using capacitive means around the vessel
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 無電極高輝度放電ランプのランプ外被のホッ
トスポット形成の傾向を低減する。 【構成】 無電極高輝度放電ランプは、高周波電磁エネ
ルギー励起による放射発生のため充填材料を包含するラ
ンプ容器１０と、ランプ容器への高周波電磁エネルギー
の非共鳴結合のためランプ容器周囲に離間された複数の
電界アプリケータ１２，１４，１６，１８と、高周波パ
ワーの供給のための高周波ソース２０と、アプリケータ
によるランプ容器への適用電界がソース周波数にて回転
するよう、ソースからの高周波パワーを電界アプリケー
タへ結合するためのパワースプリッターおよび移相器２
２とを具備する。適用される高周波エネルギーはランプ
容器にわたり分配され、ランプ外被のホットスポット形
成の傾向が低減される。モータ、強制空冷および共鳴キ
ャビティは要求されない。
トスポット形成の傾向を低減する。 【構成】 無電極高輝度放電ランプは、高周波電磁エネ
ルギー励起による放射発生のため充填材料を包含するラ
ンプ容器１０と、ランプ容器への高周波電磁エネルギー
の非共鳴結合のためランプ容器周囲に離間された複数の
電界アプリケータ１２，１４，１６，１８と、高周波パ
ワーの供給のための高周波ソース２０と、アプリケータ
によるランプ容器への適用電界がソース周波数にて回転
するよう、ソースからの高周波パワーを電界アプリケー
タへ結合するためのパワースプリッターおよび移相器２
２とを具備する。適用される高周波エネルギーはランプ
容器にわたり分配され、ランプ外被のホットスポット形
成の傾向が低減される。モータ、強制空冷および共鳴キ
ャビティは要求されない。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、無電極高輝度放電ラン
プに関するものであり、詳述すると、動作中のランプ外
被のホットスポット形成の傾向が回転電界によるランプ
の賦活により低減される無電極高輝度放電ランプに関す
るものである。
プに関するものであり、詳述すると、動作中のランプ外
被のホットスポット形成の傾向が回転電界によるランプ
の賦活により低減される無電極高輝度放電ランプに関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術、発明が解決しようとする課題】従来技術
において、無電極高輝度放電（ＨＩＤ）ランプが詳細に
叙述されている。一般に、無電極高輝度放電ランプは蒸
発可能な充填材料を包含するランプ容器を含む。ランプ
容器への高周波エネルギーの結合を行うため設計される
固定部材内にランプ容器が装着される。高周波エネルギ
ーがランプ容器内の光放出プラズマ放電を発生する。数
十ワットの範囲内で動作するランプ容器へのマイクロ波
パワーの適用における最近の進歩が、Lapatovichらによ
る1991年12月3 日発行の米国特許第5,070,277 号明細
書、Lapatovichらによる1992年7 月4 日発行の米国特許
第5,130,612 号明細書、Lapatovichらによる1993年8 月
31日発行の米国特許第5,241,246 号明細書およびButler
らによる1992年9 月1 日発行の米国特許第5,144,206 号
明細書に示されている。結果的に、小型の無電極高輝度
放電ランプおよび関連のアプリケータが実用的なものに
なっている。
において、無電極高輝度放電（ＨＩＤ）ランプが詳細に
叙述されている。一般に、無電極高輝度放電ランプは蒸
発可能な充填材料を包含するランプ容器を含む。ランプ
容器への高周波エネルギーの結合を行うため設計される
固定部材内にランプ容器が装着される。高周波エネルギ
ーがランプ容器内の光放出プラズマ放電を発生する。数
十ワットの範囲内で動作するランプ容器へのマイクロ波
パワーの適用における最近の進歩が、Lapatovichらによ
る1991年12月3 日発行の米国特許第5,070,277 号明細
書、Lapatovichらによる1992年7 月4 日発行の米国特許
第5,130,612 号明細書、Lapatovichらによる1993年8 月
31日発行の米国特許第5,241,246 号明細書およびButler
らによる1992年9 月1 日発行の米国特許第5,144,206 号
明細書に示されている。結果的に、小型の無電極高輝度
放電ランプおよび関連のアプリケータが実用的なものに
なっている。
【０００３】これらの特許明細書は、高周波エネルギー
が１８０度の位相ずれでランプ対向端部に結合される小
型の円筒形ランプ容器を教示している。適用される電界
は発光管軸線と同一直線並び(colinear)でありそしてラ
ンプ容器内に実質的に直線性の放電を発生する。開示の
ランプは十分満足すべき性能を提供する。ところが、高
周波パワー（および電界）はランプ容器端部に集中せら
れそしてホットスポットを発生しそして電界アプリケー
タ近傍に潜在的故障を発生する。
が１８０度の位相ずれでランプ対向端部に結合される小
型の円筒形ランプ容器を教示している。適用される電界
は発光管軸線と同一直線並び(colinear)でありそしてラ
ンプ容器内に実質的に直線性の放電を発生する。開示の
ランプは十分満足すべき性能を提供する。ところが、高
周波パワー（および電界）はランプ容器端部に集中せら
れそしてホットスポットを発生しそして電界アプリケー
タ近傍に潜在的故障を発生する。
【０００４】種々の形状寸法を有するランプが、Anders
onによる1989年2 月7 日発行の米国特許第4,803,404 号
明細書、Witting による1990年11月20日発行の米国特許
第4,972,120 号明細書およびWoodらによる1989年12月12
日発行の米国特許第4,887,008 号明細書に開示されてい
る。これらの特許明細書は比較的大きな寸法を有する比
較的高いパワー部品を教示する。さらに、パワーは容量
性の結合を介してではなく磁気誘導を介して教示される
ランプに結合される。
onによる1989年2 月7 日発行の米国特許第4,803,404 号
明細書、Witting による1990年11月20日発行の米国特許
第4,972,120 号明細書およびWoodらによる1989年12月12
日発行の米国特許第4,887,008 号明細書に開示されてい
る。これらの特許明細書は比較的大きな寸法を有する比
較的高いパワー部品を教示する。さらに、パワーは容量
性の結合を介してではなく磁気誘導を介して教示される
ランプに結合される。
【０００５】一定だ円率の回転場により賦活されるマイ
クロ波ランプがSimpson らによる1993年7 月13日発行の
米国特許第5,227,698 号明細書に開示されている。中実
金属部分およびメッシュ部分を有する共鳴キャビティ内
に無電極ランプが装着される。回転場の発生のためマイ
クロ波エネルギーが共鳴キャビティのスロット部を介し
て結合される。ソースからのマイクロ波エネルギーを共
鳴キャビティのスロット部へ結合するのに導波路が使用
される。開示されるランプは相当に大型で高価である。
共鳴キャビティ内に配置されるランプへのマイクロ波エ
ネルギーの結合は、光学的に不透明である金属構造物内
にランプを配置することを要求する。このタイプの構造
の外へ光を結合することは効率がよくない。
クロ波ランプがSimpson らによる1993年7 月13日発行の
米国特許第5,227,698 号明細書に開示されている。中実
金属部分およびメッシュ部分を有する共鳴キャビティ内
に無電極ランプが装着される。回転場の発生のためマイ
クロ波エネルギーが共鳴キャビティのスロット部を介し
て結合される。ソースからのマイクロ波エネルギーを共
鳴キャビティのスロット部へ結合するのに導波路が使用
される。開示されるランプは相当に大型で高価である。
共鳴キャビティ内に配置されるランプへのマイクロ波エ
ネルギーの結合は、光学的に不透明である金属構造物内
にランプを配置することを要求する。このタイプの構造
の外へ光を結合することは効率がよくない。
【０００６】冷却促進のため共鳴キャビティ内の加圧空
気流のなかでランプ容器が回転される無電極ランプがLy
nch らによる1990年12月4 日発行の米国特許第4,975,62
5 号明細書に開示されている。この構成はランプ容器回
転および強制空冷のためのモータを要求するという不利
益を有する。塵埃粒子によるランプの摩耗および時期尚
早のランプ故障の回避のため冷却空気のろ過もまた要求
される。別の無電極ランプが、Ury らによる1985年3 月
12日発行の米国特許第4,504,768 号明細書、Lynch らに
よる1988年7 月7 日発行の米国特許第4,749,915 号明細
書、およびLynch らによる1990年9 月4 日発行の米国特
許第4,954,755 号明細書に教示されている。
気流のなかでランプ容器が回転される無電極ランプがLy
nch らによる1990年12月4 日発行の米国特許第4,975,62
5 号明細書に開示されている。この構成はランプ容器回
転および強制空冷のためのモータを要求するという不利
益を有する。塵埃粒子によるランプの摩耗および時期尚
早のランプ故障の回避のため冷却空気のろ過もまた要求
される。別の無電極ランプが、Ury らによる1985年3 月
12日発行の米国特許第4,504,768 号明細書、Lynch らに
よる1988年7 月7 日発行の米国特許第4,749,915 号明細
書、およびLynch らによる1990年9 月4 日発行の米国特
許第4,954,755 号明細書に教示されている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、無電極
高輝度放電ランプは、高周波電磁エネルギー励起による
放射発生のため充填材料を包含するランプ容器と、ラン
プ容器への高周波電磁エネルギーの非共鳴結合のためラ
ンプ容器周囲に離間された複数の電界アプリケータと、
高周波パワーの供給のための高周波ソースと、アプリケ
ータによるランプ容器への適用電界がソース周波数にて
回転するよう、ソースからの高周波パワーを電界アプリ
ケータへ結合するためのパワースプリッターおよび移相
器とを具備する。適用される高周波エネルギーはランプ
容器にわたり分配され、ランプ外被のホットスポット形
成の傾向が低減される。モータ、強制空冷および共鳴キ
ャビティは要求されない。
高輝度放電ランプは、高周波電磁エネルギー励起による
放射発生のため充填材料を包含するランプ容器と、ラン
プ容器への高周波電磁エネルギーの非共鳴結合のためラ
ンプ容器周囲に離間された複数の電界アプリケータと、
高周波パワーの供給のための高周波ソースと、アプリケ
ータによるランプ容器への適用電界がソース周波数にて
回転するよう、ソースからの高周波パワーを電界アプリ
ケータへ結合するためのパワースプリッターおよび移相
器とを具備する。適用される高周波エネルギーはランプ
容器にわたり分配され、ランプ外被のホットスポット形
成の傾向が低減される。モータ、強制空冷および共鳴キ
ャビティは要求されない。
【０００８】電界アプリケータはランプ容器を通る面内
に位置付けられそしてランプ容器周囲に等しく離間され
るのが好ましい。好ましい実施例において、４個のアプ
リケータがランプ容器周囲に９０°の間隔で位置付けら
れそしてランプ容器対向側部上のアプリケータに１８０
°位相をずらして高周波パワーを適用するためそしてア
プリケータのうち隣り合うものに９０°位相をずらして
高周波パワーを適用するための手段をパワースプリッタ
ーおよび移相器は具備する。結果的に生ずる電界はソー
ス周波数にてアプリケータ面内で回転する。各電界アプ
リケータはらせん状カップラ、カップ状アプリケータ、
ループ状アプリケータまたはその他の任意の適当なアプ
リケータから構成可能である。
に位置付けられそしてランプ容器周囲に等しく離間され
るのが好ましい。好ましい実施例において、４個のアプ
リケータがランプ容器周囲に９０°の間隔で位置付けら
れそしてランプ容器対向側部上のアプリケータに１８０
°位相をずらして高周波パワーを適用するためそしてア
プリケータのうち隣り合うものに９０°位相をずらして
高周波パワーを適用するための手段をパワースプリッタ
ーおよび移相器は具備する。結果的に生ずる電界はソー
ス周波数にてアプリケータ面内で回転する。各電界アプ
リケータはらせん状カップラ、カップ状アプリケータ、
ループ状アプリケータまたはその他の任意の適当なアプ
リケータから構成可能である。
【０００９】好ましい実施例において、パワースプリッ
ターおよび移相器は、それぞれが９０°位相がずれた２
つの等振幅出力を有する第１信号スプリッターおよび第
２信号スプリッターおよび第３信号スプリッターを具備
する。第１信号スプリッターはパワーソースへ接続され
る入力を有する。第２信号スプリッターは第１信号スプ
リッターの一方の出力に接続される入力を有しそして第
３信号スプリッターは第１信号スプリッターの他方の入
力に接続される入力を有する。第２および第３信号スプ
リッターを第１信号スプリッター出力に接続する伝送線
は、第２および第３信号スプリッター入力が１８０°位
相がずれるよう選択される。第２および第３信号スプリ
ッター出力は４つの電界アプリケータへ接続される。第
１および第２および第３信号スプリッターは、マイクロ
ストリップ伝送線内に形成された分岐線直角位相ハイブ
リッドカップラから構成されるのが好ましい。
ターおよび移相器は、それぞれが９０°位相がずれた２
つの等振幅出力を有する第１信号スプリッターおよび第
２信号スプリッターおよび第３信号スプリッターを具備
する。第１信号スプリッターはパワーソースへ接続され
る入力を有する。第２信号スプリッターは第１信号スプ
リッターの一方の出力に接続される入力を有しそして第
３信号スプリッターは第１信号スプリッターの他方の入
力に接続される入力を有する。第２および第３信号スプ
リッターを第１信号スプリッター出力に接続する伝送線
は、第２および第３信号スプリッター入力が１８０°位
相がずれるよう選択される。第２および第３信号スプリ
ッター出力は４つの電界アプリケータへ接続される。第
１および第２および第３信号スプリッターは、マイクロ
ストリップ伝送線内に形成された分岐線直角位相ハイブ
リッドカップラから構成されるのが好ましい。
【００１０】一実施例において、ランプ容器は実質的に
球形でありそして１〜１２ｍｍの範囲の内径を有する。
別の実施例において、ランプ容器は扁長回転だ円体また
は扁円回転だ円体から構成される。ランプ容器は回転電
界面内で円形断面を有するのが好ましい。ランプ容器は
ランプ容器内の凝縮分配ないし分布制御のため内部凸状
くぼみを有するのが好ましい。充填物質は、水銀や金属
ハロゲン化物などの蒸発可能な物質および不活性ガスを
含むのが好ましい。
球形でありそして１〜１２ｍｍの範囲の内径を有する。
別の実施例において、ランプ容器は扁長回転だ円体また
は扁円回転だ円体から構成される。ランプ容器は回転電
界面内で円形断面を有するのが好ましい。ランプ容器は
ランプ容器内の凝縮分配ないし分布制御のため内部凸状
くぼみを有するのが好ましい。充填物質は、水銀や金属
ハロゲン化物などの蒸発可能な物質および不活性ガスを
含むのが好ましい。
【００１１】
【実施例】本発明による無電極高輝度放電ランプのブロ
ック図が図１に示されている。無電極ランプ容器１０が
高周波電磁エネルギーによる励起で放射を発生する蒸発
可能な充填物質を包含する。例として、ランプ容器１０
は球形とされそして不活性ガス、水銀および金属ハロゲ
ン化物を包含する。ランプ容器１０は以下で詳細に説明
する。
ック図が図１に示されている。無電極ランプ容器１０が
高周波電磁エネルギーによる励起で放射を発生する蒸発
可能な充填物質を包含する。例として、ランプ容器１０
は球形とされそして不活性ガス、水銀および金属ハロゲ
ン化物を包含する。ランプ容器１０は以下で詳細に説明
する。
【００１２】電界アプリケータ１２、１４、１６、１８
がランプ容器周囲に離間されておりそしてランプ容器１
０に接近して配置されている。アプリケータはランプ容
器１０への高周波電磁エネルギーの非共鳴結合のため使
用される。アプリケータ１２、１４、１６、１８は、ラ
ンプ容器１０の中央で交差する直交軸線１７および１９
により画定される面内に配置されるのが好ましい。図１
の実施例において、アプリケータ１２、１４、１６、１
８ランプ容器の中央に関して９０°の間隔で離間され
る。こうして、アプリケータ１２および１４はランプ容
器１０の対向側部で軸線１９上に配置されそしてアプリ
ケータ１４および１６はランプ容器１０の対向側部で軸
線１７上に配置されている。
がランプ容器周囲に離間されておりそしてランプ容器１
０に接近して配置されている。アプリケータはランプ容
器１０への高周波電磁エネルギーの非共鳴結合のため使
用される。アプリケータ１２、１４、１６、１８は、ラ
ンプ容器１０の中央で交差する直交軸線１７および１９
により画定される面内に配置されるのが好ましい。図１
の実施例において、アプリケータ１２、１４、１６、１
８ランプ容器の中央に関して９０°の間隔で離間され
る。こうして、アプリケータ１２および１４はランプ容
器１０の対向側部で軸線１９上に配置されそしてアプリ
ケータ１４および１６はランプ容器１０の対向側部で軸
線１７上に配置されている。
【００１３】高周波ソース２０が高周波パワーをパワー
スプリッターおよび移相器２２へ供給する。パワースプ
リッターおよび移相器２２は、ソース１０の周波数にお
ける出力を電界アプリケータ１２、１４、１６、１８へ
供給する。アプリケータ１２、１４、１６、１８へ適用
される信号の位相および振幅は、アプリケータによるラ
ンプ容器１０への適用電界がソース２０の周波数にて回
転するように選択される。詳述すると、パワースプリッ
ターおよび移相器２２の出力は等しい振幅を有しそして
アプリケータ１２および１４に適用される信号は１８０
°位相がずれている。同様に、アプリケータ１６および
１８に適用される信号は１８０°位相がずれている。隣
接するアプリケータに適用される信号は９０°位相がず
れている。
スプリッターおよび移相器２２へ供給する。パワースプ
リッターおよび移相器２２は、ソース１０の周波数にお
ける出力を電界アプリケータ１２、１４、１６、１８へ
供給する。アプリケータ１２、１４、１６、１８へ適用
される信号の位相および振幅は、アプリケータによるラ
ンプ容器１０への適用電界がソース２０の周波数にて回
転するように選択される。詳述すると、パワースプリッ
ターおよび移相器２２の出力は等しい振幅を有しそして
アプリケータ１２および１４に適用される信号は１８０
°位相がずれている。同様に、アプリケータ１６および
１８に適用される信号は１８０°位相がずれている。隣
接するアプリケータに適用される信号は９０°位相がず
れている。
【００１４】パワーソース２０は、実質的なパワーが形
成されるところの任意の周波数において動作する。詳述
すると、動作周波数は一般的にはＩＳＭバンドのうちの
一つにおいて選択される。13.56MHz、40.7MHz 、915MH
z、2450MHz 、5.86GHz 、24.125GHz 、61.25GHz、122.5
GHzおよび245GHzの周囲に中心が合わされた周波数がと
りわけ好適である。
成されるところの任意の周波数において動作する。詳述
すると、動作周波数は一般的にはＩＳＭバンドのうちの
一つにおいて選択される。13.56MHz、40.7MHz 、915MH
z、2450MHz 、5.86GHz 、24.125GHz 、61.25GHz、122.5
GHzおよび245GHzの周囲に中心が合わされた周波数がと
りわけ好適である。
【００１５】電界アプリケータ１２、１４、１６、１
８、パワースプリッターおよび移相器２２および高周波
ソース２０を含むランプ容器１０のための駆動装置は、
回転電界の使用によりランプ容器１０内にほぼ回転だ円
面形状の放電を維持する。回転電界は、面平均される仕
方でランプ容器１０内のプラズマにパワーが入力される
ようにしそしてランプ外被での局部加熱効果を低減す
る。これは、通常ホットスポットをランプ容器壁に形成
せしめる「アーク付着」として知られる現象を回避させ
る。ランプ容器を変質させる反応は温度に対してほぼ過
直線性(supralinear) であるので、本発明はこれら反応
の確率を低減し、ランプ容器寿命を長くし、そしてラン
プを高いパワーレベルで賦活するのを可能にする。本発
明のランプの別の利益が、たとえば映写におけるごとき
光学収集装置への結合のために有用でありうる、ランプ
容器内に形成される球形プラズマの「一点類似」の性質
である。
８、パワースプリッターおよび移相器２２および高周波
ソース２０を含むランプ容器１０のための駆動装置は、
回転電界の使用によりランプ容器１０内にほぼ回転だ円
面形状の放電を維持する。回転電界は、面平均される仕
方でランプ容器１０内のプラズマにパワーが入力される
ようにしそしてランプ外被での局部加熱効果を低減す
る。これは、通常ホットスポットをランプ容器壁に形成
せしめる「アーク付着」として知られる現象を回避させ
る。ランプ容器を変質させる反応は温度に対してほぼ過
直線性(supralinear) であるので、本発明はこれら反応
の確率を低減し、ランプ容器寿命を長くし、そしてラン
プを高いパワーレベルで賦活するのを可能にする。本発
明のランプの別の利益が、たとえば映写におけるごとき
光学収集装置への結合のために有用でありうる、ランプ
容器内に形成される球形プラズマの「一点類似」の性質
である。
【００１６】図１の無電極ランプのために適当なランプ
容器の例が図２および図３に図示されている。上述した
ごとく、アプリケータ１２、１４、１６、１８はランプ
容器１０の中心を通る励起面３０に配置されるのが好ま
しい。図２および図３は、図１のアプリケータ面３０に
対して垂直方向の断面図である。ランプ容器の外被は、
高周波パワーが実質的に減衰されずに伝達するところの
光透過性物質から作られる。ランプ外被の物質は任意の
等級の（一般に石英と呼ばれる）ガラス質シリカとされ
得るが、水分のない等級のものがとくに望ましい。合成
溶融シリカもまたランプ外被製造のために使用され得
る。放電がより低い壁温度で行われる場合、ランプ外被
は他のガラス質物質（たとえばアルミノ珪酸ガラスまた
は硼珪酸ガラス）から製造可能である。ランプ外被は通
常、球形の形状または励起面３０に垂直な断面において
扁長だ円または扁円だ円とされ得る。ランプ外被は励起
面３０において略円形の断面を有する。ランプ外被は凝
縮物の分配制御を助けるため内部空間への一つまたはそ
れ以上のくぼみを有してもよい。凝縮物分配制御は光出
力に顕著な効果を有する。凝縮物がくぼみの周囲に輪状
物を形成するとき優れた性能が得られる。ランプ外被
は、電界アプリケータ１２、１４、１６、１８間の励起
空隙内に外被を支持するための手段を含む。支持物はラ
ンプ外被に装着される管状のまたは中実のロッド部材の
形態とされそしてランプ容器の回転対称軸と同一直線並
びとされ得る。第１の支持物と同一直線並びでありそし
てランプ外被の対向側部に取付けられる第２の支持物も
また使用可能である。
容器の例が図２および図３に図示されている。上述した
ごとく、アプリケータ１２、１４、１６、１８はランプ
容器１０の中心を通る励起面３０に配置されるのが好ま
しい。図２および図３は、図１のアプリケータ面３０に
対して垂直方向の断面図である。ランプ容器の外被は、
高周波パワーが実質的に減衰されずに伝達するところの
光透過性物質から作られる。ランプ外被の物質は任意の
等級の（一般に石英と呼ばれる）ガラス質シリカとされ
得るが、水分のない等級のものがとくに望ましい。合成
溶融シリカもまたランプ外被製造のために使用され得
る。放電がより低い壁温度で行われる場合、ランプ外被
は他のガラス質物質（たとえばアルミノ珪酸ガラスまた
は硼珪酸ガラス）から製造可能である。ランプ外被は通
常、球形の形状または励起面３０に垂直な断面において
扁長だ円または扁円だ円とされ得る。ランプ外被は励起
面３０において略円形の断面を有する。ランプ外被は凝
縮物の分配制御を助けるため内部空間への一つまたはそ
れ以上のくぼみを有してもよい。凝縮物分配制御は光出
力に顕著な効果を有する。凝縮物がくぼみの周囲に輪状
物を形成するとき優れた性能が得られる。ランプ外被
は、電界アプリケータ１２、１４、１６、１８間の励起
空隙内に外被を支持するための手段を含む。支持物はラ
ンプ外被に装着される管状のまたは中実のロッド部材の
形態とされそしてランプ容器の回転対称軸と同一直線並
びとされ得る。第１の支持物と同一直線並びでありそし
てランプ外被の対向側部に取付けられる第２の支持物も
また使用可能である。
【００１７】ほぼ球形のランプ外被４２を有するランプ
容器４０が図２に示されている。くぼみ４４がランプ外
被４２の内部へと延びそしてランプ外被の内部空間内に
凸形状を作る。凝縮物４８がくぼみ４４の周囲に輪状物
を形成する。ランプ外被４２は回転対称軸４６上で管状
支持物５０により支持される。
容器４０が図２に示されている。くぼみ４４がランプ外
被４２の内部へと延びそしてランプ外被の内部空間内に
凸形状を作る。凝縮物４８がくぼみ４４の周囲に輪状物
を形成する。ランプ外被４２は回転対称軸４６上で管状
支持物５０により支持される。
【００１８】図３のランプ容器５４が、面３０に対して
垂直な面内でだ円形の断面を有するランプ外被５６を含
む。ランプ外被５６は面３０内で円形の断面を有する。
ランプ外被５６はくぼみ５８を有しそして中実のロッド
部材６０により支持される。
垂直な面内でだ円形の断面を有するランプ外被５６を含
む。ランプ外被５６は面３０内で円形の断面を有する。
ランプ外被５６はくぼみ５８を有しそして中実のロッド
部材６０により支持される。
【００１９】図１の無電極ランプのためのランプ容器１
０は１〜７６０トルの圧力範囲の（たとえばアルゴンな
どの）電離始動ガスを包含する。ネオン、クリプトン、
キセノン、窒素などの他の不活性ガスおよびそれらの混
合物を使用してもよい。好ましい始動ガス圧力範囲は５
〜１００トルである。ランプ外被は、有用な光が放電に
より放射されるよう、気化されるとき部分的に電離され
そして放射状態へと部分的に励起される蒸発可能な充填
物質をも包含する。充填物質は金属塩を含む水銀として
もよい。金属塩はヨウ化スカンジウムナトリウムまたは
ハロゲン化錫などの一層容易に気化する物質とされ得
る。水銀を包含しない他の充填物質もまた使用され得
る。かかる充填物例がイオウである。充填物質は、ラン
プ容器の内部空間に応じて定められるのが好ましい。た
とえば、立方センチメートル毎約３３ミリグラムの水銀
および立方センチメートル毎約３ミリグラムの金属塩が
上首尾の結果を生じた。当業者に知られる他の充填物質
が可視放射、紫外放射または赤外放射の発生のため使用
され得る。
０は１〜７６０トルの圧力範囲の（たとえばアルゴンな
どの）電離始動ガスを包含する。ネオン、クリプトン、
キセノン、窒素などの他の不活性ガスおよびそれらの混
合物を使用してもよい。好ましい始動ガス圧力範囲は５
〜１００トルである。ランプ外被は、有用な光が放電に
より放射されるよう、気化されるとき部分的に電離され
そして放射状態へと部分的に励起される蒸発可能な充填
物質をも包含する。充填物質は金属塩を含む水銀として
もよい。金属塩はヨウ化スカンジウムナトリウムまたは
ハロゲン化錫などの一層容易に気化する物質とされ得
る。水銀を包含しない他の充填物質もまた使用され得
る。かかる充填物例がイオウである。充填物質は、ラン
プ容器の内部空間に応じて定められるのが好ましい。た
とえば、立方センチメートル毎約３３ミリグラムの水銀
および立方センチメートル毎約３ミリグラムの金属塩が
上首尾の結果を生じた。当業者に知られる他の充填物質
が可視放射、紫外放射または赤外放射の発生のため使用
され得る。
【００２０】球形のランプ容器は１ミリないし１２ミリ
の範囲の内径を有しそして２ミリないし８ミリの範囲の
内径を有するのが好ましい。だ円形のランプの寸法は類
似している。壁厚は０．２５ミリ〜２．０ミリの範囲に
あるのが好ましい。
の範囲の内径を有しそして２ミリないし８ミリの範囲の
内径を有するのが好ましい。だ円形のランプの寸法は類
似している。壁厚は０．２５ミリ〜２．０ミリの範囲に
あるのが好ましい。
【００２１】好ましい実施例において、図１の電界アプ
リケータ１２、１４、１６、１８はらせんカップラまた
はらせんコイルである。図４に示されるごとく、らせん
カップラ８０、８２、８４、８６はランプ容器８８を通
る面内に位置付けられそして９０°の間隔でランプ容器
８８の周囲に等しく離間される。らせんカップラのコイ
ルは同様のらせん性を有する、すなわち、全て右巻きら
せんかまたは全て左巻きらせんであり、各対向ペアが、
ランプ容器８８が配置されるコイル間の空隙の内部にお
ける最大電界の発生のため、ベクトル的に加え合わされ
る軸線方向の電界を発生する。こうして、図４に示され
るごとく、らせんカップラ８０および８２の長手軸線９
０がランプ容器８８の中心を通りそしてらせんカップラ
８４および８８の長手軸線９２がランプ容器８８の中心
を通る。軸線９０および９２は９０°で交差しそして回
転電界面を画定する。らせんカップラは、隣接するらせ
んカップラ間で９０°位相がずれた等しい振幅の信号で
パワースプリッターおよび移相器２２によって駆動され
る。こうして、らせんカップラ８０および８２は１８０
°だけ位相がずれた信号を受信しそしてらせんカップラ
８４および８６は１８０°だけ位相がずれた信号を受信
する。無電極高輝度放電ランプのためのらせんカップラ
に関する詳細は上述の米国特許第5,070,277 号に開示さ
れているので、参照されたい。
リケータ１２、１４、１６、１８はらせんカップラまた
はらせんコイルである。図４に示されるごとく、らせん
カップラ８０、８２、８４、８６はランプ容器８８を通
る面内に位置付けられそして９０°の間隔でランプ容器
８８の周囲に等しく離間される。らせんカップラのコイ
ルは同様のらせん性を有する、すなわち、全て右巻きら
せんかまたは全て左巻きらせんであり、各対向ペアが、
ランプ容器８８が配置されるコイル間の空隙の内部にお
ける最大電界の発生のため、ベクトル的に加え合わされ
る軸線方向の電界を発生する。こうして、図４に示され
るごとく、らせんカップラ８０および８２の長手軸線９
０がランプ容器８８の中心を通りそしてらせんカップラ
８４および８８の長手軸線９２がランプ容器８８の中心
を通る。軸線９０および９２は９０°で交差しそして回
転電界面を画定する。らせんカップラは、隣接するらせ
んカップラ間で９０°位相がずれた等しい振幅の信号で
パワースプリッターおよび移相器２２によって駆動され
る。こうして、らせんカップラ８０および８２は１８０
°だけ位相がずれた信号を受信しそしてらせんカップラ
８４および８６は１８０°だけ位相がずれた信号を受信
する。無電極高輝度放電ランプのためのらせんカップラ
に関する詳細は上述の米国特許第5,070,277 号に開示さ
れているので、参照されたい。
【００２２】電界アプリケータ１２、１４、１６、１８
は端部カップ状アプリケータまたはループ状アプリケー
タから構成可能である。端部カップアプリケータ９０が
図１１に示されている。端部カップアプリケータ９０は
金属またはメタライズされたセラミックから製造されそ
してランプ容器に接近して配置される凹部９１を含む。
無電極ランプのための端部カップアプリケータに関する
詳細は上述の米国特許第5,241,246 号に開示されている
ので、参照されたい。ループ状アプリケータ９２が図１
２に示されている。ループ状アプリケータ９２は、ラン
プ容器に接近して配置される３つの部分的なワイヤ転回
部として形成される。無電極ランプのためのループ状ア
プリケータに関する詳細は上述の米国特許第5,130,612
号に開示されているので、参照されたい。
は端部カップ状アプリケータまたはループ状アプリケー
タから構成可能である。端部カップアプリケータ９０が
図１１に示されている。端部カップアプリケータ９０は
金属またはメタライズされたセラミックから製造されそ
してランプ容器に接近して配置される凹部９１を含む。
無電極ランプのための端部カップアプリケータに関する
詳細は上述の米国特許第5,241,246 号に開示されている
ので、参照されたい。ループ状アプリケータ９２が図１
２に示されている。ループ状アプリケータ９２は、ラン
プ容器に接近して配置される３つの部分的なワイヤ転回
部として形成される。無電極ランプのためのループ状ア
プリケータに関する詳細は上述の米国特許第5,130,612
号に開示されているので、参照されたい。
【００２３】ランプ容器８８の内部の回転電界の発生の
ためのらせんカップラ８０、８２、８４、８６の動作は
図５に示されている。適用される高周波パワーの一完全
サイクルの間の信号位相および結果的に生ずる電界が図
示されている。それぞれの波形１００、１０２、１０
４、１０６は、高周波パワーの四分の一サイクル間隔に
おけるらせんカップラ８０、８２、８４、８６（それぞ
れコイルａ、ｂ、ｃ、ｄに対応）の電圧を示す。こうし
て、たとえば、波形１００は時間ｔ（＝０）におけるら
せんカップラ８０、８２、８４、８６の電圧を図示す
る。時間ｔ＝０で、カップラ８４および８６に適用され
る電圧はゼロであり、Ｙ軸線（軸線９２）方向の電界は
ない。時間ｔ＝０におけるカップラ８０、８２に適用さ
れる電圧は最大である。電圧は１８０°位相をずらして
適用されるので、結果的に生ずる電界Ｅa およびＥb は
同方向にありそして加え合わさって正のＸ方向（軸線９
０方向）に正味電界＋Ｅnet を発生する。類似の分析に
より、正味電界は、四分の一サイクルの後に正のＹ方向
に回転し、二分の一サイクルの後に負のＸ方向に回転し
そして四分の３サイクルの後に負のＹ方向に回転するこ
とが示される。こうして、正味電界は適用される高周波
パワー周波数にて回転する。正味電界の大きさは一定で
ある。なぜなら等振幅の電圧がらせんカップラ８０、８
２、８４、８６に適用されるからである。図５の電界ベ
クトルＥnet はらせんカップラ８０、８２、８４、８６
の面内で回転する。
ためのらせんカップラ８０、８２、８４、８６の動作は
図５に示されている。適用される高周波パワーの一完全
サイクルの間の信号位相および結果的に生ずる電界が図
示されている。それぞれの波形１００、１０２、１０
４、１０６は、高周波パワーの四分の一サイクル間隔に
おけるらせんカップラ８０、８２、８４、８６（それぞ
れコイルａ、ｂ、ｃ、ｄに対応）の電圧を示す。こうし
て、たとえば、波形１００は時間ｔ（＝０）におけるら
せんカップラ８０、８２、８４、８６の電圧を図示す
る。時間ｔ＝０で、カップラ８４および８６に適用され
る電圧はゼロであり、Ｙ軸線（軸線９２）方向の電界は
ない。時間ｔ＝０におけるカップラ８０、８２に適用さ
れる電圧は最大である。電圧は１８０°位相をずらして
適用されるので、結果的に生ずる電界Ｅa およびＥb は
同方向にありそして加え合わさって正のＸ方向（軸線９
０方向）に正味電界＋Ｅnet を発生する。類似の分析に
より、正味電界は、四分の一サイクルの後に正のＹ方向
に回転し、二分の一サイクルの後に負のＸ方向に回転し
そして四分の３サイクルの後に負のＹ方向に回転するこ
とが示される。こうして、正味電界は適用される高周波
パワー周波数にて回転する。正味電界の大きさは一定で
ある。なぜなら等振幅の電圧がらせんカップラ８０、８
２、８４、８６に適用されるからである。図５の電界ベ
クトルＥnet はらせんカップラ８０、８２、８４、８６
の面内で回転する。
【００２４】本発明による無電極高輝度放電ランプの例
が図６に示されている。図４および図５との関係で上に
説明したごとくランプ容器１３０がらせんカップラ１３
２、１３４、１３６、１３８により賦活される。ランプ
容器１３０は、５ミリの内径を有する球形形状を有しそ
して０．２６ミリグラムのヨウ化スカンジウムナトリウ
ムを含む２．６ミリグラムの水銀と５トルのアルゴンガ
スとを含む充填物質を有する。らせんカップラ１３２、
１３４、１３６および１３８は０．０２５インチ径のニ
ッケル線から作られる。コイル内径は５ミリであり、ピ
ッチは１．４６ミリでありそしてコイルは５．２回の巻
きを有する。高周波ソース１４０が９１５ＭＨｚの周波
数でパワーを供給する。
が図６に示されている。図４および図５との関係で上に
説明したごとくランプ容器１３０がらせんカップラ１３
２、１３４、１３６、１３８により賦活される。ランプ
容器１３０は、５ミリの内径を有する球形形状を有しそ
して０．２６ミリグラムのヨウ化スカンジウムナトリウ
ムを含む２．６ミリグラムの水銀と５トルのアルゴンガ
スとを含む充填物質を有する。らせんカップラ１３２、
１３４、１３６および１３８は０．０２５インチ径のニ
ッケル線から作られる。コイル内径は５ミリであり、ピ
ッチは１．４６ミリでありそしてコイルは５．２回の巻
きを有する。高周波ソース１４０が９１５ＭＨｚの周波
数でパワーを供給する。
【００２５】パワースプリッターおよび移相器１４２が
マイクロストリップ伝送線上に作られそして第１の分岐
線直角位相混成カップラ１４４、第２の分岐線直角位相
混成カップラ１４６、第３の分岐線直角位相混成カップ
ラ１４８を含む。各混成カップラは、ソース１４０の中
心周波数でガイド波長の約四分の一である側部を持つ正
方形の導体パターンを含む。マイクロストリップ直角位
相混成カップラの構成は当技術分野で一般に知られてい
る。それぞれの直角位相混成カップラは等しい振幅と９
０°の位相ずれを有する２つの出力を有する。線１５０
および１５２上のカップラ１４４の出力は、それぞれカ
ップラ１４６および１４８の入力に供給される。線１５
０は、カップラ１４６および１４８への入力間に１８０
°の位相差を保証するため、ソース１４０の中心周波数
で線１５２よりも約四分の一ガイド波長長い。直角位相
混成カップラ１４６の出力はらせんカップラ１３２およ
び１３６へ接続される。直角位相混成カップラ１４８の
出力はらせんカップラ１３４および１３８に接続され
る。それぞれの直角位相混成カップラのアイソレーショ
ンポートは５０オームの抵抗１５６で終端されている。
当分野で知られているように、図６のマイクロストリッ
プ伝送線は、ほぼ６という相対誘電率を有しそして０．
０５０インチの厚さを有するIsoclad* GR6のようなラン
ダムなガラス製ミクロ繊維で補強されたセラミック入り
のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)複合積層品または
ＢｅＯなどの誘電体材料上に形成され得る。アース面導
体が誘電体材料の対向側部上に形成される。
マイクロストリップ伝送線上に作られそして第１の分岐
線直角位相混成カップラ１４４、第２の分岐線直角位相
混成カップラ１４６、第３の分岐線直角位相混成カップ
ラ１４８を含む。各混成カップラは、ソース１４０の中
心周波数でガイド波長の約四分の一である側部を持つ正
方形の導体パターンを含む。マイクロストリップ直角位
相混成カップラの構成は当技術分野で一般に知られてい
る。それぞれの直角位相混成カップラは等しい振幅と９
０°の位相ずれを有する２つの出力を有する。線１５０
および１５２上のカップラ１４４の出力は、それぞれカ
ップラ１４６および１４８の入力に供給される。線１５
０は、カップラ１４６および１４８への入力間に１８０
°の位相差を保証するため、ソース１４０の中心周波数
で線１５２よりも約四分の一ガイド波長長い。直角位相
混成カップラ１４６の出力はらせんカップラ１３２およ
び１３６へ接続される。直角位相混成カップラ１４８の
出力はらせんカップラ１３４および１３８に接続され
る。それぞれの直角位相混成カップラのアイソレーショ
ンポートは５０オームの抵抗１５６で終端されている。
当分野で知られているように、図６のマイクロストリッ
プ伝送線は、ほぼ６という相対誘電率を有しそして０．
０５０インチの厚さを有するIsoclad* GR6のようなラン
ダムなガラス製ミクロ繊維で補強されたセラミック入り
のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)複合積層品または
ＢｅＯなどの誘電体材料上に形成され得る。アース面導
体が誘電体材料の対向側部上に形成される。
【００２６】ランプは球形形状プラズマを発生しそして
６０ないし１００ワットの間で安定に作動した。ソース
の光度計明るさまたは輝度は４７カンデラ／平方ミリと
して測定された。観察されるスペクトルは、主としてナ
トリウムおよびスカンジウムなど予想される金属添加物
全ての成分を示した。色度座標は典型的にはＸ＝０．３
９０８およびＹ＝０．３３５４であった。
６０ないし１００ワットの間で安定に作動した。ソース
の光度計明るさまたは輝度は４７カンデラ／平方ミリと
して測定された。観察されるスペクトルは、主としてナ
トリウムおよびスカンジウムなど予想される金属添加物
全ての成分を示した。色度座標は典型的にはＸ＝０．３
９０８およびＹ＝０．３３５４であった。
【００２７】本発明の重要な特徴が、パワースプリッタ
ーおよび移相器２２（図１）がランプ容器１０と高周波
ソース２０との間に高程度のアイソレーションを与える
ことである。無電極ランプの始動およびウォーミングア
ップの間、ランプ容器内のプラズマはランプへ高周波パ
ワーを適用する回路と整合されていない。結果として、
相当な高周波パワーがランプ容器により反射されそして
高周波ソースを損傷するおそれがある。本発明の構成に
おいて、ランプ容器とソースとは隔絶され、始動および
ウォーミングアップの間のソースへの潜在的な損傷を回
避させる。図６を参照すると、反射される任意のパワー
が抵抗１５６で消散されそして高周波ソース１４０に到
達しない。こうして、ソースからみると負荷インピーダ
ンスは一定となり有効となる。
ーおよび移相器２２（図１）がランプ容器１０と高周波
ソース２０との間に高程度のアイソレーションを与える
ことである。無電極ランプの始動およびウォーミングア
ップの間、ランプ容器内のプラズマはランプへ高周波パ
ワーを適用する回路と整合されていない。結果として、
相当な高周波パワーがランプ容器により反射されそして
高周波ソースを損傷するおそれがある。本発明の構成に
おいて、ランプ容器とソースとは隔絶され、始動および
ウォーミングアップの間のソースへの潜在的な損傷を回
避させる。図６を参照すると、反射される任意のパワー
が抵抗１５６で消散されそして高周波ソース１４０に到
達しない。こうして、ソースからみると負荷インピーダ
ンスは一定となり有効となる。
【００２８】パワースプリッターおよび移相器２２の第
１の実施例のブロック図が図７に示されている。高周波
ソース２０の出力は直角位相混成カップラ２００へ供給
される。上述したごとく、直角位相混成カップラは９０
°位相がずれた等振幅の２つの出力を発生する。カップ
ラ２００の第１の出力は半波バラン回路２０２への入力
であり、カップラ２００の第２の出力は半波バラン回路
２０４への入力である。それぞれの半波バラン回路は、
１８０°位相がずれた等振幅の２つの出力を発生する。
各半波バラン回路２０２および２０４は、上述のごとき
回転電界の発生のため、ランプ容器の対向側部の電界ア
プリケータへ供給される。半波バラン回路は上述の米国
特許第5,070,277 号明細書に詳細に説明されている。
１の実施例のブロック図が図７に示されている。高周波
ソース２０の出力は直角位相混成カップラ２００へ供給
される。上述したごとく、直角位相混成カップラは９０
°位相がずれた等振幅の２つの出力を発生する。カップ
ラ２００の第１の出力は半波バラン回路２０２への入力
であり、カップラ２００の第２の出力は半波バラン回路
２０４への入力である。それぞれの半波バラン回路は、
１８０°位相がずれた等振幅の２つの出力を発生する。
各半波バラン回路２０２および２０４は、上述のごとき
回転電界の発生のため、ランプ容器の対向側部の電界ア
プリケータへ供給される。半波バラン回路は上述の米国
特許第5,070,277 号明細書に詳細に説明されている。
【００２９】パワースプリッターおよび移相器２２の第
２の実施例が図８に示されている。高周波ソース２０の
出力は１８０°の混成カップラ２２０に供給される。１
８０°混成カップラは１８０°位相がずれた等振幅の２
つの出力を発生する。カップラ２２０の第１の出力は直
角位相混成カップラ２２２への入力である。カップラ２
２０の第２の出力が直角位相混成カップラ２２４への入
力である。直角位相混成カップラ２２２および２２４の
出力は、上述のごとき回転電界の発生のため、電界アプ
リケータ１２、１４、１６、１８へ供給される。
２の実施例が図８に示されている。高周波ソース２０の
出力は１８０°の混成カップラ２２０に供給される。１
８０°混成カップラは１８０°位相がずれた等振幅の２
つの出力を発生する。カップラ２２０の第１の出力は直
角位相混成カップラ２２２への入力である。カップラ２
２０の第２の出力が直角位相混成カップラ２２４への入
力である。直角位相混成カップラ２２２および２２４の
出力は、上述のごとき回転電界の発生のため、電界アプ
リケータ１２、１４、１６、１８へ供給される。
【００３０】パワースプリッターおよび移相器２２の第
３の実施例が図９に示されている。高周波ソース２０の
出力は直角位相混成カップラ２４０に供給される。カッ
プラ２４０の第１の出力は１８０°混成カップラ２４２
への入力である。混成カップラ２４０の第２の出力が１
８０°混成カップラ２４４への入力である。それぞれの
１８０°混成カップラ２４２および２４４の出力は、上
述のごとき回転電界の発生のため、ランプ容器の対向側
部の電界アプリケータへ供給される。
３の実施例が図９に示されている。高周波ソース２０の
出力は直角位相混成カップラ２４０に供給される。カッ
プラ２４０の第１の出力は１８０°混成カップラ２４２
への入力である。混成カップラ２４０の第２の出力が１
８０°混成カップラ２４４への入力である。それぞれの
１８０°混成カップラ２４２および２４４の出力は、上
述のごとき回転電界の発生のため、ランプ容器の対向側
部の電界アプリケータへ供給される。
【００３１】パワースプリッターおよび移相器２２の第
４の実施例が図１０に示されている。図６に図示される
無電極高輝度放電ランプは図１０の構成を利用する。高
周波ソース２０の出力は直角位相混成カップラ２６０に
供給される。カップラ２６０の第１の出力は、カップラ
２６０の第２出力を直角位相混成カップラ２６４へつな
ぐ伝送線２６３よりも約四分の一ガイド波長だけ長い伝
送線２６１を通じての直角位相混成カップラ２６２への
入力である。直角位相混成カップラ２６２および２６４
の出力は、上述のごとき回転電界の発生のため、電界ア
プリケータ１２、１４、１６、１８へ供給される。
４の実施例が図１０に示されている。図６に図示される
無電極高輝度放電ランプは図１０の構成を利用する。高
周波ソース２０の出力は直角位相混成カップラ２６０に
供給される。カップラ２６０の第１の出力は、カップラ
２６０の第２出力を直角位相混成カップラ２６４へつな
ぐ伝送線２６３よりも約四分の一ガイド波長だけ長い伝
送線２６１を通じての直角位相混成カップラ２６２への
入力である。直角位相混成カップラ２６２および２６４
の出力は、上述のごとき回転電界の発生のため、電界ア
プリケータ１２、１４、１６、１８へ供給される。
【００３２】図７ないし図１０に図示のそして上述のパ
ワースプリッターおよび移相器の構成は、簡単のためそ
して小寸法および低コストのためマイクロストリップ伝
送線として作られるのが好ましい。より小型の構成の提
供のため、適当な場合に、多重層マイクロストリップ伝
送線が利用できる。各構成において、上述のごときラン
プ容器およびソース間の隔絶を保証するため、カップラ
の不使用入力は抵抗により終端される。
ワースプリッターおよび移相器の構成は、簡単のためそ
して小寸法および低コストのためマイクロストリップ伝
送線として作られるのが好ましい。より小型の構成の提
供のため、適当な場合に、多重層マイクロストリップ伝
送線が利用できる。各構成において、上述のごときラン
プ容器およびソース間の隔絶を保証するため、カップラ
の不使用入力は抵抗により終端される。
【００３３】パワースプリッターおよび移相器の複数の
実施例を図７ないし図１０に示しそして上で説明した。
ランプ容器内の回転電界発生のため要求される振幅およ
び位相を各電界アプリケータに供給する別の構成が利用
できる。さらに、ランプ容器内に要求される電界を発生
できる任意の電界アプリケータが利用できる。一般に、
パワースプリッターおよび移相器および電界アプリケー
タの組み合わせはランプ容器内に回転電界を発生するに
違いない。本発明の無電極高輝度放電ランプは４つのア
プリケータを有するものとして叙述したけれども、アプ
リケータ位置およびアプリケータ適用電圧の位相の適当
な変化で他のアプリケータ数が利用できる。たとえば、
３つのアプリケータがランプ容器の周囲に１２０°の間
隔で離間できる。この場合に、３つのアプリケータに適
用される電圧は互いに１２０°位相がずれる。
実施例を図７ないし図１０に示しそして上で説明した。
ランプ容器内の回転電界発生のため要求される振幅およ
び位相を各電界アプリケータに供給する別の構成が利用
できる。さらに、ランプ容器内に要求される電界を発生
できる任意の電界アプリケータが利用できる。一般に、
パワースプリッターおよび移相器および電界アプリケー
タの組み合わせはランプ容器内に回転電界を発生するに
違いない。本発明の無電極高輝度放電ランプは４つのア
プリケータを有するものとして叙述したけれども、アプ
リケータ位置およびアプリケータ適用電圧の位相の適当
な変化で他のアプリケータ数が利用できる。たとえば、
３つのアプリケータがランプ容器の周囲に１２０°の間
隔で離間できる。この場合に、３つのアプリケータに適
用される電圧は互いに１２０°位相がずれる。
【００３４】本発明の好ましい実施例について叙述した
けれども、当業者であれば請求の範囲に記載される本発
明の技術思想から逸脱することなく種々の変更および修
正が可能であろう。
けれども、当業者であれば請求の範囲に記載される本発
明の技術思想から逸脱することなく種々の変更および修
正が可能であろう。
【図１】本発明による無電極高輝度放電ランプのブロッ
ク図である。
ク図である。
【図２】本発明のランプで使用するのに適当な球形ラン
プ容器の断面図である。
プ容器の断面図である。
【図３】本発明のランプで使用するのに適当なだ円形ラ
ンプ容器の断面図である。
ンプ容器の断面図である。
【図４】ランプ容器および４つのらせんカップラの模式
平面図である。
平面図である。
【図５】ランプ容器内の電界を時間の関数として図示す
る模式図である。
る模式図である。
【図６】本発明の好ましい実施例を図示する模式図であ
る。
る。
【図７】図１に図示のパワースプリッターおよび移相器
の第１の実施例の模式ブロック図である。
の第１の実施例の模式ブロック図である。
【図８】図１に図示のパワースプリッターおよび移相器
の第２の実施例の模式ブロック図である。
の第２の実施例の模式ブロック図である。
【図９】図１に図示のパワースプリッターおよび移相器
の第３の実施例の模式ブロック図である。
の第３の実施例の模式ブロック図である。
【図１０】図１に図示のパワースプリッターおよび移相
器の第４の実施例の模式ブロック図である。
器の第４の実施例の模式ブロック図である。
【図１１】本発明のランプで使用するのに適当な端部カ
ップ状アプリケータの断面図である。
ップ状アプリケータの断面図である。
【図１２】本発明のランプで使用するのに適当なループ
状アプリケータの斜視図である。
状アプリケータの斜視図である。
１０ 無電極ランプ容器 １２、１４、１６、１８ 電界アプリケータ ２０ 高周波ソース ２２ パワースプリッターおよび移
相器
相器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェイソン・アール・ボチンスキー アメリカ合衆国オレゴン州スプリングフィ ールド、ウェスト・センテニアル・ブール バード506
Claims (22)
- 【請求項１】 高周波電磁エネルギー励起で放射を発生
するため充填物質を含むランプ容器と、 ランプ容器への高周波電磁エネルギーの非共鳴結合のた
め、ランプ容器周囲に離間された複数の電界アプリケー
タと、 高周波パワー供給のための高周波ソースと、 アプリケータによるランプ容器への適用電界がソース周
波数で回転するよう、アプリケータにソースからの高周
波パワーを結合するためのパワースプリッターおよび移
相器とを具備する無電極高輝度放電ランプ。 - 【請求項２】 電界アプリケータがランプ容器を通る面
内に配置されそしてランプ容器周囲に等しく離間されて
いる請求項１のランプ。 - 【請求項３】 複数の電界アプリケータが、ランプ容器
周囲に９０°間隔で位置付けられた４つのアプリケータ
から構成されそしてパワースプリッターおよび移相器
が、アプリケータのうちランプ容器の対向側部のものに
１８０°位相をずらして高周波パワーを供給しそしてア
プリケータのうち隣接するものに９０°位相をずらして
高周波パワーを供給するための手段を含む請求項２のラ
ンプ。 - 【請求項４】 各電界アプリケータがらせん状カップラ
を具備する請求項３のランプ。 - 【請求項５】 各電界アプリケータが凹面を有するカッ
プ状アプリケータから構成される請求項３のランプ。 - 【請求項６】 各電界アプリケータが３つの部分的な転
回部から形成されるループ状アプリケータから構成され
る請求項３のランプ。 - 【請求項７】 パワースプリッターおよび移相器が、そ
れぞれが９０°位相がずれた２つの等振幅出力を有する
第１、第２および第３の信号スプリッターを具備し、第
１の信号スプリッターがソース接続入力を有し、第２の
信号スプリッターが、伝送線による第１の信号スプリッ
ターの一方出力への接続入力を有し、第３の信号スプリ
ッターが伝送線による第１の信号スプリッターの他方出
力への接続入力を有し、第２および第３信号スプリッタ
ー入力と第１信号スプリッター出力との間の伝送線が、
１８０°の位相差を有する等振幅の入力信号を第２およ
び第３信号スプリッターに提供するよう構成されており
そして第２および第３信号スプリッター出力が４つの電
界アプリケータへ結合されている請求項３のランプ。 - 【請求項８】 第１、第２および第３信号スプリッター
がそれぞれ分岐線直角位相混成カップラを具備する請求
項７のランプ。 - 【請求項９】 各分岐線直角位相混成カップラがマイク
ロストリップ伝送線として形成される請求項８のラン
プ。 - 【請求項１０】 パワースプリッターおよび移相器が、
ソース接続入力および９０°位相がずれた２つの等振幅
出力を有する直角位相混成カップラと、当該直角位相混
成カップラの出力に接続された第１および第２の１８０
°混成カップラとを有し、当該１８０°混成カップラの
出力が前記４つの電界アプリケータに接続された請求項
３のランプ。 - 【請求項１１】 パワースプリッターおよび移相器が、
ソース接続入力および９０°位相がずれた２つの等振幅
出力を有する直角位相混成カップラと、当該直角位相混
成カップラの出力に接続された２つの半波バラン回路と
を有し、当該２つの半波バラン回路の出力が前記４つの
電界アプリケータに接続された請求項３のランプ。 - 【請求項１２】 パワースプリッターおよび移相器が、
ソース接続入力および１８０°位相がずれた２つの等振
幅出力を有する１８０°混成カップラと、当該１８０°
混成カップラの出力に接続された第１および第２の直角
位相混成カップラとを有し、当該直角位相混成カップラ
の出力が前記４つの電界アプリケータに接続された請求
項３のランプ。 - 【請求項１３】 ランプ容器が実質的に球形でありそし
て１〜１２ミリの範囲の内径を有する請求項３のラン
プ。 - 【請求項１４】 ランプ容器が回転電界面内で円形断面
を有する請求項３のランプ。 - 【請求項１５】 ランプ容器がランプ容器内の凝縮物分
配の制御のため内部の凸状くぼみを含む請求項１４のラ
ンプ。 - 【請求項１６】 ランプ容器が回転だ円体から構成され
る請求項３のランプ。 - 【請求項１７】 ランプ容器が、ガラス質シリカ、合成
シリカ、アルミノ珪酸ガラスおよび硼珪酸ガラスからな
る群から選択される物質により製造される請求項３のラ
ンプ。 - 【請求項１８】 ランプ容器が、充填物質を含むランプ
外被およびアプリケータ間でのランプ外被支持のための
支持部材を含む請求項１のランプ。 - 【請求項１９】 充填物質が不活性ガスおよび蒸発可能
物質を含む請求項１のランプ。 - 【請求項２０】 不活性ガスが、１〜７６０トルの範囲
内の圧力におけるネオン、アルゴン、クリプトン、キセ
ノン、窒素およびこれらの混合物からなる群から選択さ
れる請求項１９のランプ。 - 【請求項２１】 蒸発可能な物質は水銀および金属ハロ
ゲン化物を含む請求項１９のランプ。 - 【請求項２２】 高周波電磁エネルギー励起で放射を発
生するため充填物質を含むランプ容器と、 ランプ容器への高周波電磁エネルギーの非共鳴結合のた
め、ランプ容器周囲に９０°間隔で離間されそしてラン
プ容器を通る面内に配置された４つの電界アプリケータ
と、 高周波パワー供給のための高周波ソースと、 アプリケータによるランプ容器への適用電界がソース周
波数にて前記面内で回転するよう、アプリケータにソー
スからの高周波パワーを結合するためのパワースプリッ
ターおよび移相器とを具備する無電極高輝度放電ラン
プ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/248,921 US5498928A (en) | 1994-05-24 | 1994-05-24 | Electrodeless high intensity discharge lamp energized by a rotating electric field |
| US248921 | 1994-05-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0855688A true JPH0855688A (ja) | 1996-02-27 |
Family
ID=22941267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7146873A Pending JPH0855688A (ja) | 1994-05-24 | 1995-05-23 | 回転電界により賦活される無電極高輝度放電ランプ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5498928A (ja) |
| EP (1) | EP0684629B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0855688A (ja) |
| KR (1) | KR100417341B1 (ja) |
| CA (1) | CA2149938C (ja) |
| DE (1) | DE69524286T2 (ja) |
Cited By (3)
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| JP2001028298A (ja) * | 1999-04-22 | 2001-01-30 | Applied Materials Inc | 材料処理のための新規なｒｆプラズマソース |
| WO2007052827A1 (ja) * | 2005-11-01 | 2007-05-10 | Seiko Epson Corporation | プロジェクタ |
| JP2018181777A (ja) * | 2017-04-20 | 2018-11-15 | イマジニアリング株式会社 | 無電極ランプ |
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