(57)【要約】【課題】本発明は、プラズマランプの構成と方法を改善することであって、周波数を低くすることにより発生するサイズ的に不利な条件を被ることなく、マイクロ波の周波数範囲の下限で操作でき、選択した帯域内で誘電モードの周波数の調整を容易にする構成と方法である。【解決手段】本発明は、成形誘電体導波管本体を有する、無電極プラズマランプのためのプラズマランプである。前記成形本体は、バルブを含む比較的薄い領域と、前記第１の領域より厚い第２の領域を有することができる。マイクロ波プローブは、前記導波管本体に電力を供給するように前記第２の領域に配置することができる。前記本体は、同一の体積と誘電率を有する円柱または直方体の導波管本体よりも低い周波数で操作できるように、前記バルブに隣接する前記第１の領域に電界を強めることができるように成形することができる。【選択図】図２６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマランプであって、
導波管本体と、
第１の周波数で前記導波管本体に電力を供給するように、前記導波管本体に連結された電源と、
第１の領域、第２の領域および第３の領域の少なくとも３つの領域を有する前記導波管と、
第１の高さＨ１を有する前記第１の領域と、第２の高さＨ２を有する前記第３の領域と、
前記第１の領域と前記第３の領域の間に配置された前記第２の領域であって、
前記第１の高さＨ１と前記第２の高さＨ２より少ない、前記第１の表面と前記第２の表面との間に厚さｇ０を有する第２の領域と、
前記第２の領域に隣接して配置されたバルブと、
前記電源が前記第１の波長で前記導波管本体に供給されるとき、前記第１の領域と前記第３の電界強度よりも高い電界強度を前記第２の領域に提供するように成形された導波管本体と、を備えることを特徴とするプラズマランプ。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマランプであって、
前記導波管本体は、２よりも大きい誘電率を有し、
前記第１の周波数は、約０．５から２．５ＧＨｚの範囲にある、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項３】
請求項１に記載のプラズマランプであって、前記第２の領域の前記厚さｇ０は、約５ｍｍ未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項４】
請求項３に記載のプラズマランプであって、前記導波管本体は、前記第１の表面に開口を形成し、前記バルブの少なくとも一部分は、前記開口に配置されている、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項５】
請求項３に記載のプラズマランプであって、前記第１の表面は略平面であり、前記第１の領域、前記第２の領域および前記第３の領域全体に延在する、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項６】
請求項３に記載のプラズマランプであって、前記第１の高さＨ１は、前記第２の領域の前記厚さｇ０の少なくとも２倍である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項７】
請求項３に記載のプラズマランプであって、前記第２の高さＨ２は、前記第１の高さＨ１と同一である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項８】
請求項１に記載のプラズマランプであって、前記第１の領域と前記第３の領域は連続し、前記第２の領域を囲む周辺領域を形成する、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項９】
請求項１に記載のプラズマランプであって、前記第１の領域に埋め込まれた第１のプローブをさらに備え、前記プローブは前記電源に連結されている、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１０】
請求項９に記載のプラズマランプであって、前記第３の領域に埋め込まれた第２のプローブをさらに備え、前記第２のプローブは前記電源に連結されている、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１１】
請求項２に記載のプラズマランプであって、
前記第２の領域の前記厚さｇ０は、約５ｍｍ未満であり、
前記導波管本体は、前記第２の領域に開口を形成し、前記バルブの少なくとも一部分は前記開口に配置されており、
前記第１の高さＨ１は、前記第２の領域の前記厚さｇ０の少なくとも２倍であり、
前記第２の高さＨ２は、前記第２の領域の前記厚さｇ０の少なくとも２倍である、ことを特徴とするプラズマランプ
【請求項１２】
請求項１１に記載のプラズマランプであって、前記導波管は略平面である第１の表面を有するとともに、前記第１の領域、前記第２の領域および前記第３の領域に延在する、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１３】
プラズマランプであって、
約１０ｍｍ未満の厚さのある領域を有する導波管本体と、
第１の周波数で前記導波管本体に電力を供給するように、前記導波管本体に連結された電源と、
厚さ１０ｍｍ未満の前記導波管本体の前記領域に隣接して配置されたバルブと、を備えることを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のプラズマランプであって、
前記導波管本体は、２よりも大きい誘電率を有し、
前記第１の周波数は、約０．５から２．５ＧＨｚの範囲にある、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１５】
請求項１４に記載のプラズマランプであって、前記導波管本体の前記領域の厚さは、約５ｍｍ未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１６】
請求項１３に記載のプラズマランプであって、前記導波管本体は開口を形成し、前記バルブの少なくとも一部分は、前記開口に配置されている、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１７】
請求項１６に記載のプラズマランプであって、前記バルブの外寸の長さは、前記導波管本体の前記領域の前記厚さよりも大きい、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１８】
請求項１４に記載のプラズマランプであって、前記導波管本体は開口を形成し、前記バルブの少なくとも一部分は前記開口に配置され、前記バルブの内寸の長さは、前記導波管本体の前記領域の前記厚さよりも大きい、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１９】
請求項１６に記載のプラズマランプであって、前記導波管本体は、前記第１の周波数で共振するように成形されている、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項２０】
請求項１３に記載のプラズマランプであって、前記誘電率は約２０未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項２１】
請求項１３に記載のプラズマランプであって、前記導波管本体は、前記第１の領域に隣接する第２の領域を有し、前記第２の領域は、前記第１の領域の厚さの少なくとも２倍である高さＨである、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項２２】
請求項２１に記載のプラズマランプであって、前記第２の領域に埋め込まれたプローブをさらに備え、前記プローブは前記電源に連結されている、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項２３】
請求項１９に記載のプラズマランプであって、前記周波数は２．２ＧＨｚ未満であり、前記導波管本体の誘電率は１０未満であり、前記バルブの重心軸に対して直角な前記導波管本体の任意の断面上の任意の２点間の最大距離は、６ｃｍ未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項２４】
請求項１９に記載のプラズマランプであって、前記周波数は、２．２ＧＨｚ未満であり、前記導波管本体の誘電率は１０未満であり、前記導波管本体の体積は７ｃｍ３である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項２５】
請求項１９に記載のプラズマランプであって、前記周波数は１ＧＨｚ未満であり、前記導波管本体の誘電率は１０未満であり、前記バルブの重心軸に対して直角な前記導波管本体の任意の断面上の任意の２点間の最大距離は、７ｃｍ未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項２６】
請求項１９に記載のプラズマランプであって、前記周波数は、１ＧＨｚ未満であり、前記導波管本体の誘電率は１０未満であり、前記導波管本体の体積は３０ｃｍ３である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項２７】
プラズマランプであって、
少なくとも第１の外端と第２の外端を有するバルブと、
第１の表面と第２の表面を有し、前記第１の表面から前記導波管本体を通って前記第２の表面まで延在する開口を形成している導波管本体と、
前記導波管本体の前記第１の表面から突出している前記バルブの前記第１の端と、前記導波管本体の前記第２の表面から突出している前記バルブの前記第２の端とを有する前記開口に配置された前記バルブの一部分と、
前記導波管本体に電力を供給するように、前記導波管本体に連結された電源と、を備える、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項２８】
請求項２７に記載のプラズマランプであって、前記導波管本体の誘電率は２を超える、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項２９】
請求項２７に記載のプラズマランプであって、前記バルブは円筒形である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項３０】
請求項２９に記載のプラズマランプであって、アルミナ粉末の層が前記バルブと前記導波管本体との間に配置されている、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項３１】
請求項２７に記載のプラズマランプであって、前記バルブの前記第１の端は、前記導波管本体の前記第１の表面より約２ｍｍから７ｍｍの範囲で長く延在する、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項３２】
請求項２８に記載のプラズマランプであって、前記バルブの前記第１の端は、前記導波管本体の前記第１の表面より少なくとも２ｍｍ長く延在し、前記バルブの前記第２の端は、前記導波管本体の前記第２の表面より少なくとも２ｍｍ長く延在する、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項３３】
請求項２７に記載のプラズマランプであって、前記バルブの前記第１の端と前記第２の端の外寸の長さは２０ｍｍ未満で、内径は１から２５ｍｍの範囲で、壁の厚さは０．５から４ｍｍの範囲である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項３４】
請求項３２に記載のプラズマランプであって、前記バルブの前記第１の端と前記第２の端の外寸の長さは２０ｍｍ未満で、内径は１から２５ｍｍの範囲で、壁の厚さは０．５から４ｍｍの範囲である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項３５】
請求項２７に記載のプラズマランプであって、前記バルブは、前記第１の端と前記第２の端との間の外寸の長さを有し、前記バルブの前記第１の端は、前記導波管本体の前記第１の表面よりも、前記バルブの外寸の長さの少なくとも１０％で前記バルブの外寸の長さの５０％未満だけ、長く延在する、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項３６】
請求項２８に記載のプラズマランプであって、前記バルブは、前記第１の端と前記第２の端の外寸の長さを有し、前記バルブの前記第１の端は、前記導波管本体の前記第１の表面よりも、前記バルブの外寸の長さの少なくとも１０％の距離だけ、長く延在し、前記バルブの前記第２の端は、前記導波管本体の前記第２の表面よりも、前記バルブの前記外寸の長さの少なくとも１０％の距離だけ、長く延在する、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項３７】
請求項２７に記載のプラズマランプであって、前記バルブの内部体積は７５０ｍｍ３未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項３８】
請求項３６に記載のプラズマランプであって、前記バルブの前記第１の端と前記第２の端との間の外寸の長さは２０ｍｍ未満であって、内部体積は７５０ｍｍ３未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項３９】
請求項２７に記載のプラズマランプであって、前記導波管本体は、陥凹領域を形成し、前記第１の表面は前記陥凹領域にある、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項４０】
請求項２８に記載のプラズマランプであって、前記導波管本体は、陥凹領域を形成し、前記第１の表面は前記陥凹領域にある、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項４１】
請求項２８に記載のプラズマランプであって、前記導波管本体は、前記第１の表面を含む第１の陥凹領域と、前記第２の表面を含む第２の陥凹領域とを形成する、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項４２】
プラズマランプのために、プラズマに電源を供給する方法であって、
開口を形成する導波管本体に、約５０ＭＨｚから３０ＧＨｚの範囲の第１の周波数で電源が連結されている場合に、共振モードを有するように設定されている前記導波管本体を提供するステップと、
前記プラズマを含むバルブを提供するステップと、
前記バルブの少なくとも第１の端は前記開口から突出している前記バルブを前記開口に配置するステップと、
前記導波管本体が前記共振モードで共振するように、前記第１の周波数で前記導波管本体に電源を供給するステップと、
前記導波管本体から前記バルブの前記プラズマに電源を連結するステップと、を備えることを特徴とするプラズマランプのためにプラズマに電源を供給する方法。
【請求項４３】
請求項４２に記載の方法であって、前記バルブの第２の端は前記開口から突出している、ことを特徴とするプラズマランプのためにプラズマに電源を供給する方法。
【請求項４４】
請求項４３に記載の方法であって、前記第１と前記第２の端はそれぞれ、前記開口から、少なくとも２ｍｍ突出するように、前記バルブを配置するステップをさらに備える、ことを特徴とするプラズマランプのためにプラズマに電源を供給する方法。
【請求項４５】
請求項４４に記載の方法であって、前記バルブは、前記第１の端と前記第２の端との間の外寸の長さを有する、２０ｍｍ未満である、ことを特徴とするプラズマランプのためにプラズマに電源を供給する方法。
【請求項４６】
請求項４５に記載の方法であって、前記第１と前記第２の端は、それぞれ、前記開口から、前記バルブの前記長さの少なくとも１０％突出するように、前記バルブを配置するステップをさらに備える、ことを特徴とするプラズマランプのためにプラズマに電源を供給する方法。
【請求項４７】
光を生成する方法であって、
約５０ＭＨｚから３０ＧＨｚの範囲の第１の周波数で電源が前記導波管本体に連結されている場合に、共振モードを有するように設定されている導波管本体を提供するステップと、
プラズマを含むバルブを提供するステップと、
前記導波管本体に隣接して前記バルブを配置するステップと、
前記導波管本体が前記共振モードで共振するように、前記第１の周波数で前記導波管本体に電源を供給するステップと、
前記プラズマが前記バルブの少なくとも１つの内端から離間した領域に集光されるように、前記導波管本体から前記バルブの一部分に電源を連結するステップと、を備えることを特徴とする光を生成する方法。
【請求項４８】
請求項４７に記載の方法であって、前記プラズマは、前記バルブの前記内端から、少なくとも１ｍｍ離間している前記バルブの中間領域に集光される、ことを特徴とする光を生成する方法。
【請求項４９】
請求項４７に記載の方法であって、前記プラズマは、前記バルブの前記内端から、少なくとも２ｍｍ離間している前記バルブの中間領域に集光される、ことを特徴とする光を生成する方法。
【請求項５０】
プラズマランプであって、
導波管本体と、
第１の周波数で前記導波管本体に電力を供給するように、前記導波管本体に連結された電源と、
前記導波管本体の領域に隣接して配置されるバルブと、を備え、
前記バルブに隣接している前記導波管本体の前記領域の厚さは、前記バルブの前記外寸の長さより小さい、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項５１】
請求項５０に記載のプラズマランプであって、
前記導波管本体は、２よりも大きい誘電率を有し、
前記第１の周波数は、約０．５から２．５ＧＨｚの範囲にある、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項５２】
請求項５１に記載のプラズマランプであって、前記導波管本体の前記領域の厚さは、約５ｍｍ未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項５３】
請求項５１に記載のプラズマランプであって、前記導波管本体は開口を形成し、前記バルブの少なくとも一部分は、前記開口に配置されている、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項５４】
請求項５１に記載のプラズマランプであって、前記バルブに隣接している前記導波管本体の前記領域の厚さは、前記バルブの前記内寸の長さより小さい、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項５５】
請求項５３に記載のプラズマランプであって、前記導波管本体は、前記第１の周波数で共振するように成形されている、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項５６】
光源であって、
有効な誘電率が２を超える物質を備える導波管本体であって、
約６００ＭＨｚから２．３ＧＨｚの範囲の第１の周波数で電源が前記導波管本体に連結されている場合に、基本波共振モードを有するように設定される導波管本体と、
前記導波管本体に隣接して配置されるバルブであって、
前記電源が前記導波管本体から前記バルブに連結されると、プラズマを発する光を形成する充填物を含むバルブと、
前記導波管本体から離れた前記バルブから光が放たれる方向に、前記バルブの中心を通って画定される重心軸と、
前記重心軸に対して直交する前記導波管本体の断面であって、前記断面上の任意の２点間の最大距離は、少なくとも、前記重心軸に直交する前記導波管本体のその他の任意の断面上の任意の２点間の最大距離と同一の大きさである断面と、を備え、
前記断面上の任意の２点間の最大距離を、前記有効な誘電率を有する物質における前記電源の波長で除した比率は、０．７５未満である、ことを特徴とする光源。
【請求項５７】
請求項５６に記載の光源であって、前記比率が０．６未満である、ことを特徴とする光源。
【請求項５８】
請求項５６に記載の光源であって、前記有効な誘電率は１０以下である、ことを特徴とする光源。
【請求項５９】
請求項５６に記載の光源であって、前記周波数は約８００ＭＨｚから１．２ＧＨｚの範囲であり、前記比率は０．５未満である、ことを特徴とする光源。
【請求項６０】
請求項５６に記載の光源であって、前記有効な誘電率は１０以下である、ことを特徴とする光源。
【請求項６１】
光源であって、
効な誘電率が２を超える物質を備える導波管本体であって、
約６００ＭＨｚから２．３ＧＨｚの範囲の第１の周波数で電源が前記導波管本体に連結されている場合に、基本波共振モードを有するように設定されている導波管本体と、
前記導波管本体に隣接して配置されるバルブであって、
電源が前記導波管本体から前記バルブに連結されると、プラズマを発する光を形成する充填物を含むバルブと、
前記導波管本体の任意の２点間の最大距離と、を備え、
前記導波管本体の任意の２点間の最大距離を、前記有効な誘電率を有する物質における前記電源の波長で除した比率は、０．７５未満である、ことを特徴とする光源。
【請求項６２】
請求項６１に記載の光源であって、前記比率が０．６未満である、ことを特徴とする光源。
【請求項６３】
請求項６１に記載の光源であって、前記有効な誘電率は１０以下である、ことを特徴とする光源。
【請求項６４】
請求項６１に記載の光源であって、前記周波数は約８００ＭＨｚから１．２ＧＨｚの範囲であり、前記比率は０．６未満である、ことを特徴とする光源。
【請求項６５】
請求項６１に記載の光源であって、前記有効な誘電率は１０以下である、ことを特徴とする光源。
【請求項６６】
プラズマランプであって、
２よりも大きい誘電率を有する導波管本体であって、
約５０ＭＨｚから２．３ＧＨｚの範囲の第１の周波数で電源が前記導波管本体に連結されている場合に、基本波共振モードを有するように設定されており、
陥凹を形成し、
前記導波管本体を通じる任意の断面の最大対角線は、任意の断面の最大対角線より少なくとも１０％短く、陥凹がないことを除くと、同一構成の参照導波管本体において前記第１の周波数で基本波共振モードを有効にすることが必要な導波管本体と、
前記導波管本体に隣接して配置されるバルブと、
第１の周波数で前記導波管本体に電力を供給するように、前記導波管本体に連結された電源と、を備えることを特徴とするプラズマランプ。
【請求項６７】
プラズマランプであって、
２よりも大きい誘電率を有する導波管本体であって、
約５０ＭＨｚから２．３ＧＨｚの範囲の第１の周波数で電源が前記導波管本体に連結されている場合に、基本波共振モードを有するように設定されており、
陥凹を形成し、
陥凹以外は同一構成の比較導波管本体において第１の周波数で基本波共振モードを有効にするために必要な外径よりも１０％小さい外径Ｄを有する導波管本体と、
前記導波管本体に隣接して配置されるバルブと、
前記第１の周波数で前記導波管本体に電力を供給するように、前記導波管本体に連結された電源と、を備えることを特徴とするプラズマランプ。
【請求項６８】
プラズマランプであって、
２よりも大きい誘電率を有する導波管本体であって、
約５０ＭＨｚから２．３ＧＨｚの範囲の第１の周波数で電源が前記導波管本体に連結されている場合に、基本波共振モードを有するように設定されている導波管本体と、
前記導波管本体に隣接するバルブであって、
電源が前記導波管本体から前記バルブに連結されると、プラズマを発する光を形成する充填物を含むバルブと、
前記導波管本体から離れた前記バルブから光が放たれる方向に、前記バルブの中心を通って画定される重心軸と、
前記重心軸に対して直交する前記導波管本体の断面であって、前記断面上の任意の２点間の最大距離Ｄは、前記重心軸に直交する前記導波管本体のその他の任意の断面上の任意の２点間の最大距離と少なくとも同一の大きさである断面と、
同一の誘電率、同一の高さＨ、および前記断面上の任意の２点間の最大距離Ｄに等しい直径を有する円筒状の比較導波管本体において、前記第１の周波数で、前記基本波共振モードを有効にするために必要な体積よりも少なくとも１０％少ない体積を有する前記導波管本体と、
第１の周波数で前記導波管本体に電力を供給するように、前記導波管本体に連結された電源と、を備えることを特徴とするプラズマランプ。
【請求項６９】
請求項６８に記載のプラズマランプであって、前記誘導率は２０未満で前記体積は２０ｃｍ３未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項７０】
請求項６８に記載のプラズマランプであって、前記誘導率は１０未満で前記体積は３０ｃｍ３未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項７１】
請求項６８に記載のプラズマランプであって、前記導波管本体は、前記円筒状の参照導波管本体において前記第１の周波数で前記基本波共振モードを有効にするために必要な前記体積よりも少なくとも２５％小さい体積を有する、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項７２】
請求項６８に記載のプラズマランプであって、前記第１の周波数は２．３ＧＨｚ未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項７３】
請求項６８に記載のプラズマランプであって、前記第１の周波数は１ＧＨｚ未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項７４】
請求項６８に記載のプラズマランプであって、前記第１の周波数は６００ＭＨｚ未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項７５】
請求項６８に記載のプラズマランプであって、前記導波管本体の体積は３０ｃｍ３未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項７６】
請求項７３に記載のプラズマランプであって、前記導波管本体の体積は３０ｃｍ３未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項７７】
プラズマランプであって、
２よりも大きく、約２０より小さい誘電率を有する導波管本体であって、
前記導波管本体の体積は約４ｃｍ３未満であって、
約５０ＭＨｚから２．５ＧＨｚの範囲の第１の周波数で電源が前記導波管本体に連結されている場合に、基本波共振モードを有するように設定されている導波管本体と、
前記導波管本体に隣接して配置されるバルブと、
第１の周波数で前記導波管本体に電力を供給するように、前記導波管本体に連結された電源と、を備えることを特徴とするプラズマランプ。
【請求項７８】
プラズマランプであって、
２よりも大きく、約１０より小さい誘電率を有する導波管本体であって、
前記導波管本体の体積は約７ｃｍ３未満であって、
約５０ＭＨｚから２．５ＧＨｚの範囲の第１の周波数で電源が前記導波管本体に連結されている場合に、基本波共振モードを有するように設定されている導波管本体と、
前記導波管本体に隣接して配置されるバルブと、
第１の周波数で前記導波管本体に電力を供給するように、前記導波管本体に連結された電源と、を備えることを特徴とするプラズマランプ。
【請求項７９】
プラズマランプであって、
２よりも大きく、約２０より小さい誘電率を有する導波管本体であって、
前記導波管本体の体積は約２５ｃｍ３未満であって、
約０．５から１ＧＨｚの範囲の第１の周波数で電源が前記導波管本体に連結されている場合に、基本波共振モードを有するように設定されている導波管本体と、
前記導波管本体に隣接して配置されるバルブと、
第１の周波数で前記導波管本体に電力を供給するように、前記導波管本体に連結された電源と、を備えることを特徴とするプラズマランプ。
【請求項８０】
プラズマランプであって、
２よりも大きく、約１０より小さい誘電率を有する導波管本体であって、
前記導波管本体の体積は約４０ｃｍ３未満であって、
約５０ＭＨｚから１ＧＨｚの範囲の第１の周波数で電源が前記導波管本体に連結されている場合に、基本波共振モードを有するように設定されている導波管本体と、
前記導波管本体に隣接して配置されるバルブと、
第１の周波数で前記導波管本体に電力を供給するように、前記導波管本体に連結された電源と、を備えることを特徴とするプラズマランプ。
【請求項８１】
請求項８０に記載のプラズマランプであって、前記体積は３０ｃｍ３未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項８２】
請求項８０に記載のプラズマランプであって、前記体積は２５ｃｍ３未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項８３】
プラズマランプであって、
２よりも大きい誘電率を有する物質を備える導波管本体であって、
前記導波管の外側表面上に伝導性のコーティングを有する導波管本体と、
前記導波管に連結される少なくとも１つのプローブと、
前記導波管本体に電力を供給するように、前記導波管本体に連結された電源と、
前記導波管本体に隣接して配置されるバルブであって、
電源が前記バルブに連結されると、プラズマを発する光を形成する充填物を少なくともバルブの壁に含むバルブと、
操作中、前記バルブの伝導性の熱損失の経路を提供する前記導波管と、
前記バルブの少なくとも１部は、周囲の環境に露出しており、前記バルブの前記露出部分は、放射および周囲の環境への非放射熱損失により、熱損失を提供するバルブと、を備え、
前記電源は、約５０ワットから２５０ワットの範囲で電気を供給し、
前記導波管本体に供給される電源の１ワットあたり少なくとも８０ルーメンのレベルで、光が前記バルブから放射されるように、前記バルブからの非放射性の熱損失を制限しながら、前記導波管本体の前記熱伝導、前記バルブのサイズ、および周囲の環境に露出した前記バルブの前記部分は、バルブの壁の温度をバルブを損傷するレベルより下に維持するように構成される、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項８４】
請求項８３に記載のプラズマランプであって、周辺環境の空気を循環させるためのファンをさらに備え、前記ファンは、前記導波管に供給される電力１ワットあたり少なくとも８０ルーメンのレベルで、光がバルブから放射されるように、前記バルブからの伝熱および対流の熱損失を制限しながら、バルブ壁の温度をバルブが損傷するレベルより下に維持するように、周辺環境の空流を制御するように構成される、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項８５】
請求項８３に記載のプラズマランプであって、前記導波管本体と前記バルブの間に第２の物質層をさらに備え、前記第２の物質は、前記導波管本体の前記物質よりも低い伝熱性を有する、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項８６】
請求項８３に記載のプラズマランプであって、前記導波管本体の背面の部分と接触する放熱板をさらに備え、前記背面の前記部分は、前記導波管本体の前記背面の面積の半分よりも小さい、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項８７】
請求項８６に記載のプラズマランプであって、前記放熱板は、プローブ周囲に配置されたガスケットを備える、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項８８】
請求項８３に記載のプラズマランプであって、前記導電性材料は、前記バルブに隣接する領域を除き、前記導波管本体の前記外表面全体を覆う、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項８９】
請求項８３に記載のプラズマランプであって、前記導電性材料は金属塗料である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項９０】
請求項８９に記載のプラズマランプであって、前記金属塗料は熱処理されている、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項９１】
請求項９０に記載のプラズマランプであって、前記金属塗料は銀塗料である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項９２】
請求項８３に記載のプラズマランプであって、前記導波管に供給される電源の１ワットあたり少なくとも１００ルーメンのレベルで、光が前記バルブから放射するように、前記バルブからの非放射性の熱損失を制限しながら、前記導波管本体の前記熱伝導、前記バルブのサイズ、および周囲の環境に露出した前記バルブの前記部分は、バルブの壁の温度をバルブを損傷するレベルより下に維持するように構成される、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項９３】
請求項８３に記載のプラズマランプであって、前記電源は、全体の明度が少なくとも１０，０００ルーメンのランプから光を放射するようなレベルで提供される、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項９４】
請求項８３に記載のプラズマランプであって、前記電源は、全体の明度が少なくとも１２，０００ルーメンのランプから光を放射するようなレベルで提供される、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項９５】
請求項８３に記載のプラズマランプであって、前記バルブは石英のエンベロープを備える、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項９６】
請求項８３に記載のプラズマランプであって、前記バルブの内寸の長さは、１５ｍｍ未満で、内径は１０ｍｍ未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項９７】
請求項８３に記載のプラズマランプであって、前記充填物は臭化インジウムである、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項９８】
請求項８３に記載のプラズマランプであって、前記電力は、６００ＭＨｚから３ＧＨｚの範囲の周波数で供給され、前記放熱板はプローブに電磁波干渉シールドを提供する、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項９９】
請求項８４に記載のプラズマランプであって、前記シールドは１０メートルで４９．５ｄＢｕＶ／ｍ未満の電界を提供する、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１００】
請求項８３に記載のプラズマランプであって、前記導波管本体は、前記電力が前記導波管本体に供給されると共振するように構成されている、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１０１】
請求項１００に記載のプラズマランプであって、さらに、前記導波管本体と前記バルブの間に第２の物質層を備え、前記第２の物質は、前記導波管本体の前記物質よりも低い伝熱性を有する、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１０２】
請求項９２に記載のプラズマランプであって、前記導電性材料は、前記バルブに隣接する領域を除き、前記導波管本体の前記外表面全体を覆い、熱処理された金属塗料を備える、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１０３】
請求項９２に記載のプラズマランプであって、前記電力は、全体の明度が少なくとも１２，０００ルーメンのランプから光が放射されるようなレベルで提供される、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１０４】
請求項１０３に記載のプラズマランプであって、前記バルブは石英のエンベロープを備える、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１０５】
請求項１０４に記載のプラズマランプであって、前記バルブの内寸の長さは、１５ｍｍ未満で、内径は１０ｍｍ未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１０６】
請求項１０５に記載のプラズマランプであって、前記導電性材料は、前記バルブに隣接する領域を除き、前記導波管本体の前記外表面全体を覆い、熱処理された金属塗料を備える、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１０７】
請求項１０６に記載のプラズマランプであって、前記電力は６００ＭＨｚから３ＧＨｚの範囲の周波数で供給される、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１０８】
プラズマランプであって、
バルブ壁を有するバルブと、
前記電力が前記バルブに連結されると光を発するプラズマを形成する充填物を含む前記バルブに電力を連結するための電源と、
前記バルブの表面と接触して、操作中前記バルブの伝導性熱損失の経路を提供する固体物質とを備え、
前記バルブの少なくとも１部は、周囲の環境に露出しており、前記バルブの前記露出部分は、放射および周囲の環境への非放射熱損失により、熱損失を提供し、
前記電源は、約５０ワットから２５０ワットの範囲で電力を供給し、
前記導波管本体に供給される電源の１ワットあたり少なくとも８０ルーメンのレベルで、光が前記バルブから放射されるように、前記バルブからの非放射性の熱損失を制限しながら、前記固体物質の前記熱伝導、前記バルブのサイズ、および周囲の環境に露出した前記バルブの前記部分は、バルブの壁の温度をバルブを損傷しないレベル以下に維持するように構成される、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１０９】
請求項１０８に記載のプラズマランプであって、前記固体物質はランプ本体を形成し、前記電源は前記ランプ本体から前記バルブに連結される、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１１０】
請求項１０８に記載のプラズマランプであって、前記導波管本体に供給される電源の１ワットあたり少なくとも１００ルーメンのレベルで、光が前記バルブから放射されるように、前記バルブからの非放射性の熱損失を制限しながら、前記固体物質の前記熱伝導、前記バルブのサイズ、および周囲の環境に露出した前記バルブの前記部分は、バルブの壁の温度をバルブ壁を損傷しないレベル以下に維持するように構成される、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１１１】
光を生成する方法であって、
２よりも大きい誘電率を有する物質を備える導波管本体を提供するステップと、
前記導波管の外側表面上に伝導性の膜を提供するステップと、
約５０ワットから２５０ワットの範囲で、前記導波管本体からバルブに電力を連結するステップと、
前記バルブに光を発するプラズマを形成するステップと、
前記導波管から、前記バルブの伝導性の熱損失の経路を提供するステップと、
前記バルブの部分を周辺環境に露出するステップと、
前記導波管に供給される電力の１ワットあたり少なくとも８０ルーメンのレベルでバルブから光が放射するように、バルブからの非放射性熱損失を制限しながら、バルブ壁の温度をバルブを損傷するレベル以下に維持するように、前記導波管本体からの伝導性熱損失と、周辺環境への非放射性熱損失を制御するステップと、を備えることを特徴とする光を生成する方法。
【請求項１１２】
請求項１１１に記載の方法であって、前記導波管に供給される電力１ワットあたり少なくとも１００ルーメンのレベルで、前記バルブから光が放射されるように、前記導波管本体からの前記伝導性熱損失と前記周辺環境への非放射性の熱損失を制御するステップをさらに備える、ことを特徴とする光を生成する方法。
【請求項１１３】
請求項１１１に記載の方法であって、周辺環境で空気を循環するステップをさらに備える、ことを特徴とする光を生成する方法。
【請求項１１４】
請求項１１１に記載の方法であって、前記バルブからの全明度が１２、０００ルーメンで提供するに十分なレベルで電力を提供するステップをさらに備える、ことを特徴とする光を生成する方法。
【請求項１１５】
請求項１１１に記載の方法であって、前記導波管本体の物質よりも伝熱性が低い物質の層を、前記導波管と前記バルブの間に提供するステップをさらに備える、ことを特徴とする光を生成する方法。
【請求項１１６】
光を生成する方法であって、
放電エンベロープと、
その間にタングステンおよび／または放電が維持される金属を備える１対の放電電極と、
少なくとも部分的に前記放電エンベロープのバルブ部分と接触する放熱板と、を備え、
前記放熱板の前記伝熱性は、前記エンベロープの壁の温度が前記エンベロープの物質を損傷するレベル、または、充填材料、前記ベンベロープ物質および／または電極物質との間で実質的な壁の反応を発生させるレベル以下に維持され、高い発光効率とランプの寿命を延ばすために、１．５Ｗ／ｍｍ２以上で内側の壁の負荷を可能にする、ことを特徴とする光を生成する方法。
【請求項１１７】
プラズマランプであって、
２よりも大きい誘電率を有する導波管本体と、
前記導波管に隣接するバルブであって、電力が前記導波管本体に適用されると、プラズマを形成する充填物を含むバルブと、
前記導波管本体に電力を供給するように、前記導波管本体に連結されたドライブプローブであって、前記バルブ内の前記プラズマの点火と、点火後に前記バルブの前記プラズマを維持するための主電力を供給数量に構成されるドライブプローブと、
前記ドライブプローブに電力を供給するための電源と、
前記電源に連結された位相器と、を備える、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１１８】
請求項１１７に記載のプラズマランプであって、フィードバックが得られるように前記導波管本体の連結されたフィードバックプローブをさらに備え、前記電源はフィードバックを増幅して、前記位相器が前記フィードバックの位相を偏移する、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１１９】
請求項１１７に記載のプラズマランプであって、前記位相器を制御するための制御装置をさらに備え、前記制御装置は、前記プラズマが点火後に位相を調整するように構成されている、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１２０】
請求項１１７に記載のプラズマランプであって、前記位相器を制御するための制御装置をさらに備え、前記制御装置は、前記導波管に電力を供給するときと安定状態の操作の間の少なくとも２倍に位相を調整するように構成されている、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１２１】
請求項１１７に記載のプラズマランプであって、前記ドライブプローブは、電力を前記導波管に供給するための唯一のプローブである、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１２２】
請求項１１８に記載のプラズマランプであって、前記位相器を制御するための制御装置をさらに備え、前記制御装置は、前記プラズマの点火時に少なくとも１回、および前記プラズマの点火後に少なくとも１回、前記位相を調整するように構成されている、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１２３】
請求項１１７に記載のプラズマランプであって、前記位相器の制御と明度の制御のための制御装置をさらに備え、前記制御装置は、前記明度制御に応答して位相を調整するように構成されている、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１２４】
請求項１１８に記載のプラズマランプであって、前記位相器の制御と明度の制御のための制御装置をさらに備え、前記制御装置は、前記明度制御に応答して位相を調整するように構成されている、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１２５】
請求項１２４に記載のプラズマランプであって、前記明度制御は、前記バルブから発せられる光を感知するためのセンサを備える、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１２６】
請求項１２４に記載のプラズマランプであって、前記明度制御は明度の設定を備える、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１２７】
光を生成するための方法であって、
２よりも大きい誘電率を有する物質を備える導波管本体を提供するステップと、
前記導波管本体に隣接し、光を発するプラズマを形成する能力のある充填物を含むバルブを提供するステップと、
電力を前記導波管本体に供給して、前記導波管本体から前記バルブに電力を連結するようにドライブプローブを使用するステップと、
前記ドライブプローブから前記充填物をプラズマに点火するための主要電力を提供するためのステップと、
前記ドライブプローブから点火後に前記プラズマを維持するための主要電力を提供するためのステップと、
前記導波管本体からフィードバック信号を取得するためのステップと、
前記フィードバック信号の位相を調整するステップと、
前記ドライブプローブに供給される前記電力を調整するために、調整されたフィードバック信号を使用するステップと、を備えることを特徴とする光を生成するための方法。
【請求項１２８】
請求項１２７に記載の方法であって、前記フィードバック信号の前記位相を調整するステップは、前記プラズマの点火時の第１の位相を調整するステップと、前記プラズマの点火後の第２の位相を調整するステップと、をさらに備える、ことを特徴とする光を生成するための方法。
【請求項１２９】
請求項１２８に記載の方法であって、前記第１の位相調整により、前記電力を、点火中の前記共振周波数とは異なる周波数で振動を発生させる、ことを特徴とする光を生成するための方法。
【請求項１３０】
請求項１２８に記載の方法であって、前記第１の位相調整により、点火中に前記電力の過剰連結を発生させる、ことを特徴とする光を生成するための方法。
【請求項１３１】
請求項１２８に記載の方法であって、前記第２の位相調整により、安定状態の操作に臨界的な連結を発生させる、ことを特徴とする光を生成するための方法。
【請求項１３２】
請求項１３０に記載の方法であって、前記第２の位相調整により、安定状態の操作に臨界的な連結を発生させる、ことを特徴とする光を生成するための方法。
【請求項１３３】
請求項１２８に記載の方法であって、前記第１の位相調整は、１秒未満の間維持される、ことを特徴とする光を生成するための方法。
【請求項１３４】
請求項１３３に記載の方法であって、発火の間に第２の位相調整が行われる、ことを特徴とする光を生成するための方法。
【請求項１３５】
請求項１３４に記載の方法であって、点火の間の前記第２の位相調整は、約１秒から３０秒の間維持される、ことを特徴とする光を生成するための方法。
【請求項１３６】
請求項１２７に記載の方法であって、前記位相調整は、安定状態の操作の間、明度を調整するために使用される、ことを特徴とする光を生成するための方法。
【請求項１３７】
光源の明度を調整するための方法であって、
２よりも大きい誘電率を有する導波管を提供するステップと、
電力を前記導波管本体に供給するためにフィードバックループを使用するステップと、
電力を前記導波管本体から、プラズマを発する光に連結するステップと、
前記プラズマから発する光の明度調整に応答して、前記フィードバックループで電力の位相を調整するステップと、を備えることを特徴とする光源の明度を調整するための方法。
【請求項１３８】
請求項１３７に記載の方法であって、前記位相を調整するステップは、明度制御に応答して、前記位相を調整するステップをさらに備える、ことを特徴とする光源の明度を調整するための方法。
【請求項１３９】
請求項１３８に記載の方法であって、前記明度制御は、前記バルブから発せられる光を感知するためのセンサをさらに備える、ことを特徴とする光源の明度を調整するための方法。
【請求項１４０】
請求項１３８に記載の方法であって、前記明度制御は明度の設定をさらに備える、ことを特徴とする光源の明度を調整するための方法。
【請求項１４１】
無電極のプラズマランプであって、
２よりも大きい比誘電率を有する物質を備えるランプ本体と、
前記ランプ本体に隣接し、ＲＦ電力が前記ランプ本体の充填物に連結されると、プラズマを形成する前記充填物を含むバルブと、
前記ランプ本体に連結されたＲＦフィードと、
ＲＦフィードにより電力を前記ランプ本体に連結するための無線周波数（ＲＦ）電源と、を備え、前記バルブと前記ＲＦのある点との間の最短距離は、前記ランプ本体の少なくとも１つの導電性材料を横断する、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１４２】
請求項１４１に記載の無電極プラズマランプであって、前記バルブは、前記プラズマランプから光が出て行く露出した一端と、露出していない一端を有し、前記バルブの前記露出していない一端と前記ＲＦフィードとの間が最短距離である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１４３】
請求項１４１または請求項１４２のいずれかの無電極プラズマランプであって、前記ＲＦフィードは、細長いプローブであり、前記少なくとも１つの導電性材料は、前記細長いプローブと実質的に平行である表面を含む、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１４４】
請求項１４３に記載の無電極プラズマランプであって、前記少なくとも１つの導電性材料は、前記ランプ本体の伝導性膜に電気的に連結されている、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１４５】
請求項１４１に記載の無電極プラズマランプであって、前記導電性材料は、前記バルブと前記ＲＦフィードから相隔たる、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１４６】
請求項１４１に記載の無電極プラズマランプであって、前記バルブの前記一端から、前記ＲＦフィードの前記一端までの距離は１０ｍｍ未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１４７】
請求項１４１に記載の無電極プラズマランプであって、前記バルブの前記一端から前記ＲＦフィードの前記一端までの距離は、前記バルブの側面から前記ＲＦフィードの一端までの距離より大きい、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１４８】
請求項１４１に記載の無電極プラズマランプであって、前記バルブの前記一端と、前記導電性材料との間に誘電性物質をさらに備え、前記誘電性物質は、前記ランプ本体よりも低い伝熱性を有する、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１４９】
請求項１４１に記載の無電極プラズマランプであって、前記バルブの前記一端から前記導電性材料までの距離は５ｍｍ未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１５０】
請求項１４１に記載の無電極プラズマランプであって、前記導電性材料は、円形の伝導性壁の一部である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１５１】
請求項１４１に記載の無電極プラズマランプであって、前記導電性材料は、前記バルブの一端を囲む４つの伝導性壁の１つである、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１５２】
無電極のプラズマランプであって、
２よりも大きい比誘電率を有する物質を備えるランプ本体と、
前記ランプ本体に隣接し、ＲＦ電力が前記ランプ本体の充填物に連結されると、プラズマを形成する前記充填物を含むバルブと、
無線周波数（ＲＦ）電力を供給するように、前記ランプ本体に連結されている第１のＲＦフィードと、
前記ランプ本体からフィードバックを取得するように、前記ランプ本体に連結されている第２のＲＦフィードと、
前記ＲＦフィードから、前記ランプ本体に電力を連結するためのＲＦ電源と、を備え、前記ＲＦ電源は、前記ランプ本体の共振モードの共振帯域幅内の周波数でＲＦ電力を供給するように構成され、
前記第２のＲＦフィードから、前記第１のＲＦフィードの中間点までの距離は、前記ランプ本体の第１の導電性材料を横断する、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１５３】
請求項１５２に記載の無電極プラズマランプであって、前記第１のＲＦフィードの中点から、前記第１の導電性材料までの距離は５ｍｍ未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１５４】
請求項１５２に記載の無電極プラズマランプであって、前記第２のＲＦフィードの一端から、前記第１のＲＦフィードの中間点までの距離は、少なくとも第２の導電性材料を横断する、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１５５】
請求項１５４に記載の無電極プラズマランプであって、前記第１のプローブは、前記第２の導電性材料よりも前記第１の導電性材料のほうに近く、前記第２のプローブは、前記第１の導電性材料よりも前記第２の導電性材料のほうに近い、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１５６】
請求項１５５に記載の無電極プラズマランプであって、前記第１のプローブは、前記ランプ本体の外壁よりも前記ランプ本体の重心軸のほうに近く、前記第２のプローブは、前記ランプ本体の重心軸よりも前記ランプの外壁のほうに近い、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１５７】
請求項１５２に記載の無電極プラズマランプであって、前記共振モードは、前記ランプ本体の基本波共振モードである、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１５８】
請求項１５２に記載の無電極プラズマランプであって、前記バルブの内部の体積は、約１００ｍｍ３未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１５９】
請求項１５２に記載の無電極プラズマランプであって、前記バルブの内部の体積は、約５０ｍｍ３未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１６０】
請求項１５２に記載の無電極プラズマランプであって、ドライブプローブをさらに備える、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１６１】
請求項１６０に記載の無電極プラズマランプであって、前記ドライブプローブは、直径が１．５ｍｍより大きい円筒形である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１６２】
請求項１６０に記載の無電極プラズマランプであって、前記ドライブプローブの長さは、１０ｍｍより大きい、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１６３】
請求項１６０に記載の無電極プラズマランプであって、前記ドライブプローブの一端は、前記ランプ本体の前面の３ｍｍ以内にある、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１６４】
請求項１６０に記載の無電極プラズマランプであって、前記ドライブプローブの一端は、前記ランプ本体の前面の１．５ｍｍを超える、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１６５】
請求項１５２に記載の無電極プラズマランプであって、ＲＦ電力は１ＧＨｚ未満の周波数で前記ランプ本体に供給される、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１６６】
請求項１５２に記載の無電極プラズマランプであって、前記ランプ本体の比誘電率は、９〜１５の範囲にあり、前記ＲＦ電力の周波数は１ＧＨｚ未満であり、前記ランプ本体の体積は、約１０ｃｍ３から３０ｃｍ３の範囲にある、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１６７】
無電極のプラズマランプであって、
２より大きい誘電率を有する誘電体であって、
導電性材料で塗布された第１の領域と、前記導電性材料が塗布されていない第２の領域のある表面を有する誘電体と、
前記誘電体の前記第２の領域に近似していて、外側表面の面積を有するバルブであって、
前記第２の領域は、前記バルブの外側面の面積の約６０％未満である塗布されていない表面面積を有するバルブと、
前記誘電体の基本波モードで共振する周波数で、前記誘電体に無線周波数電力を供給するように、前記誘電体に連結された電源と、を備え、
前記バルブは、前記無線周波数電力が、前記誘電体から前記第２の領域を通って供給されると、プラズマを形成する充填物を含む、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１６８】
請求項１６７に記載のプラズマランプであって、前記周波数は１ＧＨｚ未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１６９】
請求項１６７に記載の無電極プラズマランプであって、前記塗布されていない表面面積は、約３００ｍｍ２未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１７０】
請求項１６７に記載の無電極プラズマランプであって、前記塗布されていない表面面積は、約１５０ｍｍ２未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１７１】
請求項１６７に記載の無電極プラズマランプであって、前記塗布されていない表面面積は、約７５ｍｍ２未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１７２】
請求項１６７に記載の無電極プラズマランプであって、前記塗布されていない表面面積は、約５０ｍｍ２未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１７３】
請求項１６７に記載の無電極プラズマランプであって、前記バルブの内部体積は、約７５０ｍｍ３未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１７４】
請求項１６７に記載の無電極プラズマランプであって、前記バルブの内部体積は、約１５０ｍｍ３未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１７５】
請求項１６７に記載のプラズマランプであって、前記誘電体の前記体積は、前記バルブの内部体積よりも、少なくとも５倍大きい、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１７６】
請求項１６７に記載のプラズマランプであって、前記誘電体の前記体積は、前記バルブの内部体積よりも、少なくとも１０倍大きい、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１７７】
請求項１６７に記載のプラズマランプであって、前記第２の領域の塗布されていない表面面積は、前記バルブの前記外側表面積の５０％未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１７８】
請求項１６７に記載のプラズマランプであって、前記第２の領域の塗布されていない表面面積は、前記バルブの前記外側表面積の２５％未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１７９】
請求項１６７に記載の無電極プラズマランプであって、前記塗布されていない表面は、前記バルブの細長い側に隣接する、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１８０】
請求項１６７に記載の無電極プラズマランプであって、前記塗布されていない表面は、前記バルブの周辺を囲む、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１８１】
請求項１６７に記載の無電極プラズマランプであって、前記塗布されていない表面は、プラズマの弧が形成される前記バルブの中間領域に隣接している、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１８２】
請求項１６７に記載の無電極プラズマランプであって、前記第２の領域の前記塗布されていない表面面積や１５０ｍｍ２未満であって、前記周波数は約１ＧＨｚ未満であって、前記バルブの前記内部の体積は約７５０ｍｍ３未満であって、前記誘電体の前記体積は、前記バルブの前記内部の体積の少なくとも５倍である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１８３】
請求項１６７に記載の無電極プラズマランプであって、前記第２の領域の前記塗布されていない表面面積は、前記バルブの外側表面積の約５０％未満であって、前記周波数は約１ＧＨｚ未満であって、前記バルブの前記内部の体積は約７５０ｍｍ３未満であって、前記誘電体の前記体積は、前記バルブの前記内部の体積の少なくとも１０倍である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１８４】
請求項１８３に記載の無電極プラズマランプであって、前記塗布されていない表面面積は、約５０ｍｍ２未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１８５】
請求項１８３に記載の無電極プラズマランプであって、前記塗布されていない面が、前記バルブの細長い側に隣接する、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１８６】
請求項１８３に記載の無電極プラズマランプであって、前記塗布されていない面が、前記バルブの周辺を囲む、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１８７】
無電極のプラズマランプであって、
２より大きい誘電率を有し、
第１の領域と第２の領域を有する誘電体と、
前記第１の領域に近接した電磁気境界状況を形成する導電性材料であって、前記導電性材料により形成される電磁気境界状況は、前記第２の領域までは延在しない導電性材料と、
約１５０ｍｍ２未満の表面積を有する前記第２の領域と、
前記誘電体の前記第２の領域に近接するバルブと、
前記誘電体に定常波を形成する周波数で、前記誘電体に無線周波電力を提供するように、前記誘電体に連結された電源を備え、前記周波数は約５０ＭＨｚから３ＧＨｚの範囲にあり、
前記バルブは、前記無線周波数電力が、前記誘電体から前記第２の領域を通って供給されると、プラズマを形成する充填物を含む、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１８８】
請求項１８７に記載の無電極プラズマランプであって、前記周波数は前記誘電体の共振周波数である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１８９】
請求項１８７に記載の無電極プラズマランプであって、前記第２の領域は、前記バルブの細長い側に隣接する、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１９０】
請求項１８７に記載のプラズマランプであって、前記誘電体の前記体積は、前記バルブの内部体積よりも、少なくとも１０倍大きい、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１９１】
請求項１８７に記載の無電極プラズマランプであって、前記第２の領域の表面面積は、約７５ｍｍ２未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１９２】
無電極のプラズマランプであって、
固体であって、
第１の領域と第２の領域を有する誘電体と、
前記第１の領域に近接した電磁気境界状況を形成する導電性材料であって、前記導電性材料により形成される電磁気境界状況は、第２の領域までは延在しない導電性材料と、
前記誘電体の前記第２の領域に近似していて、外側表面積を有するバルブであって、
前記第２の領域は、前記バルブの外側面の面積の約６０％未満である表面積を有するバルブと、
前記誘電体に定常波を形成する周波数で、前記誘電体に無線周波電力を提供するように、前記誘電体に連結された電源を備え、前記周波数は約５０ＭＨｚから３ＧＨｚの範囲にあり、
前記バルブは、前記無線周波数電力が、前記誘電体から前記第２の領域を通って供給されると、プラズマを形成する充填物を含む、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１９３】
請求項１９２に記載の無電極プラズマランプであって、前記周波数は前記誘電体の共振周波数である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１９４】
請求項１９２に記載の無電極プラズマランプであって、前記第２の領域は、前記バルブの細長い側に隣接する、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１９５】
請求項１９２に記載のプラズマランプであって、前記誘電体の前記体積は、前記バルブの内部体積よりも、少なくとも１０倍大きい、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１９６】
請求項１９２に記載の無電極プラズマランプであって、前記第２の領域の表面面積は、約７５ｍｍ２未満である、ことを特徴とするプラズマランプ。
【請求項１９７】
請求項１９２に記載の無電極プラズマランプであって、前記バルブの前記内部体積は約１５０ｍｍ３未満であって、前記誘電体の前記体積は、前記バルブの前記内部体積の少なくとも１０倍大きい、ことを特徴とするプラズマランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、光を生成するための装置および方法に関し、より具体的には、無電極プラズマランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願書は、２００５年１０月２７日に提出された米国仮申請番号６０／７３０，６５４（２４４７．００４ＰＲＶ）、２００５年１０月２７日に提出された米国仮申請番号６０／７３０，７８５（２４４７．００５ＰＲＶ）、２００５年１０月２７日に提出された米国仮申請番号６０／７３０，７２０（２４４７．００６ＰＲＶ）、２００５年１０月２７日に提出された米国仮申請番号６０／７３０，９５０（２４４７．００７ＰＲＶ）、２００５年１０月２７日に提出された米国仮申請番号６０／７３０，９５３（２４４７．００８ＰＲＶ）、２００５年１０月２７日に提出された米国仮申請番号６０／７３０，７８６（２４４７．００９ＰＲＶ）に対する優先権の利得を請求し、参照により、全体を本出願書に組み入れる。
【０００３】
無電極プラズマランプは、点のような明るい、白色の光源を提供するために使用できる。電極が使用されないため、その他のランプよりも耐用期間を長くすることができる。一部のプラズマランプは、マイクロ波のエネルギーを空気腔に向かわせるが、この空気腔はプラズマを点火、形成して光を放つことができる物質の混合物を含むバルブを取り囲んでいる。しかし、多数の用途では、もっと明るく、小型で、安価で、信頼性が高く、耐用期間が長い光源が望まれる。
【０００４】
導波管本体を使用して、ランプのサイズを小さくするプラズマランプがこれまでに提案されてきた。例えば、米国特許番号６，７３７，８０９Ｂ２や米国特許番号６，９２２，０２１を参照する。この種のランプは、それぞれ、図１Ａや図１Ｂに示されているように、直角プリズムや円筒形の形の固体の誘電導波管本体を使用できる。増幅回路（ＡＣ１、ＡＣ２）は、導波管本体（ＷＢ１、ＷＢ２）のランプ室（ＬＣ１、Ｌ２）内に配置されたバルブ（ＰＢ１、ＰＢ２）のプラズマを励起するように、導波管本体（ＷＢ１、ＷＢ２）に電力を供給するために使用できる。
【特許文献１】米国特許第６，７３７，８０９Ｂ２号
【特許文献２】米国特許第６，９２２，０２１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一定の用途では、関連するランプの電子技術のコストを削減するために、操作する周波を小さくすることが望ましい場合がある。広範囲で使用されていることと、部品が比較的低コストであることから、一般家電で一般的に使用されている９００ＭＨｚ帯域での操作が、特に望ましい。別の興味深い帯域は、約２ＧＨｚで、近年、最新の家電製品に広く使用されるようになった。
【０００６】
周波数を小さくする１つの方式は、高い誘電率を有する物質を使用することである。しかしながら、このような物質の多くは、低伝熱性と、加熱による変化に対する低い耐性の両方から影響を受けやすく、プラズマランプの導波管本体にはあまり適していない。さらに、高誘電率の物質の中には、プラズマランプの操作温度範囲で誘電率が大きく変化するものがある。
【０００７】
望まれるのは、プラズマランプの構成と方法を改善することであって、周波数を低くすることにより発生するサイズ的に不利な条件を被ることなく、マイクロ波の周波数範囲の下限で操作でき、選択した帯域内で誘電モードの周波数の調整を容易にする構成と方法である。さらに望まれるのは、望ましい周波数での操作に使用されるように、サイズを小さくできるように、プラズマランプの構成と方法を改善することである。さらに望まれるのは、高明度を提供するために、バルブトランプの構成と方法を改善することである。また、さらに望まれるのは、点火、電力制御および温度管理のために構成と方法を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、プラズマランプであって、導波管本体と、第１の周波数で前記導波管本体に電力を供給するように、前記導波管本体に連結された電源と、第１の領域、第２の領域および第３の領域の少なくとも３つの領域を有する前記導波管と、第１の高さＨ１を有する前記第１の領域と、第２の高さＨ２を有する前記第３の領域と、前記第１の領域と前記第３の領域の間に配置された前記第２の領域であって、前記第１の高さＨ１と前記第２の高さＨ２より少ない、前記第１の表面と前記第２の表面との間に厚さｇ０を有する第２の領域と、前記第２の領域に隣接して配置されたバルブと、前記電源が前記第１の波長で前記導波管本体に供給されるとき、前記第１の領域と前記第３の電界強度よりも高い電界強度を前記第２の領域に提供するように成形された導波管本体と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、周波数を低くすることにより発生するサイズ的に不利な条件を被ることなく、マイクロ波の周波数範囲の下限で操作でき、選択した帯域内で誘電モードの周波数の調整を容易にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
ある典型的な実施例では、導波管本体は、バルブに電力を連結するための薄い領域を有する。この領域はバルブの長さよりも狭くすることができる。一部の典型的な実施例では、導波管本体は、バルブに隣接する領域の長さが５ｍｍ以下である。典型的な実施例では、導波管本体は、誘電性の膜でコーティングされ、ランプ本体は、導波管本体の外側にも追加の誘電物質を持つことができる。追加の誘電物質は、バルブの一部に隣接する反射表面を提供することができ、さらに／あるいは、導波管本体の薄い領域に構造的サポートを提供することができる。
【００１１】
別の典型的な実施例では、プラズマランプには、第１の領域、第２の領域および第３の領域という少なくとも３つの領域を有する導波管本体が提供される。前記第２の領域は、第１の領域と第３の領域との間に配置することができる。バルブは、導波管本体から電力を受け取るように、第２の領域に隣接して配置することができる。バルブのすべてまたは一部を受け取るように、第２の領域に、開口を形成することができる。電源は、第１の周波数で導波管本体に電力を供給するように、導波管本体に連結することができる。第２の領域は、電力が導波管本体に供給されると、第１と第３の領域よりも第２の領域に高い電界を提供するように形成することができる。典型的な実施例では、第２の領域は、５ｍｍ未満、または導波管本体の第１の表面と第２の表面との間よりも少ない、厚さｇ０を持つことができる。第１の領域と第３の領域は、それぞれ、第２の領域の厚さの２倍以上の高さを持つことができる。第１と第３の領域は接触していて、第２の領域を囲む周辺領域を形成することができる。第２の領域は、導波管本体の中心の細い円筒形の領域にすることができる。
【００１２】
ある形態において、本発明は、少なくとも第１の端と第２の端を有するバルブ、および、第１の表面と第２の表面を有し、第１の表面から、導波管本体を通って第２の表面に延存する開口を形成する導波管本体を有するバルブを備えるプラズマランプを提供する。バルブの一部分は、導波管本体の第１の表面から突出しているバルブの第１の端で、開口内に配置することができる。
【００１３】
さらなる形態においては、バルブの第２の端は、導波管本体の第２の表面から突出することができる。電源は、導波管本体に電力を供給するように、導波管本体に連結することができる。
【００１４】
さらなる形態では、導波管本体は、２よりも大きい誘電率を有することができて、バルブは円筒形にすることができる。バルブの第１の端は、導波管本体の第１の表面より、約２から７ｍｍの範囲だけ延在して、バルブの長さは１５ｍｍ未満にできる。バルブの各端は、バルブの長さの１０から５０％の範囲で導波管本体より突出することができる。バルブの体積は７５０ｍｍ３未満にできる。
【００１５】
さらなる形態では、導波管本体は、陥凹領域の第１の表面とで陥凹領域を形成することができる。また、導波管本体は、第２の陥凹領域の第２の表面とで第２の陥凹領域を形成することもできる。
【００１６】
さらなる形態では、本発明は、プラズマランプのプラズマに電力を供給するための方法を提供するが、この方法は、電力が約５０ＭＨｚから３０ＧＨｚの範囲にある第１の周波数で、開口を形成する導波管本体に連結されると、共振モードを持つように構成された導波管本体を提供するステップと、プラズマに対してバルブを提供するステップと、開口から突出しているバルブの少なくとも第１の端により、開口内にバルブを配置するステップと、導波管本体が共振モードで共振するような第１の周波数で導波管本体に電力を供給するステップと、導波管本体からバルブのプラズマに電力を連結するステップと、を備える。
【００１７】
さらなる形態では、光を生成する方法が提供される。電力が約５０ＭＨｚから３０ＧＨｚの範囲にある第１の周波数で導波管本体に連結されると、共振モードを持つように構成された導波管本体から、電力が供給される。電力は、プラズマを形成するように、導波管本体からバルブに連結される。導波管本体からの電力は、プラズマが、バルブの端から離間したバルブの一部に留まるように、バルブの一部に集約される。例えば、プラズマが最も集光する領域は、バルブの各端から１−５ｍｍ、あるいは、そこに組み入れられる任意の範囲で隔てることができる。ある例では、電力は、約２ｍｍから１０ｍｍの厚さ、あるいは、そこに組み入れられる任意の範囲の厚さを有する狭い導波管領域から供給することによって、集約することができる。この例では、狭い導波管領域は、バルブの中間部分の周囲に配置することができ、バルブの端は、導波管本体の外側に延在することができる。
【００１８】
ある形態では、導波管本体を備えるプラズマランプが提供される。導波管本体は、２よりも大きい誘電率を有する誘電物質を備えることができる。バルブは導波管本体に隣接して配置することができる。第１の周波数での電力は、プラズマを発生するように、導波管本体を通って、バルブに連結することができる。重心軸は、光が導波管本体から放たれる方向に、バルブの中心を通って画定することができる。断面は、任意の２点間の最大距離を持つ重心軸に対して直角に画定することができる。断面は、重心軸に直交する断面すべての最大距離を有するように選択することができる。選択した断面の最大距離を誘電物質の電力の波長で除した比は、典型的な実施例では１、０．７５、０．７、０．６または０．５未満にできる。典型的な実施例では、周波数は、６００ＭＨｚから２．３ＧＨｚの間、あるいは、組み入れられる任意の範囲にすることができる。典型的な実施例では、誘電率は１０未満にすることができる。典型的な実施例では、断面は四角、円または不規則な形を有することができる。
【００１９】
別の形態では、導波管本体の任意の２点の最大距離を画定することができる。導波管本体の任意の２点間の最大距離を誘電物質の電力の波長で除した比は、典型的な実施例では１、０．７、または０．５未満にできる。典型的な実施例では、周波数は、６００ＭＨｚから２．３ＧＨｚの間、あるいは、組み入れられる任意の範囲にすることができる。典型的な実施例では、誘電率は１０未満にすることができる。
【００２０】
別の形態では、本発明は、導波管本体が、陥凹のない導波管本体よりも低い基本波周波数で共振できるが、これ以外は同一の構成を有する、導波管本体に陥凹が形成された導波管本体を備えるプラズマランプを提供する。例えば、プラズマランプは、２より大きい誘電率を備える導波管本体、本体に隣接して配置されたバルブ、および、本体に連結された電源を有することができる。本体は、陥凹がないことを除くと、同一の誘電率と形を有する比較導波管本体の基本波周波数よりも低い、約５０ＭＨｚから３０ＧＨｚの範囲の周波数で電力を受け取ると、基本波共振モードを有するように構成することができる。
【００２１】
別の形態では、導波管本体は陥凹を含み、陥凹のないことを除くと、同一の構成の導波管本体の同一の周波数で基本波共振モードを有効にするために必要な任意の断面の最大対角線よりも少なくとも１０％小さい最大断面対角線を有する。
【００２２】
別の形態では、導波管本体は陥凹を含み、陥凹のないことを除くと、同一の構成の導波管本体の同一の周波数で基本波共振モードを有効にするために必要な直径よりも少なくとも１０％小さい直径を有する。
【００２３】
別の形態では、本発明は、２より大きい誘電率を有する導波管本体、本体に隣接して配置されたバルブ、および、本体に連結された電源を含むプラズマランプを提供する。本体は、約５０ＭＨｚから３０ＧＨｚの範囲の周波数で電力を受け取ると、基本波共振モードを有するように構成される。本体の体積は、同一の誘電率、高さ、および対角線を有する直角プリズムの本体の同一の周波数で基本波共振モードを有効にするために必要な体積よりも少なくとも１０％小さい。
【００２４】
別の形態では、本発明は、２より大きい誘電率を有する導波管本体、本体に隣接して配置されたバルブ、および、本体に連結された電源を含むプラズマランプを提供する。本体は、約５０ＭＨｚから３０ＧＨｚの範囲の周波数で電力を受け取ると、基本波共振モードを有するように構成される。本体の体積は、同一の誘電率、高さ、および対角線を有する円筒形本体の同一の周波数で基本波共振モードを有効にするために必要な体積よりも、少なくとも１０％小さい。
【００２５】
別の形態では、本発明は、２よりも大きく約２０より小さい誘電率を有する導波管本体、本体に隣接して配置されたバルブ、および、本体に連結された電源を含むプラズマランプを提供する。本体は、約３ｃｍ３小さい体積で、約２．３ＧＨｚよりも小さい周波数で電力を受け取ると、基本波共振モードを有するように構成される。
【００２６】
別の形態では、本発明は、２よりも大きく約１０より小さい誘電率を有する導波管本体、本体に隣接して配置されたバルブ、および、本体に連結された電源を含むプラズマランプを提供する。本体は、約６ｃｍ３小さい体積で、約２．３ＧＨｚよりも小さい周波数で電力を受け取ると、基本波共振モードを有するように構成される。
【００２７】
別の形態では、本発明は、２よりも大きく約２０より小さい誘電率を有する導波管本体、本体に隣接して配置されたバルブ、および、本体に連結された電源を含むプラズマランプを提供する。本体は、約１５ｃｍ３、一部の実施例では、１０ｃｍ３より小さい体積で、約１ＧＨｚよりも小さい周波数で電力を受け取ると、基本波共振モードを有するように構成される。
【００２８】
別の形態では、本発明は、２よりも大きく約１０より小さい誘電率を有する導波管本体、本体に隣接して配置されたバルブ、および、本体に連結された電源を含むプラズマランプを提供する。本体は、約３０ｃｍ３、一部の実施例では、２５ｃｍ３、あるいは、１５ｃｍ３より小さい体積でも、約１ＧＨｚよりも小さい周波数で電力を受け取ると、基本波共振モードを有するように構成される。
【００２９】
別の形態では、プラズマランプは、２より大きい誘電率を有する物質を備える導波管本体により提供される。導波管本体は、導波管本体の外側表面上に誘電性のコーティングと、導波管に連結された少なくとも１つのプローブを有することができる。電源は、導波管本体に電力を供給するように、プローブに連結することができる。さらなる形態では、電源は、約５０ワットから２００の範囲で電力を提供し、導波管本体は、電力が導波管本体に供給されると共振するように構成される。バルブは、導波管本体に隣接して配置することができる。バルブは、電力が導波管本体に連結されると、プラズマを発する光を形成する充填物を含むことができる。
【００３０】
さらなる形態では、放熱板は、導波管本体の外側表面と接触して配置することができる。導波管本体と放熱板は、操作中、バルブの伝導性熱損失の経路を提供することができ、少なくとも一部のバルブは、周辺環境に露出する。バルブの露出部分は、放熱による熱損失と、周辺環境への放射以外の熱損失（対流や伝導）を提供することができる。導波管と放熱板の熱伝導性、放熱板と導波管との間の接触面積、バルブのサイズおよび周辺環境に露出したバルブの部分は、導波管に供給される電力のワットあたり少なくとも８０から１２０ルーメンのレベルでバルブから光が放射されるように、バルブからの放射以外の熱損失を制限しながら、バルブが融解することを防ぐように構成することができる。さらなる形態では、これらの要素は、明度全体が少なくとも１０，０００から１２，０００ルーメン以上、あるいは、そこに組み入れられる任意の範囲で、バルブからの放射を提供するように構成することができる。
【００３１】
さらなる形態では、周辺環境の空気を循環するためにファンを使用することができる。空気の循環は、バルブの溶解を防ぎながら、上記の明度のいずれかを達成するように制限することができる。導波管本体は、穴が開いた背面に取り付けることができて、ファンからの空気がバルブ周辺を循環できる。導波管とバルブの前面は、室内に囲むことができて、空流が背面の一連の穴から室内に入って、背面の別の一連の穴から出て行く。
【００３２】
さらなる形態では、温度層がバルブと導波管の間に提供されるが、この温度層は、導波管本体の物質よりも低い熱伝導性を有する。ある例では、温度層は、焼結アルミナ粉を備える。
【００３３】
別の形態では、光を生成する方法が提供される。２よりも大きい誘電率を有する導波管本体が提供される。導波管本体は、導波管の外側表面上に伝導性のコーティングを有することができる。電力は、約５０ワットから２５０ワットの範囲で導波管本体を通ってバルブに連結されて、プラズマを放つ光が形成される。バルブのための非放射性で伝導性の熱損失の経路が、導波管本体を通って、導波管本体の表面の一部と接触している放熱板に提供される。典型的な実施例では、放熱板は、導波管本体の背面の半分未満に接触することができる。バルブの一部は、周辺環境に露出する。導波管本体から周辺環境への非放射性の熱損失は、導波管に提供される電力のワットあたり、少なくとも８０から１２０ルーメンのレベルで、あるいは、個々に組み入れられる任意の範囲で光がバルブから放たれるように、バルブからの非放射性の熱損失を制限する一方で、バルブの溶解を防ぐように制御される。さらなる形態では、電力は、バルブからの全体の明度が約１０，０００から１２，０００ルーメン以上の範囲、あるいは、個々に組み入れられる任意の範囲であるようなレベルで提供される。さらなる形態では、空気は、ファンにより、周囲環境で循環される。
【００３４】
別の形態では、プラズマランプには、２より大きい誘電率を有する導波管本体が提供される。バルブは、導波管本体に隣接して、電力が導波管本体に適用されると、プラズマを形成する充填物を含む。導波管本体に電力を提供するように、導波管本体に連結されたドライブプローブがある。ドライブプローブは、バルブ内のプラズマを点火するためと点火後にバルブ内にプラズマを維持するための主要電力を提供するように構成される。ドライブプローブに電力を提供するための電源と、電源に連結された移相器がある。
【００３５】
別の側面では、フィードバックを取得するように、導波管本体に連結されたフィードバックプローブがあり、電源はフィードバックを増幅して、移相器はフィードバックの位相を偏移する。
【００３６】
さらなる形態では、移相器を制御して、点火と安定状態の操作のための位相を調整するように、制御装置が使用される。一部の例では、複数の位相偏移が点火中に使用できる。
【００３７】
別の形態では、光を生成するための方法が提供される。ドライブプローブは、導波管からバルブに電力を連結するために使用される。ドライブプローブは、点火と点火後の安定状態の操作のための主要電力を提供するために使用される。フィードバックは導波管から取得される。フィードバックは、導波管に提供される電力を調整するために、位相偏移されて、増幅される。
【００３８】
さらなる形態では、第１の位相調整は添加中に使用されて、添加中の共振周波数とは異なる周波数で電力を振動させる。これにより、添加中の電力を過剰連結させることができる。典型的な実施例では、この位相は、５０ミリ秒から１秒、あるいは個々に組み入れられる任意の範囲の時間、維持することができる。
【００３９】
さらなる形態では、光源の明度を調整するための方法が提供される。２よりも大きい誘電率を有する導波管本体が提供される。電力を導波管に供給するために、フィードバックループが使用される。フィードバックループ内の電力の位相は調整されて、ランプから放たれる光の明度を調整する。
典型的な実施例では、２よりも大きい比誘電率を有する誘電体を備えるランプ本体と、ランプ本体に隣接するバルブとを備える無電極プラズマランプが提供される。バルブは、ＲＦ電力がランプ本体から充填物に連結されると、プラズマを形成する充填物を含む。ランプは、ランプ本体に連結されるＲＦフィードをさらに備え、ＲＦフィードからランプ本体に電力を連結するための無線周波（ＲＦ）電源も提供される。バルブの一端とＲＦフィード上の１点との間の最短距離は、ランプ本体の少なくとも１つの導電性材料を横断する。
【００４０】
バルブは、光がプラズマランプから出て行く露出した一端と、隠れた一端を有することができ、バルブの隠れた一端とＲＦフィードとの間の最短距離になる。
【００４１】
さらなる典型的な実施例では、２よりも大きい比誘電率を有する誘電体を備えるランプ本体と、ランプ本体に隣接するバルブとを備える無電極プラズマランプが提供される。バルブは、ＲＦ電力がランプ本体から充填物に連結されると、プラズマを形成する充填物を含む。第１のＲＦフィードは、無線周波（ＲＦ）電力を提供するように、ランプ本体に連結することができ、第２のＲＦフィードは、ランプ本体からフィードバックを取得するように、ランプ本体に連結することができる。ＲＦフィードから、ランプ本体に電力を連結するためのＲＦ電源が供給されるが、このＲＦ電源は、ランプ本体の共振モードの共振帯域幅内の周波数でＲＦ電力を供給するように構成される。第２のＲＦフィードから、第１のＲＦフィードの中間点までの距離は、ランプ本体の第１の導電性材料を少なくとも横断する。
【００４２】
典型的な実施例では、２よりも大きい実質誘電率を有する誘電体を備える無電極プラズマランプが提供される。誘電体は、導電性材料が塗布された第１の領域と、導電性材料が塗布されていない第２の領域を備えた表面を有することができる。バルブは、誘電体の第２の領域に近接して配置されて外側の表面面積を有し、第２の領域は、バルブの外側の表面面積の約６０パーセント（６０％）未満である塗布されていない表面面積を有することができる。電源は、誘電体に連結されて、誘電体の基本波モードで誘電する周波数で、無線周波数電力を誘電体に供給する。さらに、バルブは、無線周波数電力が第２の領域を通って誘電体から供給されると、プラズマを形成する充填物を含む。
【００４３】
さらなる典型的な実施例では、２よりも大きい実質誘電率を有する誘電体を備える無電極プラズマランプが提供される。誘電体は、第１の領域と第２の領域を備える表面を持つことができ、電磁気境界状況を形成する導電性材料は第１の領域に近接するが、伝導性材料により形成される電磁気境界状況は、第２の領域には延在しない。第２の領域の面積は約１５０ｍｍ２未満である。バルブは、誘電体の第２の領域に近接して提供される。また、電源は、誘電体に連結されて、誘電体に定常波を形成する周波数で、誘電体に無線周波数電力を供給する。周波数は、約５０ＭＨｚから３ＧＨｚの範囲にできる。バルブは、第２の領域を通って誘電体から無線周波数電力が供給されると、プラズマを形成する充填物を含む。
【００４４】
さらなる典型的実施例に従うと、第１の領域と第２の領域を備える表面を有する固体誘電体と、第１の領域に近接して電磁気境界状況を形成する導電性材料を備える無電極プラズマランプが提供される。導電性材料によって形成される電磁気境界状況は、第２の領域までは延在しない。バルブは、誘電体の第２の領域に近接して提供されて、外側表面面積を有し、第２の領域は、バルブの外側の表面面積の約６０パーセント（６０％）未満である表面面積を有する。電源は、誘電体に連結されて、誘電体に定常波を形成する周波数で、誘電体に無線周波電力を供給するが、この周波数は約５０ＭＨｚから３ＧＨｚの範囲にある。バルブは、第２の領域を通って誘電体から無線周波数電力が供給されると、プラズマを形成する充填物を含む。
【００４５】
本発明の上記の形態のそれぞれは、単独で、あるいは、本発明のその他の形態と組み合わせて使用できることが理解される。本発明とその他の形態およびその利点は、好ましい実施例の以下の説明を、添付の図面を参照しながら検討することにより、さらに完璧な理解が得られる。図面と説明において、番号は本発明のさまざまな特徴を示す。図面と説明のどちらにおいても、同様な番号は同様な特徴を参照する。
【００４６】
本明細書に記載されるすべての出版物と特許明細書は、個別の出版物または特許明細書が参照により組み入れることを明確および個別に示しているのと同程度まで、参照によってここに組み入れられる。
【００４７】
本発明の新しい特徴は、特に、添付の請求項で説明される。典型的な実施例の特徴と利点の理解は、以下の詳細説明と以下の添付図面を参照することにより、さらに理解が深まる。
【００４８】
本発明は、さまざまな変更や代替構造の余地があるが、図面に示されている典型的な実施例を詳細に説明する。しかしながら、本発明を開示される特定の形式に限定することを意図するものではないことを理解されたい。そうではなく、本発明は、添付の請求項に表現されているように、本発明の精神と範囲内に収まるすべての変更、相当物、および代替構造のすべての範囲に及ぶことを意図するものである。
【実施例】
【００４９】
図２は、第１の実施例に従う、円筒形導波管本体４０の遠近断面図である。本体４０は、約２よりも大きい誘電率を有する誘電体を含む。例えば、約９の誘電率を有するアルミナ、セラミックを使用することができる。一部の典型的な実施例では、誘電体は、２から１０の範囲あるいはここに組み入れられる任意の範囲の誘電率、あるいは、２から２０の範囲あるいはここに組み入れられる任意の範囲の誘電率、２から１００の範囲あるいはここに組み入れられる任意の範囲、あるいはこれよりも高い誘電率を有することができる。一部の典型的な実施例では、本体４０は、本体４０の実質的な誘電率が上記の範囲のいずれかになるような誘電体を２つ以上含むことができる。本体４０は、円筒形の外側表面４０Ｓ、周辺の表面４２によって決定される、バルブを受け取るための開口４２が下向きに従属している平面上の上側表面４０Ｕ、周辺の表面４４Ｓによって決定される陥凹４４が上向きに従属している平面状の下側表面４０Ｌを有する。誘電体の層４６は、陥凹の上部表面４４Ｔから、室の底表面４２Ｂを隔てる。表面４２Ｓと４４Ｓは円筒形である。しかし、正方形または長方形のプリズムなどのその他の対称形や非対称形を使用できる。本体４０の対称軸は、開口４２と陥凹４４の対称軸と一致する。しかし、軸と一致しない本体構成も適用できる。表面４０Ｓ、４０Ｕおよび４０Ｌは、開口４２の表面４２Ｓや４２Ｂ、および陥凹４４の表面４４Ｓや４４Ｔと同様に、導電性膜でコーティングできる。典型的な実施例では、膜は金属電気めっきにできる。その他の典型的な実施例では、膜は銀塗料またはその他の金属製塗料にできる。塗料は、導波管本体４０に塗装またはスプレーすることができ、高温で乾燥または処理できる。第１と第２の開口４８Ａと４８Ｂは、陥凹４４の反対側で、表面４０Ｌから本体４０に延在する。図２の４Ａ−４Ａにそって切断した本体４０の断面図である図４Ａに示されているように、プラズマバルブ５０は、開口４２内に配置される。プラズマバルブ５０は、外側の表面５０Ｓを有し、その輪郭は、表面４２Ｓの輪郭に一致して、熱焼結されたアルミナ粉または接着剤の層４９により、表面４２Ｓから隔てられる。層４９は、バルブ表面５０Ｓと導波管本体４０との間の熱電導性を最適化するために使用することができる。あるいは、表面４２Ｓと５０Ｓは、空隙により隔てられる。第１と第２のプローブ５２と５４は、それぞれ、開口４８Ａと４８Ｂ内に配置される。本体４０のような本体を有する一部の典型的な実施例では、少なくとも１つの追加のプローブを本体４０に配置できる。
【００５０】
図３は、第２の実施例に従う、直角プリズム形の導波管本体６０の遠近断面図である。本体６０は、約２よりも大きい誘電率を有する、例えば、アルミナのような誘電体を含む。一部の典型的な時指令では、誘電体は、２から１０の範囲あるいはここに組み入れられる任意の範囲の誘電率、あるいは、２から２０の範囲あるいはここに組み入れられる任意の範囲の誘電率、２から１００の範囲あるいはここに組み入れられる任意の範囲、あるいはこれよりも高い誘電率を有することができる。一部の典型的な実施例では、本体６０は、本体の実質的な誘電率が上記の範囲のいずれかになるような誘電体を２つ以上含むことができる。本体６０は、向き合う平面の第１と第２の外側表面６０Ａと６０Ｂ（非表示）を有し、それぞれ、向き合う平面の第３と第４の外側表面６０Ｃと６０Ｄに対角する。本体６０は、周辺の表面６２Ｓによって決定される、バルブを受け取るための開口６２が下向きに従属する平面の上側表面６０Ｕと、周辺の表面６４Ｓと平面の上の表面６４Ｔによって決定される陥凹６４が上向きに従属する平面の下側表面６０Ｌをさらに有する。誘電体の層６６は、陥凹の上部表面６４Ｔから、室の底表面６２Ｂを隔てる。表面６２Ｓと６４Ｓは円筒形である。しかし、正方形または長方形のプリズムなどのその他の対称形や非対称形を使用できる。本体６０の対称軸は、開口６２と陥凹６４の対称軸と一致する。しかし、軸と一致しない本体構成も適用できる。表面６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄおよび／または６０Ｕと６０Ｌは、開口６２の表面６２Ｓと６２Ｂおよび陥凹６４の表面６４Ｓと６４Ｔと同様に、上記のような銀塗料またはその他の金属製膜などの導電性膜でコーティングできる。図３の４Ｂ−４Ｂの直線にそって切断した本体６０の断面図である図４Ｂに示されているように、プラズマバルブ７０は、開口６２内に配置できる。プラズマバルブ７０は、外側表面７０Ｓを有することができ、その輪郭は表面６２Ｓの輪郭に一致して、熱焼結されたアルミナ粉または接着剤の層６９により、表面６２Ｓから隔てることができる。層６９は、バルブ表面７０Ｓと導波管本体６０との間の熱電導性を最適化するために使用することができる。あるいは、表面６２Ｓと７０Ｓは、空隙により隔てることができる。第１と第２のプローブ７２と７４は、それぞれ、陥凹６４の反対側に、表面６０Ｌから本体６０まで延在する開口６８Ａと６８Ｂ内に配置できる。本体６０のような本体を有する一部の典型的な実施例では、少なくとも１つの追加のプローブを本体６０内に配置できる。
【００５１】
図４Ｃの模式図のように、第１または第２の典型的な実施例に従うプラズマランプＰＬ１、ＰＬ２は、それぞれ、出力が第１の（ドライブ）プローブに接続されて、入力が、第２のプローブからの信号の位相を変更する有効な位相器ＰＳ１を通って第２の（フィードバック）プローブに接続される増幅器ＡＭ１を含む。典型的な実施例では、マサチューセッツ州、ＷｏｂｕｒｎのＳｋｙｗｏｒｋｓ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ  Ｉｎｃ．から市販されているＰＳ２１４−３１５の電圧制御位相器を利用する。増幅器ＡＭ１と移相器ＰＳ１は、ランプの起動と停止手順を調整して、起動時にループ段階を最適化するマイクロプロセッサＭＰ１またはその他の制御装置により制御できる。典型的な実施例では、増幅器ＡＭ１は、約５０ＭＨｚ（０．０５ＧＨｚ）から約３０ＧＨｚの範囲の周波数で電力を生成できる。
【００５２】
図４Ｄ、図４Ｅ、図４Ｆ、図４Ｇ、図４Ｈ、図４Ｉ、図４Ｊおよび図４Ｋは、典型的な実施例と関連して使用できる典型的なバルブの構成を示す。図４Ｄは、平面の上部４０２と底部４０４の表面を有する円筒形バルブ４００の横断面を示す。図４Ｅは、バルブ４００の中間を通る断面図の上部の図を示す。一部の典型的な実施例（例えば、砂時計の形にようなバルブ）では長方形または不規則な断面を使用できるが、この例では断面は円状である。図４Ｆは、曲線状の上部４０８と底部４１０の表面を有する楕円形のバルブ４０６の横断面図を示す。図４Ｇは、バルブ４０６の真中を通る円状の断面を上から見た図を示す。図４Ｈは、半球形の上部４１４と底部４１６の表面を有する円筒形のバルブ４１２の横断面図を示す。図４Ｉは、バルブ４１２の真中を通る円状断面図を上から見た図を示す。図４Ｊは、球形バルブ４１８の横断面図を示す。図４Ｋは、球形バルブ４１８の真中を通る断面図を上から見た図を示す。これらの形は例だけであり、パラボラ状の輪郭をしたバルブや不規則な形のバルブ（たとえば、砂時計の形をしたバルブ）など、その他の形を使用することができる。
【００５３】
上記の例のバルブのそれぞれは、バルブの内壁と外側の長さＯＬとの間に長さＬを有する。また、それぞれのバルブは、バルブの内壁と外側の幅ＯＷとの間に幅Ｗも有する。円状の断面図を有するバルブでは、幅Ｗは、バルブの内径に等しく、外側の幅ＯＷは、バルブの外径に等しい。図４Ｊと図４Ｋに示されているような球状バルブでは、長さと幅はどちらも直径に等しい。不規則な形のバルブでは、内側の幅は、電力が主にバルブに連結される領域の最大の内側の幅を使用することによって決定できる。また、内側の長さは、バルブの遠心端の間の最大の長さを使用することによって決定できる。
【００５４】
典型的な実施例では、バルブは、上記の任意の形状あるいはその他の任意の形状にできて、例えば、２から３０ｍｍの範囲またはここに組み入れられる任意の範囲の内側の幅Ｗ、１から２５ｍｍの範囲またはここに組み入れられる任意の範囲の外側の幅、０．５から４ｍｍの範囲またはここに組み入れられる任意の範囲の壁の厚さ、４から２０ｍｍの範囲またはここに組み入れられる任意の範囲の内側の長さＬを有する。典型的な実施例では、バルブの体積は、１０．４７ｍｍ３から７５０ｍｍ３まで、またはここに組み入れられる任意の範囲にできる。上記の寸法は、例にすぎず、その他の寸法のバルブも典型的な実施例で使用できる。特別な例では、バルブは、図４Ｈや図４Ｉに示されたような、内側の幅が３ｍｍ、内側の長さが９ｍｍ、体積が約５６．５２ｍｍ３の形を有することができる。この例のバルブは、外側の高さが１４ｍｍ、外側の幅が６ｍｍにできて、底部よりも１ｍｍ上部に近い内側の体積を有することができる（例えば、下側の半球の壁の厚さが、約３ｍｍの厚さで、上側の壁の厚さが約２ｍｍの厚さ）。別の例では、バルブは、図４Ｈや図４Ｉに示されたような、内側の幅が２ｍｍ、内側の長さが４ｍｍ、体積が約１０．４７ｍｍ３の形を有することができる。
【００５５】
上記のすべての構成の例のバルブは、水晶、サファイヤあるいはその他の固体の誘電体などの、透過物質のエンベロープを備えることができる。また、例のバルブは、エンベロープを形成する物質を組み合わせて形成することもできる。例えば、セラミックの反射体は、水晶、サファイヤ、または透過物質の透過窓により覆われる開口を持つことができる。一部のバルブは、導波管本体の表面および／またはランプ本体のその他の表面により、一部を形成することもできる。例えば、ランプ室は、導波管本体内に形成することができて、水晶、サファイヤ、または透過物質の透過窓により覆うことができる。
【００５６】
図５は、第３の実施例に従う、円筒形導波管本体８０の遠近断面図である。本体８０は、約２よりも大きい誘電率を有する、例えば、アルミナのような誘電体を含む。一部の実施例では、誘電体は、２から１０の範囲あるいはここに組み入れられる任意の範囲の誘電率、あるいは、２から２０の範囲あるいはここに組み入れられる任意の範囲の誘電率、２から１００の範囲あるいはここに組み入れられる任意の範囲、あるいはこれよりも高い誘電率を有することができる。一部の典型的な実施例では、本体８０は、本体８０の実質的な誘電率が上記の範囲のいずれかになるような誘電体を２つ以上含むことができる。本体８０は、円筒形の外側表面８０Ｓ、平面の上側表面８０Ｕ、および、周辺表面８２Ｓと平面の上部表面８２Ｔにより決定される陥凹８２が上向きに従属する平面の下側表面８０Ｌを有する。周辺の表面８４Ｓにより決定されて、効果的にランプ室を形成する開口８４は、開口８４が陥凹８２とつながるように、表面８０Ｕと８２Ｔの間に延在する。表面８２Ｓと８４Ｓは円筒形である。しかしながら、正方形や長方形のプリズムなどのようなその他の対称形や非対称形を使用することができる。本体８０の対称軸は、陥凹８２と開口８４の対称軸と一致する。しかし、軸と一致しない本体構成も適用できる。表面８０Ｓ、８０Ｕおよび８０Ｌは、開口８４の表面８４Ｓや陥凹８２の表面８２Ｓと８２Ｔなどのように、銀塗料または上記のようなその他の金属製膜など導電性膜でコーティングできる。第１と第２の開口８６Ａ、８６Ｂは、陥凹８２の反対側で、表面８０Ｌから本体８０に延在する。図５の７Ａ−７Ａの直線に沿って切断した本体８０の断面図である図７Ａに示されているように、プラズマバルブ９０（図７Ａを参照）は、開口８４内で接近して受け止めることができる。プラズマバルブ９０は、輪郭が表面８４Ｓに一致する外表面９０Ｓを有することができて、熱焼結されたアルミナ粉または接着剤の層８８により、表面８４Ｓから隔てられる。層８８は、バルブ表面９０Ｓと導波管本体８０との間の熱電導性を最適化するために使用することができる。あるいは、表面８４Ｓと９０Ｓは、空隙により隔てられる。バルブ９０には、上下の端９０Ｕと９０Ｌがあり、それぞれ、本体の上側表面８０Ｕの上と、陥凹の上部表面８２Ｔの下から陥凹８２に延在する。このように、この典型的な実施例では、バルブ９０の端は、本体８０によって囲まれず、外環境に露出して、最高温度は３０００℃から１０，０００℃の範囲になることが可能なプラズマから温度エネルギーが効果的に放射されるようにしている。
【００５７】
図１２Ａと図１２Ｂに示されているように、例の電界強度が分散することが推論でき、バルブの端９０Ｕ、９０Ｌは、電界強度が減少した領域だけに露出するので、その上のプラズマの衝突が減少するので、バルブの耐用期間が長くなる。その他の典型的な実施例では、バルブ９０は、開口８４内に完全に配置できる。第１と第２のプローブ９２、９４は、それぞれ、８６Ａ、８６Ｂ内に配置できる。本体８０のような本体を有する一部の典型的な実施例では、少なくとも１つの追加のプローブを本体に配置できる。
【００５８】
図６は、第４の実施例に従う、直角プリズム形の導波管本体１００の遠近断面図である。本体１００は、約２よりも大きい誘電率を有する、例えば、アルミナのような誘電体を含む。一部の実施例では、誘電体は、２から１０の範囲あるいはここに組み入れられる任意の範囲の誘電率、あるいは、２から２０の範囲あるいはここに組み入れられる任意の範囲の誘電率、２から１００の範囲あるいはここに組み入れられる任意の範囲、あるいはこれよりも高い誘電率を有することができる。一部の典型的な実施例では、本体１００は、本体１００の実質的な誘電率が上記の範囲のいずれかになるような誘電体を２つ以上含むことができる。本体１００は、向き合う表面状の第１と第２の外側表面１００Ａと１００Ｂ（非表示）を有し、それぞれ、向き合う表面状の第３と第４の外側表面１００Ｃと１００Ｄに対角する。本体１００は、平面の上側表面１００Ｕと、周辺表面１０２Ｓと平面上部表面１０２Ｔにより決定される陥凹１０２が上向きに従属する平面の下部表面１００Ｌをさらに有する。周辺の表面１０４Ｓにより決定されて、効果的にランプ室を形成する開口１０４は、開口１０４が陥凹１０２とつながるように、表面１００Ｕと１０２Ｔの間に延在する。表面１０２Ｓと１０４Ｓは円筒形である。しかしながら、正方形や長方形のプリズムなどのようなその他の対称形や非対称形を使用することができる。本体１００の対称軸は、陥凹１０２と開口１０４の対称軸と一致する。しかし、軸と一致しない本体構成も適用できる。表面１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄおよび／または１００Ｕと１００Ｌは、開口１０４の表面１０４Ｓや陥凹１０２の表面１０２Ｓと１０２Ｔなどのように、銀塗料または上記のようなその他の金属製膜など導電性膜でコーティングできる。第１と第２の開口１０６Ａ、１０６Ｂは、陥凹１０２の反対側で、表面１００Ｌから本体１００に延在する。図６の７Ｂ−７Ｂの直線にそって切断した本体１００の断面図である図７Ｂに示されているように、プラズマバルブ１１０は、開口１０４内に配置することができる。プラズマバルブ１１０は、輪郭が表面１０４Ｓに一致する外側表面１１０Ｓを有することができて、熱焼結されたアルミナ粉または接着剤の層１０８により、表面１０４Ｓから隔てられる。層１０８は、バルブ表面１１０Ｓと導波管本体１００との間の熱電導性を最適化するために使用することができる。あるいは、表面１０４Ｓと１１０Ｓは、空隙により隔てられる。バルブ１１０は、それぞれ、上側表面１００Ｕの上と陥凹の上部表面１０２Ｔの下側を延在する上下の端１１０Ｕ、１１０Ｌを有する。このように、この典型的な実施例では、バルブの端は、外環境と、電界強度が減少した領域に露出する。一部の典型的な実施例では、陥凹１０２は、アルミナ粉（熱焼結できる）またはその他のセラミックあるいは固体の誘電体で充填することができる。陥凹１０２を充填する物質は、バルブ１１０の下側端の周囲に反射表面を提供できる。これらの典型的な実施例では、陥凹１０２を充填する物質は、バルブ１１０の下側の端が導波管本体１００により囲まれているバルブの部分に比較すると電界強度が減少した領域にまだあるように、導波管の表面上の導電性膜により、導波管本体１００から隔てることができる。その他の典型的な実施例では、バルブ１１０は、開口１０４内に完全に配置することができる。第１と第２のプローブ１１２、１１４は、それぞれ、開口１０６Ａ、１０６Ｂ内に配置される。本体１００のような本体を有する一部の典型的な実施例では、少なくとも１つの追加のプローブを本体に配置できる。
【００５９】
図７Ｃの模式図のように、第３または第４の典型的な実施例に従うプラズマランプＰＬ３、ＰＬ４は、それぞれ、出力が第１（ドライブ）プローブに接続されて、入力が第２のプローブからの信号の位相を変更する有効な位相器ＰＳ２を通って第２（フィードバック）プローブに接続される増幅器ＡＭ２を含むことができる。増幅器ＡＭ２と位相器ＰＳ２は、マイクロプロセッサＭＰ２またはランプの起動と停止手順を調整して、起動の間ループ段階を最適化するその他の制御装置により制御することができる。典型的な実施例では、増幅器ＡＭ２は、約５０ＭＨｚから約３０ＧＨｚの範囲、またはここに組み入れられる任意の範囲の周波数で電力を生成できる。
【００６０】
図８は、第５の実施例に従う、円筒形導波管本体１２０の遠近断面図である。本体１２０は、約２よりも大きい誘電率を有する、例えば、アルミナのような誘電体を含む。一部の典型的な時指令では、誘電体は、２から１０の範囲あるいはここに組み入れられる任意の範囲の誘電率、あるいは、２から２０の範囲あるいはここに組み入れられる任意の範囲の誘電率、２から１００の範囲あるいはここに組み入れられる任意の範囲、あるいはこれよりも高い誘電率を有することができる。一部の典型的な実施例では、本体１２０は、本体１２０の実質的な誘電率が上記の範囲のいずれかになるような誘電体を２つ以上含むことができる。本体１２０は、円筒形の外側表面１２０Ｓ、周辺の表面１２２Ｓと平面の底部表面１２２Ｂにより決定される上側の陥凹１２２が下向きに従属する平面の上側表面１２０Ｕを有する。本体１２０は、周辺の表面１２４Ｓと平面の上部表面１２４Ｔにより決定される下側の陥凹１２４が上向きに従属する平面の下側表面１２０Ｌをさらに有する。周辺の表面１２６Ｓにより決定されて、効果的にランプ室を形成する開口１２６は、開口１２６が陥凹１２２と１２４につながるように、表面１２２Ｂと１２４Ｔの間に延在する。表面１２２Ｓ、１２４Ｓおよび１２６Ｓは円筒形である。しかしながら、正方形や長方形のプリズムなどのようなその他の対称形や非対称形を使用することができる。本体１２０の対称軸は、上側の陥凹１２２、開口１２６、および下側の陥凹１２４の対称軸と一致する。しかし、軸と一致しない本体構成も適用できる。表面１２０Ｓ、１２０Ｕおよび１２０Ｌは、上側陥凹１２２の表面１２２Ｓと１２２Ｂ、開口１２６の表面１２６Ｓ、および下側陥凹１２４の表面１２４Ｓと１２４Ｔなどのように、銀塗料または上記のようなその他の金属製膜など導電性膜でコーティングできる。第１と第２の開口１２８Ａ、１２８Ｂは、下側の陥凹１２４の反対側で、表面１２０Ｌから本体１２０に延在する。図８の１０Ａ−１０Ａの直線にそって切断した本体１２０の断面図である図１０Ａに示されているように、プラズマバルブ１３０は、開口１２６内で密接して受け止めることができる。プラズマバルブ１３０は、輪郭が表面１２６Ｓに一致する外側表面１３０Ｓを有することができて、熱焼結されたアルミナ粉または接着剤の層１３２により、表面１２６Ｓから隔てられる。層１３２は、バルブ表面１３０Ｓと導波管本体１２０との間の熱電導性を最適化するために使用することができる。あるいは、表面１２６Ｓと１３０Ｓは、空隙により隔てられる。バルブ１３０は、それぞれ、上側の陥凹１２２の底部表面１２２Ｂの上と下側の陥凹１２４の上部表面１２４Ｔの下側を延在する上下の端１３０Ｕ、１３０Ｌを有する。バルブ端１３０Ｕ、１３０Ｌは、それぞれ、上下の陥凹１２２、１２４に突出しているので、プラズマにより生成される最高温度には露出しない。図１０Ａから明らかなように、導波管本体１２０は、バルブ端１３０Ｕ、１３０Ｌに近接していないので、電界強度が減少した領域にだけ露出する。一部の典型的な実施例では、下側の陥凹１２４は、アルミナ粉（熱焼結できる）またはその他のセラミックあるいは固体の誘電体で充填することができる。下側の陥凹１２４を充填する物質は、バルブ１３０の下側端の周囲に反射表面を提供できる。これらの典型的な実施例では、下側の陥凹１２４を充填する物質は、バルブ１３０の下側の端１３０Ｌが、導波管本体１２０により囲まれているバルブの部分に比較すると電界強度が減少した領域にまだあるように、導波管の表面上の導電性膜によって、導波管本体１２０から隔てることができる。その他の典型的な実施例では、バルブ端１３０Ｕ、１３０Ｌは、開口１２６から突出しない。図１０Ａに示されているように、第１と第２のプローブ１３４、１３６は、それぞれ、開口１２８Ａ、１２８Ｂ内に配置される。本体１２０のような本体を有する一部の典型的な実施例では、少なくとも１つの追加のプローブを本体１２０に配置できる。
【００６１】
図９は、第６の実施例に従う、直角プリズム形の導波管本体１４０の遠近断面図である。本体１４０は、約２よりも大きい誘電率を有する、例えば、アルミナのような誘電体を含む。一部の典型的な時指令では、誘電体は、２から１０の範囲あるいはここに組み入れられる任意の範囲の誘電率、あるいは、２から２０の範囲あるいはここに組み入れられる任意の範囲の誘電率、２から１００の範囲あるいはここに組み入れられる任意の範囲、あるいはこれよりも高い誘電率を有することができる。一部の典型的な実施例では、本体は、本体の実質的な誘電率が上記の範囲のいずれかになるような誘電体を２つ以上含むことができる。本体１４０は、向き合う表面状の第１と第２の外側表面１４０Ａと１４０Ｂ（非表示）を有し、それぞれ、向き合う表面状の第３と第４の外側表面１４０Ｃと１４０Ｄに対角する。本体１４０は、周辺表面１４２Ｓと平面の底部表面１４２Ｂにより決定される上側の陥凹１４２が下向きに従属する平面の上側の表面１４０Ｕを有する。本体１４０は、周辺の表面１４４Ｓと平面の上部表面１４４Ｔにより決定される下側の陥凹１４４が上向きに従属する平面の下側表面１４０Ｌをさらに有する。周辺の表面１４６Ｓにより決定されて、効果的にランプ室を形成する開口１４６は、開口１４６が陥凹１４２と１４４につながるように、表面１４２Ｂと１４４Ｔの間に延在する。表面１４２Ｓ、１４６Ｓおよび１４４Ｓは円筒形である。しかしながら、正方形や長方形のプリズムなどのようなその他の対称形や非対称形を使用することができる。本体１４０の対称軸は、上側の陥凹１４２、開口１４６、および下側の陥凹１４４の対称軸と一致する。しかし、軸と一致しない本体構成も適用できる。表面１４０Ａ、１４０Ｂ、１４０Ｃ、１４０Ｄおよび／または１４０Ｕと１４０Ｌは、上側陥凹１４２の表面１４２Ｓと１４２Ｂ、開口１４６の表面１４６Ｓ、および下側陥凹１４４の表面１４４Ｓと１４４Ｔなどのように、銀塗料または上記のようなその他の金属製膜など導電性膜でコーティングできる。第１と第２の開口１４８Ａ、１４８Ｂは、下側の陥凹１４４の反対側で、表面１４０Ｌから本体１４０に延在する。図９の１０Ｂ−１０Ｂの直線にそって切断した本体１４０の断面図である図１０Ｂに示されているように、プラズマバルブ１５０は、開口１４６内に配置することができる。プラズマバルブ１５０は、輪郭が表面１４６Ｓに一致する外側表面１５０Ｓを有することができて、熱焼結されたアルミナ粉または接着剤の層１５２により、表面１４６Ｓから隔てられる。層１５２は、バルブ表面１５０Ｓと導波管本体１４０との間の熱電導性を最適化するために使用することができる。あるいは、表面１４６Ｓと１５０Ｓは、空隙により隔てられる。バルブ１５０は、それぞれ、上側の陥凹１４２の底部表面の上と、下側の陥凹１４４の上部表面の下を延在する上下端１５０Ｕ、１５０Ｌを有する。このように、典型的な実施例では、バルブ端１５０Ｕ、１５０Ｌは、プラズマにより生成される最高温度、あるいは、高い電界領域に露出しない。上記のように、一部の典型的な実施例では、導波管本体１４０からの電気を分離しながら、下側の陥凹１４４に充填することもできる。図１０Ｂに示されているように、第１と第のプローブ１５２、１５４は、それぞれ、開口１４８Ａ、１４８Ｂ内に配置される。本体１４０のような本体を有する一部の典型的な実施例では、少なくとも１つの追加のプローブを本体１４０に配置できる。
【００６２】
図１０Ｃの模式図のように、第５または第６の典型的な実施例に従うプラズマランプＰＬ５、ＰＬ５は、それぞれ、出力が第１（ドライブ）プローブに接続されて、入力が第２のプローブからの信号の位相を変更する有効な位相器ＰＳ３を通って第２（フィードバック）プローブに接続される増幅器ＡＭ３を含む。増幅器ＡＭ３と位相器ＰＳ３は、マイクロプロセッサＭＰ３またはランプの起動と停止手順を調整して、起動の間ループ段階を最適化するその他の制御装置により制御することができる。典型的な実施例では、増幅器ＡＭ３は、約５０ＭＨｚから約３０ＧＨｚの範囲、またはここに組み入れられる任意の範囲の周波数で電力を生成できる。
【００６３】
典型的な実施例では、バルブ１３０、１５０は、図４Ｄ−図４Ｋに関連した上記の任意の構成と寸法を有することができるが、それぞれのバルブ端は、開口から突出するか、バルブの端の少なくとも１つが開口から突出している。典型的な実施例では、バルブ１３０、１５０は、バルブの内側の長さの１０パーセントから１００％の間の量だけ、あるいは、ここに組み入れられる任意の範囲で、導波管本体の表面から延在することができる。典型的な実施例では、突出部分は、１から１０ｍｍの範囲、またはここに組み入れられる任意の範囲の長さに等しい。これらの例では、突出部の長さは、導波管本体の外側表面の平面を横断するバルブの中心から、導波管本体から突出するバルブの遠端の内側の表面までの距離である。その他の典型的な実施例では、バルブの端は、開口から突出しない。あるいは、各端は、異なる量だけ突出できる。あるいは、バルブの片端だけが、導波管本体から突出できる。開口が、陥凹まで延在しない典型的な実施例では、バルブは、導波管本体の上部表面からだけは突出しないことができる。上記の寸法は例だけであって、その他の寸法やバルブの構成がその他の典型的な実施例で使用できることを理解する。特定の例では、バルブに隣接する導波管の厚さは３ｍｍで、バルブの内側の長さは９ｍｍで、導波管本体の上部表面から、約３．５ｍｍだけ内側に延在する。バルブのもう一方の端は、導波管本体の底部表面の下を（陥凹へ）約２．５ｍｍ内側に延在する。この例のバルブは、外側の高さが１４ｍｍ、外側の幅が６ｍｍにできて、底部よりも１ｍｍ上部に近い内側の体積を有することができる（例えば、下側の半球の壁の厚さが、約３ｍｍの厚さで、上側の壁の厚さが約２ｍｍの厚さ）。この例では、バルブの両端が外側の長さの約５．５ｍｍだけ突出する。別の例では、バルブに隣接する導波管の厚さは２ｍｍで、バルブの内側の長さは４ｍｍで、導波管本体の上部表面から、約１ｍｍだけ両端で延在する。
【００６４】
図１１は、図２、図３、図５または図６のそれぞれ導波管本体４０、６０、８０、１００の電界分散の有限要素モデル（ＦＥＭ）シミュレーションで使用される寸法パラメータを示す。円筒形の導波管本体４０では、Ｈ１（Ｈ２に等しく示されている）は、その高さであり、Ｄはその直径である。ｈ０とｈ１は、それぞれ、円筒形の陥凹４４と円筒形開口４２の直径である。ｇ０は、上側表面４０Ｕと陥凹上部４４Ｔの間の誘電体の厚さで、ｇ１は、室の底４２Ｂと陥凹上部４４Ｔの間の誘電体の厚さである。直交プリズム形の導波管本体６０では、Ｈ１（Ｈ２に等しく示されている）は、その高さであり、Ｄはその直径である。ｈ０とｈ１は、それぞれ、円筒形または正方形の陥凹６４と円筒形または正方形の開口６２の直径または対角線の長さである。ｇ０は、上側表面６０Ｕと陥凹上部６４Ｔの間の誘電体の厚さで、ｇ１は、室の底部６２Ｂと陥凹上部６４Ｔの間の誘電体の厚さである。円筒形本体８０と直交プリズム計の本体１００の場合、開口８４、１０４は、陥凹８２、１０２まで延在するので、ｇ１＝０である。典型的な実施例では、高さＨ１はＨ２と異なることができる。厚さｇ０は、第１の高さＨ１と第２の高さＨ２より小さく示されている。
【００６５】
有限要素モデルのシミュレーションは、図１１の寸法パラメータを変えて、ペンシルバニア州ピッツバーグのＡｎｓｏｆｔ，Ｉｎｃから販売されているＨＦＳＳ（登録商標）、マサチューセッツ州バーリントンのＣＯＭＳＯＬ，Ｉｎｃから販売されているＦＥＭＬＡＢ（登録商標）などのソフトウェアツールを使用して、導波管本体４０、６０、８０、１００の電界強度分散を実施した。誘電体の電磁場のＦＥＭシミュレーションは、まず、（ａ）幾何学的寸法、誘電属性、および本体の誘電面、（ｂ）プローブの配置と適用される励起場、および（ｃ）本体の境界状況と自由空間状況を指定することが必要である。シミュレーションを制御する網目のサイズパラメータは、その後、一定の結果を実現するように調整される。プラズマの電気的属性を無視するＦＥＭモデルで、このように空の空間としてモデルしたバルブ領域では、予想した共振周波数と観察した共振周波数の間には、かなりの相関関係が得られることを発見した。また、本体８０と１００のほうが本体４０と６０よりも高い電界強度が発生することも発見した。特に、陥凹から開口を区別している誘電体の層が減少すると、強度が増加する。図１２Ａは、円筒形の導波管本体８０のＦＥＭシミュレーションされた電界強度の分散を示す。本体の基本波モード周波数で共振し、次の図１１の組み合わせの寸法パラメータで、９００ＭＨｚで最高の電界強度を提供することがわかった。Ｄ＝４１．２ｍｍ；Ｈ＝１７．８ｍｍ；ｈ０／Ｄ＝０．３３；ｈ１＝６．１５ｍｍ；ｇ０＝３ｍｍ；およびｇ１／ｇ０＝０。電界強度は、縦方向の軸の周りで円対称である。電界ベクトルの長さと番号の強度は、相対的強度を表す。図１２Ｂは、導波管本体８０のＦＥＭシミュレーションされた電界強度の分散を示す。本体の基本波モード周波数で共振し、次の図１１の組み合わせの寸法パラメータで、２．１５ＧＨｚで最高の電界強度を提供することがわかった。Ｄ＝２９．４ｍｍ；Ｈ＝７．６２ｍｍ；ｈ０／Ｄ＝０．２８；ｈ１＝６．１５ｍｍ；ｇ０＝３ｍｍ；およびｇ１／ｇ０＝０。上記の寸法は例を示すにすぎない。例えば、その他の典型的な実施例では、パラメータには、次の範囲の（あるいは組み入れられる任意の範囲の）寸法を使用できる。Ｄ（１０から６０ｍｍ）；Ｈ（３から３０ｍｍ）；ｈ０／Ｄ（０．１０から０．５０）；ｈ１（３から１０ｍｍ）；ｇ０（１から１０ｍｍ）；およびｇ１／ｇ０（０から３．０）。その他の典型的な実施例は異なる寸法を使用できる。
【００６６】
図１２Ａと図１２Ｂに示されているように、例の導波管本体８０は、第１の領域８０Ａ、第２の領域８０Ｂ、および第３の領域８０Ｃの３つの領域を有することができる。陥凹８２の上の第２の領域８０Ｂは、第１と第３の領域８０Ａと８０Ｃよりも薄く、体積が小さい。第１と第３の領域８０Ａ、８０Ｃは、連続して、図５、図６、図８および図９でわかるように、第２の領域８０Ｂ（導波管本体８０の真中の薄い領域にできる）を取り巻く周辺領域を形成する。この例では、第１と第３の領域８０Ａ、８０Ｃの高さＨは、第２の領域８０Ｂの厚さｇ０よりも大きい（図１１を参照）。例えば、高さＨは、厚さｇ０の２倍以上にできる。ドライブプローブ９２は、第１の領域８０Ａに配置されて示されている。開口８４（図５と図７Ａを参照）は、第２の領域８０Ｂに形成できて、バルブ９０は、開口８４に配置できる。フィードバックプローブ９４は、ドライブプローブ９２の反対側の領域８０Ｃ（図５と図７Ａを参照）に配置できる。開口８４、バルブ９０およびフィードバック９４は図１２Ａと図１２Ｂでは明確化のために省かれている。両方の周波数で、陥凹８２の効果は、プラズマバルブ９０が配置されている第２の領域８０Ｂで電界を高めることにある。電力は、さらに大きく、電界強度が低い第１の領域８０Ａのドライブプローブ９２によって供給される。電界は、バルブ９０の場所に隣接する狭い第２の領域８０Ｂでさらに高められる。電界強度は、同一の寸法の円筒形の固体誘電率のほうが大きいので、基本波モード周波数がさらに低くなる。
【００６７】
図１３Ａは、アルミナ導波管本体８０の基本波モード周波数（ＭＨｚ）が、次のような例の固定本体寸法の場合に、寸法パラメータｇ０（ｍｍ）に依存する例を示す。Ｄ＝４１．１５ｍｍ；Ｈ＝１７．７８ｍｍ；ｈ０＝１３．３６ｍｍ；およびｈ１＝６．１５ｍｍ。周波数は、ｇ０が減少して、陥凹８２の深さが増加すると、ほぼ直線的に減少することが見られる。であるから、ある本体構成の場合、ｇ０を選択することが、共振周波数を調整することになる。固体の導波管本体の場合、主要な境界状況は円筒形の面によって決定されるので、基本波モードとその共振周波数は、円筒形の高さにほとんど依存しない。基本波とそれより高いモードの周波数は、ほとんど直接的に円筒形の直径に依存する。あるいは、直角プリズム形の本体の場合には、断面の対角に依存する。しかしながら、例の本体４０、６０、８０、１００、１２０および１４０のような導波管本体では、共振周波数に影響を与える境界条件が追加される。
【００６８】
図１３Ｂは、アルミナ導波管本体８０の基本波モード周波数が、次のような例の固定本体寸法の場合に、寸法パラメータｇ０に依存する例を示す。Ｄ＝２９．３６ｍｍ；Ｈ＝７．６２ｍｍ；ｈ０＝８．１３ｍｍ；およびｈ１＝６．１５ｍｍ。ここでも、基本波モードの周波数はｇ０が減少すると、ほぼ直線的に減少する。この結果は、典型的な実施例に従う導波管本体の体積は、２．１５ＧＨｚと９００ＭＨｚで操作されるプラズマランプでは、１０（アルミナなど）未満の誘電率を有する物質からできている場合であっても、それぞれ、６ｃｍ３と２３ｃｍ３より小さい可能性があることを示す。また、典型的な実施例の導波管本体の体積は、２０より小さい誘電率を有する物質から作成されている場合、２．１５ＧＨｚと９００ＭＨｚで操作されるプラズマランプでは、それぞれ、３ｃｍ３と１１．５ｃｍ３より小さい可能性がある。
【００６９】
円柱形と直角プリズム本体の場合、基本波モードとその共振周波数は、ほとんど、本体の高さに依存しない（図１１のＨに対応する）。もっとも顕著な境界状況は、側面である。従って、共振周波数は、円筒形の直径とプリズムの対角線に最も直接的に依存する。下側の陥凹または上側と下側の陥凹などの切り取りにより、共振周波数に影響を与える境界状況が追加される。上記のように、ｇ０は、重要な寸法パラメータであると思われる。
【００７０】
上記のように、典型的な実施例は、成形した導波管本体を使用することができて、同一の誘電率を有する円柱または直方体の導波管本体よりも低い周波数（あるいは、体積が小さい本体の同一の周波数）で操作できる。導波管本体は、比較的薄いバルブを含む領域（例えば、図１１の高さｇ０を有する領域）と、それより厚いその他の領域（例えば、図１１の高さＨを有する領域）を有することができる。厚いほうの領域は、薄い領域の周辺にすることができて、薄い領域の一方の側に陥凹（例えば、図２または図３の陥凹４４または６４）を形成することができる。一部の典型的な実施例では、厚いほうの領域は、２つ以上の方向に、薄い領域を超えて延在して、薄い領域の両面に陥凹領域を形成することができる（例えば、図１０Ｂの陥凹１４２と１４４）。プローブは、厚いほうの領域に配置することができるが、バルブは薄い領域に配置する。図１２Ａと図１２Ｂに示されているように、電界は、バルブに隣接した薄い領域で集約されて、同一の体積と同一の誘電率を有する円柱または直方体の導波管本体よりも低い周波数で操作できるようになる。
【００７１】
例えば、シミュレーションは、典型的な実施例では、誘電率が１０未満で高さが約７．５ｍｍの成形した導波管本体は、２．３ＧＨｚ以下の周波数で基本波モードで操作できて、体積が３．５ｃｍ３未満にできることを示す。対照的に、誘電率が１０未満で、２．３ＧＨｚ以下の周波数で基本波モードで操作する円柱または直方体の導波管本体は、体積が少なくとも６ｃｍ３あることが想定される。
【００７２】
また、シミュレーションは、典型的な実施例では、誘電率が１０未満で高さが約１８ｍｍの成形した導波管本体は、１ＧＨｚ以下の周波数で基本波モードで操作できて、体積が２０ｃｍ３未満にできることを示す。対照的に、誘電率が１０未満で、１ＧＨｚ以下の周波数で基本波モードで操作する円柱または直方体の導波管本体は、体積が少なくとも３０ｃｍ３あることが想定される。
【００７３】
一般的に、図１Ａと図１Ｂに示されている種類の直方体と円柱の導波管の共振周波数は、それぞれ、導波管本体の誘電率の平方根に反比例する。一般的に、一定の高さに対して、共振周波数は、直径または対角線が高さの約４倍よりも大きいと、直径または対角線の関数として、反比例する。このように、図１Ａと図１Ｂに示されている種類の直方体と円柱の導波管の体積は、それぞれ、高さを一定にしたとき、誘電率に対して反比例することが想定される。つまり、誘電率が２倍になっても同一の共振周波数を維持するには、体積はおよそ半分にすることが必要である。
【００７４】
成形した導波管を使用する典型的な実施例は、同一の周波数で基本波モードで共振する同一の誘導率の円柱または直方体の導波管に必要な体積よりも小さい体積で、指定の周波数（例えば、２．１５ＧＨｚまたは９００ＭＨｚ）の基本波モードで共振できると考えられる。一部の典型的な実施例では、成形した導波管の体積は、対応する円柱の導波管本体の体積よりも、１０％、２０％、３０％あるいはこれ以上小さい体積を有することができる。
【００７５】
図１５Ａから図２３Ｂは、典型的な導波管本体８０と導波管本体１００の基本波モード周波数と、１ＧＨｚと２ＧＨｚでの操作に設計された、図１Ａと図１Ｂに示されている種類の直方体のプリズムと円柱本体を、本体対角線（または直径）と体積の関数として、比較する。また、導波管本体は、導波管本体の任意の２点間の最大距離に基づいて比較することもできる。
【００７６】
図１４Ａは、図５の成形した導波管本体８０の断面１４０２Ａを示す。断面は、高さＨに対して直交する位置で切断されて、陥凹８２を通過する。直径は１４０４Ａに示される。この例では、これは、断面の任意の２点間の最大距離でもある。同様な断面は、図１Ｂに示された種類の円筒形の導波管本体を通過して切断することができる。この種類の円筒形本体の各断面の直径は同一である。その他の形状を有する導波管本体の比較のために、断面は導波管本体の特定の位置で切断することができる。例えば、断面は、ドライブプローブの端に対して直行する位置で、あるいは、バルブの底部または中間に対して直行する位置で切断することができる。一部の例では、重心軸は、バルブを通って（バルブから放たれて、導波管本体から遠ざかる光の中心軸と同一の方向に）画定できる同一の。断面は、バルブを通って中心軸に直交して切断することができる。特に、バルブの中心軸に対して直交する最大の直径となる断面（あるいは、もっと一般的には、任意の２点間の最大距離を有する断面）は、比較を目的として選択することができる。
【００７７】
図１４Ｂは、図６の成形した導波管本体１００の断面１４０２Ｂを示す。断面は、高さＨに対して直交する位置で切断されて、陥凹１０２を通過する。対角線は１４０４Ｂに示される。この例では、これは、断面の任意の２点間の最大距離でもある。同様な断面は、図１Ａに示された種類の長方形の導波管本体を通過して切断することができる。この種類の長方形の本体の各断面の対角線は同一である。その他の形状を有する導波管本体の比較のために、断面は導波管本体の特定の位置で切断することができる。例えば、断面は、ドライブプローブの端に対して直行する位置で、あるいは、バルブの底部または中間に対して直行する位置で切断することができる。一部の例では、重心軸は、バルブを通って（バルブから放たれて、導波管本体から遠ざかる光の中心軸と同一の方向に）画定できる。断面は、バルブを通って中心軸に直交して切断することができる。特に、バルブの中心軸に対して直交する最大の対角線となる断面（あるいは、もっと一般的には、任意の２点間の最大距離を有する断面）は、比較を目的として選択することができる。
【００７８】
図１４Ｃは、図５の成形した導波管本体８０の外側の境界の３次元表現を示す。円筒形の底の右端から、上の反対側の端までの距離は、図１４Ｃの１４５０Ａで示される。この例では、これは、３次元導波管本体の任意の２点間の最大距離でもある。その他の形状を有する導波管本体を比較するために、導波管本体の任意の２点間の最大距離を選択できる。
【００７９】
図１４Ｄは、図６の成形した導波管本体１００の外側の境界の３次元表現を示す。プリズムの左下隅から、反対側の右上隅までの距離は、図１４Ｄの１４５０Ｂで示される。この例では、これは、３次元導波管本体の任意の２点間の最大距離でもある。その他の形状を有する導波管本体を比較するために、導波管本体の任意の２点間の最大距離を選択できる。
【００８０】
導波管本体を比較する１つの方法は、断面の直径または対角線と波長との比を見ることである。もっと一般的には、断面の２点間の最大距離を使用できる。これは、特定の周波数に必要な断面のサイズを表す有用な方式である。波長は、光の速さを基本波周波数と誘電率の平方根の積で除したものＣ／（ｆ＊√εｒ）に等しい。導波管本体に２つ以上の誘電体が使用されていると、有効な誘電率を使用できる。
【００８１】
図１５Ａは、典型的な実施例に従う形の導波管と円筒形導波管のための周波数の機能として、波長に対する直径の比を示すグラフである。このグラフでは、１０の誘電率が使用された。１５０２の曲線は、直径と、図１Ｂに示される、高さが１２．５ｍｍの円筒形導波管の波長との比を示す。１５０４の曲線は、無限の錠剤のような円筒形に最適な論理と、「完璧な磁気導体」の境界近似値を示す。この曲線の直径／波長比は約０．７６５５である。１５０６の曲線は、２ＧＨｚで操作するために設計された成形導波管本体８０の直径と波長の比を示す。この例では、高さＨは７．５ｍｍ、陥凹の直径は１０ｍｍで、ｇ０は３ｍｍである。グラフからわかるように、直径の波長に対する比は１ＧＨｚ以上の周波数で０．７６５５未満であり、１．５から２．３ＧＨｚの周波数で０．７未満である。１５０８の曲線は、９００ＭＨｚで操作するために設計された成形導波管本体８０の直径と波長の比を示す。この例では、高さＨは１８ｍｍ、陥凹の直径は１０ｍｍで、ｇ０は３ｍｍである。グラフからわかるように、直径の波長に対する比は６００ＭＨｚと１．２ＧＨｚの間の周波数で０．７６５５未満である。この比率は、８００ＭＨｚから１．２ＧＨｚでは０．５未満で、１ＧＨｚから１．２ＧＨｚでは０．４未満である。
【００８２】
図１５Ｂは、典型的な実施例に従う形の導波管と長方形の導波管のための周波数の機能として、波長に対する対角線の比を示すグラフである。このグラフでは、１０の誘電率が使用された。１５５２で示される曲線は、図１Ａに示された種類の、高さが１２．５ｍｍで２：３の縦横比を持つ長方形の導波管の対角線と波長の比を示す。１５５４の曲線は、２ＧＨｚで操作するために設計された成形導波管本体１００の直径と波長の比を示す。この例では、高さＨは７．５ｍｍ、陥凹の直径は１０ｍｍ、ｇ０は３ｍｍで縦横比は２：３である。グラフからわかるように、対角線の波長に対する比は、１から２．３ＧＨｚの周波数では１．１未満であり、１．５から２．３ＧＨｚの周波数では１未満である。１５５６の曲線は、９００ＭＨｚで操作するために設計された成形導波管本体１００の直径と波長の比を示す。この例では、高さＨは１８ｍｍ、陥凹の直径は１０ｍｍで、ｇ０は３ｍｍで、縦横比は２：３である。グラフからわかるように、直径の波長に対する比は６００ＭＨｚと１．２ＧＨｚの間の周波数で０．９未満である。この比率は、８００ＭＨｚから１．２ＧＨｚでは０．７未満で、１ＧＨｚから１．２ＧＨｚでは０．６未満である。
【００８３】
図１５Ａと図１５Ｂに示されているように、成形した導波管は、同程度の直径の円柱または直方体の導波管より、直径または対角線を小さくするために使用できる（そして、より一般的には、断面の任意の２点間の最大距離が小さくなる）。同様な比率は、三次元導波管本体（図１４Ｃと図１４Ｄ）の任意の２点間の最大距離の波長に対する比率を決定するために使用することができる。使用された高さでは、これは、比率を顕著な量だけは変化させない。直径または対角線と三次元導波管本体の任意の２点間の最大距離（「最大距離」の列により示される）との差については、以下の例の表１−４を参照する。この結果から明らかなように、これにより、成形した導波管の比率（導波管の任意の２点間の最大距離と波長）は、比較の円柱または直方体の導波管より小さくなる。従って、典型的な実施例は、最大距離と、最大距離、または表１−４（または開示された任意のその他の例から計算される）に説明された最大距離の範囲のいずれか、および、対応する基本波周波数またはそれらの典型的な導波管の基本波周波数の範囲に対する波長、との比率を使用することによって特徴づけることができる。上記の比率は、高さＨが７．５ｍｍの場合最大距離が使用されると、ほぼ同一になる（以下の表１と２を参照）。例えば、高さが７．５ｍｍの成形した導波管本体８０は、１．５から２．３ＧＨｚの周波数で、０．７未満の最大距離／波長の比率を持つことができる。高さが７．５ｍｍの成形した導波管本体１００は、１．５から２．３ＧＨｚの周波数で、１未満の最大距離／波長の比率を持つことができる。高さが１８ｍｍの場合、比率は、直径／対角線が大きいとほぼ同一になる（例えば、１０ｃｍの直径で１．６％大きい）が、直径／対角線が小さいとより顕著な差がある（例えば、２．５ｃｍの直径では約２３％大きくなる）（表３と４を参照）。例えば、高さが１８ｍｍの成形した導波管本体８０は、８００ＭＨｚから１．２ＧＨｚの周波数で、約０．６未満、１ＧＨｚから１．２Ｈｚでは約０．５未満の最大距離／波長の比率を持つことができる。例えば、高さが１８ｍｍの成形した導波管本体１００は、８００ＭＨｚから１．２ＧＨｚの周波数で、約０．８未満、１ＧＨｚから１．２Ｈｚでは約０．７未満の最大距離／波長の比率を持つことができる。これらの比率は、同一の操作周波数で同程度の直径の円柱または直方体の導波管の比率よりもはるかに小さくなる。
【００８４】
図１６Ａは、本体直径の関数として、以下の典型的な条件に対して、非常に純度の高いアルミナ本体８０（米印のデータポイント）の基本波モード周波数（ＧＨｚ）と、非常に純度の高い本体の図１Ｂの円筒形本体（「ｘ」データポイント）の基本波モード周波数を比較する。共通の高さ（７．５ｍｍ）と本体直径、本体８０では、中央の円が直径で１０ｍｍ陥凹して、ｇ０が３ｍｍ。本体の高さと直径は、約２ＧＨｚで操作するように設計されたランプに選択された。図１６Ａ、図１６Ｂ、図１７Ａおよび図１７Ｂは、最高３．５ＧＨｚと最低０．７５ＧＨｚの周波数で操作する場合、図１Ｂの円筒形本体と同程度の本体８０であるが、本体８０と図１Ｂの円筒形本体の違いは、２ＧＨｚのような高い周波数でさらに顕著であり、９００ＭＨｚのような低い周波数ではあまり顕著でない。しかしながら、本体の高さと直径が約９００ＭＨｚで操作するように選択されているその他の典型的な実施例では、顕著な差は、図２０Ａ、図２０Ｂ、図２１Ａ、図２１Ｂと関連して、以下に述べるように、低い周波数で観察される。図１６Ａでは、２つの直径の差は、本体の基本波周波数が増加すると、増加する。例えば、２ＧＨｚの基本波周波数では、本体８０の直径は約３ｃｍであるが、従来の図１の本体の直径は４ｃｍであり、１ＧＨｚ以下の基本波周波数では、直径はほぼ同一である。本体８０のエンドデータポイントの曲線は、約２．３ＧＨｚの基本波周波数では、直径が約２．２ｃｍであることを示す。図１６Ｂは、基本波モード周波数の関数として２つの本体の直径の比率（図１Ｂ／本体８０）として図１６Ａのデータを示す。
【００８５】
図１７Ａは、本体体積の関数として、図１６Ａの条件で、図１６Ａの本体８０の基本波モード周波数を、図１６Ａの円筒形本体の周波数に比較する。基本波のモード周波数が増加すると、２つの体積の差が増加する。２ＧＨｚの基本波周波数の場合、この差は、約４．３ｃｍ３で、約４５％体積が減少する。１．６ＧＨｚと２．３ＧＨｚの基本波周波数の場合、体積の減少は、それぞれ、約３３％と５０％である。本体８０のエンドデータポイント曲線は、約２．３ＧＨｚの基本波周波数の場合、体積は約３．５ｃｍ３である。図１７Ｂは、基本波モード周波数の機能として、２つの本体の体積の比（図１Ｂ／本体８０）として図１７Ａのデータを示す。
【００８６】
表１は、本体直径（ｃｍ）の関数として、本体８０の基本波モードの周波数（ＧＨｚ）と体積（ｃｍ３）を、円柱本体に比較する。円筒形本体の体積は、ある直径では、同一の直径の本体８０の体積よりわずかに小さい。これは、２種類の導波管のバルブ体積に関して、異なる想定が行われたからである（これは、以下の体積を求めるために、体積全体から差し引かれた）。上記のように、典型的な実施例は、導波管本体に完全に埋め込まれる大きいバルブではなく、小型の突出しているバルブ（導波管本体から小さい体積を差し引く）を使用できる。しかしながら、これは、成形した導波管を使用することにより、ある周波数で達成できる体積の減少に関する全体の結論を変えるとは考えられない。
【００８７】
【表１】
2009515294.tif 000003
【００８８】
図１８Ａは、本体断面の対角線の関数として、以下の条件で非常に純粋なアルミナ体１００の基本波モード周波数を非常に純粋なアルミナの図１Ａの直角プリズム形の本体の周波数と比較する。共通の高さ（７．５ｍｍ）と断面の縦横比が２：３で、本体１００では、中央の円が直径で１０ｍｍ陥凹して、ｇ０が３ｍｍ。本体の高さと断面の対角線は、約２ＧＨｚで操作するように設計されたランプに選択された。本体の基本波の周波数が増加すると、２つの対角線の差が増加する。２ＧＨｚの基本波周波数では、本体１００の対角線は約４．８ｃｍであるが、図１の本体の対角線は約５．２ｃｍである。本体１００のデータポイント曲線は、約２．３ＧＨｚの基本波周波数では、対角線が約３．６ｃｍであることを示す。図１８Ｂは、図１５Ａのデータを、基本波モードの周波数の関数として、２つの本体の対角線の比（図１Ａ／本体１００）として示す。
【００８９】
図１９Ａは、本体体積の関数として、図１８Ａの条件で、図１８Ａの本体１００の基本波モード周波数を、図１８Ａの直角プリズム形の本体の周波数に比較する。ここでも、基本波のモード周波数が増加すると、２つの体積の差が増加する。２ＧＨｚの基本波周波数では、この差は約４３％で、図１７Ａに示した円筒形の本体の比較よりもわずかに小さい。１．６ＧＨｚと２．３ＧＨｚの基本波周波数では、体積の減少はそれぞれ約３０％と４８％で、ここでも、円筒形の本体よりもわずかに小さい。本体１００のエンドデータポイント曲線は、約２．３ＧＨｚの基本波周波数の場合、体積は約４．２ｃｍ３である。図１９Ｂは、基本波モード周波数の機能として、２つの本体の体積の比（図１Ａ／本体１００）として図１９Ａのデータを示す。
【００９０】
表２は、本体対角線（ｃｍ）の関数として、本体１００の基本波モードの周波数（ＧＨｚ）と体積（ｃｍ３）と、円柱本体を比較する。長方形本体の体積は、ある対角線では、同一の対角線の本体１００の体積よりわずかに小さい。これは、２種類の導波管のバルブ体積に関して、異なる想定が行われたからである（これは、以下の体積を求めるために、体積全体から差し引かれた）。上記のように、典型的な実施例は、（長方形の本体に想定されたように）導波管本体に完全に埋め込まれる大きいバルブではなく、小型の突出しているバルブ（導波管本体から小さい体積を差し引く）を使用できる。しかしながら、これは、成形した導波管を使用することにより、ある周波数で達成できる体積の減少に関する全体の結論を変えるとは考えられない。
【００９１】
【表２】
2009515294.tif 000004
【００９２】
図２０Ａは、本体の直径の関数として、以下の条件で非常に純粋なアルミナ体８０の基本波モード周波数を非常に純粋なアルミナの図１Ｂの円筒形の本体の周波数と比較する。共通の高さ（１８ｍｍ）と本体直径、本体８０では、中央の円が直径で１０ｍｍ陥凹して、ｇ０が３ｍｍ。本体の高さと直径は、約１ＧＨｚで操作するように設計されたランプに選択された。１ＧＨｚの基本波周波数の場合、本体８０の直径は、約３．８ｃｍであるが、円筒形本体の直径は約７．３ｃｍで、約４８％少なくなる。本体８０のエンドデータポイントの曲線は、約１．１ＧＨｚの基本波周波数では、直径が約３．０ｃｍであることを示す。図２０Ｂは、基本波モード周波数の関数として２つの本体の直径の比率（図１Ｂ／本体８０）として図２０Ａのデータを示す。
【００９３】
図２１Ａは、本体体積の関数として、図２０Ａの条件で、図２０Ａの本体８０の基本波モード周波数を、図２０Ａの円筒形本体の周波数に比較する。基本波のモード周波数が増加すると、体積の差が増加する。１ＧＨｚの基本波周波数の場合、この差は約７６％である。９００ＭＨｚと１．０８ＧＨｚの基本波周波数の場合、体積の減少は、それぞれ、約６９％と８０％である。本体８０のエンドデータポイント曲線は、約１．１ＧＨｚの基本波周波数の場合、体積は約５．０ｃｍ３である。図２１Ｂは、基本波モード周波数の機能として、２つの本体の体積の比（図１Ｂ／本体８０）として図２１Ａのデータを示す。
【００９４】
表３は、本体８０の基本波モードの周波数（ＧＨｚ）と体積（ｃｍ３）と、円柱本体を本体直径（ｃｍ）の関数として比較する。上記のように、成形した導波管を使用することにより、ある周波数で実現できる体積の減少に関して、全体的な結論を変えるとは考えられないが、２種類の導波管のバルブの体積に関する別の想定が行われた（これは以下の体積を決定するために体積全体から差し引かれた）。
【００９５】
【表３】
2009515294.tif 000005
【００９６】
図２２Ａは、本体断面の直径の関数として、以下の条件で非常に純粋なアルミナ体１００の基本波モード周波数を非常に純粋なアルミナの図１Ａの直角プリズム形の本体の周波数と比較する。共通の高さ（１８．０ｍｍ）と断面の縦横比が２：３で、本体１００では、中央の円が直径で１０ｍｍ陥凹して、ｇ０が３ｍｍ。本体の高さと断面の対角線は、約１ＧＨｚで操作するように設計されたランプに選択された。１ＧＨｚの基本波周波数の場合、本体１００の対角線は約５．１ｃｍで、図１Ａの直角プリズム形の本体の対角線は約１０．６ｃｍであり、約５２％の減少、または、図２０Ａ、図２０Ｂの同様な本体より約４％大きい。本体１００のエンドデータポイントの曲線は、約１．２ＧＨｚの基本波周波数では、直径が約３．５ｃｍであることを示す。図２２Ｂは、基本波モード周波数の関数として２つの本体の対角線の比率（図１Ａ／本体１００）として図２２Ａのデータを示すが、基本波周波数が増加すると、２つの対角線の差が増加する。
【００９７】
図２３Ａは、本体体積の関数として、図２２Ａの条件で、図２２Ａの本体１００の基本波モード周波数を、図２２Ａの直角プリズム形の本体の周波数に比較する。基本波のモード周波数が増加すると、体積の差が増加する。１ＧＨｚの基本波周波数の場合、この差は約８６％である。９００ＭＨｚと１．０８ＧＨｚの基本波周波数の場合、体積の減少は、それぞれ、約７０％と８０％である。本体１００のエンドデータポイント曲線は、約１．２ＧＨｚの基本波周波数の場合、体積は約８．３ｃｍ３であることを示す。図２３Ｂは、基本波モード周波数の機能として、２つの本体の体積の比（図１Ａ／本体１００）として図２３Ａのデータを示す。
【００９８】
表４は、本体対角線（ｃｍ）の関数として、本体１００の基本波モードの周波数（ＧＨｚ）と体積（ｃｍ３）と、円柱本体を比較する。上記のように、成形した導波管を使用することにより、ある周波数で実現できる体積の減少に関して、全体的な結論を変えるとは考えられないが、２種類の導波管のバルブの体積に関する別の想定が行われた（これは以下の体積を決定するために体積全体から差し引かれた）。
【００９９】
【表４】
2009515294.tif 000006
【０１００】
図２４は、第７の典型的な実施例に従うプラズマランプの円筒形または直角プリズム形の導波管本体の断面図を模式的に表す。簡素化するために、他の形状もその他の典型的な実施例で使用できるが、円筒形の本体１６０だけを説明する。本体１６０は、２より大きい誘電率を有する誘電体を含む。一部の実施例では、誘電体は、５０または１００よりも大きい高い誘電率を有することができる。一部の実施例では、誘電体は、約１４０の誘電率を有するセラミックである、マグネシウムカルシウムチタン（ＭＣＴ）にすることができる。本体１６０は、平面の上下面１６０Ｕ、１６０Ｕを含み、それぞれ、円筒形の外側表面１６０Ｓに直交する。表面１６０Ｓ、１６０Ｕ、１６０Ｌは、銀塗料または上記のその他の金属製膜など、導電性膜でコーティングできる。表面１６０Ｕに従属している陥凹１６２は、円筒形表面１６２Ｓにより決定されて、１０から５０ワット／メートルケルビンの範囲の熱伝導性係数を有する物質のスリーブ１６４を密接に受け止める。一部の典型的な実施例では、この高い熱伝導性物質はアルミナにすることが可能である。スリーブ１６４は、本体の上側表面１６０Ｕと近接している平面の上部表面１６４Ｔ、外側表面１６４Ｓ、ニューヨーク州ブルックリンのＣｏｔｒｏｎｉｃｓ  Ｃｏｒｐから市販されている９４０ＨＴアルミナ接着剤のような接着剤で、本体部分１６６の平面の表面１６６Ｓに取り付けられている平面の底部表面１６４Ｂを含む。表面１６４Ｓは、アルミナ粉または接着剤の層１６８により、表面１６２Ｓに取り付けられる。あるいは、表面１６２Ｓと１６４Ｓは、０．２５から２ｍｍの範囲の幅を有する空隙により隔てられる。空隙には、スリーブと本体の間の温度によるストレスの効果を最小限にするという利点がある。表面１６４Ｔに従属しているのは、開口１７０で、円筒形表面１７０Ｓにより決定され、その中には外側表面１７２Ｓを有する円筒形バルブ１７２が配置される。表面１７２Ｓは、熱焼結されたアルミナ粉または接着剤により、表面１７０Ｓに取り付けられる。あるいは、空隙が表面１７０Ｓと１７２Ｓを隔てる。第１と第２のプローブ１７６、１７８は、表面１６０Ｌから本体１６０に挿入される。少なくとも１つの追加のプローブも本体１６０に配置できる。典型的には、本体１６０の直径は、１から６ｃｍの範囲で、スリーブ１６４の直径は、本体の直径の１０％から７５％の範囲である。本体１６０に高い誘電率を備える物質を使用することにより、導波管本体のサイズを減少することができる。しかしながら、高い誘電体は、望ましい熱的特性（熱膨張、熱伝導性、温度を変えても一定の誘電率など）を有さない場合がある。バルブの周囲に望ましい熱的特性を備える誘電率が低い物質を使用することにより、高い誘電率を備える小型の導波管本体と望ましい熱的特性の両方を達成することができる。
【０１０１】
図２５は、第８の典型的な実施例に従うプラズマランプの円筒形または直角プリズム形の導波管本体の断面図を模式的に表す。円筒形本体１８０だけを説明する。本体１８０は、２よりも大きい誘電率を有する誘電体を含む。一部の典型的な実施例では、誘電体はマグネシウムカルシウムチタンにすることが可能である。本体１８０は、平面の上下表面１８０Ｕ、１８０Ｌを含み、それぞれ、円筒形の外側表面１８０Ｓに直交する。表面１８０Ｓ、１８０Ｕ、１８０Ｌは、銀塗料または上記のその他の金属製膜など、導電性膜でコーティングできる。表面１８０Ｕに従属している第１の陥凹１８２は、円筒形表面１８２Ｓにより決定されて、１０から５０ワット／メートルケルビンの範囲の熱伝導性係数を有する物質のスリーブ１８４を密接に受け止める。一部の典型的な実施例では、この高い熱伝導性物質はアルミナにすることが可能である。スリーブ１８４は、本体の上側表面１８０Ｕに近接した平面の上部表面１８４Ｔ、外側表面１８４Ｓ、および本体部分１８６の平面１８６Ｓに接着剤で取り付けられた平面の底部表面１８４Ｂを含む。あるいは、表面１８２Ｓと１８４Ｓは、空隙により隔てられる。表面１８４Ｔに従属しているのは、開口１９０で、円筒形表面１９０Ｓにより決定され、その中には外側表面１９２Ｓを有する円筒形バルブ１９２が配置される。表面１９２Ｓは、アルミナ粉または接着剤により表面１９０Ｓに取り付けられる。あるいは、空隙が表面１９０Ｓと１９２Ｓを隔てる。本体１８０は、円筒形の表面２００Ｓと上部表面２００Ｔにより決定され、表面１８０Ｌに上向きに従属して、誘電体部分１８６によりスリーブ１８４から隔てられた、第２の陥凹２００をさらに含む。表面２００Ｓと２００Ｔは、銀塗料または上記のその他の金属製膜などの導電性膜でコーティングできる。第１と第２のプローブ２０２、２０４は、それぞれ、表面１８０Ｌから本体１８０に挿入されて、陥凹２００により隔てられる。少なくとも１つの追加のプローブを本体１８０に配置することもできる。典型的には、本体１８０の直径は、１から６ｃｍの範囲で、スリーブ１８４の直径は本体直径の１０％から７５％の範囲である。本体１８０に高い誘電率を備える物質を使用することにより、導波管本体のサイズを減少することができる。しかしながら、高い誘電体は、熱的特性（熱膨張、熱伝導性、温度を変えても一定の誘電率など）を有さない場合がある。バルブの周囲に望ましい熱的特性を備える誘電率が低い物質を使用することにより、高い誘電率を備える小型の導波管本体と望ましい熱的特性の両方を達成することができる。
【０１０２】
図２６は、第９の典型的な実施例に従うプラズマランプＰＬ９を示す。プラ部マランプは、２よりも大きい誘電率を有する固体の誘電体の導波管本体を有する。典型的な実施例ではアルミナを使用することができる。銀塗料またはその他の物質などの導電性のある膜Ｃが、導波管本体の表面に示される。同様な膜は、上記の典型的な実施例で使用することができるが、図説を簡単にするために、図１−図２５には示されていない。別のセラミック物質または接着剤がバルブ周辺とバルブＢの下の陥凹に含められる。この例では、アルミナ粉を使用することができる。アルミナ粉は、バルブ周辺と陥凹内に固められて、バルブの熱により焼結される。アルミナ粉は、導波管本体の外側にあるので、粉は、バルブに隣接する狭い領域に集中したままにできる。バルブの端は導波管の狭い領域の外側に延在する一方で、追加の固体の誘電体（アルミナ粉など）Ｍを導波管の境界のランプ本体外側に追加することができる。誘電体Ｍは、バルブに反射性および／またはバルブ近くの導波管の薄い領域に安定性を提供することができる。また、誘電体Ｍは、バルブの熱の伝導性などのランプの熱的特性を管理するためにも使用することができる。また、導波管の外側に延在するバルブ表面と接触することができる。この導電性膜により、導波管の境界の外側に追加の誘電体を含めることによって、ランプ本体にさまざまな形状を持たせることができる一方で、不規則で複雑な形状の導波管を使用することができる。
【０１０３】
図２６に模式的に表されているように、プラズマランプＰＬ９は、出力が第１の（ドライブ）プローブＤＰに接続されて、入力が第２のプローブからの信号の位相を変更する有効な位相器ＰＳ４から第２の（フィードバック）プローブＦＰに接続されている増幅器ＡＭ４を含む。その他の典型的な実施例では、有効な位相器ＰＳ４は、フィードバックプローブＦＰと増幅器ＡＭ４への入力の間ではなく、増幅器の出力とドライブプローブＤＰの間に配置することができる。増幅器ＡＭ４と位相器ＰＳ４は、ランプの起動と停止手順を調整して、起動時にループ段階を最適化するマイクロプロセッサＭＰ４またはその他の制御装置により制御される。典型的な実施例では、増幅器ＡＭ４は、約５０ＭＨｚから約３０ＧＨｚの範囲、またはここに組み入れられる任意の範囲の周波数で電力を生成できる。また、センサＳは、バルブからの光をサンプリングして、ランプの明度を調整するために使用することができる信号をマイクロプロセッサＭＰ４に入力する。このセンサは、一部の典型的な実施例では省略できる。また、マイクロプロセッサＭＰ４は、ランプの明度を調整するために使用することができる信号を明度制御（ユーザにより調整可能な手動設定など）から受信することができる。図２６に示されている制御やフィードバック回路も上記のその他の典型的な実施例で使用することができる。
【０１０４】
図２７Ａは、典型的な実施例に従うランプ２７００の側面図である。ランプ２７００は、図２６に示されている種類の制御とフィードバック回路に接続することができる。ランプは、増幅器の出力に接続できる、ドライブプローブへのコネクタ２７０２Ａと、有効な位相器から増幅器の入力に接続することができる、フィードバックプローブへのコネクタ２７０２Ｂを有する。電力は、導波管本体２７０４に連結されて、上記のように、バルブ２７０６のプラズマを点火する。図２７Ａに示されているように、バルブ２７０６は、導波管本体２７０４の前面２７０８から突出して、バルブの端で電界強度を減少することができる。
【０１０５】
ランプ２７００の典型的な点火と起動手順をここで説明する。図２７Ｂは、周波数の関数として、入力コネクタ２７０２Ａから、フィードバックコネクタ２７０２Ｂまでの電力連結を示すチャートである。曲線２７４０は、バルブ２７０６のプラズマが点火されていない場合の低温状態にあるランプ２７００の周波数応答の概算である。しかしながら、プラズマが点火すると、中央の周波数、ピーク振幅、共振の幅は、すべて、プラズマの変化するインピーダンスにより、位相する。正のフィードバックループは、負荷条件とフィードバック信号の位相に基づいた周波数で、自動的に振動する。位相が、ループを循環する特定の周波数の波で発生する建設的干渉などであって、その周波数のループの応答全体（増幅器、ランプ、すべての接続要素を含む）が、ループの循環の減衰よりも増幅されている波であれば、ループはその周波数を振動する。位相器がない場合、ループの同一の点に戻る波の位相は、ループの物理的長さに対する波長（周波数）の比（とすべての介在物質の誘電率と）に依存するので位相器の特定の設定が建設的あるいは破壊的フィードバックを誘導するかどうかは、周波数の関数そのものである。この方式では、位相器は、ランプの共振周波数応答によりサポートされる範囲内の実際の振動周波数を微調整するために使用される。このことにより、受け取るＲＦ電力のランプの吸収自体が周波数の関数である、電力がどのように効率よくランプに連結されるか、の効果もある。このように、位相器は、以下に説明するように、起動手順を最適化することができる制御を提供する。
【０１０６】
図２７Ｃは、典型的な実施例に従い、ランプ２７００を操作するための方法の流れ図である。図２７Ｃを参照すると、ランプは、ステップ２７１０でスイッチを入れることができる。ステップ２７１０で、ランプは低温状態にあり、プラズマが点火されていない。振動は、図２７Ｂの２７５０で示される周波数で開始する。ランプの負荷状態が変化すると、フィードバックループは、自動的に周波数を調整して、負荷状態の共振周波数とフィードバック信号の位相に基づいて、振動の周波数を選択する。バルブのプラズマの最初の点火を促進する電力をスパイクするために、マイクロ制御装置により、図２７Ｃのステップ２７１２に示されているように、電力を過剰連結するように、位相器に位相を調整させる。これにより、２７５２での共振が発生するが、これは、プラズマ点火時の共振周波数ではない。「自然の」振動は、点火時の共振周波数２７５４で発生するが、選択した位相により、２７５４で破壊的干渉が発生して、２７５２で建設的干渉が発生する。特定の周波数で振動を発生させるような位相を選択して参照されたが、マイクロ制御装置や位相器は、この典型的な実施例での位相を制御するのであって、特定の周波数を制御するのではないことを理解されたい。フィードバックループは、負荷状態と位相に基づいて、周波数を自動的に選択する。フィードバックループは、これらの状態に基づいて、点火／起動プロセス全体で周波数を動的に調整できるが、選択した位相は、点火時に負荷状態が変化すると発生する周波数に相対的な振動に位相することができる。
【０１０７】
この状態により、短時間でバルブに高い電力レベルが適用される。この位相は、第１の期間、維持することができる。典型的な実施例では、第１の期間は、マイクロプロセッサにより予め決定されて制御されて、例えば、５０ｍｓから１秒、あるいはここに組み入れられる範囲にできる。特定の例では、第１の期間は１００ｍｓにできる。一部の典型的な実施例では、この状態により、増幅器の電力レベルは、短期間、増幅器の連続波（ＣＷ）電力定格を超える。例えば、さまざまな典型的な実施例では、ＣＷ電力定格が７５ワット、１００ワット、または１５０ワットの増幅器を使用できる。増幅器により供給される電力は、ステップ２７１２の間、このレベルを超えることができる（例えば、ＣＷの電力定格を１０％から８０％、あるいは、ここに組み入れられる任意の範囲、超える）。そして、電力は、以下に説明するように、ステップ２７１４でＣＷ電力定格以下の電力レベルに下げることができる。この状態のランプの負荷インピーダンスは、増幅器に指定された最適負荷にはあまり一致していない（例えば、一部の典型的な実施例では５０オームにできる）。この状態は、一部の典型的な実施例では増幅器に負担がかかる場合があり、短時間は維持することができる。一部の典型的な実施例では、第１の期間は、増幅器のパルス電力定格に指定された時間よりも短くなるように選択することができる。この構成は、例にすぎず、その他の構成を使用して、ステップ２７１２で電力を供給することができる。
【０１０８】
第１の期間、電力がスパイクされた後、マイクロ制御装置は、ステップ２７１４で示されるように、第２の期間に、位相器に、位相を調整させる。これにより、図２７Ｃの２７５４で示される周波数で振動が発生するが、点火時の共振振動数あるいはこの前後である。上記のように、特定の周波数を参照したが、フィードバックループは、このプロセスの間、周波数を動的に調整できることを理解されたい。ランプと増幅器の間のインピーダンスは、ステップ２７１２よりも、一致するようになったが、まだ完全に一致していない場合がある。プラズマが完全に気化すると、共振周波数は、図２７Ｂの２７５６に位相できるが、位相は、この周波数の振動には調整されていない。第２の期間は、マイクロ制御装置が予め決定することができ、典型的な実施例では、５から２０秒あるいは、ここに組み入れられる任意の範囲にできる。特定の例では、第２の期間は９．９秒である（１０秒から、ステップ２７１２に使用される時間を差し引いた時間）。
【０１０９】
第２の期間後、プラズマは、ステップ２７１６で示されるように完全にイオン化して、ランプの安定状態の操作の共振周波数は２７５６またはこの前後にできる。ステップ２７１８に示されているように、マイクロ制御装置は、位相器に位相を偏移させて、共振周波数２７５６で振動させて、光の出力を最大限にさせることができる。
【０１１０】
上記の方法は、例に過ぎず、一部の典型的な実施例ではその他の変形を使用できる。例えば、マイクロ制御装置あるいはその他の制御回路により、予め決定された期間を使用する代わりに、一部の典型的な実施例では、ランプ状態（図２６のセンサＳからの明度、フィードバックプローブからの信号、ドライブプローブでの反射電力の測定、あるいはその他のランプの操作状態など）を使用して、位相をいつ、およびどのように偏移するかを決定することができる。その他の典型的な実施例では、マイクロ制御装置は、４つ未満の位相（例えば、点火段階とプラズマがイオン化したときの安定状態操作の２つの位相）、または、４つ以上（例えば、共振周波数が点火や起動時に変化するにつれて、さまざまな周波数での位相の範囲）の位相を制御することができる。最初の点火時、起動時および安定操作状態時に望ましいランプの操作状態を実現するために使用される位相は、一部の実施例では経験的に、および／またはシミュレーション／モデル化および／またはマイクロプロセッサにより監視されるランプの操作状態から派生した信号により決定することができる。その他の典型的な実施例では、安定状態の操作に選択される位相は、最大の明度が実現されないように、共振をわずかにはずれることができる。これは、明度制御信号に応答して、明度を増加および／または減少させる余地を残すように使用することができる。
【０１１１】
図２７Ｄは、典型的な実施例に従い、明度を調整するための方法の流れ図である。この典型的な方法は、図２６に示された種類の制御とフィードバック回路に接続して使用できる。２７２０で示されるように、マイクロプロセッサは、ランプの明度を調整すべきかどうかを示す信号を受信することができる。この信号は、バルブＢから光をサンプリングするセンサＳにより生成することができる。また、信号は、明度制御により、あるいは、あるいはランプのタイマーまたはその他のトリガーに基づいて、提供することもできる。２７２２に示されているように、その後、マイクロ制御装置は、位相器ＰＳ４に位相を調整させる。典型的な実施例では、位相偏移は、明度を増減するために使用できる。
【０１１２】
図２８は、第１０の典型的な実施例に従う導波管本体を備えるランプＰＬ１０の断面図である。ランプＰＬ１０は、フィードバックを有さない点と、使用する電力回路が異なる点を除けば、図２６のＰＬ９に類似する。図２８に示されているように、発振器ＯＳＣは、増幅器ＡＭＳからドライブプローブＤＰに電力を供給することができる。ドライブプローブＤＰは、固体の導波管本体に埋め込まれている。マイクロプロセッサＭＰ５は、ドライブプローブＤＰに供給される周波数と電力レベルを制御するために使用される。マイクロプロセッサＭＰ５は、最初の点火のための第１の周波数と電力レベル、最初の点火後起動のための第２の周波数と電力レベル、ランプが安定状態操作に到達したときの第３の周波数と電力レベルで、電力が供給されるようにすることができる。起動プロセスの各ステップは、マイクロプロセッサにより決定されるように、設定済み期間連続することができる。あるいは、センサＳまたは導波管本体とドライブプローブからの反射電力からの信号など、ランプ状態に基づくことができる。反射電力は、２８０２で示されているように、マイクロプロセッサに戻すことができる。マイクロプロセッサは、特定の時間に予想されるランプ状態に基づいて状態を予め設定しておく必要があるので、あるいは、ランプの状態の基づいて設定を決定することが必要なので、図２８で示される電力回路で共振を維持することはもっと難しい場合がある。反対に、図２６のフィードバックループは、さまざまなランプの状態に基づいて、周波数の動的な調整を自動的に提供する。
【０１１３】
図２９は、第１１の典型的な実施例に従う導波管本体を備えるランプの断面図である。ランプＰＬ１１は、バルブＢがランプ本体から形成されている点を除いて、図２６のランプＰＬ９に類似している。この典型的な実施例では、導波管本体ＷＧは、バルブに隣接した狭い領域を有する。導波管本体ＷＧの外側表面は、金属膜Ｃを有する。導波管本体ＷＧは、電力をバルブＢに向ける。物質Ｍは、導波管本体ＷＧの外側に追加されて、バルブの壁を画定する。物質は、導波管本体ＷＧに使用される誘電体と同一にできる。例えば、導波管本体ＷＧと物質Ｍはどちらもアルミナにできる。その他の典型的な実施例では、物質Ｍは、導波管本体ＷＧとは別にできる。例えば、物質Ｍは、焼結したアルミナ粉を含むことができる。物質Ｍと導波管本体ＷＧは、ランプ本体の上部表面からランプ本体に延在する空洞を画定する。透過窓Ｗは、空洞を密閉して、バルブを形成する。窓は、水晶、サファイヤ、またはその他の透過性物質にできる。一部の典型的な実施例では、バルブは、空洞内にセラミックまたは水晶のライナーを有することができる。この設計により、導波管ＷＧは、バルブの中間に主に電力を供給することができて、バルブ（窓Ｗを含む）の端を最高の電界強度の領域から離間することができるようになる。空洞には別のバルブ壁がないので、このアプローチにより、高い電界を備える非常に小型のバルブを設計することを可能にすることができる。
【０１１４】
図３０Ａと図３０Ｂは、典型的な実施例に従う、背面と放熱板組立の透視図である。この例では、図２６に示されている種類のフィードバックと制御回路を含むことができる、残りのシステムに対する機械式インターフェースをランプ本体３００２に提供する。上記のように、ランプ本体の外側表面（バルブに隣接している導波管の表面以外）は、銀塗料など、導電性物質でコーティングすることができる。ランプの誘電体３００２とバルブ３００４は、背面板３００６に固定され、後者は、典型的な実施例は、空洞３００８を提供して、そこには、ランプ本体とバルブとの間のインターフェースとしてアルミナ粉が使用される。代わりの典型的な実施例では、接着剤あるいはその他の物質をこのインターフェースの部分として使用することができる。バルブ周辺のインターフェースは、以下にさらに述べるように、温度管理に重要であって、経験的に、あるいは、シミュレーション／モデル化により調整して、望ましいランプ操作状態を実現することができる。
【０１１５】
プローブへの電気接続は、ＳＭＡコネクタ３０１０と３０１２に対して同軸ケーブルを使用して行われる。コネクタピンで、背面板の穴３０２２と３０２４を通って、ランプ本体に突出するプローブに接続する。典型的な実施例では、コネクタ３０１０は、誘電体導波管本体３００２に埋め込まれたドライブプローブに接続することができて、コネクタ３０１２が、誘電体導波管本体３００２に埋め込まれたフィードバックプローブに接続することができる。コネクタガスケットは、ランプ本体と背面板のプローブ穴の間に配置される。これらは、同軸ケーブル内の導波がランプに連結される重要な連結点でリークするＥＭＩを最小限に抑えるとともに、ランプと背面板の間の熱伝導を調整するために役立つ。直径、厚さ、および穴の直径は、ＥＭＩと熱伝導両方の管理を実現するために、経験的に変更できるパラメータである。例えば、背面板／ガスケット組立は、ＦＣＣ部品１５クラスＡ／ＢのＥＭＩ要件（クラスＡで１０メートルで４９．５ｄＢｕＶ／ｍ未満で、クラスＢで３メートルで５４ｄＢｕＶ／ｍ未満）に準拠する電磁波干渉（ＥＭＩ）シールドを提供するためと、高い明度を達成できるように（以下に詳細を説明）、放熱板への熱損失を制御するために、構成することができる。この例では、背面板／ガスケットは望ましいＥＭＩシールドを提供するが、誘電体ランプ本体３００２の背面全体とは密着しない。従って、熱損失は過剰冷却を避けるように制限される。また、フランジのある金属製の取付用具も導波管本体の周辺に取り付けて、ランプの組立を促進することができる。金属製の取付用具は、バネまたはクランプを使用して、導波管本体の周辺に正の圧力を適用することができる。金属製の取り付け用具を使用する典型的な実施例では、バルブの熱損失を管理する場合、導波管本体から取り付け用具への熱損失も考慮することができる。
【０１１６】
空気穴のパターン３０１８と３０２０も背面板にドリルして、ランプに対流冷却を提供することができる。これらのサイズ、数量および配置も、望ましい操作温度を達成するために、経験的に変えられる。背面板は、導波管とバルブを含む室または筐体に取り付けることができる。導波管の外側表面と、周辺環境に露出したバルブ表面の伝導と対流冷却を促進するために、空気穴から空気を循環するために、ファンを使用することができる。典型的な実施例では、空気は、背面板の一連の穴から、室または筐体に循環して、第２の一連の穴から排出することができる。別の典型的な実施例では、空気は、両方の一連の穴から循環して、導波管とバルブを含む室または筐体の別の通気孔または開口から排出することができる。空気流は、導波管とバルブからの非放射性の熱損失の率を制御するように選択することができる。
【０１１７】
また、ランプに使用される物質の熱伝導性、バルブと導波管本体のインターフェースの設計、ランプ本体と放熱板の間のインターフェースの設計、および、周辺の物質と周辺環境に露出している表面と接触するバルブの表面面積を選択することにより、温度損失も管理される。バルブは、周辺物質への伝導性損失により、周辺環境への伝導および対流熱損失により、および放射により、熱を損失する。典型的な実施例は、十分な伝導性と対流性の熱移動を提供してバルブへの破損を回避するように、しかし、高い明度を提供するために放射を最大限にするように、設計することができる。例えば、導波管は、固体のアルミナ物質にすることができる。
【０１１８】
バルブと導波管との間のインターフェースは、アルミナ粉など、熱伝導が低い物質を使用することができる。典型的な実施例では、層は、約０．５から１０ワット／メートルケルビン（Ｗ／ｍＫ）の範囲、あるいはここに組み入れられる任意の範囲の熱伝導性を有することができる。例えば、５５％のパッキング密度（４５％の分別気孔率）と約１から２のワット／メートルケルビン（Ｗ／ｍＫ）を備える焼結アルミナ粉を使用することができる。あるいは、セラミックベースの接着剤、あるいはそのような接着剤の混合剤の薄い膜を使用することができる。製剤に応じて、広範囲の熱伝導性を得ることができる。例えば、０．２８から６．２Ｗ／ｍＫの範囲の接着剤は、ニューヨーク州、ブルックリンのＣｏｔｒｏｎｉｃｓ，  Ｉｎｃ．から市販されている。ある例では、Ｃｏｔｒｏｎｉｃｓ  ＲＥＳＢＯＮＤ９１９接着剤を使用することができる。この接着剤の熱伝導は約０．５８Ｗ／ｍＫで、連続使用温度規格は１５４０℃である。上記のように、その他の典型的な実施例は、約１０から５０ワット／メートルケルビン（Ｗ／ｍＫ）の範囲、あるいはここに組み入れられる任意の範囲の熱伝導係数を有する温度層または物質のスリーブを使用することができる。実際には、望ましい値に近い熱伝導性を有する層の構成要素が選択されると、層の厚さを変えることによって、微調整を行うことができる。一部の典型的な実施例は、バルブの周辺に物質の隔離層を含まない場合があり、導波管本体に直接的な伝導経路を提供することができる。
【０１１９】
ガスケットは、導波管本体の領域全体にＥＭＩシールドと放熱板を提供するために使用することができる。しかしながら、背面板は、導波管本体から背面板へ直接的な伝導性の移動による過剰冷却を回避するために、ガスケットによる導波管本体から離間することができる。この温度管理により、バルブのプラズマで高温を維持することができて、伝導損失と高い放射が制御されて、高い明度となる。多数の構成では、プラズマはバルブを損傷することになる場合があるが、バルブの端は、導波管より延在して、プラズマからの過剰な損傷を避けることができる。伝導性および対流性の損失は、バルブのサイズを選択することによっても管理できる。伝導性損失は、バルブのサイズが増加すると増加し、対流性損失は、周辺環境に露出したバルブの表面面積と空気流に依存する。非常に小型のバルブを使用して、高い電界と高い明度を実現することができる。例えば、内部の幅が３ｍｍで内部の長さが９ｍｍのバルブは、一部の典型的な実施例で使用することができる。内部の幅が３ｍｍで内部の長さが６ｍｍのバルブや、内部の幅が２ｍｍで内部の長さが４ｍｍのバルブなど、さらに小型のバルブを一部の典型的な実施例で使用することができる。バルブは、臭化インジウム、硫黄、セレン、またはテルルなどの充填物を使用することができる。水銀のような添加物を使用できる。一部の例では、臭化セシウムのような金属ハロゲン物を硫黄、セレン、テルルの放電を安定化するために添加することができる。
【０１２０】
導電性の外側膜がコーティングされた誘電体を備える導波管を使用すると、上記のように、非常に効率的に電力をバルブに連結することができる。バルブからの非放射性の熱損失は、バルブのサイズと表面面積、周辺物質の熱伝導性、周辺物質と接触するバルブの面積、外環境に露出する面積、および、周辺環境で維持される空気流と条件を選択することにより制御できる。
【０１２１】
バルブ物質の使用温度を下回りながら、高明度となる高ピークのプラズマ温度を提供するランプ構成を選択するために、温度のモデル化を使用することができる。一般的なモデルが確立されると、温度層の厚さ、バルブの位置および空気流は、望ましいランプの操作条件を取得するために、経験的に調整することができる。ある例では、モデルが使用されて、プラズマ領域は、プラズマとバルブ壁の間の冷却気体の領域により取り囲まれる熱源としてモデル化された。熱は、主に伝導と対流により、バルブに移動する。バルブの外側表面と導波管本体（あるいは温度層）の間には、バルブの外側表面からの放射、対流、導波管本体（あるいは温度層）との接触による伝導、という３つの主な熱移動経路がある。これらのうち、導波管（あるいは温度層）と接触しているバルブの表面では、伝導がはるかに最も効率的な経路であり、ある例では、導波管本体（あるいは温度層）と接触している表面の熱移動の９０％以上を占める。バルブの外側表面と導波管本体との間のインターフェースで、温度層（あるいは導波管物質の選択）とバルブと接触している表面面積を、熱伝導性を微調整するために選択すると、プラズマ／バルブの温度比率を最適化できる。
【０１２２】
ある例では、マサチューセッツ州、ハーバードのＨａｒｂａｒｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ，  Ｉｎｃ．から市販されているＴＡＳ（登録商標）ソフトウェアパッケージを使用して、モデリングすることができる。その他の同様なパッケージのように、ＴＡＳ（登録商標）は、業界規格のＳＩＮＤＡ（Ｓｙｓｔｅｍｓ−Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｎｕｍｅｒｉｃ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｎｇ  Ａｎａｌｙｚｅｒ）コードベースである。ユーザーインターフェースからモデル化されているシステムの幾何、温度属性、熱源／放熱板を特定すると、有限差分アルゴリズムを使用するメッシュ発生と数値解法が行われる。
【０１２３】
ある例では、プラズマは、直径が１ミリ（ｍｍ）で長さが５ｍｍの均一管としてモデル化されたが、１２０Ｗの熱入力を均一に消散する。バルブは、内径が５ｍｍ、内側の長さが８ｍｍ、側壁の厚さが２ｍｍで、上下のキャップの厚さが２．５ｍｍの水晶円筒形としてモデル化された。導波管本体は、高さが２０ｍｍで外径が３６ｍｍの固体アルミナ円筒形としてモデル化された。バルブの上部のキャップの上部は、本体の上部表面から２．５ｍｍ突出した。温度層（熱フラックス調整装置として機能）は、０．５ｍｍの層としてモデル化されて、熱伝導は、０．０５から１Ｗ／ｍｋの範囲でパラメータ的に変えられた。比較のために、純粋な単独水晶酸化アルミナは、室温で約４０Ｗ／ｍｋの熱伝伝導を有するが、４００℃の空気は、約０．０５Ｗ／ｍｋの熱伝導性を有する。従って、モデル化された範囲の下限は、バルブの長いほうの外側の表面と開口の内側表面との間の空隙が「存在しない」場合を表す。
【０１２４】
この例では、設計温度の上限の１２００℃は、バブル壁に選択されたが、１５００℃の推奨の使用温度よりも数百度低い。典型的な実施例では、この温度差は、約１００℃から約５００℃の範囲、あるいは、ここに組み入れられる任意の範囲にすることが可能である。その他の温度制限は、その他の物質に選択することができる。ある実施例では、このモデルは、温度層の熱伝導が約０．６Ｗ／ｍｋの場合には約６３５０度Ｋのプラズマ最高温度を示した。熱伝導が高くなると、バルブ壁の温度が低くなるが、プラズマの最高温度が低くなり、明度が落ちるという不利益が発生する。バルブと直接接触している固体のアルミナ導波管本体は、熱伝導が２０から４０Ｗ／ｍＫで、プラズマ温度が低くなり、明度が落ちる。一方で、空気により囲まれる水晶バルブは、水晶への損傷を避けるためにバルブを低温に維持するために、低い電力（低い明度で）で操作することが必要である。温度が高い物質を使用する典型的な実施例（アルミナ導波管本体の部分から形成された壁を有するバルブなど）は、もっと高温で操作できて、異なる熱伝導を持つ物資を使用することができる。上記のように、バルブの端は、バルブ内側のプラズマ領域より延在する（例えば、導波管の表面より延在するバルブ）。
【０１２５】
典型的な実施例では、固体導波管、一部が導波管の表面と接触する放熱板、バルブと導波管の間の熱伝導の低い物質、および小型バルブを使用することにより、８０ルーメン／ワットから１２０ルーメン／ワット、あるいは、組み入れられる任意の範囲の発光効率を実現することができる。典型的な実施例の合計明度は、１００から１５０ワット、あるいは組み入れられる任意の範囲で、８０００から１２０００ルーメン、あるいは、組み入れられる任意の範囲、あるいは、これ以上を実現することができる。例えば、典型的な実施例に従うランプは、約１００ワットの電力で、１０，０００ルーメン以上の合計明度を有することができる。別の例では、典型的な実施例に従うランプは、約１５０ワットの電力で、１２，０００ルーメン以上の合計明度を有することができる。これらの結果は、初期および、１００時間、１０００時間、１００００時間のランプ操作など、さまざまなベンチマーク後の両方で実現することができる。さらに、バルブ表面の温度をバルブ物質の使用温度以下に維持することにより、そして、バルブの端を導波管の表面の外側に延在することにより（そして、プラズマの最高温度領域から離れて）、バルブへの損傷を避けることができる。例えば、１００００ルーメン以上で１００時間、１０００時間、または１００００時間のランプ操作後でも、水晶を融解せずに、また、水晶の透過性が顕著に低下することなく（例えば、バルブの任意の領域の透過が５−２０％以上、または組み入れられる任意の範囲で失われることなく）、上記の発光効率と合計明度を実現することができると考えられる。これらは例に過ぎず、その他の典型的な実施例では、これを上回るあるいは下回る明度を実現することができる。
【０１２６】
上記の方法は、無電極バルブと電極を含むバルブ両方で、熱損失を制御するために使用することができる。バルブは、水晶、サファイヤ、あるいは、その他の物質の放電エンベロープから形成することができる。あるいは、導波管またはランプ本体の壁から一部を形成することができる。バルブは、無電極にすることができて、導波管またはコイルを使用して、バウルに電力を連結する。あるいは、放電が維持される場所の間にタングステンおよび／あるいはその他の物質を備えるバルブ内の１組の放電電極を使用することができる。電源は、放電を行うために、電極に電力を供給する。バルブ壁と少なくとも部分が接触するように、放熱板を配置することができる。典型的な実施例では、放熱板は、プラズマが形成されるバルブの放電領域周辺のバルブ壁と少なくとも部分的に接触することができる（例えば、電極のあるバルブの電極間の領域）。放熱板は、２よりも大きい誘電率のある誘電体など、固体物質を備えることができる。典型的な実施例では、アルミナまたはアルミナ粉を使用できる。その他の典型的な実施例では、上記の任意の温度層を使用できる。典型的な実施例では、放熱板は、バルブと導波管またはランプ本体、あるいは以上の組み合わせとの間の導波管または固体のランプ本体あるいは温度層にすることができる。放熱板は、バルブの壁からの伝導性の熱損失のための経路を提供する。典型的な実施例では、熱伝導性は、０．５から５０ワット／メートルケルビン（Ｗ／ｍＫ）の範囲、あるいはここに組み入れられる任意の範囲にすることができる。放熱板の熱伝導性と、放熱板とバルブ壁の間の接触面積は、バルブの壁の温度はバルブ物質を破損するレベル以下、あるいは、充填物、バルブ物質および／または電極物質の間に顕著な壁の反応を発生させるレベル以下に維持するように、構成することができる。典型的な実施例では、放熱板と、放熱板とバルブ壁との間の接触面積は、高い発光効率と長いランプの耐用期間のために、バルブの内壁の負荷が約１．５Ｗ／ｍｍ２以上で有効になるように構成することができる。上記のように、これらの温度管理技法を使用して、８０から１２０ルーメン／ワット、あるいは組み入れられる任意の範囲の発光効率と、１２０００ルーメン以上の高い合計明度を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
本発明のプラズマランプは、点のような明るい、白色の光源を提供するために使用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１Ａ】直角プリズム形の誘電体の導波管本体を含む、従来の技術によるプラズマランプの模式図である。
【図１Ｂ】円筒形の誘電体の導波管本体を含む、従来の技術によるプラズマランプを模式的に表す。
【図２】本発明の第１の典型的な実施例に従う、誘電層により底面の陥凹から離間した開口を含む、円筒形の誘電体導波管本体の遠近断面図である。
【図３】第２の典型的な実施例に従う、誘電層により底面の陥凹から離間した開口を含む、直角プリズム形の誘電体導波管本体の遠近断面図である。
【図４Ａ】図２の開口にバルブを備えた導波管本体を、図２の４Ａ−４Ａの直線に沿って切断した断面図である。
【図４Ｂ】図３の開口にバルブを備えた導波管本体を、図３の４Ｂ−４Ｂの直線に沿って切断した断面図である。
【図４Ｃ】第１または第２の典型的な実施例に従うプラズマランプの模式図であるが、誘電体導波管本体は増幅器に連結されて、外部のマイクロプロセッサが増幅器と位相器を制御する。
【図４Ｄ】典型的な実施例に関連して使用できる典型的なバルブ構成を示す図である。
【図４Ｅ】典型的な実施例に関連して使用できる典型的なバルブ構成を示す図である。
【図４Ｆ】典型的な実施例に関連して使用できる典型的なバルブ構成を示す図である。
【図４Ｇ】典型的な実施例に関連して使用できる典型的なバルブ構成を示す図である。
【図４Ｈ】典型的な実施例に関連して使用できる典型的なバルブ構成を示す図である。
【図４Ｉ】典型的な実施例に関連して使用できる典型的なバルブ構成を示す図である。
【図４Ｊ】典型的な実施例に関連して使用できる典型的なバルブ構成を示す図である。
【図４Ｋ】典型的な実施例に関連して使用できる典型的なバルブ構成を示す図である。
【図５】第３の典型的な実施例に従う、円筒形の誘電体導波管本体の遠近断面図であり、底面の陥凹のある通信部に円筒形の開口を含む。
【図６】第４の典型的な実施例に従う、直角プリズム形の誘電体導波管本体の遠近断面図であり、底面の陥凹のある通信部に円筒形の開口を含む。
【図７Ａ】図５の開口にバルブを備えた導波管本体を、図５の７Ａ−７Ａの直線に沿って切断した断面図である。
【図７Ｂ】図６の開口にバルブを備えた導波管本体を、図６の７Ｂ−７Ｂの直線に沿って切断した断面図である。
【図７Ｃ】第３または第４の典型的な実施例に従うプラズマランプの模式図であるが、誘電体導波管本体は増幅器に連結されて、外部のマイクロプロセッサが増幅器と位相器を制御する。
【図８】第５の典型的な実施例に従う、円筒形の誘電体導波管本体の遠近断面図であり、上面の陥凹、底面の陥凹、上面と底面の陥凹のある通信部に円筒形の開口を含む。
【図９】第６の典型的な実施例に従う、直角プリズム形の誘電体導波管本体の遠近断面図であり、上面の陥凹、底面の陥凹、上面と底面の陥凹のある通信部に円筒形の開口を含む。
【図１０Ａ】図８の開口にバルブを備えた導波管本体を、図８の１０Ａ−１０Ａの直線に沿って切断した断面図である。
【図１０Ｂ】図９の開口にバルブを備えた導波管本体を、図９の１０Ｂ−１０Ｂの直線に沿って切断した断面図である。
【図１０Ｃ】第５または第６の典型的な実施例に従うプラズマランプの模式図であるが、誘電体導波管本体は増幅器に連結されて、外部のマイクロプロセッサが増幅器と位相器を制御する。
【図１１】図２、図３、図５または図６の導波管本体の電界強度の有限要素モデル（ＦＥＭ）シミュレーションに使用された、図４Ａ、図４Ｂ、図７Ａまたは図７Ｂの断面図の寸法パラメータを示す図である。
【図１２Ａ】９００ＭＨｚでの操作と、本体の基本波モード周波数での共振に設計された図５の導波管本体のＦＥＭシミュレーションされた電界強度を示す図である。
【図１２Ｂ】２．１５ＧＨｚでの操作と、本体の基本波モード周波数での共振に設計された図５の導波管本体のＦＥＭシミュレーションされた電界強度を示す図である。
【図１３Ａ】固定した本体の厚さと円筒の直径、および固定された陥凹の直径と開港の直径に対する寸法パラメータｇ０（図１１を参照）に対して、９００ＭＨｚでの操作に設計された図５の導波管本体の基本波モード周波数の感度を示す図である。
【図１３Ｂ】固定した本体の厚さと円筒の直径、および固定された陥凹の直径と開港の直径に対する寸法パラメータｇ０に対して、２．１５ＧＨｚでの操作に設計された図５の導波管本体の基本波モード周波数の感度を示す図である。
【図１４Ａ】典型的な実施例に従う、円筒形の導波管本体の断面の直径を示す図である。
【図１４Ｂ】典型的な実施例に従う、四角形の導波管本体の断面の対角線を示す図である。
【図１４Ｃ】典型的な実施例に従う円筒形の導波管本体の２点間の最大距離を示す図である。
【図１４Ｄ】典型的な実施例に従う長方形の導波管本体の２点間の最大距離を示す図である。
【図１５Ａ】典型的な実施例に従う形の導波管と円筒形の導波管のための周波数の関数として、波長に対する直径の比を示すグラフである。
【図１５Ｂ】典型的な実施例に従う形の導波管と四角形の導波管のための周波数の関数として、波長に対する対角線の比を示すグラフの図である。
【図１６Ａ】本体の直径の関数として、どちらも２ＧＨｚの操作に設計されている場合に、図５の導波管本体の基本波モード周波数と円筒形の図１Ｂの導波管本体の基本波モード周波数とを比較する図である。
【図１６Ｂ】基本波モード周波数の関数として、図１Ｂの本体の直径を図５の本体の直径に対する比として図１６Ａのデータをグラフに表した図である。
【図１７Ａ】本体の体積の関数として、どちらも２ＧＨｚの操作に設計されている場合に、図５の導波管本体の基本波モード周波数と円筒形の図１Ｂの導波管本体の基本波モード周波数とを比較する図である。
【図１７Ｂ】基本波モード周波数の関数として、図１Ｂの本体の体積を図５の本体の体積に対する比としての図１７Ａのデータをグラフに表した図である。
【図１８Ａ】本体の対角線の関数として、どちらも２ＧＨｚの操作に設計されている場合に、図６の導波管本体の基本波モード周波数と直角プリズムの図１Ａの導波管本体の基本波モード周波数とを比較する図である。
【図１８Ｂ】基本波モード周波数の機能として、図１Ａの本体の対角線を図６の本体の対角線に対する比として図１８Ａのデータをグラフに表した図である。
【図１９Ａ】本体の体積の関数として、どちらも２ＧＨｚの操作に設計されている場合に、図６の導波管本体の基本波モード周波数と四角形の図１Ａの導波管本体の基本波モード周波数とを比較する図である。
【図１９Ｂ】基本波モード周波数の関数として、図１Ａの本体の体積を図６の本体の体積に対する比としての図１９Ａのデータをグラフに表した図である。
【図２０Ａ】本体の直径の関数として、どちらも１ＧＨｚの操作に設計されている場合に、図５の導波管本体の基本波モード周波数と円筒形の図１Ｂの導波管本体の基本波モード周波数とを比較する図である。
【図２０Ｂ】基本波モード周波数の関数として、図１Ｂの本体の直径の図５の本体の直径に対する比としての図２０Ａのデータをグラフに表した図である。
【図２１Ａ】本体の体積の関数として、どちらも１ＧＨｚの操作に設計されている場合に、図５の導波管本体の基本波モード周波数と円筒形の図１Ｂの導波管本体の基本波モード周波数とを比較する図である。
【図２１Ｂ】基本波モード周波数の関数として、図１Ｂの本体の体積を図５の本体の体積に対する比としての図２１Ａのデータをグラフに表した図である。
【図２２Ａ】本体の対角線の関数として、どちらも１ＧＨｚの操作に設計されている場合に、図６の導波管本体の基本波モード周波数と直角プリズムの図１Ａの導波管本体の基本波モード周波数とを比較する図である。
【図２２Ｂ】基本波モード周波数の機能として、図１Ａの本体の対角線を図６の本体の対角線に対する比として図２２Ａのデータをグラフに表した図である。
【図２３Ａ】本体の体積の関数として、どちらも１ＧＨｚの操作に設計されている場合に、図６の導波管本体の基本波モード周波数と長方形の図１Ａの導波管本体の基本波モード周波数とを比較する図である。
【図２３Ｂ】基本波モード周波数の関数として、図１Ａの本体の体積を図６の本体の体積に対する比として図２３Ａのデータをグラフに表した図である。
【図２４】第７の典型的な実施例に従い、円筒形または直角プリズム形の導波管本体の断面図で、誘電体導波管本体内の高伝熱物質のスリーブ内の開口内のバルブを含む。
【図２５】第８の典型的な実施例に従い、円筒形または直角プリズム形の導波管本体の断面図で、底面に陥凹を有する誘電体導波管本体内の高伝熱物質のスリーブ内の開口内のバルブを含む。
【図２６】第９の典型的な実施例に従う導波管本体を備えるランプの断面図である。
【図２７Ａ】典型的な実施例に従うランプの側面図で、典型的な実施例に従い、ドライブプローブへの接続子と、フィードバックプローブへの接続子を備えている。
【図２７Ｂ】点火から安定状態までのランプ操作の間の周波数の関数として、図２７Ａのランプで、ドライブプローブのためのポートとフィードバックプローブのためのポートとの間の連結を図説するチャートである。
【図２７Ｃ】典型的な実施例に従い、ランプを操作するための方法の流れ図である。
【図２７Ｄ】典型的な実施例に従い、明度を調整するための方法の流れ図である。
【図２８】第１０の典型的な実施例に従う導波管本体を備えるランプの断面図である。
【図２９】第１１の典型的な実施例に従う導波管本体を備えるランプの断面図である。
【図３０Ａ】典型的な実施例に従う背面板と放熱板組立の透視図である。
【図３０Ｂ】典型的な実施例に従う背面板と放熱板組立の透視図である。
【符号の説明】
【０１２９】
４０  円筒形導波管本体
４２  開口
４４  陥凹
４６  誘電体の層
５０  プラズマバルブ
５２・５４  プローブ
８０  導波管本体
１００  導波管本体
【図１Ａ】
2009515294.tif 000007
【図１Ｂ】
2009515294.tif 000008
【図２】
2009515294.tif 000009
【図３】
2009515294.tif 000010
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2009515294.tif 000012
【図４Ｃ】
2009515294.tif 000013
【図４Ｄ】
2009515294.tif 000014
【図４Ｅ】
2009515294.tif 000015
【図４Ｆ】
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【図４Ｇ】
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【図４Ｈ】
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【図４Ｉ】
2009515294.tif 000019
【図４Ｊ】
2009515294.tif 000020
【図４Ｋ】
2009515294.tif 000021
【図５】
2009515294.tif 000022
【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
2009515294.tif 000030
【図１０Ｃ】
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【図１１】
2009515294.tif 000032
【図１２Ａ】
2009515294.tif 000033
【図１２Ｂ】
2009515294.tif 000034
【図１３Ａ】
2009515294.tif 000035
【図１３Ｂ】
2009515294.tif 000036
【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
2009515294.tif 000038
【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１５Ａ】
2009515294.tif 000041
【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
2009515294.tif 000049
【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
2009515294.tif 000051
【図２０Ｂ】
2009515294.tif 000052
【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２７Ｃ】
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【図２７Ｄ】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０Ａ】
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【図３０Ｂ】
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