(57)【要約】【課題】本発明は、無電極プラズマランプと光を発生する方法について開示することを目的としている。【解決手段】このため、ランプは、ランプ本体と、ラジオ周波数（ＲＦ）電源の供給源と、電球とからなる。ランプ本体は、固体の誘電材料と、固体の誘電材料内部に少なくとも一個の導電素子とを含む。ＲＦ電源の供給源はＲＦ電源を供給するように構成され、ＲＦ給電部はＲＦ供給源からランプ本体内部へＲＦ電源を放射するように構成されている。電球は、ランプ本体に近接して位置し、その内部にランプ本体からＲＦ電源が連結されたときにプラズマを形成する充填物が封入してある。少なくとも一個の導電素子が、電球の近傍に電場を集中させるように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体の誘電材料と前記固体の誘電材料の中に少なくとも一個の導電素子とからなるランプ本体と；
ＲＦ電源を供給するように構成されたラジオ周波数（ＲＦ）電源の供給源と；
前記ＲＦ電源を前記ＲＦ供給源から前記ランプ本体内に放射するように構成されたＲＦ給電部と；
前記ランプ本体の直近に位置する電球であって、前記ランプ本体から前記ＲＦ電源が連結されるとプラズマを形成する充填物を内包する電球とからなり、
前記少なくとも一個の導電素子が前記電球の直近に電場を集中させるように構成された、ことを特徴とする無電極プラズマランプ。
【請求項２】
前記固体の誘電材料は、前記電球の体積よりも大きい体積で、前記導電素子がない場合に前記ＲＦ電源の周波数で前記固体の誘電材料の共振に必要とされる体積よりも小さい体積を有する、請求項１に記載の無電極プラズマランプ。
【請求項３】
少なくとも二個の導電素子を有し、各導電素子の少なくとも一部が前記ランプ本体内にあって前記ＲＦ給電部と前記電球の間に位置する、請求項１に記載の無電極プラズマランプ。
【請求項４】
二個の導電素子の前記一部が約１ｍｍから１５ｍｍの範囲の距離だけスペースを空けられ；
前記ＲＦ給電部が、前記二個の導電素子の間の前記固体の誘電材料の領域を通じて前記電球に電源を連結するように構成された、請求項３に記載の無電極プラズマランプ。
【請求項５】
前記少なくとも二個の導電素子は、前記電球の第一の端部に向かって延びる部分を有する第一の導電素子と、前記電球の第二の端部に向かって延びる部分を有する第二の導電素子とを含む、請求項３に記載の無電極プラズマランプ。
【請求項６】
前記ランプ本体内に位置する前記少なくとも一個の導電素子は、前記電球の前記充填物の中にプラズマを形成する側にほぼ平行に延びる電場を形成する、請求項１に記載の無電極プラズマランプ。
【請求項７】
前記電球は細長く、前記電球の長手方向は前記ランプ本体の正面側表面と平行である、請求項１に記載の無電極プラズマランプ。
【請求項８】
固体の誘電材料と前記固体の誘電材料の中に少なくとも一個の導電素子を有するランプ本体内にＲＦ電源を連結する工程と；
前記ランプ本体から前記ＲＦ電源が連結されるとプラズマを形成する充填物を内包する電球を前記ランプ本体の直近に取り付ける工程と；
前記電球の中に前記少なくとも二個の導電素子の間に電場を集中させる工程と、を含むことを特徴とする無電極プラズマランプを使用した光を発生する方法。
【請求項９】
誘電材料を含むランプ本体と；
前記ランプ本体の直近に位置する電球であって、ラジオ周波数（ＲＦ）電源が連結されるとプラズマを形成する充填物を内包する電球と；
前記ランプ本体内に位置し、前記ＲＦ電源の前記充填物との連結を高めるように構成された少なくとも一個の導電素子と、からなる、ことを特徴とする無電極プラズマランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無電極プラズマランプ及び無電極プラズマランプを使用した光を発生する方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
無電極プラズマランプは、明るい白色光の光源として使用することができる。
電極が使われていないので、他のランプよりも長い寿命を持つことができる。
多くの応用において、高い光収集効率が可能なランプを有することが望まれる。
収集効率は、光源から放出される全光に対して、当該光源から所定のエテンデューに収集することができる光のパーセンテージで表すことができる。
光収集効率が高いということは、ランプによって消費される電源の大部分が光として必要とされるところへ届けられる、ということを意味する。
マイクロ波励起の無電極プラズマランプにおいては、ＤＣ電源をＲＦ電源に変換するときに損失が生じるので、高い光収集効率が求められる。
また、多くの応用において、高い光収集効率のランプを有することが望まれている。
発光効率は、ランプへ入力した電源のワットあたりのルーメン出力として表すことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
つまり、従来、無電極プラズマランプにおいて、より高い光収集効率を有するものが望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、
固体の誘電材料と前記固体の誘電材料の中に少なくとも一個の導電素子とからなるランプ本体と；
ＲＦ電源を供給するように構成されたラジオ周波数（ＲＦ）電源の供給源と；
前記ＲＦ電源を前記ＲＦ供給源から前記ランプ本体内に放射するように構成されたＲＦ給電部と；
前記ランプ本体の直近に位置する電球であって、前記ランプ本体から前記ＲＦ電源が連結されるとプラズマを形成する充填物を内包する電球とからなり、
前記少なくとも一個の導電素子が前記電球の直近に電場を集中させるように構成された、ことを特徴とする。
また、
固体の誘電材料と前記固体の誘電材料の中に少なくとも一個の導電素子を有するランプ本体内にＲＦ電源を連結する工程と；
前記ランプ本体から前記ＲＦ電源が連結されるとプラズマを形成する充填物を内包する電球を前記ランプ本体の直近に取り付ける工程と；
前記電球の中に前記少なくとも二個の導電素子の間に電場を集中させる工程と、を含むことを特徴とする。
更に、
誘電材料を含むランプ本体と；
前記ランプ本体の直近に位置する電球であって、ラジオ周波数（ＲＦ）電源が連結されるとプラズマを形成する充填物を内包する電球と；
前記ランプ本体内に位置し、前記ＲＦ電源の前記充填物との連結を高めるように構成された少なくとも一個の導電素子と、からなる、ことを特徴とする。
【０００５】
例示的方法、無電極プラズマランプ及びシステムについて説明する。
【０００６】
例示の一実施形態において、無電極プラズマランプは、ラジオ周波数の（ＲＦ）電源の供給源と、ＲＦ電源が連結されたときにプラズマを形成する充填物を内包する電球と、電球直近の双極子アンテナと、から成る。
双極子アンテナは、第一の双極子アームと、第一の双極子アームからスペースを隔た第二の双極子アームとを含む。
ＲＦ電源の供給源は、ＲＦ電源を双極子アンテナに連結し第一の双極子アームと第二の双極子アームの間に電場を形成するように構成される。
双極子アンテナは、電場の一部が電球内に延びてＲＦ電源が双極子アンテナからプラズマに連結されるように構成される。
【０００７】
例示の一実施形態における光を発生する方法について説明する。
この方法は、ＲＦ電源が連結されるとプラズマを形成する充填物を内包する電球を取り付ける工程と、第一の双極子アームと第一の双極子アームからスペースをあけて分離された第二の双極子アームからなる双極子アンテナを電球の直近に取り付ける工程と、を含む。
ＲＦ電源は、双極子アンテナに連結され第一の双極子アームと第二の双極子アームの間に電場を形成し、ＲＦ電源が双極子アンテナからプラズマに連結される。
【０００８】
幾つかの例示の実施形態は、固体の誘電体のランプ本体を用いるプラズマランプ等の、無電極プラズマランプから所定のエテンデューの中へ収集可能な光の量を増やすシステム及び方法を提供する。
最大（またはほぼ最大の）電場は、ランプの本体として機能する誘電構造の中心からはなれたサイド（または最も近いサイド）へ意図的に移動される。
無電極ランプの電球は、オフセットされた最大電場と一致する本体のサイド（または最も近いサイド）に保持される。
例示の一実施形態において、電球の一部は本体の内部にあり残余の部分はプラズマアーク全体（またはほぼ全体）が半スペースの外側に見える形で突き出る。
【０００９】
幾つかの例示の実施形態において、電場は電球の長手方向及び／または電球の中に形成されるプラズマアークの長手方向とほぼ平行である。
幾つかの例示の実施形態において、電球の長手方向及び／またはアーク長手方向の４０％〜１００％（またはこれに包含されるいずれかの範囲）がランプの外側から見え、かつ集光光学部の視野と一致している。
幾つかの例示の実施形態において、集光光学部からの収集ルーメンは、電球によるトータルルーメン出力の２０％〜５０％（またはこれに包含されるいずれかの範囲）以上である。
【００１０】
幾つかの例において、電球向きにより電球に厚手の壁を使うことが可能となり、一方で電球から光が効果的に出射できる。
一例において、ランプの側壁の厚さは約２ｍｍ〜１０ｍｍに包含される何れかの範囲にある。
幾つかの例においては、壁が厚くなるほど電球の壁にダメージを与えることなく、より大きな電源を使うことが可能となる。
一例において、ランプ本体を駆動するために１５０ワット以上の電源を使うこともできる。
一例において、約３〜５ｍｍの電球の壁厚、１５０ワット以上の電源にて、希ガス、金属ハロゲン化物及び水銀の充填物が使われる。
【００１１】
幾つかの例において、細長い電球の一方の側に反射体または反射面を付与する。
幾つかの例においては、反射体は、鏡面反射鏡であってもよい。
幾つかの実施形態において、反射体は薄いフィルムまたは多層誘電コーティングによって得られる。
幾つかの例において、電球の他方の側はランプの外側に露出される。
幾つかの実施形態において、光のほとんどが露出された側から内部反射をせずに送出され、他方の側からの光のほとんどが一度だけ内部反射を経て露出された側から送出される。
例示の実施形態において、最小ナンバーの光（例えば、１ないしゼロ内部反射）が、電球から出力される光の大部分を構成している。
幾つかの実施形態において、電球から出力されるトータルの光は約５、０００〜２０、０００ルーメンに包含される何れかの範囲である。
【００１２】
幾つかの例において、電源は、ランプにとっての共振周波数またはその近辺でランプに印加される。
幾つかの例において、共振周波数は、主に誘電性のランプ本体の形状、寸法及び比誘電率によって決まるのではなく、主にランプ本体内部の電気的に導電性の表面で形成される共鳴構造によって決まる。
幾つかの例において、共振周波数は主に、ランプ本体内の電場を集中形成する電気的に導電性の素子によって決まる。
幾つかの例において、主に場を集中形成する素子が、ランプ本体内の共鳴波形を、それがない場合の共鳴から、ランプ本体における共鳴波形に変える。
幾つかの実施形態において、電気的に導電性の素子がない場合、電場の極大点はランプ本体の中心軸に沿って存在する。
幾つかの例において、電気的に導電性の素子が、電場の極大点をランプ本体の中心領域からランプ本体の表面近傍の位置（例えば、前面すなわち上面）に変える。
幾つかの例において、電場の極大点の位置は、ランプ本体の直径または幅の２０〜５０％に包含される範囲まで移動させられる。
幾つかの例において、電場の極大点の位置は、導電性素子がない場合の電場の極大点の位置に対して、３〜５０ｍｍ（に包含されるいずれか）以上移動される。
幾つかの例において、電球における主な電場の向きは、導電性素子がない場合の向きとかなり異なる。
一例において、導電性素子がない場合、誘電体における基本的な共振周波数は、電球の長手方向に直角に向けられる。
ここに説明する例示の実施形態においては、ランプ本体内の導電素子によって形成される共鳴構造による基本的な共振周波数は、電球での電場は電球の長手方向にほぼ平行になる。
【００１３】
幾つかの例において、電球の長手方向はランプ本体の正面側表面とほぼ平行である。
幾つかの実施形態において、電球はランプ本体に形成された空洞内に置かれてもよく、ランプ本体から外側に突き出ていてもよい。
幾つかの例において、電球はランプ本体の正面側表面に形成された凹部に置かれる。
幾つかの例において、電球の一部はランプ本体の正面側表面により区画される平面より低く、また一部はランプ本体から外側に突き出る。
幾つかの例において、電球の長手方向に沿う断面は正面側表面より低い。
幾つかの例において、電球近傍の正面側表面の部分は、長手方向沿い電球を通る電球の断面を区切る。
幾つかの例において、断面は長手方向に沿って電球をほぼ二分する。
他の例では、電球の内部の３０％〜７０％（に包含される範囲）はこの断面よりも低く、電球の内部の３０％〜７０％（に包含される範囲）はこの断面の上であっても良い。
【００１４】
例示の実施形態において、共振周波数が主に誘電体の形状、寸法及び比誘電率によって決まるランプ本体内部に導電素子を持たない同じ誘電性のランプ本体の体積に比べ、ランプ本体の体積は、より小さなものとなる。
幾つかの例において、電気的に導電性の共鳴構造を持つ例示の実施形態に係るランプにおける共振周波数は、同じ形状、寸法及び比誘電率の誘電性のランプ本体の基本的共振周波数よりも低い。
例示の実施形態においては、例示の実施形態に係る、比誘電率１０以下の誘電材料による導電素子を用いるランプ本体の体積は、作動周波数約２．３ＧＨｚ以下の場合、約３ｃｍ３  以下
；作動周波数約２ＧＨｚ以下の場合、約４ｃｍ３  以下
；作動周波数約１．５ＧＨｚ以下の場合、約８ｃｍ３  以下
；作動周波数約１ＧＨｚ以下の場合、約１１ｃｍ３  以下
；作動周波数約９００ＭＨｚ以下の場合、約２０ｃｍ３  以下
；作動周波数約７５０ＭＨｚ以下の場合、約３０ｃｍ３  以下
；作動周波数約６５０ＭＨｚ以下の場合、約５０ｃｍ３  以下
；作動周波数約６５０ＭＨｚ以下の場合、約１００ｃｍ３  以下である。
例示の一実施形態において、作動周波数約８８０ＭＨｚ以下で、体積約１３．８２４ｃｍ３  のものを用いた。
５００ＭＨｚ以下の低い周波数でも同じサイズのものが使えると思われる。
【００１５】
幾つかの例において、電球の体積はランプ本体の体積よりも小さくてもよい。
幾つかの例においては、ランプ本体の体積は、電球の体積の３〜１００倍（に包含される範囲）である。
【００１６】
例示の実施形態において、場を集中形成する素子は、ランプ本体にＲＦ電源を供給するＲＦ給電部からスペースを空けて隔てられている。
例示の実施形態において、ＲＦ給電部は直線状の駆動プローブであり、電球における電場の方向とほぼ平行である。
幾つかの例において、ＲＦ給電部の端部から電球の端部までの最短距離は、場を集中形成する素子の一部である本体における少なくとも一つの金属表面を横切る。
幾つかの例において、第二のＲＦ給電部は、ランプ本体からのフィードバックを得るために使われる。
幾つかの例において、駆動プローブの端部からフィードバックプローブの端部までの最短距離は、ランプ本体における電気的に導電性の材料を横切ることはない。
幾つかの例において、フィードバックプローブの端部から電球の端部までの最短距離は、場を集中形成する素子の一部である本体の少なくともひとつの金属表面を横切る。
幾つかの例においては、ランプ本体に電源を供給するＲＦ給電部は、第一の側の表面を通じてランプ本体と連結し、ランプ本体からフィードバックを得るためのＲＦ給電部は、反対側の表面を通じてランプ本体と連結されている。
例示の実施形態においては、電球は駆動プローブ及びフィードバックプローブとは異なるランプ本体の表面近傍に位置する。
【００１７】
幾つかの例示の実施形態において、場を集中形成する素子は、ランプ本体内において互いにスペースを空けて隔てられた少なくとも二個の導電性の内側表面により形成される。
幾つかの例において、これらの電気的に導電性の表面が、双極子を形成する。
例示の実施形態においては、第一の内側表面及び第二の内側表面の間の最短距離約１〜１５ｍｍに包含される範囲にある。
一例において、これらの内側表面の部分は、約３ｍｍのスペースを空けて隔てられている。
一例において、内側表面は、ランプ本体の外側正面側表面からスペースを空けて隔てられている。
ランプ本体の正面側表面は、電気的に導電性の材料で被覆されていてもよい。
幾つかの例示の実施形態において、内側表面は正面側表面から約１〜１０ｍｍ以下に包含される距離のスペースが置かれている。
一例において、内側表面は、外側正面側表面から電球の外径即ち幅より小さい距離のスペースが置かれている。
幾つかの例において、このスペースは、２〜５ｍｍ以下に包含される距離である。
【００１８】
幾つかの例において、電球はランプ本体の被覆されていない表面（例えば、導電性のコーティングのない部分）近傍に置かれる。
例示の実施形態において、電源は電球近傍の被覆されていない誘電表面を通じてランプ本体から電球に連結される。
例示の実施形態において、電源がそれを通じて電球に連結される表面積は、比較的小さい。
幾つかの実施形態において、表面積は電球の外側表面積の約５％〜１００％の範囲に包含される。
幾つかの例において、表面積は電球の外側表面積の６０％以下である。
幾つかの例示の実施形態においては、表面積は２００ｍｍ２  以下である。
他の例では、表面積は、１００ｍｍ２  、７５ｍｍ２  、５０ｍｍ２  または３５ｍｍ２  以下である。
幾つかの実施形態において、表面エリアは電球の一方の側の近傍に対称的に配置される。
幾つかの実施形態において、電源は電球の中央に集中され、小さいプラズマアークが長手方向に形成され、電球の両端部に衝突することはない。
幾つかの例において、プラズマアークの長さは、電球の内部の長さの約２０％〜９５％以下に包含される。
幾つかの例において、プラズマアークの長さは、２ｍｍ〜５ｍｍに包含される範囲にある。
【００１９】
上記したそれぞれの例示の実施形態は、単独で、または上記の説明または以下に詳細に説明する他の態様と組み合わせて用いることができることは、理解できよう。
例示の実施形態、他の態様及びそれらの利点は、ここに提供する添付の図面とあわせて以下の説明を読み考慮すれば、さらに完全な理解が得られるであろう。
図及び説明において、付番は例示の実施形態の様々な特徴を示すが、図面及び説明の両者を通じて同じ付番は同じ特徴を示す。
【発明の効果】
【００２０】
以上詳細に説明した如くこの発明によれば、光収集効率の高い無電極プラズマランプを実現することができる。
また、この無電極プラズマランプを使用して光を発生する方法においては、効果的に光を発生させることができるとともに、指向性の街路照明設備及びエリア照明設備の高いランプ効率及び設備効率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、例示の実施形態に係るプラズマランプの断面概略図であり、ランプの電球は収集可能な光の量を高めるように配向している。
【図２】図２は、電源を電球に連結するためのアンテナ構成の第一の例を示す。
【図３】図３は、電源を電球に連結するためのアンテナ構成の第二の例を示す。
【図４】図４は、図３のアンテナ構成を用いた例示の実施形態に係るランプ本体の、アンテナ電極と接地された外側コーティングとの間のスペース取りを示す。
【図５】図５は、図３のアンテナ構成を用いた二個のサンプルランプにおける発光効率をルーメン／ワット（ＬＰＷ）で示すグラフである。
【図６】図６は、図３のアンテナ構成を用いた二個のサンプルランプのトータルルーメン出力を示すグラフである。
【図７】図７は、電球の周囲と電球の頂部の一部にアルミナ粉末が封入された例示の実施形態を示す。
【図８】図８は、電球の上にアパーチャー付きの板を置いた例示の実施形態を示す。
【図９】図９は、電球上に反射コーティングを有する例示の実施形態を示す。
【図１０】図１０は、電球上に反射コーティングを有する例示の実施形態を示す。
【図１１】図１１は、テール部を有する電球の例を示す。
【図１２】図１２は、例示の実施形態に係るランプ本体の分解斜視図で、電球はランプ本体の外側上面に対して水平に置かれる。
【図１３】図１３は、図１２のランプ本体の別の分解斜視図を示す。
【図１４】図１４は、図１２のランプ本体の導電性の部分と非導電性の部分を示す。
【図１５】図１５は、例示の実施形態における、電球に電源が伝えられる様子を示す三次元電磁シミュレーションを示す。
【図１６】図１６は、中心ポストの周囲に磁場が集中する様子を示す、例示の実施形態のランプの動作シミュレーションを示す。
【図１７】図１７は、双極子の両アームの周囲に電場が集中する様子を示す、例示の実施形態のランプの動作シミュレーションを示す。
【図１８】図１８は、図１７に示す電場の例の適応を示す線図である。
【図１９】図１９は、図１に示すランプと接続されるランプ駆動回路の例を示す概略図である。
【図２０】図２０は、１５０ＭＨｚで動作するように設定されたランプの例示の実施形態を示す。
【図２１】図２１は、１５０ＭＨｚで動作するように設定されたランプの例示の実施形態を示す。
【図２２】図２２は、１５０ＭＨｚで動作するように設定されたランプの例示の実施形態を示す。
【図２３】図２３は、１５０ＭＨｚで動作するように設定されたランプの例示の実施形態を示す。
【図２４】図２４は、１５０ＭＨｚで動作するように設定されたランプの例示の実施形態を示す。
【図２５】図２５は、１５０ＭＨｚで動作するように設定されたランプの例示の実施形態を示す。
【図２６】図２６は、例示の実施形態に係るランプとランプ駆動回路の例を示す概略図である。
【図２７】図２７は、４５０ＭＨｚでトップ動作を設定されたランプの例示の実施形態を示す。
【図２８】図２８は、４５０ＭＨｚでトップ動作を設定されたランプの例示の実施形態を示す。
【図２９】図２９は、４５０ＭＨｚでトップ動作を設定されたランプの例示の実施形態を示す。
【図３０】図３０は、４５０ＭＨｚでトップ動作を設定されたランプの例示の実施形態を示す。
【図３１】図３１は、例示の実施形態に係るランプ駆動回路の例の概略図である。
【図３２】図３２は、例示の実施形態に係るランプを含む街路またはエリア照明用のランプ取り付け具を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、様々な変更態様及び代替構造に対して開かれているが、図面に示す例示の実施形態について詳細に説明する。
しかしながら、本発明は、開示された特定の例示的形態に限定するものではないことは理解されたい。
これとは反対に、添付の特許請求の範囲に明示するように、本発明の精神及び範囲に入る全ての変更態様、同等物及び代替構造は、本発明の範囲に入るものである。
【実施例】
【００２３】
図１は、例示の実施形態に係るプラズマランプ１００の概略断面図である。
プラズマランプ１００は、１以上の固体の誘電材料から形成されるランプ本体１０２とランプ本体１０２の近傍に位置する電球１０４とを有して構成することができる。
電球１０４は、発光プラズマを形成することができる充填物を内包している。
ランプ駆動回路（例えば、図１９に例として示すランプ駆動回路１０６）は、ラジオ周波数（ＲＦ）電源をランプ本体１０２に連結し、次いで、電球１０４の中の充填物と連結し、発光プラズマを形成する。
例示の実施形態においては、ランプ本体１０２がラジオ周波数の電源を内蔵しそれを導く構造を形成している。
【００２４】
プラズマランプ１００において、電球１０４は、プラズマアーク１０８の長手方向が概ねランプ開口部１１０（表面側壁１１２の反対側）を向き、所定のエテンデュー内のプラズマアーク１０８から放出される収集可能な光の量が増えるように向けられて位置している。
プラズマアーク１０８の長手方向が印加電場の方向を向いているので、ランプ本体１０２とそれに連結されたＲＦ電源は、電球１０４の長手方向とランプ本体１０２の前面すなわち上面１１６に対して整列して、すなわちほぼ平行な電場１１４が与えられるように構成されている。
このように、例示の実施形態においては、プラズマアーク１０８の長手方向がランプ本体１０２の外側からほぼ（完全にではなくても）見ることができる。
例示の実施形態においては、集光光学部１１８は、電球１０４およびプラズマアーク１０８の全長が視線内にあればよい。
他の例では、プラズマアーク１０８の約４０％〜１００％、もしくはそこに包含されればいかなる範囲にせよ、ランプ１００の前の集光光学部１１８の視野に入ればよい。
これにより、電球１０４から放出され集光光学部１１８によって受け取られる光の量を高めることができる。
例示の実施形態においては、光のほとんどの量が、内部反射をせずにランプ１００の前側壁を通過してプラズマアーク１０８からランプ１００の外へ放出される。
【００２５】
上に説明したように、ランプ本体１０２は、ランプ１００がマクスウェルの方程式を満たしつつ光を放射できるように必要な共振器構造を実現して構成されている。
【００２６】
図１に、ランプ本体１０２からなるランプ１００を示し、ランプ本体１０２は、固体の誘電体と前面すなわち上面１１６に延在する電気的に導電性を有するコーティング１２０からなる。
図に示すランプ１００は、双極子アーム１２２と、ランプ本体１０２に現れる電場を集中させるための導電素子１２４、１２６（例えば、本体１０２に開けられた円筒形の穴であって金属蒸着されている）を含んで示されている。
このように、双極子アーム１２２は、内部双極子の輪郭を区切るものであってもよい。
例示の実施形態においては、双極子アーム１２２と導電素子１２４、１２６がないと、ランプ本体１０２に共振周波数が印加されると固体の誘電体のランプ本体１０２の中心に高い電場を形成する。
これは、ランプ本体の形状、寸法及び比誘電率によって生じるランプ本体の固有の共振周波数反応による。
しかし、図１に示す例示の実施形態においては、ランプ本体１０２内の定在波形の形状は、極子アーム１２２と導電素子１２４、１２６が存在することによってほぼ修正され、電場の極大点は、内部双極子の構造を用いて、電球１０４の端部１２８、１３０に取り出される。
これにより、ランプ１００の上面１１６近傍に、電球１０４の長手方向にほぼ平行な電場１１４が形成される。
また、一部例示の実施形態においては、この電場は駆動プローブ１７０及びフィードバックプローブ１７２とほぼ平行になる（図１９参照）。
【００２７】
ランプ１００内のプラズマアーク１０８が、ランプ出口アパーチャーすなわち開口部１１０に対して、その長手側が位置するように配向していることで幾つかの利点を提供している。
プラズマアークの「端部対向型」配向と基本的に異なる点は、ランプ本体１０２内での多重反射を受けずに多くの光がランプ１００から出射することができることである。
従って、鏡面反射鏡は、端部対向型のランプに利用される拡散反射面に比べて、集光性能において大きな改善が見られる。
幾つかの実施形態で使用可能な鏡面反射鏡の配置の１実施形態の例として、プラズマアークが反射体の焦点線に位置する放物線状のライン反射体が挙げられる。
【００２８】
もう一つの利点は、集光性能を過度に制約せずに、電球１０４の側壁を比較的厚くすることができることにある。
この理由は、ランプ開口部１１０に対するプラズマアーク１０８の配置がプラズマアーク１０８から発するほとんどの光が法線に近い角度で厚い壁を横切り、一ないし二回だけで（少なくとも少ない回数で）横切ることができるからである。
例示の実施形態においては、電球１０４の側壁は、約１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲に包含されるいかなる厚さでもよい。
一例では、電球の内径すなわち幅よりも厚い壁厚が用いられる場合もある（例えば幾つかの例では、２〜４ｍｍ）。
壁が厚いほど電球１０４の壁にダメージを与えることなく、高い電源を電球１０４に連結することができる。
これは単なる例であって、他の例では別の電球を使うこともできる。
電球は、円筒状の形に限定されず、また一つ以上の側壁があってもよいことは、理解できよう。
【００２９】
図１において、双極子アーム１２２は、それぞれ電球１０４の中心部から反対方向に電球の両端部１２８、１３０の方向に延在する。
両アーム１２２は中心部において、互いに近接してスペースを開け、導電素子１２４、１２６に向かって互いに平行に下向きに延びる。
中心部において、両アーム１２２は２〜１０ｍｍ、幾つかの実施形態においては２〜５ｍｍ離れていても良い。
特定の例においては、両アームは中心領域において３ｍｍ離れている。
これら近接してスペースを開けた両アームによって静電容量が得られ、電球の近傍に高電場を集中させる。
両アームは、両端部１４０に向かって延在し、電球の長手方向に沿って電場を広げる。中央部の導体と延在する両アームが双極子アンテナ構造を形成し、電源は双極子アンテナから電球への近接場連結とされる。
外側の導電性コーティングは、以下に説明するように遠視野放射と電磁妨害を防ぐ役割を果たす。
双極子の両アームの中央部の導体は、ランプ本体における静電容量を提供し、導電素子１２４、１２６は、インダクタンスを提供し磁場を集中させる。
幾つかの実施形態においては、双極子アーム１２２及び導電素子１２４、１２６は、共鳴構造を形成する。
プローブを用いて誘電性のランプ本体にラジオ周波数の電源を提供し、それを共鳴構造によって受け取り、双極子アンテナによって電球内の負荷に連結することができる。
例示の実施形態においては、ラジオ周波数の電源は、共振アンテナ構造（双極子アーム１２２、導電素子１２４、１２６及びこれらの素子間の誘電材料からなる）用の共振周波数で供給される。
この電源の連結を、ラジオ周波数の電源の電球内の負荷とのアンテナ連結と称する。
例示の実施形態においては、ＲＦ電源は、共振周波数または、共振周波数の前後０％〜１０％範囲で印加されてもよい。
幾つかの実施形態においては、ＲＦ電源は、共振周波数の前後０％〜５％の範囲で印加されてもよい。
幾つかの実施形態においては、電源は、共振周波数の前後約０〜５０ＭＨｚに包含される範囲で１以上の周波数で印加されてもよい。
別の例では、電源は、少なくとも一個の共振モードのための共振帯域幅にある１以上の周波数で供給してもよい。
共振帯域幅は、共振周波数のいずれかの側の、最大電源の半分のときの周波数の全幅（共振空洞用の周波数対電源のプロット上で）である。
【００３０】
図１に示す例において、双極子アーム１２２は、電球の両端部１２８、１３０に向かって延びるが、接地された導電性のコーティング１２０で被覆されたランプ本体の上面１１６に達する前に終端している。
この例では、双極子の両アームの両端部１４０がアンテナ電極を形成している。
これら端部は、（電球の長手軸に見て）電球の中間点を越える前に終端し、電球の最遠部１２８、１３０を取り巻くことはない。
【００３１】
図２は、このアンテナ構成を持つ別のランプの例を示す。
電球はランプ本体の外側表面上の凹部に収容される。
両端部１４０ｂすなわち電極は、一部がランプ本体の上面１１６ｂに向かって凹部に沿って延在する。
凹部の壁に沿うスペース１２３ｂが、両電極１４０ｂを上面１１６ｂから隔てる。
幾つかの実施形態において、このスペース１２３ｂは、約１ｍｍ〜５ｍｍに包含される範囲であればよい。
例示の実施形態においては、スペースは約２ｍｍである。
スペースを跨いでアークするのを防ぐために、ガラスフリット１２１ｂその他の誘電材料の微粉砕の材料の層等で、電気的に導電性のコーティング１２０の外側の上に塗布してもよい。
微粉砕の材料は、上面１１６ｂからスペース１２３ｂを越え、アンテナ両電極１４０ｂ全体に電球の凹部に沿って延在する。
【００３２】
図３は、例示の実施形態を示し、ここでは、両電極１４０ｃがランプ本体の上面１１６ｃまで続いている。
スペース１２３ｃが、アンテナを上面１１６ｃ上のコーティング１２０から隔てている。
スペースは、ランプ本体の最表面１１６ｃの上にある。
この例においては、電極は（長手軸方向に見て）電球の中間点まであるいはそれを越えて延在し、電球の両遠位末端１２８ｃ、１３０ｃを囲っている。
他の例では、アンテナの両アームは、電球の直径に沿う距離の４０％、４５％、５０％、５５％、６０％以上延在してもよく、またはアンテナの両アームは、電球の長さに沿って、電球の両遠位末端の２０％、１０％、５％以内まで横方向に延在してもよく、電球の両遠位末端まであるいはそれを越えて延在してもよい。
図２に示すように、ガラスフリット１２１ｃまたはその他の微粉砕の材料は、電球の凹部に沿って最上面、スペース１２３ｃ及び両電極１４０ｓの全面に塗布されても良い。
【００３３】
幾つかの実施形態において、アンテナの両アームは、電球の底半分を囲むカップ状の電極（双極子の両アーム間の隙間がある部分を除く）を形成する。
カップ状の電極は、電球表面に接近してスペースを開けてもよい。
幾つかの例においては、カップ状の電極と電球表面との間のスペースは、１〜５ｍｍに包含される範囲である。
幾つかの例においては、スペースは２ｍｍ以下、または１ｍｍ以下である。
幾つかの実施形態においては、両電極は電球表面と接している。
他の実施態様において、カップ状の両電極は、電球の上半分の部分を囲って延在してもよい。
他の例では、両電極は電球の両端部を囲繞して完全なカップを形成してもよい。
他の例では、リング状または帯状の導電性の電極が電球の中心領域と細長い電球の両端部の間を取り巻いていても良い。
【００３４】
図４は、図３の構成において電球凹部に形成したランプ本体の上面１１６ｃ上のコーティング１２０ｃとアンテナ電極１４０ｃとの間の間隔１２３ｃを示す。
【００３５】
図３、図４に示すように、両電極が電球の中間点ないしそれを越えて延在することによって、電球への電源の連結が向上し、高い発光効率を得ることに使用することができる。
図５は、図３に示すアンテナ構成を用い二個のサンプルランプの発光電源の出力を示す。
中央部の導体間の隙間は約３ｍｍ、電球は、長さ約７ｍｍ、直径は約３ｍｍとした。
ランプ本体は、アルミナからなる。
例示の実施形態において、充填物は以下に詳しく説明するように、ホルミウム、アルゴン及び水銀を含む。
図５において、増幅器によってランプ本体に供給されるＲＦ実電源に対する発光電源の出力をグラフに示す。
図５に示すように、
実電源１００ワット時、発光電源の出力は、１００ワット／ルーメン以上
；実電源１１０ワット時、１１０ワット／ルーメン以上
；実電源１２０ワット発光効率時、１２０ワット／ルーメン以上
；実電源１３０ワット時、１３０ワット／ルーメン以上である。
図５に示すように、ピーク時の発光電源の出力は、１４０ＬＰＷを越える。
図６は、二個のサンプルランプのトータルのルーメン出力を示す。
この例では、１６５ワット時のトータルルーメン出力は２３０００ルーメンを越える。
【００３６】
図７は、アンテナ構成の別の例を示す。
この構成においては、両電極１４０Ｇは、湾曲ではなく方形をしている。
冷却効果を高めるために、電球と電極の間のスペースにアルミナ粉末が封入されている。
この例においては、中心領域における双極子の両アーム間の距離は、約３ｍｍ（他の例では、距離は１〜１０ｍｍ）、両電極１４０ｇは距離Ｌだけ延在する。
両電極１４０ｄの端部は、距離Ｄだけ上方に延在する。
電球は、上面から距離Ｈだけ突き出る。
電球と両電極間の距離はΔ１、Δ２及びΔ３であり、これらのスペースには、アルミナ粉末が詰められている。
例示の実施形態においては、Ｄは約２〜１０ｍｍに包含される範囲にあり；Ｌは５〜２０ｍｍに包含される範囲にあり；隙間２〜１５ｍｍに包含される範囲にあり；Ｈは２〜５ｍｍに包含される範囲にあり；及びΔ１、Δ２、Δ３は、０．２５〜３ｍｍに包含される範囲にある。
特定の例においては、Ｄは５ｍｍ；Ｌは１２ｍｍ；電球の外径は５ｍｍ；電球の内部の長さは５ｍｍ；電球の突出Ｈは１ｍｍ；Δ１は０．２５ｍｍ；Δ２は０．５ｍｍ；Δ３は０．５ｍｍである。
他の例では、Ｄは５ｍｍ；Ｌは１２ｍｍ；電球の外径は５ｍｍ；電球の内部の長さは５ｍｍ；電球の突出Ｈは０ｍｍ；Δ１は１ｍｍ；Δ２は０．５ｍｍ；Δ３は０．５ｍｍである。
他の例では、Ｄは５ｍｍ、Ｌは１４ｍｍ、電球の外径は５ｍｍ、電球の内部の長さは５ｍｍ、電球の突出Ｈは−１ｍｍ、Δ１は０．２５ｍｍ、Δ２は０．５ｍｍ；Δ３は０．５ｍｍである。
他の例では、Ｄは５ｍｍ；Ｌは１１ｍｍ、電球の外径は５ｍｍ；電球の内部の長さは４ｍｍ；電球の突出Ｈは０ｍｍ；Δ１は０．２５ｍｍ；Δ２は０．５ｍｍ；Δ３は０．５ｍｍである。
【００３７】
図８は、アンテナ構成の別の例を示す。
この例においては、アパーチャー付の天板１５１Ｈが、電球の上に置かれる。
アパーチャーは、小さな窓を形成し（電球のサイズ以下）、それを通って光が出て行く。
これに代わる実施形態として、このアパーチャーは、光が出て行くアパーチャー部分を除き、電球全体に、アルミナ粉末を封入することによって形成される。
【００３８】
図９、図１０は、さらに他の例を示し、高反射のコーティング（ＨＲで示す）を電球の外側表面上に有し、ランプから出てくる光を反射する。
反射コーティングによって、電球の底半分もしくは電球の底半分の一部を囲繞してもよい。
例示の実施形態においては、反射材は、電球の内表面または外表面上に蒸着してもよい。
幾つかの実施形態において、電球と電極の間の接触面はアルミナまたは他のセラミック材で、反射のための研磨面を有してもよい。
他の実施態様においては、薄いフィルムまたは多層誘電コーティングを用いても良い。
【００３９】
図１２〜図１４は、図１に示す例示のプラズマランプ１００の詳しい図を示す。
分解図に示すランプ１００は、ランプ本体１０２を区分する内部固体誘電体１３２上に電気的に導電性のコーティング１２０が施されている（図１４参照）。
楕円形の電球１０４とそれを囲む接合部分の材料１３４（図１２参照）を示す。
電源は、駆動プローブ通路１３６内に近接して挿入された電気的に単極のプローブによってランプ１００に供給される。
二個の対向する電気的に導電の素子１２４、１２６が穴１３８を金属化処して形成され（図１４参照）、ランプ本体１０２の中心に向かって延び（図１参照）、電場を集中させランプ１０４を励起するための高電圧を蓄積する。
導電性の表面によって導電素子１２４、１２６に接続された双極子アーム１２２が電球１０４に向かって電圧を伝える。
双極子アーム１２２上のカップ状の終端部すなわち両端部１４０が、電球１０４の一部を囲繞している。
双極子の両アームの導電性のコーティングを、図１４に示すようにランプ本体の組立品の外側のセクションに施しても良い。
他の実施形態において、穴１３８から両端部１４０に延びる双極子アーム１２２の中心部導電性のコーティングは、ランプ本体の中心部分に塗布されていても良い。
組立前に銀のペイント用いて中心のセクションに焼き付けても良い。
これにより、本体の外側のセクションと中心のセクションの間の空間をアークするのを防ぐことができる。
他の実施形態においては、本体は、導電素子１２４、１２６と双極子の両アームを形成する導電素子の周りに型を使ってモールドもよい。
【００４０】
フィードバックプローブ通路１４２は、ランプ本体１０２に形成され、駆動回路（例えば、図１９に例として示すランプ駆動回路１０６）に接続するフィードバックプローブをぴったりと収容する。
例示の実施形態においては、接触面の材料１３４は、プラズマアーク１０８によって放出される光を反射する、鏡面反射性の反射体として機能するように選択することもできる。
【００４１】
例示の実施形態においては、ランプ本体１０２は三個の本体部分１４４、１４６及び１４８を含むものとして示す。
本体部分１４４及び１４８は、互いに対称な形状を有し、それぞれ、約１１．２ｍｍの厚さ１５０；約２５．４ｍｍの高さ１５２及び約２５．４ｍｍの幅１５４を有する。
中央部分１４６は約３ｍｍの厚さ１５５を有する。
上面１１６のランプ開口部１１０は、約７ｍｍの直径１５６を有する一部円筒形の形状でもよく、約３．５ｍｍの半径１５８の球状の端部を有しても良い。
駆動プローブ通路１３６及びフィードバックプローブ通路１４２は、約１．３２ｍｍの直径１６０を有しても良い。
直径１６４を有する凹部１６２が本体部分１４８に施される。
導電素子１２４、１２６の穴１３８は、約７ｍｍの直径１６６を有しても良い。
【００４２】
図１５〜図１７を参照して、有限積分時間磁区（ＦＩＴＤ）方法に基づくランプ１００の三次元電磁シミュレーションの分析例について説明する。
考察のために、電場（Ｅ）（図１７参照）、磁場（Ｈ）（図１６参照）及び電源の流れ（Ｅ場とＨ場のベクトル積、図１５参照）を個別に示すが、これらはランプ１００のトータルな電磁気的挙動の三つの相に過ぎない。
三つの図でシミュレートした例示の実施形態において、駆動プローブ１７０は、電源をランプ本体１０２に連結し、フィードバックプローブ１７２は、駆動プローブ１７０と同じく本体１０２の同じ側に置かれる。
これは、代替の実施態様であり、図１２〜図１４に示す例示の実施形態において用いる駆動プローブ及びフィードバックプローブの構成との表面的な相違点を現しているに過ぎない。
【００４３】
図１５は、例示の実施形態における、電球１０４への電源の伝送のシミュレーション１８０を示す。
入力電源は、駆動プローブ１７０を介して供給され（図１には図示せず）、双極子アーム１２２を利用して電球１０４に入射する。
ここで、電源は電球１０４の近傍に集中されていることに注目されたい。
例示の実施形態においては、電球の端部１２８、１３０に最も近い電源は、約３９０６３〜４５３１３Ｗ／ｍ２  である。
双極子アーム１２２と電球１０４の平行な中心部１８２に沿う電源は、約１０９３８から３５９３８Ｗ／ｍ２  まで変化する。
この例のシミュレーション１８０においては、電気的に導電性のコーティング１２０近傍及び電球１０４に最も近い電源が、最小である点に注目されたい。
【００４４】
図６のシミュレーション１９０に示すように、導電素子１２４、１２６は、埋設した導電素子１２４、１２６抜きにＲＦ電源が共振周波数でランプ本体１０２に供給された場合のように壁の近傍ではなく、磁場を素子自体の近傍に集中させ形成する。
高磁場の集中する領域は、高ＡＣ電流領域と対応する。
従って、埋設した導電素子を持たないランプと比べ、この例示の実施形態における外壁近傍の電流は小さい。
この点の重要性について以下に述べる。
図１６のシミュレーション１９０は、何れのポイントにおいても、Ｈ場のみの大きさを示し、場のベクトルの性質については無視する。
【００４５】
図１７のシミュレーション２００に示すように、電場は、双極子アーム１２２の間及び双極子の両端部１４０の間に強く集中される。
ランプ本体１０２のその他における弱い電場は、ランプ１０４のための開口部１１０の周りに施された外側の導電性コーティング１２０の切れ目近傍を除き、外側の導電性コーティングすなわち層１２０（金属化処理）によって閉じ込められる。
図１６と同様、図１７は何れのポイントにおいても、Ｅ場のみの大きさを示し、場のベクトルの性質については無視する。
【００４６】
ランプ本体１０２に対するプラズマアーク１０８の配向の結果向上した光収集効率とあわせて、Ｅ場及びＨ場のパターンが幾つかの利点を供給することができる。
この構造の共振周波数は切り離され、物理的程度すなわちランプ本体１０２のサイズからほぼ独立とされる。
これは二つの側面が見られる。
導電素子１２４、１２６近傍の磁場の集中は、これらの素子のインダクタンス、及びこれよりは程度は小さいが、接続された双極子アーム１２２が動作周波数（例えば、共振周波数）に強く影響する、ということを意味する。
双極子アーム１２２間の電場の集中は、これらの素子の静電容量が動作周波数（例えば、共振周波数）に強く影響することを意味する。
この２点を考えると、このことは、導電素子１２４、１２６及び双極子アーム１２２をもたない同寸法のランプ本体を持つランプと比べ、ランプ本体１０２のサイズを削減できることを意味する。
（比較的低い動作周波数であっても、また共振周波数が誘電体の形状、寸法及び比誘電率によって一義的に決まる、ランプ本体の単純かつ特定の形状の配置と比べても）。
例示の実施形態においては、共振周波数が、誘電体の形状、寸法及び比誘電率によって一義的に決まる、導電素子１２４、１２６及び双極子アーム１２２を持たない同じ誘電ランプ本体によって実現される体積と比べ、ランプ本体１０２の体積を小さくできる。
例示の実施形態においては、比誘電率１０以下のランプ本体１０２は、
約２．３ＧＨｚ以下の周波数で動作するには、約３ｃｍ３  以下の体積
；約２ＧＨｚ以下の周波数で動作するには、約４ｃｍ３  以下の体積
；約１．５ＧＨｚ以下の周波数で動作するには、約８ｃｍ３  以下の体積
；約１ＧＨｚ以下の周波数で動作するには、約１１ｃｍ３  以下の体積
；約９００ＭＨｚ以下の周波数で動作するには、約２０ｃｍ３  以下の体積
；約７５０ＭＨｚ以下の周波数で動作するには、約３０ｃｍ３  以下の体積
；約６５０ＭＨｚ以下の周波数で動作するには、約５０ｃｍ３  以下の体積
；約６５０ＭＨｚ以下の周波数で動作するには、約１００ｃｍ３  以下の体積でよい。
例示の一実施形態においては、体積約１３．８２４ｃｍ３  のランプ本体を周波数約８８０ＭＨｚで使用した。
同様なサイズでは５００ＭＨｚ以下の低い周波数でも使用可能であると思われる。
【００４７】
低周波数作動により、幾つかの例示の実施形態においては、幾つかの利点が得られるものもある。
例えば、低周波数特に５００ＭＨｚ以下で、非常に高い電源の増幅効果が比較的容易に得られる。
例えば、シリコンＬＤＭＯＳトランジスターにおいて、４５０ＭＨｚ時の典型的な効果として約７５％以上、一方、９００ＭＨｚ時で約６０％以下である。
例示の一実施形態において、比誘電率１５以下、５００ＭＨｚ以下のランプ構造用の共振周波数時の体積３０ｃｍ３  以下のランプ本体を使用し、ランプ駆動回路は７０％以上の効率を持つＬＤＭＯＳ増幅器を使用している。
所定の量のＲＦ電源を生成するのに少ないＤＣ電源で済むので、増幅効率が高ければ、放熱を小さくできる。
放熱が小さいということは、パッケージ全体を小さくできるということを意味する。
それゆえ、例示の実施形態の実用上の効果としては、低い周波数でランプをさらにコンパクトに設計できることである。
例えば、コンパクトなランプが手頃な価格で手に入り、前方投写機及び後方投射型テレビ等の投写システムにより簡単に組み込むことができる。
【００４８】
幾つかの例示の実施形態において、第二の可能性のある利点としては、電磁妨害（ＥＭＩ）に対する相対的耐性である。
また、この効果はＥ場またはＨ場のいずれかを調べることで正しく評価することができる。
電流の流れの乱れによって電流にそれを支えている構造から放射する（飛び出し）力が働くと、緩やかなＥＭＩが生じる。
ランプ本体１０２内部の導電構造（例えば、双極子アーム１２２）に磁場が集中されているので、ランプ本体１０２の表面近傍、さらに最も重要なことはランプ開口部１１０に代表される乱れの近傍の電流の流れが最小限に抑えられ、それによって、ＥＭＩも最小限に抑えられることである。
Ｅ場から見るともっと微妙である。
図１８は、場の電気的双極子モーメント２０２、２０３を示し、図１７に示すシミュレーション２００の電場の順応を示す線図であり、図１７の重要部分のみを明確にするために省略して示す。
双極子アーム１２２によって生じたメインの入力場の双極子モーメント２０２は、ランプ本体１０２の電気的に導電性のコーティング１２０外側に誘導された寄生的場である双極子モーメント２０３とは反対向きの記号を持っている。
「反対向きの記号」とは、それぞれの双極子のアームの電場のベクトルが反対向きの方向に延びることを意味する（例えば、右手の法則を双極子モーメント２０２に当てはめと、この例においては、このページの外向きを指すベクトルとなる。一方、右手の法則を双極子モーメント２０３に当てはめると、この例においては、このページの内向きを指すベクトルとなる）。
実際の効果は、メインの場すなわち双極子モーメント２０２によって放射された場２０１が、遠い場の領域２０５における寄生的双極子モーメント２０３によって放射された場２０４を打ち消し、ＥＭＩを最小化することである。
【００４９】
幾つかの例示の実施形態において、さらに可能な利点は、電球１０４近傍の絶縁破壊に対する空気の耐性が高まることである。
図１７に示すように、この例の設計においては、電場の分布のピークは、空気よりも高い絶縁破壊電圧をもつ本体１０２内に収まる。
【００５０】
例示の実施形態においては、ランプ１００は、アルミナセラミックで組み立てられ、セラミックの構成部品すなわち本体部分１４４〜１４８にシルバーペイントを焼き付けて金属蒸着を行い、電気的に導電性のコーティング１０８を施している。
この例示の実施形態においては、共振周波数は、外寸約２５．４×２５．４×２５．４ｍｍ、すなわち１立方インチ（図１３参照）に対して、予測値の約８８０ＭＨｚに近い値であった。
電球の充填物は、この例示の実施形態においては、水銀、金属ハロゲン化物及びアルゴンガスの混合物である。
放射線トレーシングシミュレーションでは、この例示の実施形態に最小の変更を加えるだけで約５０％の集光率が得られることを示す。
【００５１】
例示の実施形態においては、ランプ本体１０２は空気よりも大きい比誘電率をもつ。
例示の実施形態においては、ランプ本体１０２は比誘電率約９．２の固体のアルミナで形成されている。
幾つかの実施形態においては、誘電材料は２〜１００の範囲に包含される比誘電率、ないしそれよりも高い比誘電率を有してもよい。
幾つかの実施形態においては、ランプ本体１０２はこのような誘電材料を一つ以上含み、上記の範囲内のランプ本体１０２の有効な比誘電率としてもよい。
ランプ本体１０２は方形でもよく、円筒形またはその他の形状でもよい。
【００５２】
上記したように、例示の実施形態においては、ランプ本体１０２の外側表面は電気めっき、ランプ本体１０２の外側表面に焼付けることができるシルバーペイントまたはその他の金属性ペイント等の電気的に導電性のコーティング１２０でコーティングを施しても良い。
電気的に導電性のコーティング１２０に接地を施し、ランプ本体１０２に印加されるラジオ周波数の電源用の境界条件を形成してもよい。
電気的に導電性のコーティング１２０は、ランプ本体１０２内にラジオ周波数の電源を保つ役割をもつこともできる。
ランプ本体１０２の領域は、コーティングを施さず、ランプ本体１０２との電源の伝送ができるようにしても良い。
例えば、電球１０４をランプ本体１０２のコーティングを施していない箇所の近傍に置き、ランプ本体１０２からラジオ周波数の電源を受け取るようにしてもよい。
【００５３】
電球１０４は、石英、サファイア、セラミックその他の望ましい電球材料でもよく、円筒形、ピル状、球形その他の望ましい形状でもよい。
図１〜図１４に示す例示の実施形態において、電球１０４は中心部で円筒形をなし各端部で半球状を成す。
一例において、外部長さ（端部から端部まで）は約１１ｍｍ、外径（中心部で）は、約５ｍｍである。
この例においては、電球１０４の内部（充填物を内包）は、内部長さは約７ｍｍ、内径（中心で）は約３ｍｍである。
円筒形部分の側面に沿う壁厚は約１ｍｍ、両端部で約２．２５ｍｍである。
他の例では、これより厚めの壁を用いても良い。
他の例では、壁は２〜１０ｍｍに包含される厚さでもよい。
他の例示の実施形態においては、電球１０４は、内幅すなわち直径が約２〜３０ｍｍに包含される範囲、壁厚は、約０．５〜４ｍｍに包含される範囲、内部長さは、約２〜３０ｍｍに包含される。
例示の実施形態においては、電球の内部は、体積は約１０ｍｍ３  〜７５０ｍｍ３  に包含される範囲である。
幾つかの例においては、電球は内部体積が約１００ｍｍ３  または約５０ｍｍ３  以下である。
これらの寸法は例示としてあげるものであり、他の実施例においては、異なる寸法をもつ電球が使われても良い。
【００５４】
一例において、電球の内部体積は、約３１．４２ｍｍ３  である。
電源が約１５０〜２００ワット時（に包含される）の定常動作中に供給される例示の実施形態においては、出力密度は、約４．７７ワット／ｍｍ３  〜６．３７ワット／ｍｍ３  （４７７０〜６３７０ワット／ｃｍ３  ）に包含される範囲となる。
この例においては、電球の内部表面積は約６２．２ｍｍ２  （０．６２２ｃｍ２  ）、壁負荷（電源対内部表面積）は約２．４１ワット／ｍｍ２  〜３．２２ワット／ｍｍ２  （２４１〜３２２ワット／ｃｍ２  ）に包含される範囲となる。
【００５５】
図１１に示す例において、電球は電球一端から延びるテール部を有しても良い。
幾つかの実施形態においては、テール部の長さ（図１１のＨで示す）は約５ｍｍ〜２５ｍｍに包含される間でよい。
幾つかの実施形態においては、これより長いあるいは短いテール部が用いられても良い。
一例において、テール部Ｈの長さは約９．５ｍｍである。
この例においては、外側長さＦ（端から端まで）は約１５ｍｍ、外径Ａ（中心部で）は約５ｍｍである。
この例においては、電球の内部（充填物が充填してある）は、内部の長さＥが約９ｍｍ、内径Ｃ（中心部で）約２．２ｍｍである。
円筒形の部分の側面に沿う壁厚Ｂは、約１．４ｍｍである。
先端部の壁厚Ｄは約２．２５ｍｍである。
半径Ｒは約１．１ｍｍである。この例においては、電球の内部体積は約３１．４２ｍｍ３である。
テール部は石英チューブを用いて電球を形成してもよい。
チューブは一端部で封止し電球の先端部を形成する。
電球はチューブの開端部から充填され封止される。
封止されたチューブを液体窒素の槽にいれ、ランプの他端でチューブをトーチでつぶし、これによって電球を封止しテール部を形成する。
次につぶしたチューブをテール部の望ましい長さに切る。
【００５６】
幾つかの実施形態においては、テール部を、電球を整列し正しく取り付けるために用いることもできる。
例えば、図２１及び図２２に示すように、テール部を整列するために溝が施されてもよい。
幾つかの例示の実施形態において、光ダイオードまたはその他の光センサをテール部の端部の近傍に置き、電球からの光を感知してもよい。
図２１に示すように、テール部はカバーで囲んでもよく、光ダイオードは、カバーによって外部からの光を遮蔽してもよい。
光ダイオードは、駆動回路を制御する目的でランプが始動されたことを判断するために用いられても良く、調光その他の制御機能で使うこともできる。
【００５７】
例示の実施形態において、電球１０４は、ランプ本体１０２からラジオ周波数の電源を受けると発光プラズマを形成する充填物を内包している。
充填物は希ガス及び金属ハロゲン化物を含んでもよい。
水銀等の添加剤が使用されても良い。
始動促進剤が用いられても良い。
この目的で少量のＫｒ８５等の不活性の放射線放射体が用いられても良い。
他の実施態様においては、硫黄、セレンまたはテルル等の異なる充填物が用いられても良い。
幾つかの例示の実施形態において、硫黄、セレンまたはテルルの放電を安定させるために臭化セシウム等の金属ハロゲン化物が加えられてもよい。
【００５８】
幾つかの例示の実施形態において、起動時にガスの抵抗を増すために高圧の充填物が用いられても良い。
これは、定常動作を行うフルの明るさに達するのに必要な全体の起動時間を縮めるために使うこともできる。
例示の一実施形態において、ネオン、アルゴン、クリプトンまたはキセノン等の希ガスが２００トール〜３０００トールの間に包含される高圧が与えられる。
幾つかの実施形態においては、大気圧以下で電球１０４を充填しやすくするためには、７６０トール以下の圧力が望ましい。
幾つかの実施形態においては、始動を促進するために１００トール〜６００トールの間の圧力が使われている。
例における高圧充填物は、室温で相対的に低い蒸気圧を持つ金属ハロゲン化物と水銀を含んでもよい。
例示の実施形態においては、充填物は金属ハロゲン化物を約１〜１００マイクログラム／電球体積ｍｍ３  と水銀１０〜１００マイクログラム／電球体積ｍｍ３  を含む。
Ｋｒ８５等の始動促進剤を用いてもよい。
幾つかの実施形態においては、約５ナノキュリー〜１マイクロキュリーの範囲に包含される放射性始動促進剤を用いても良い。
例示の一実施形態において、充填物は、水銀１．６０８ｍｇ、臭化インジウム０．１ｍｇ及びＫｒ８５約１０ナノキュリーを含む。
この例においては、望ましい起動特性に応じて約１００トール〜６００トールの範囲の圧力でアルゴンまたはクリプトンが付加される。
希ガスの絶縁破壊は圧力が高くなるにつれ難しくなるが、充填物が十分に気化しピーク時の明るさに達するのに必要な全体のウォームアップ時間が短縮できる。
上記の圧力は２２℃（室温）で測定する。
さらに高い圧力がプラズマ形成後作動温度で達成されることは周知である。
例えば、作動中は、ランプは、高圧で高濃度の放電を実現することもできる（例示の実施形態においては、例えば、２気圧以上あるいは１０〜８０気圧以上）。
【００５９】
幾つかの実施形態では、望ましいスペクトルと寿命特性を作り出すために金属ハロゲン化物の組み合わせを使うこともできる。
幾つかの例においては、第一の金属ハロゲン化物が、第二の金属ハロゲン化物との組み合わせで使われる。
幾つかの例においては、第一の金属ハロゲン化物は、ハロゲン化アルミニウム、ハロゲン化ガリウム、ハロゲン化インジウム、ハロゲン化タリウム及びハロゲン化セシウムであり、第二の金属ハロゲン化物は、ランタニド系の金属のハロゲン化物である。
例示の実施形態においては、第一の金属ハロゲン化物のドーズ量は、約１〜５０マイクログラム／電球体積立方ミリメータに包含される範囲；第二の金属ハロゲン化物のドーズ量は、１〜５０マイクログラム／電球体積立方ミリメータに包含される範囲である。
幾つかの実施形態においては、第一の金属ハロゲン化物のドーズ及び第二の金属ハロゲン化物のドーズは、約１０〜１０、０００マイクログラムに包含される範囲である。
例示の実施形態においては、ランプ作動中はこれらのドーズ量は金属ハロゲン化物の濃縮プールとなる。
希ガス及び水銀等の添加剤を用いても良い。
例示の実施形態においては、水銀のドーズ量は、水銀１０〜１００マイクログラム／電球体積ｍｍ３  に包含される範囲である。
幾つかの実施形態においては、水銀のドーズは約０．５〜５ミリグラムに包含される範囲である。
始動促進剤が用いられても良い。
少量のＫｒ８５等の不活性の放射線放射体をこの目的で用いても良い。
幾つかの例においては、約５ナノキュリー〜１マイクロキュリーに包含される範囲でＫｒ８５が付与されても良い。
【００６０】
特定の例示的実施形態においては、充填物は、ヨウ化物または臭化物等の第一の金属ハロゲン化物を約０．０５ｍｇ〜０．３ｍｇに包含される範囲で含み、ヨウ化物または臭化物等の第二の金属ハロゲン化物を約０．０５ｍｇ〜０．３ｍｇに包含される範囲で含む。
幾つかの実施形態においては、塩化物が用いられても良い。
幾つかの実施形態においては、第一の金属ハロゲン化物及び第二の金属ハロゲン化物は等量で付加される。
他の実施態様においては、第二の金属ハロゲン化物に対する第一の金属ハロゲン化物の比率は１０：９０、２０：８０、３０：７０、４０：６０、６０：４０、７０：３０、８０：２０または９０：１０でもよい。
【００６１】
幾つかの実施形態においては、第一の金属ハロゲン化物は、ハロゲン化アルミニウム、ハロゲン化ガリウム、ハロゲン化インジウムまたはハロゲン化タリウム（またはハロゲン化アルミニウム、ハロゲン化ガリウム、ハロゲン化インジウム及び／またはハロゲン化タリウムの組み合わせ）である。
幾つかの実施形態においては、第一の金属ハロゲン化物は、ハロゲン化セシウム（またはハロゲン化アルミニウム、ハロゲン化ガリウム、ハロゲン化インジウム及び／またはハロゲン化タリウムと組み合わせたハロゲン化セシウム）である。
他の実施態様においては、ドーズはアルカリ金属を含まない。
幾つかの実施形態においては、第二の金属ハロゲン化物は、ハロゲン化ホルミウム、ハロゲン化エルビウムまたはハロゲン化ツリウム（または１以上のこれらのハロゲン化金属の組み合わせ）である。
これらの例において、第一の金属ハロゲン化物は、約０．３ｍｇ／ｃｃ〜３ｍｇ／ｃｃに包含される範囲のドーズ量を付与され、第二の金属ハロゲン化物は、約０．１５ｍｇ／ｃｃ〜１．５ｍｇ／ｃｃに包含される範囲のドーズ量を付加される。
幾つかの例においては、第一の金属ハロゲン化物は、約０．９ｍｇ／ｃｃ〜１．５ｍｇ／ｃｃに包含される範囲のドーズ量で付加され、第二の金属ハロゲン化物は、約０．３ｍｇ／ｃｃ〜１ｍｇ／ｃｃに包含される範囲のドーズ量で付加される。
幾つかの例においては、第一の金属ハロゲン化物は、第二の金属ハロゲン化物よりも多いドーズ量で付加与される。
幾つかの例においては、第一の金属ハロゲン化物は、臭化アルミニウムまたは臭化インジウムであり、第二の金属ハロゲン化物は臭化ホルミウムである。
幾つかの実施形態においては、充填物は、約５０〜７６０トールに包含される範囲の圧力でアルゴンまたは他の希ガスを含む。
幾つかの実施形態においては、圧力は、１００トール以上または１５０トール以上、または以下に説明するさらに高い圧力でもよい。
一例において、アルゴンを１５０トールで用いても良い。
充填物には、水銀およびＫｒ８５等の不活性放射線放射体が含まれていてもよい。
幾つかの例においては、１００ワット以上の電源がランプに供給されてもよい。
幾つかの実施形態においては、電源は、約１５０〜２００ワットの範囲、特定の例においては、１７０ワットが使われる。
壁負荷は、１ワット／ｍｍ２  （１００ワット／ｃｍ２  ）以上でもよい。
アルミナ粉末等の熱伝導性の材料が電球と接し、以下に説明するように、高い壁負荷が使えるようにしても良い。
幾つかの例においては、以下にさらに詳しく説明するように、これらの充填物を使い、１５０〜２００（に包含される）ワット数で作動されたときに、１５、０００〜２３、０００（に包含される）ルーメンが得られるようにしてもよい。
これにより、１００ルーメン／ワットの発光効率が得られ、幾つかの実施形態においては、１２０ルーメン／ワット以上がえられる。
【００６２】
図２０〜図２５及び図２７〜図３０に示すタイプのランプを使う例においては、二つの球形端部を有する円筒形の本体で、内径１０ｍｍ、内部長さ１４ｍｍ、円筒上の壁厚２ｍｍ、端部の壁厚３ｍｍの電球を用いても良い。
外寸は、外径１４ｍｍ、長さ２０ｍｍである。
テール部１０ｍｍが一端部に加えられる。
この例の電球用の充填物は、ＩｎＢｒ０．２ｍｇ、ＨｏＢｒ３０．１ｍｇ、Ｈｇ２．４μｌ、アルゴン５０ｈＰａ（７１２ｎＣｉＫｒ８５）である。
他の例では、電球の内径４ｍｍ、外径８ｍｍ、内部長さ１０ｍｍ、外部長さ１６ｍｍ、テール部直径（名目）５ｍｍ、テール部長さ１０ｍｍである。
この例においては、充填物は、ＩｎＢｒ０．２ｍｇ／ＨｏＢｒ３０．１ｍｇ／Ｈｇ０．４μｌである。
【００６３】
これらの電球、圧力及び充填物は例としてあげたものであり、他の実施態様においては他の圧力及び充填物を用いることができる。
【００６４】
接触面の材料１３４の層は、ランプ本体１０２の電球１０４と誘電材料の間に置かれてもよい。
例示の実施形態においては、接触面の材料１３４は、ランプ本体１０２よりも低い熱伝導率を有していても良く、電球１０４とランプ本体１０２間の熱伝導率を最適化するために用いてもよい。
例示の実施形態においては、接触面の材料１３４は、約０．５〜１０ワット／メーター−ケルビン（Ｗ／ｍＫ）に包含される範囲の熱伝導率を有すればよい。
例えば、パッキング濃度５５％、熱伝導率が約１〜２ワット／メーター−ケルビン（Ｗ／ｍＫ）の範囲のアルミナ粉末（４５％分別空隙率）を用いても良い。
幾つかの実施形態においては、アルミナ粉末を高濃度でパックするために遠心分離機を用いても良い。
例示の実施形態においては、アルミナ粉末の層は、約１／８ｍｍ〜１ｍｍに包含される範囲の厚さで用いることができる。
または、セラミックベースの接着剤またはそのような接着剤の混合物の薄い層を用いても良い。
剤形に応じて、広い範囲の熱伝導性が可能である。
実用的には、一度望ましい値に近い熱伝導率を持つ層成分を選択すれば、層の厚さをかえることによって、調整することができる。
幾つかの例示の実施形態では、電球１０４の周囲に材料の分離層を含まず、ランプ本体１０２に直接導電経路を提供するものもある。
または、電球１０４は、空気−隙間（または、隙間に充填された他のガス）、真空隙間によってランプ本体１０２から分離されていてもよい。
【００６５】
例示の実施形態においては、ランプ本体１０２の近傍に位置する電球１０４の内表面または外表面に反射材を蒸着してもよく、反射体をランプと接触面の材料１３４の間に置いても良く（図１２参照）、反射体を内部に埋設してもよく、または、接触面の材料１３４の下に置いても良い（例えば、接触面の材料１３４が透明の場合）。
または、接触面の材料１３４が反射材でもよく、または反射表面を有していても良い。
幾つかの実施形態においては、接触面の材料１３４はアルミナまたは他のセラミック材で、反射のための研磨面を有していても良い。
他の実施態様においては、薄いフィルム、多層誘電コーティングを用いてもよい。
他の実施態様においては、他の材料を用いても良い。
幾つかの例においては、反射表面は、薄いフィルム、多層誘電コーティングが施されていても良い。
この例においては、コーティングは、マイクロ波電源が発光プラズマを加熱するのを妨げない反射材でできている。
この例においては、薄いフィルム層を伝播する電磁波同士が干渉しあうことによって、それぞれの波長オーダーの長さ−スケールで屈折率変化をしながら、代わりに調整された広帯域の反射性がプラズマの出射範囲全体に得られる。
層の数及び個々の厚さは設計上の主要な変数である。
Ｈ．Ａ．ＭｃＬｅｏｄ、「薄フィルム光学フィルタ」３版、物理学出版会（２００１）、  ５、７章参照。
電球１０４に直近の厳しい環境において耐久性を持たせるために、例のコーティングは、波長０．１２．ｍｕ．ｍ〜４．５．ｍｕ．ｍ間で透明な二酸化ケイ素（ＳｉＯ．ｓｕｂ．２）の層でできていてもよい。
別の例示の実施形態では、コーティングは、０．４３．ｍｕ．ｍ〜６．２．ｍｕ．ｍ間で透明な二酸化チタン（ＴｉＯ．ｓｕｂ．２）の層でできていてもよい。
例のコーティングでは、各層が０．１．ｍｕ．ｍ〜１０．ｍｕ．ｍの間の範囲の厚さを有する約１０〜１００層を有するものであっても良い。
【００６６】
温度を管理するために、ランプ本体１０２の側面を囲んで及び／または底面に沿って１以上の放熱装置を用いてもよい。
電球材料の作動温度以下に保ちながら、高い明るさが得られるハイピーク時のプラズマ温度を提供するランプ構成を選択する手がかりとなるサーマルモデルを用いルこともできる。
ＴＡＳソフトウエアパッケージを含む例示のサーマルモデルのソフトウエアは、ハーバードサーマル社（ハーバード、マサチューセッツ州）から入手できる。
【００６７】
図１９は、例示としてあげるランプ駆動回路１０６を示す。
回路１０６は、ランプ本体１０２に挿入された駆動プローブ１７０に接続され、ランプ本体１０２にラジオ周波数の電源を供給する。
図１９の例において、ランプ１００はランプ本体１０２に挿入されたフィードバックプローブ１７２を含み、ランプ本体１０２から電源のサンプルを取りそれをランプ駆動回路１０６にフィードバックとして供給する。
例示の実施形態において、プローブ１７０及び１７２は、ランプ本体１０２にシルバーペイントを使って接着された真ちゅうの棒でもよい。
他の実施態様においては、ランプ本体１０２との接続を変えることができる、セラミックまたは他の材料のシースあるいはジャケットをプローブ１７０、１７２の周囲に用いてもよい。
例示の実施形態においては、プリント回路基板（ＰＣＢ）をランプ駆動回路１０６用にランプ本体１０２を横断して置かれても良い。
プローブ１７０、１７２は、ＰＣＢに半田付され、ＰＣＢの端部からランプ本体１０２の中へ延出してもよい（ＰＣＢに平行及び／またはランプ本体１０２に直角）。
他の実施態様においては、プローブ１７０、１７２は、ＰＣＢに対し直角でもよく、ＳＭＡコネクターまたは他のコネクターを通じてランプ駆動回路１０６に接続されてもよい。
別の実施例においては、プローブ１７０、１７２は、ＰＣＢ配線によって提供され、配線を含むＰＣＢの部分がランプ本体１０２の内部に延びてもよい。
他の実施態様においては、マイクロストリップラインすなわちフィンラインアンテナ等の他のラジオ周波数供給部を用いても良い。
【００６８】
プローブ１７０、１７２には、様々な位置が可能である。
これらの位置を支配する物理的原理は、連結する望ましい電源の程度、対、ランプ本体１０２内のＥ−場の強さである。
駆動プローブ１７０に求められるのは、強い電源を結合することである。
従って、幾つかの実施形態においては、駆動プローブ１７０は、最大磁場の近傍に置かれる。
フィードバックプローブ１７２に求められるのは、弱い電源の結合することである。
従って、幾つかの実施形態においては、フィードバックプローブ１７２は、最大磁場からはなして置かれる。
【００６９】
増幅器２１０のような電源供給装置を含むランプ駆動回路１０６は、ラジオ周波数の電源を供給する駆動プローブ１７０に連結される。
増幅器２１０は、マッチング回路２１２を介して駆動プローブ１７０に連結し、インピーダンス整合を提供する。
例示の実施形態においては、ランプ駆動回路１０６は、ランプ１００の定常作動条件を得るために、負荷（ランプ本体１０２、電球１０４及びプラズマで形成される）と整合が取られる。
【００７０】
高性能増幅器は、動作の不安定領域を持つ場合がある。
増幅器２１０とランプ回路１０６のフィードバックループによってなされるフェーズのシフトは、ランプ１００の負荷条件が変化しても、増幅器２１０が安定領域で動作するように構成される必要がある。
フィードバックループによってもたらされた位相シフトは、フィードバックループ（マッチング回路２１２を含む）の長さ及びフェイズシフタ２１４等の回路素子によってもたらされる位相シフトによって決まる。
電球１０４の中の希ガスが点火される前の初期起動時には、負荷は開回路としての増幅器２１０に現れる。
希ガスが始動し、充填物が気化し、プラズマが定常作動条件まで昇温すると、負荷特性が変化する。
増幅器２１０とフィードバックループは、増幅器２１０が、ランプ本体１０２、電球１０４及びプラズマによってもたらされる全負荷条件にわたり安定領域内で動作するように設計されても良い。
増幅器２１０は、抵抗、容量及び誘電回路素子等のインピーダンス整合素子を直列および／または並列に含んでもよい。
同様な素子がマッチング回路で使われてもよい。
例示の一実施形態において、マッチング回路は、増幅器２１０と駆動プローブ１７０間のランプ駆動回路１０６の中に含まれるＰＣＢ線の選択された長さにより形成される。
これらの素子は、インピーダンス整合及び増幅器２１０の動作を安定領域内に保つフィードバックループ内に位相シフトができるように選択しても良い。
フェイズシフタ２１４は、増幅器２１０を安定領域内に保つのに必要な場合は、追加の相シフトを提供するために用いることもできる。
【００７１】
フィードバックループ内の増幅器２１０と位相シフトは、ランプ動作の様々な相にわたり変化する負荷条件、特に起動時の冷ガスから低常時のホットプラズマへの遷移の尺度である反射係数Гを参照しながら、設計しても良い。
増幅器の出力時の基準面に対して定義されるГは、「出る」電場Ｅｏｕｔに対する増幅器に向かう「反射された」電場Ｅｍの比率である。
場の比率であるから、Гは大きさと相の複素数である。
あるシステムにおける変化する条件を描く上で有効な方法は、複素平面上のГの挙動（用語は「負荷軌道」）の「極性図」プロットを使うことである。
極性図の特定の領域が増幅器２１０にとっての動作の不安定領域を表す場合がある。
フィードバックループ内の増幅器２１０と位相シフトは、負荷軌道が不安定領域をクロスしないように設計する必要がある。
極性図上でフィードバックループの位相シフトを変えることによって、負荷軌道を回転させることができる（フェイズシフタ２１４を用いる及び／または、望ましいインピーダンス整合を維持しながら、ランプ駆動回路１０６によって形成される回路ループの長さを許される程度に調節することによって）。
負荷軌道は、大きさを変えることによって（例えば、アッテネーターを使うことによって）、放射状にシフトさせることができる。
【００７２】
例示の実施形態においては、ラジオ周波数の電源は、約０．１ＧＨｚ〜約１０ＧＨｚの間に包含される範囲の周波数で印加される。
ラジオ周波数の電源は、ランプ１００全体の共振周波数またはその近辺で駆動プローブ１７０に印加される。
共振周波数は、全ての場を集中形成する素子の寸法及び形状に最も強く影響され、かつそれに基づいて選択される（例えば、導電素子１２４、１２６及び双極子アーム１２２）。
高周波シミュレーションソフトウエアを使って、場を集中形成する素子の材料及び形状、さらに望ましい共鳴周波数及び場の強度分布を得るランプ本体１０２及び電気的に導電性のコーティング１２０を選択することができる。
Ａｎｓｏｆｔ社（ピッツバーグ、米国ペンシルベニア州）のＨＦＳＳ、ＣＯＭＳＯＬ社（バーリントン、マサチューセッツ州）のＦＥＭＬＡＢ等のソフトウエアツールを使ってシミュレーションすることができる。
このように望ましい特性を経験的に微調整することができる。
【００７３】
例示の実施形態において、ラジオ周波数の電源は、約５０ＭＨｚ〜約１０ＧＨｚの間に包含される範囲の周波数で印加される。
ラジオ周波数の電源は、ランプ全体の共振周波数またはその近辺で駆動プローブ１７０に印加される。
周波数は、主に場を集中形成する素子に基づいて選択し、ランプ内に共振を与えることができる（ランプ本体の寸法、形状および比誘電率に一義的に基づいて選択されるのとは対照的に）。
例示の実施形態においては、周波数はランプ１００の基礎的共振モードに合わせてに選択する。
幾つかの実施形態においては、より高次のモードを使う場合もある。
例示の実施形態においては、ＲＦ電源は共振周波数または、０％〜１０％前後の範囲に包含される共振周波数で印加される。
幾つかの実施形態においては、ＲＦ電源は、共振周波数の前後約０％〜５％の範囲で印加される。
幾つかの実施形態においては、電源は共振周波数の前後約０％〜５％の範囲に包含される１つ以上の周波数で印加される場合もある。
他の例では、電源は少なくとも一つの共振モード用の共振帯域幅内にある１つ以上の周波数で印加される場合もある。
共振帯域幅は、共振周波数のいずれかの側の最大電源の２分の１の時のフル周波数の帯域幅（周波数のプロット対共振空洞用の電源）である。
【００７４】
例示の実施形態においては、ラジオ周波数の電源が、電球１００内に発光プラズマ放電を起こす。
例示の実施形態においては、電源はＲＦ波を連結することにより印加される。
例示の実施形態においては、ＲＦ電源はランプ本体１０２内で定常波を形成する周波数で連結される（継続波形放電またはマイクロ波周波数を用いるときはマイクロ波放電と呼ばれる場合もある）。
共振周波数が主にマイクロ波キャビティの形状、寸法及び比誘電率によって決まるランプとは対照的に、共振条件は、場を集中形成する素子よって形成される構造によって強く影響される。
【００７５】
例示の実施形態においては、増幅器２１０は、異なるバイアス条件時に複数の動作モードで動作し、始動を促進し、定常動作中の増幅効率全体を向上する。
例えば、増幅器２１０はバイアスがかけられ、起動中はクラスＡ／Ｂモードで動作し、より良いダイナミックレンジを提供できるようにし、定常動作はクラスＣモードで動作しより効率性を提供することもできる。
また、増幅器２１０はゲイン制御を有し、増幅器２１０のゲインを調節するために使用しても良い。
増幅器２１０は、複数のゲインステージまたは一個のステージを有することができる。
【００７６】
フィードバックプローブ１７２は、増幅器２１０の入力部に減衰器２１６及びフェイズシフタ２１４を介して連結されている。
減衰器２１６は、フィードバック信号の電源を、フェイズシフタ２１４への入力に適切なレベルに調節するために使われる。
幾つかの例示の実施形態において、フェイズシフタ２１４と増幅器２１０の間に第二の減衰器を使い、増幅器２１０による増幅に適切なレベル信号の電源を調節してもよい。
幾つかの実施形態においては、減衰器は電子制御部２１８によって制御される可変減衰器でもよい。
他の実施態様においては、減衰器は、固定値にセットしてもよい。
幾つかの実施形態においては、ランプ駆動回路１０６はなくてもよい。
例示の実施形態においては、フェイズシフタ２１４は、電子制御部２１８によって制御される電圧制御式フェイズシフタであってもよい。
【００７７】
フィードバックループは、フィードバック信号の負荷条件と相に基づく周波数で自動的に振動する。
プラズマが始動されランプ１００の温度が変化すると、負荷条件は変化するが、このフィードバックループはランプ本体１０２内の共振条件を維持するために使うことができる。
相が、ループを巡回している特定の周波数の波が建設的干渉を生じる相であった場合、またその周波数のときに、ループのトータルな反応（増幅器２１０、ランプ１００及び全ての接続素子を含む）が、その波がそのループを移動した後に減衰されずむしろ増幅される場合、そのループはその周波数で振動する。
フェイズシフタ２１４の特定の設定が建設的フィードバックを誘導するかまたは相殺的フィードバックを誘導するかは、周波数によって異なる。
フェイズシフタ２１４は、ランプの周波数反応によってサポートされる範囲内で、振動の周波数を微調整するために使うことができる。
電力吸収は周波数依存性であるので、そうすることによって、ＲＦ電源がランプ１００内に連結されるように効果的に調整する。
このように、フェイズシフタ２１４は、ランプの出力濃度を急速に微調整制御することができる。
波長の調整及び離調の両方とも使うことができる。
例えば、波長調整は、構成部品の老化によってループ全体の相が変化するときに、強度を最適化するのに使うことができる。
離調は、ランプの調光を制御するのに使うことができる。
幾つかの例示の実施形態において、定常動作のために選択された相は、わずかに共振からずれるので、最大明るさは得られない。
これにより、電子制御部２１８により明るさを増す及び／または減らす余地を残すのに役立つ。
【００７８】
図１９に示す例示のランプ駆動回路１０６において、電子制御部２１８は、減衰器２１６、フェイズシフタ２１４及び増幅器２１０に接続されている。
電子制御部２１８は、減衰器２１６による減衰のレベル、フェイズシフタ２１４の相、増幅器２１０が動作するクラス（例えば、クラスＡ／Ｂ、クラスＢまたはクラスＣモード）、及び／またはランプ本体１０２に印加される電源を制御するための増幅器２１０のゲイン、を調節する信号を供給する。
一例において、増幅器２１０は、プレドライバステージ、ドライバステージ及び出力ステージの三つのステージをもち、電子制御部２１８は各ステージに別々の信号を供給する（プレドライバステージにはドレイン電圧及びドライバステージ及び出力ステージのゲートバイアス電圧）。
プレドライバステージのドレイン電圧を調節し、増幅器２１０のゲインを調節することができる。
ドライバステージのゲートバイアスは、増幅器２１０をオン／オフするのに使うことができる。
出力ステージのゲートバイアスを使い増幅器２１０の動作モードを選択することができる（例えば、クラスＡ／Ｂ、クラスＢまたはクラスＣ）。
電子制御部２１８は、単一のアナログフィードバック回路からランプ駆動回路１０６の動作を制御する埋め込みソフトウエアまたはファームウェアを有するマイクロプロセッサ／マイクロ制御装置まで対応する。
電子制御部２１８は、特定の動作条件が検出されたときに使われる制御パラメータ（例えば、位相シフトの量または増幅器ゲイン）を内蔵する参照テーブルまたは他のメモリを有することができる。
例示の実施形態においては、光学センサ２２０、例えば可視波長において感知するシリコン光ダイオードによって、ランプの光出力強度に関するフィードバック情報が直接または、例えば整流装置であるＲＦ電源センサ２２２によって間接的に供給される。
ＲＦ電源センサ２２２を使い前方電源、反射電源または駆動プローブ１７０での実電源を測定し、ランプ１００の動作状態を判断することができる。
マッチング回路２１２は方向性結合部も含んで設計し、電源の小さい部分を分岐しそれをＲＦ電源センサ２２２に供給することに使うこともできる。
この目的で伝送された電源を検出するために、ＲＦ電源センサ２２２は、フィードバックプローブ１７２でランプ駆動回路１０６に連結されても良い。
幾つかの例示の実施形態において、電子制御部２１８によりフェイズシフタ２１４を継続的に調節し、望ましい動作条件を自動的に維持することもできる。
【００７９】
フェイズシフタ２１４の相及び／または増幅器２１０のゲインは、ランプ１００の動作条件を変えるために、起動後調節することもできる。
例えば、電球１０４内のプラズマに対する電源入力を調節し、プラズマにより放出される光の強度を調節してもよい。
これは、明るさ調節のために用いても良く、または投射ディスプレイのビデオ効果を調節するための光を調節するために用いても良い。
例えば、投射ディスプレイシステムは、マイクロディスプレイを使いパルス幅変調（ＰＷＭ）を使って投射イメージの強度を制御することもできる。
ＰＷＭは、表示フレームごとに「ＯＮ」または「ＯＦＦ」状態において使われる時間の一部分を制御することによって、いずれの特定のピクセルの強度をも比例調節を行う。
ビデオの暗フレーム中のランプ１００の明るさを減らすことにより、ＰＷＭ値のより大きな範囲を、ビデオのフレーム内のシェードを区別するために用いることもできる。
ランプ１００の明るさを用いて、カラー輪の特定のカラー区画の間に調節しカラーバランス調節したり、カラー輪のグリーン区画の間にランプ１００の明るさを減らすことによって、ダークシーンにおけるグリーンスノー効果を補正したりすることもできる。
【００８０】
他の例示の実施形態では、フェイズシフタ２１４を調節することにより、ランプ回路１０６により与えられた電源をより大きな帯域幅に広げることもできる。
これにより、いずれの周波数でも、電磁妨害（ＥＭＩ）を減らすことができ、ＥＭＩに関するＦＣＣ規制に適合することができる。
例示の実施形態においては、スペクトルの拡大の程度は、５〜３０％以内である。例示の一実施形態において、電子制御部２１８は、鋸歯状の電圧信号を生成し、それをフェイズシフタ２１４に印加される制御電圧信号と合計する電気回路を有しても良い。
他の例では、電子制御部２１８は、外部の低域フィルタを通過しフェイズシフタ２１４に印加される調節済み制御電圧信号を生成するパルス幅調節済み（ＰＷＭ）信号を生成するマイクロ制御装置を有しても良い。
例示の実施形態において、電球１０４内のプラズマに重大なインパクトを与えずにＥＭＩを減らすことに有効なレベルで、フェイズシフタ２１４を改良することができる。
【００８１】
例示の実施形態においては、増幅器２１０は、ランプ１００用の異なる動作モードの間に、異なるバイアス条件で動作させることもできる。
増幅器２１０のバイアス条件は、ＤＣ−ＲＦ効果に大きなインパクトを与える場合もある。
例えば、クラスＣモードで動作するようバイアスをかけられた増幅器は、クラスＢモード動作するようバイアスをかけられた増幅器よりも効果的であり、さらに、クラスＡ／Ｂモードで動作するようバイアスをかけられた増幅器よりも効果的である。
しかし、クラスＡ／Ｂモードで動作するようバイアスをかけられた増幅器は、クラスＢモードで動作するようバイアスをかけられた増幅器よりも良いダイナミックレンジを有し、さらに、クラスＣモードで動作するようバイアスをかけられた増幅器よりも良いダイナミックレンジを有する。
【００８２】
一例において、まず、ランプ１００がオンされると、増幅器２１０はクラスＡ／Ｂモードにバイアスをかけられる。
クラスＡ／Ｂは、よりよいダイナミックレンジとさらに多くのゲインを出し、増幅器２１０がプラズマを始動し、起動中に調節するときにランプ１００の共振周波数を生じさせる。
ひとたびランプ１００がフルの明るさに達すると、増幅器のバイアスは取り除かれ、増幅器２１０は、クラスＣモードに置かれる。
これにより、より高い効果が得られる。
しかし、クラスＣモードにおけるダイナミックレンジでは、ランプ１００の明るさが一定レベル以下に調節されたとき（例えば、フルの明るさの約７０％以下）は、十分でない場合もある。
明るさが閾値よりも低いと、増幅器２１０が変化してクラスＡ／Ｂモードに戻る場合もある。
幾つかの実施形態においては、代わりにクラスＢモードを用いてもよい。
【００８３】
図２０〜図２５は別の例示の実施形態を示す。
図２０〜図２５の例は、約１５０ＭＨｚで動作するように設計され、高性能増幅器を使用することができる。
例示の実施形態においては、増幅器の効率は、８０％ないし９０％以上である。
例示のランプ１０００は駆動回路および電子部から独立したランプ本体を有する。
駆動回路（電圧制御式発振器、増幅器、マイクロプロセッサ及びプリント基板を含む）は、放熱部１０１１がついた独立の筺体１００９に覆われている。
電源は、駆動回路からランプ本体のプローブに同軸ケーブルを通じて供給される。
同軸ケーブル用のコネクターを１００７に示す。
電源は、ランプ本体に供給され、ランプ本体の中の共振アンテナ構造によって受け取られる。
電源は、アンテナ構造によって電球１００４に連結される。
ランプ本体は、この例においては、アルミナまたは他の固体の誘電材料等のセラミック材でできている。
ランプ本体は、電球の放熱と、プローブから電球までの電源の導体の役割を果たす。ランプ本体は金属製の筺体に覆われている。
筺体のフロントカバー１００５を図２０に示す。
フロントカバー１００５は、電球から光が出られるように切り欠きを有する（図２１の１０１３に示す）。
図２１は、フロントカバー１００５の裏側を示す。
カバーは電球のテール部を収める溝１０１５を有し、電球を整列し取り付ける役割を果たす。
幾つかの実施形態においては、溝が光ダイオードまたは他の光センサで感知する光の通路を提供する。
光はテール部を通って溝に移動し、そこで感知される。
【００８４】
図２２は誘電性のランプ本体１１００を示す。
導電素子（図１の１２４及び１２６に対応）は、導電性材料で被覆されたランプ本体内の穴１１３８により形成される。
穴は、旋盤のセンターでランプ本体の頂部から２２．５ｍｍくり抜き、直径は約５ｍｍである。
ランプ本体にＲＦ電源を供給するプローブを収容する別の開口１１４２を形成する。
開口１１４２は、頂部表面から約２９．５ｍｍ、直径は約２．５ｍｍである。
一例において、ランプ本体１１００は、約１５０ＭＨｚで動作するように設計される。
この例においては、ランプ本体は、長さＬは約１８０ｍｍ、幅Ｗは約３５ｍｍ、高さＨは約４５ｍｍである。
この長さを使い、導電素子（穴１１３８及び反対側の穴に対応により形成）の長さを提供し、約１５０ＭＨｚの共鳴構造を提供する。
この例においては、長さＬは、幅Ｗまたは高さＨの３倍以上である。
他の実施態様においては、導電素子及びランプ本体の幅Ｗまたは高さＨまたは他の寸法は調節されて異なる長さＬを提供する。
高周波数シミュレーションソフトウエアを用い、希望の周波数の共鳴構造が得られる寸法の組み合わせを決めても良い。
この実施態様においては、ランプ本体の体積は約２８３ｃｍ３  、電球の体積は、約５００〜１５００ｍｍ３  の範囲である。
この例においては、電球の体積はランプ本体の百分の１以下である。
他の例では、ランプの体積は、約１００ｃｍ３  〜１０００ｃｍ３  の範囲、３００ＭＨｚ〜３０ＭＨｚ以下に包含される周波数で動作する。
より低い周波数の集中素子をランプ本体と組み合わせ、小さいサイズを維持しつつ静電容量とインダクタンスを付加し、周波数を下げることもできる。
【００８５】
ランプ本体１１００は、アルミナ（または他のセラミックまたは固体の誘電材料）の７個の部材から組み立てられる。
各端部の２個の部材は穴１１３８とプローブの開口１１４２を有している。
部材は長さが約３０ｍｍである。
図２３、図２４および図２５に３個の中心部のセクションを示す。
セクション１１００Ｂは、導電性のアンテナ電極１１４０Ｂと導電性の頂部表面を有し、約２ｍｍの小さい隙間で隔てられている。
長さは約２８ｍｍである。導電性アンテナ電極１１４０Ｂは、幅約１０ｍｍ、長さ約７ｍｍ（２ｍｍの区画が半径５ｍｍで終端している）である。
中心部のセクション１１００Ｃは長さ約４ｍｍ、凹部は被覆されておらず、両電極１１４０Ｂと１１４０Ｄを分割している。
表面１１２２Ｃ（および反対側の表面）は被覆され、双極子アンテナ構造の中心部を提供し、セクション１１００Ｂ、１１００Ｃの穴と電気的接続をしている。
被覆領域は頂部表面から下方に約２５ｍｍ延在し半径５ｍｍの部分で終端している。
セクション１１００Ｃは、導電性のアンテナ電極１１４０Ｃと導電性の頂部表面を有し、約２ｍｍの小さい隙間で隔てられている。
長さは約２８ｍｍである。
導電性のアンテナ電極１１４０Ｃは幅約１０ｍｍ、長さ約７ｍｍ（２ｍｍの区画が半径５ｍｍで終端している）である。
【００８６】
図２７は別の例示の実施形態に係るランプ本体１３００を示す。
ランプ本体は、４５０ＭＨｚで動作するように設計され、効率７０％、７５％、または幾つかの実施形態においては８０％以上の増幅器とともに用いられる。
ランプ本体１３００は、アルミナ（または他のセラミックまたは固体の誘電材料）の３個の区画から組み立てられている。
長さＬは約３３ｍｍ、幅Ｗは約３５ｍｍ、高さＨは約４５ｍｍである。
穴１３３８は、頂部表面から約２２ｍｍ、直径は約６ｍｍである。
プローブの開口部は、頂部表面から約２９ｍｍ、直径約２．５ｍｍである。
この例においては、長さＬは、高さＨ及び幅Ｗ以下である。
この例においては、ランプ本体の体積は約５１．９８ｃｍ３  である。
他の例では周波数３００〜６００ＭＨｚの間で使用され、体積は約３０ｃｍ３  〜１００ｃｍ３  の範囲である。
【００８７】
図２８、図２９及び図３０はランプ１３００の各セクションを示す。
セクション１３００Ｂは導電性のアンテナ電極１３４０Ｂと導電性の頂部表面を有し、約２ｍｍの小さい隙間で隔てられている。
長さは約１５ｍｍである。
中心セクション１３００Ｃは長さ約３ｍｍ、両電極１３４０Ｂ、１３４０Ｄに分割する凹部は、被覆されていない。
表面１３２２Ｃ（及び反対側の表面）は被覆されて、双極子アンテナ構造の中心セクションをなしセクション１３００Ｂ及び１３００Ｃの穴と電気的接続を作る。
被覆領域は、頂部表面から約２５ｍｍ下方に延在し、半径４．５ｍｍ部分で終端する。
電球の凹部は幅約９ｍｍである。
セクション１３００Ｄは、導電性のアンテナ電極１３４０Ｄと導電性の頂部表面を有し、約２ｍｍの小さい隙間で隔てられている。
長さは、約１５ｍｍである。
【００８８】
図２６は、別の例示の実施形態に係るランプ１２００の断面図である。
ランプ１２００はフィードバックプローブを持たず、異なる電源回路を使う点以外は図９のランプと同様である。
ランプ１２００は、電球１０４、ランプ本体１０２、導電素子１２４及び１２６、電気的に導電性の層１２０、双極子アーム１２２、駆動プローブ１７０及びセンサ２２０を有する。
図２６に示すように、ランプ駆動回路１２０４は、発振器１２５０を含んで示され、増幅器１２１０（または他のラジオ周波数（ＲＦ）電源の供給源）を用いて駆動プローブ１７０にＲＦ電源を供給してもよい。
駆動プローブ１７０はランプ１２００の固体の誘電体に埋設されている。
制御電子部１２１８は、駆動プローブ１７０に供給される周波数と電源のレベルを制御する。
制御電子部１２１８は、ランプ駆動回路１２０６を制御するためのマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラとメモリまたは他の電気回路を含んでも良い。
制御電子部１２１８は、電源を、初期始動用の第一の周波数と電源レベル、初期始動後の起動用の第二の周波数と電源レベル及びランプ１２００が定常動作に達してからの第三の周波数と電源レベル、として供給してもよい。
幾つかの例示の実施形態において、追加の周波数を供給し、起動中の負荷の変化する条件に適応させ、プラズマを昇温してもよい。
幾つかの実施形態においては、例えば１６以上の異なる周波数を参照テーブルに記憶し、ランプ１２００は、予め決められた時間に異なる周波数を回り、負荷条件の予想される変化に適応するようにしても良い。
他の実施態様においては、周波数は検出されたランプの動作条件に基づいて調節されてもよい。
制御電子部１２１８は、制御パラメータ（例えば、周波数設定）を記憶した参照テーブルまたは他のメモリを含み、特定の動作条件が検出されたときに用いられるようにしても良い。
例示の実施形態においては、ランプの光の出力強度に関するフィードバック情報を、例えば、可視波長で感応するシリコン光ダイオード等の光学センサ２２０から直接供給するか、または例えば、整流装置であるＲＦ電源センサ１２２２から間接的に供給しても良い。
ＲＦ電源センサ１２２２は、駆動プローブ１７０での前方電源、反射電源または実電源を検出し、ランプ１２００の動作状態を判断するようにしてもよい。
方向性結合器１２１２を用いて電源の小部分を分岐させ、それをＲＦ電源センサ１２２２に供給してもよい。
幾つかの実施形態においては、制御電子部１２１８が発振器１２５０の周波数を調節し、望ましい動作条件を継続的に自動的に維持するようにしてもよい。
幾つかの実施形態においては、例えば、反射電源を最小限に抑え、制御電子部が急速に周波数を切替え、周波数を上げるか下げるか、どちらが反射電源を減らせるか判断するようにしてもよい。
他の例では、明るさのレベルを維持し、制御電子部が周波数を急速に切替え、周波数を上げるか下げるか判断し、センサ２２０により検出される明るさの変化を調節するようにしてもよい。
【００８９】
図３１は、例示の実施形態とともに使われる別のランプ駆動回路を示す。
幾つかの例において、図３１に示す駆動回路は、図２１〜図２５及び図２７〜３０に示すタイプのランプとともに使われる。
図３１に示すように、この回路は望みの周波数でＲＦ電源を供給する電圧制御式発振器（ＶＣＯ）を有する。
ＲＦ電源は、三つのステージの増幅器（図３１にはプレドライバ、ドライバ、出力の各ステージで示す）に供給される。
増幅されたＲＦ電源が出力ステージからランプ本体に挿入されたプローブに供給される。
電流検出回路が駆動回路内の電流をサンプリングし電流に関する情報をマイクロプロセッサに供給する。
光ダイオードが電球から出力される光を感知し、光の強度に関する情報をマイクロプロセッサに供給する。
マイクロプロセッサは、これらの入力を使い、増幅器のドライバステージ及び出力ステージのゲインＶｇｓｌ及びＶｇｓ２を制御する。
また、マイクロプロセッサは、この情報をＶＣＯの周波数を制御するために使う。
マイクロプロセッサとＶＣＯ間の拡散スペクトル回路は、ＶＣＯへの信号を調節するために使い、先に説明したように、周波数を範囲全体に広げてＥＭＩを減らすことができる。
しかし、移相器を使う代わりにＶＣＯへの信号を調節して電源を広げても良い。
【００９０】
イグニッションの間、図３１のマイクロプロセッサは、光ダイオードからイグニッションが検出されるまで、一連の周波数を通じてＶＣＯに傾斜を与える。
また、マイクロプロセッサは、電流検出に基づいてＶｇｓｌ及びＶＧＳ２調節し、回路内の望ましい電流レベル維持する。
いったん、光の閾値がイグニッションを示すレベルを検出すると、マイクロプロセッサは、ウォームアップ状態に入る。
ウォームアップの間、マイクロプロセッサは予め定められた範囲で、ＶＣＯ周波数を下げる傾斜を与え、周波数毎の光ダイオードからの光の出力強度のトラックを保つ。
次に、最大強度が得られると判断されるレベルに周波数を調節する。
光ダイオードが、ウォームアップの完了を示す光の別の閾値レベルを感知すると、マイクロプロセッサは、ラン状態に入る。
ラン状態では、マイクロプロセッサは、小さい増減で周波数を調節し、最小の電流で目標の光レベル得るために周波数を調節すべきかどうか判断する。
ランプは、光のレベルを、ピーク時の明るさの１０％ないし５％以下、幾つかの実施形態においては１％以下にまで下げる。
調光コマンドを受け取ると、マイクロプロセッサは、Ｖｇｓｌ及びＶｇｓ２を調節して増幅器のゲインを調節し、ランプを調光する。
また、マイクロプロセッサは、周波数の微調整を続け、新しい光の出力レベルに周波数に最適化する。
【００９１】
例示の実施形態は、街路照明設備及びエリア照明設備との関連で用いることができる。
例示の実施形態において、図２２〜図２５及び図２７〜図３０に示すランプは、街路照明設備またはエリア照明設備に使われ、光を地面に向けるフード付のオーバーヘッド設備のように指向性のあるものであって、その例を図３２に示す。
これらの設備の中には、従来の金属ハロゲン化物アークランプの６０％以下または５０％以下の設備効率をもつものもある。
多くの場合、従来の電球からの光は、それほど高い指向性はもたないが、設備によって指向性を持たせている。
これらの設備では、フードまたは他のカバーによって、光に指向性を持たせているが、従来の電球に替えて、図２２〜図２５及び図２７〜図３０に示すランプを使うことにより、８０％ないし９０％以上の設備効率を達成することができる。
設備効率は、ランプから出力された光の量対目標エリア上の設備から出力された光の量で測られる。
さらに、ランプ効率は、例えばこれらのランプは、１２０または１３０ルーメン／ワットを越える（ルーメン出力／バラストまたは増幅器からランプへのワット入力で測定）。
その結果、例示の実施形態に係るランプを用いることにより、指向性の街路照明設備及びエリア照明設備の高いランプ効率及び設備効率を得ることができる。
【００９２】
上記の回路、寸法、形状、材料及び動作パラメータは、例示を意図したものであり、他の実施の態様においては異なる回路、寸法、形状、材料及び動作パラメータを用いることも可能である。
【符号の説明】
【００９３】
１００  プラズマランプ
１０２  ランプ本体
１０４  電球
１０６  ランプ駆動回路
１０８  プラズマアーク
１１０  ランプ開口部
１１４  電場
１１８  集光光学部
１２０  コーティング
１２２  双極子アーム
１２４、１２６  導電素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
2011090851.tif 000029
【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【外国語明細書】
ELECTRODELESS LAMPS AND METHODS
FIELD
[0002] The field relates to systems and methods for generating light, and more particularly to electrodeless plasma lamps.
BACKGROUND
[0003] Electrodeless plasma lamps may be used to provide bright, white light sources.  Because electrodes are not used, they may have longer useful lifetimes than other lamps.  In many applications, it is desirable to have a lamp capable of high light collection efficiency.  Collection efficiency can be expressed as the percentage of light that can be collected from a source into a given etendue, compared to the total light emitted by that source.  High collection efficiency means that most of the power consumed by the lamp is going toward delivering light where it needs to be.  In microwave energized electrodeless plasma lamps, the need for high collection efficiency is elevated due to the losses incurred by converting d.c. power to RF power.  In many applications, it is also desirable to have a lamp with high luminous efficiency.  Luminous efficiency can be expressed as lumens output per watt of input power to the lamp.
SUMMARY
[0004] Example methods, electrodeless plasma lamps and systems are described.
[0005] In one example embodiment, an electrodeless plasma lamp comprises a source of radio frequency (RF) power, a bulb containing a fill that forms a plasma when the RF power is coupled to the fill, and a dipole antenna proximate the bulb. The dipole antenna may comprise a first dipole arm and a second dipole arm spaced apart from the first dipole arm.  The source of RF power may be configured to couple the RF power to the dipole antenna such that an electric field is formed between the first dipole arm and the second dipole arm.  The dipole antenna may be configured such that a portion of the electric field extends into the bulb and the RF power is coupled from the dipole antenna to the plasma.
[0006] In one example embodiment, a method of generating light is described. The method may comprise providing a bulb containing a fill that forms a plasma when the RF power is coupled to the fill, and providing a dipole antenna proximate the bulb, the dipole antenna comprising a first dipole arm and a second dipole arm spaced apart from the first dipole arm. The RF power may be coupled to the dipole antenna such that an electric field is formed between the first dipole arm and the second dipole arm, and RF power is coupled from the dipole antenna to the plasma.
[0007] Some example embodiments provide systems and methods for increasing the amount of collectable light into a given etendue from an electrodeless plasma lamp, such as a plasma lamp using a solid dielectric lamp body.  A maximum (or substantially maximum) electric field may be deliberately transferred off center to a side (or proximate a side) of a dielectric structure that serves as the body of the lamp.  A bulb of the electrodeless lamp may be maintained at the side (or proximate the side) of the body, coinciding with the offset electric field maximum.  In an example embodiment, a portion of the bulb is inside the body, and the rest of the bulb protrudes out the side in such a way that an entire (or substantially entire) plasma arc is visible to an outside half-space.
[0008] In some example embodiments, the electric field is substantially parallel to the length of a bulb and/or the length of a plasma arc formed in the bulb.  In some example embodiments, 40% to 100% (or any rang subsumed therein) of the bulb length and/or arc length is visible from outside the lamp and is in line of sight of collection optics.  In some example embodiments, the collected lumens from the collection optics is 20% to 50% (or any range subsumed therein) or more of the total lumens output by the bulb.
[0009] In some examples, the orientation of the bulb allows a thicker bulb wall to be used while allowing light to be efficiently transmitted out of the bulb.  In one example, the thickness of the side wall of the lamp is in the range of about 2mm to 10mm or any range subsumed therein.  In some examples, the thicker walls allow a higher power to be used without damaging the bulb walls.  In one example, a power of greater than 150 watts may be used to drive the lamp body.  In one example, a fill of a noble gas, metal halide and Mercury is used at a power of 150 watts or more with a bulb wall thickness of about 3-5 mm.
[0010] In some examples, a reflector or reflective surface is provided on one side of an elongated bulb.  In some examples, the reflector may be a specular reflector.  In some embodiments, the reflector may be provided by a thin film, multi-layer dielectric coating.  In some examples, the other side of the bulb is exposed to the outside of the lamp.  In some embodiments, substantial light is transmitted through the exposed side without internal reflection and substantial light is reflected from the other side and out of the exposed side with only one internal reflection.  In example embodiments, light with a minimal number (e.g., one or no internal reflections) comprises the majority of the light output from the bulb.  In some embodiments, the total light output from the bulb is in the range of about 5,000 to 20,000 lumens or any range subsumed therein.
[0011] In some examples, power is provided to the lamp at or near a resonant frequency for the lamp.  In some examples, the resonant frequency is determined primarily by the resonant structure formed by electrically conductive surfaces in the lamp body rather than being determined primarily by the shape, dimensions and relative permittivity of the dielectric lamp body.  In some examples, the resonant frequency is determined primarily by the structure formed by electrically conductive field concentrating and shaping elements in the lamp body.  In some examples, the field concentrating and shaping elements substantially change the resonant waveform in the lamp body from the waveform that would resonate in the body in the absence of the field concentrating and shaping elements.  In some embodiments, an electric field maxima would be positioned along a central axis of the lamp body in the absence of the electrically conductive elements.  In some examples, the electrically conductive elements move the electric field maxima from a central region of the lamp body to a position adjacent to a surface (e.g., a front or upper surface) of the lamp body.  In some examples, the position of the electric field maxima is moved by 20-50% of the diameter or width of the lamp body or any range subsumed therein.  In some examples, the position of the electric field maxima is moved by 3-50 mm (or any range subsumed therein) or more relative to the position of the electric field maxima in the absence of the conductive elements.  In some examples, the orientation of the primary electric field at the bulb is substantially different than the orientation in the absence of the electrically conductive elements.  In one example, a fundamental resonant frequency in a dielectric body without the electrically conductive elements would be oriented substantially orthogonal to the length of the bulb.  In the example embodiments described herein, a fundamental resonant frequency for the resonant structure formed by the electrically conductive elements in the lamp body results in an electric field at the bulb that is substantially parallel to the length of the bulb.
[0012] In some examples, the length of the bulb is substantially parallel to a front surface of the lamp body.  In some embodiments, the bulb may be positioned within a cavity formed in the lamp body or may protrude outside of the lamp body.  In some examples, the bulb is positioned in a recess formed in the front surface of the lamp body.  In some examples, a portion of the bulb is below the plane defined by the front surface of the lamp body and a portion protrudes outside the lamp body.  In some examples, the portion below the front surface is a cross section along the length of the bulb.  In some examples, the portion of the front surface adjacent to the bulb defines a cross section through the bulb along the length of the bulb.  In some examples, the cross-section substantially bisects the bulb along its length.  In other examples 30%-70% (or any range subsumed therein) of the interior of the bulb may be below this cross section and 30%-70% (or any range subsumed therein) of the interior of the bulb may be above this cross section.
[0013] In example embodiments, the volume of lamp body may be less than those achieved with the same dielectric lamp bodies without conductive elements in the lamp body, where the resonant frequency is determined primarily by the shape, dimensions and relative permittivity of the dielectric body.  In some examples, a resonant frequency for a lamp with the electrically conductive resonant structure according to an example embodiment is lower than a fundamental resonant frequency for a dielectric lamp body of the same shape, dimensions and relative permittivity.  In example embodiments, it is believed that a lamp body using electrically conductive elements according to example embodiments with a dielectric material having a relative permittivity of 10 or less may have a volume less than about 3 cm3 for operating frequencies less than about 2.3 GHz, less than about 4 cm3 for operating frequencies less than about 2 GHz, less than about 8 cm3 for operating frequencies less than about 1.5 GHz, less than about 11 cm3 for operating frequencies less than about 1 GHz, less than about 20 cm3 for operating frequencies less than about 900 MHz, less than about 30 cm3 for operating frequencies less than about 750 MHz, less than about 50 cm3 for operating frequencies less than about 650 MHz, and less than about 100 cm3 for operating frequencies less than about 650 MHz.  In one example embodiment, a volume of about 13.824 cm3 was used at an operating frequency of about 880 MHz.  It is believed that similar sizes may be used even at lower frequencies below 500 MHz.
[0014] In some examples, the volume of the bulb may be less than the volume of the lamp body.  In some examples, the volume of the lamp body may be 3-100 times (or any range subsumed therein) of the volume of the bulb.
[0015] In example embodiments, the field concentrating and shaping elements are spaced apart from the RF feed(s) that provide RF power to the lamp body.  In example embodiments, the RF feed is a linear drive probe and is substantially parallel to the direction of the electric field at the bulb.  In some examples, the shortest distance from the end of the RF feed to an end of the bulb traverses at least one metal surface in the body that is part of the field concentrating and shaping elements.  In some examples, a second RF feed is used to obtain feedback from the lamp body.  In some examples, the shortest distance from the end of the drive probe to an end of the feedback probe does not traverse an electrically conductive material in the lamp body.  In some examples, the shortest distance from the end of the feedback probe to an end of the bulb traverses at least one metal surface in the body that is part of the field concentrating and shaping elements.   In some examples, the RF feed for providing power to the lamp body is coupled to the lamp body through a first side surface and the RF feed for obtaining feedback from the lamp body is coupled to the lamp body through an opposing side surface.  In example embodiments, the bulb is positioned adjacent to a different surface of the lamp body than the drive probe and feedback probe.
[0016] In some example embodiments, the field concentrating and shaping elements are formed by at least two conductive internal surfaces spaced apart from one another in the lamp body.  In some examples, these electrically conductive surfaces form a dipole.  In example embodiments, the closest distance between the first internal surface and the second internal surface is in the range of about 1-15 mm or any range subsumed therein.  In one example, portions of these internal surfaces are spaced apart by about 3 mm.   In one example, the internal surfaces are spaced apart from an outer front surface of the lamp body.  The front surface of the lamp body may be coated with an electrically conductive material.  In some example embodiments, the inner surfaces are spaced from the outer front surface by a distance of less than about 1-10 mm or any range subsumed therein.  In one example, the inner surfaces are spaced from the outer front surface by a distance less than an outer diameter or width of the bulb.  In some examples this distance is less than 2-5 mm or any range subsumed therein.
[0017] In some examples, the bulb is positioned adjacent to an uncoated surface (e.g., a portion without a conductive coating) of the lamp body.  In example embodiments, power is coupled from the lamp body to the bulb through an uncoated dielectric surface adjacent to the bulb.  In example embodiments, the surface area through which power is coupled to the bulb is relatively small.  In some embodiments, the surface area is in the range of about 5%-100% of the outer surface area of the bulb or any range subsumed therein.  In some examples, the surface area is less than 60% of the outer surface area of the bulb.  In some example embodiments, the surface area is less than 200 mm2.  In other examples, the surface area is less than 100 mm2, 75 mm2, 50 mm2 or 35 mm2.  In some embodiments, the surface area is disposed asymmetrically adjacent to one side of the bulb.  In some embodiments, power is concentrated in the middle of the bulb and a small plasma arc length is formed that does not impinge on the ends of the bulb.  In some examples, the plasma arc length is less than about 20% to 95% of the interior length of the bulb or any range subsumed therein.  In some examples, the plasma arc length is within the range of 2 mm to 5 mm or any range subsumed therein.
[0018] It is understood that each of the above aspects of example embodiments may be used alone or in combination with other aspects described above or in the detailed description below.  A more complete understanding of example embodiments and other aspects and advantages thereof will be gained from a consideration of the following description read in conjunction with the accompanying drawing figures provided herein.  In the figures and description, numerals indicate the various features of example embodiments, like numerals referring to like features throughout both the drawings and description.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0019] FIG. 1 shows a cross-section and schematic views of a plasma lamp, according to an example embodiment, in which a bulb of the lamp is orientated to enhance an amount of collectable light.
[0020] FIG. 1B shows a first example antenna configuration for coupling power to a bulb.
[0021] FIG. 1C shows a second example antenna configuration for coupling power to a bulb.
[0022] FIG. 1D shows the spacing between an antenna electrode and a grounded outer coating of a lamp body according to an example embodiment using the antenna configuration of Figure 1C.
[0023] FIG. 1E is a graph showing luminous efficiency in lumens per watt (LPW) for two sample lamps using the antenna configuration of Figure 1C.
[0024] FIG. 1F is a graph showing total lumens output for two sample lamps using the antenna configuration of Figure 1C.
[0025] FIG. 1G shows an example embodiment in which alumina powder is packed around the bulb and over a portion of the top of the bulb.
[0026] FIG. 1H shows an example embodiment in which a plate with an aperture is placed over the bulb.
[0027] FIGS. 1I and 1J show example embodiments with a reflective coating on the bulb.
[0028] FIG. 1K shows an example bulb with a tail.
[0029] FIG. 2 is a perspective exploded view of a lamp body, according to an example embodiment, and a bulb positioned horizontally relative to an outer upper surface of the lamp body.
[0030] FIG. 3 shows another perspective exploded view of the lamp body of FIG. 2.
[0031] FIG. 4 shows conductive and non-conductive portions of the lamp body of FIG. 2.
[0032] FIG. 5 shows a 3-D electromagnetic simulation of power transfer to the bulb in an example embodiment.
[0033] FIG. 6 shows simulated operation of an example embodiment of the lamp showing concentration of the magnetic fields around center posts.
[0034] FIG. 7 shows simulated operation of an example embodiment of the lamp showing concentration of electric fields around dipole arms.
[0035] FIG. 8 is a line drawing adaptation of the example electric fields shown in FIG. 7.
[0036] FIG. 9 is a schematic diagram of an example lamp drive circuit coupled to the lamp shown in FIG. 1.
[0037] FIGs. 10 A and B and 11 A, B, C and D show an example embodiment of a lamp designed to operate at 150 MHz.
[0038] FIG. 12 is a schematic diagram of an example lamp and lamp drive circuit according to an example embodiment.
[0039] FIG. 13 A, B, C and D show an example embodiment of a lamp designed top operate at 450 MHz.
[0040] FIG. 14 is a schematic diagram of an example lamp drive circuit according to an example embodiment.
[0041] FIG. 15 shows a lamp fixture with a hood for street or area lighting that includes a lamp according to an example embodiment.
DETAILED DESCRIPTION
[0042] While the present invention is open to various modifications and alternative constructions, the example embodiments shown in the drawings will be described herein in detail.  It is to be understood, however, there is no intention to limit the invention to the particular example forms disclosed.  On the contrary, it is intended that the invention cover all modifications, equivalences and alternative constructions falling within the spirit and scope of the invention as expressed in the appended claims.
[0043] FIG. 1 is a cross-section and schematic view of a plasma lamp 100 according to an example embodiment.  The plasma lamp 100 may have a lamp body 102 formed from one or more solid dielectric materials and a bulb 104 positioned adjacent to the lamp body 102.  The bulb 104 contains a fill that is capable of forming a light emitting plasma.  A lamp drive circuit (e.g., a lamp drive circuit 106 shown by way of example in FIG. 9) couples radio frequency (RF) power into the lamp body 102 which, in turn, is coupled into the fill in the bulb 104 to form the light emitting plasma.  In example embodiments, the lamp body 102 forms a structure that contains and guides the radio frequency power.
[0044] In the plasma lamp 100 the bulb 104 is positioned or orientated so that a length of a plasma arc 108 generally faces a lamp opening 110 (as opposed to facing side walls 112) to increase an amount of collectable light emitted from the plasma arc 108 in a given etendue.  Since the length of plasma arc 108 orients in a direction of an applied electric field, the lamp body 102 and the coupled RF power are configured to provide an electric field 114 that is aligned or substantially parallel to the length of the bulb 104 and a front or upper surface 116 of the lamp body 102. Thus, in an example embodiment, the length of the plasma arc 108 may be substantially (if not completely) visible from outside the lamp body 102.  In example embodiments, collection optics 118 may be in the line of sight of the full length of the bulb 104 and plasma arc 108.  In other examples, about 40%-100%, or any range subsumed therein, of the plasma arc 108 may be visible to the collection optics 118 in front of the lamp 100.  Accordingly, the amount of light emitted from the bulb 104 and received by the collection optics 118 may be enhanced.  In example embodiments, a substantial amount of light may be emitted out of the lamp 100 from the plasma arc 108 through a front side wall of the lamp 100 without any internal reflection.
[0045] As described herein, the lamp body 102 is configured to realize the necessary resonator structure such that the light emission of the lamp 100 is enabled while satisfying Maxwell’s equations.
[0046]  In FIG. l, the lamp 100 is shown to include a lamp body 102 including a solid dielectric body and an electrically conductive coating 120 which extends to the front or upper surface 116. The lamp 100 is also shown to include dipole arms 122 and conductive elements 124, 126 (e.g., metallized cylindrical holes bored into the body 102) to concentrate the electric field present in the lamp body 102. The dipole arms 122 may thus define an internal dipole. In an example embodiment, a resonant frequency applied to a lamp body 102 without dipole arms 122 and conductive elements 124, 126 would result in a high electric field at the center of the solid dielectric lamp body 102.  This is based on the intrinsic resonant frequency response of the lamp body due to its shape, dimensions and relative permittivity.  However, in the example embodiment of FIG. 1, the shape of the standing waveform inside the lamp body 102 is substantially modified by the presence of the dipole arms 122 and conductive elements 124, 126 and the electric field maxima is brought out to ends portions 128, 130 of the bulb 104 using the internal dipole structure.  This results in the electric field 114 near the upper surface 116 of the lamp 100 that is substantially parallel to the length of the bulb 104.  In some example embodiments, this electric field is also substantially parallel to a drive probe 170 and feedback probe 172 (see FIG. 9 below).
[0047] The fact that the plasma arc 108 in lamp 100 is oriented such that it presents a long side to the lamp exit aperture or opening 110 may provide several advantages. The basic physical difference relative to an “end-facing” orientation of the plasma arc is that much of the light can exit the lamp 100 without suffering multiple reflections within the lamp body 102. Therefore, a specular reflector may show a significant improvement in light collection performance over a diffuse reflector that may be utilized in a lamp with an end facing orientation. An example embodiment of a specular reflector geometry that may be used in some embodiments is a parabolic line reflector, positioned such that the plasma arc lies in the focal-line of the reflector.
[0048] Another advantage may lie in that the side wall of the bulb 104 can be relatively thick, without unduly inhibiting light collection performance. Again, this is because the geometry of the plasma arc 108 with respect to the lamp opening 110 is such that the most of the light emanating from the plasma arc 108 will traverse thicker walls at angles closer to normal, and will traverse them only once or twice (or at least a reduced number of times).  In example embodiments, the side wall of the bulb 104 may have a thickness in the range of about 1mm to 10mm or any range subsumed therein.  In one example, a wall thickness greater than the interior diameter or width of the bulb may be used (e.g., 2-4 mm in some examples).  Thicker walls may allow higher power to be coupled to the bulb 104 without damaging the wall of the bulb 104.  This is an example only and other embodiments may use other bulbs. It will be appreciated that the bulb is not restricted to a circular cylindrical shape and may have more than one side wall.
[0049] In Figure 1, the dipole arms 122 extend from a central portion of the bulb 104 in opposite directions out toward the ends of the bulb 128 and 130.  In the central portion, the arms 122 are closely spaced from one another and extend parallel to one another down to conductive elements 124 and 126.  In the central portion, the arms 122 may be 2-10 mm apart or 2-5 mm in some embodiments.  In a particular example, the arms are 3 mm apart in the central region.  These closely spaced arms provide a capacitance and concentrate a high electric field near the bulb.  The arms extend to end portions 140 which spreads the electric field along the length of the bulb.  The central conductors and extending arms form a dipole antenna structure and power is near field coupled from the dipole antenna to the bulb.  The outer conductive coating helps prevent far field radiation and electromagnetic interference as further described below.  While the central conductors of the dipole arms provide a capacitance in the lamp body, the conductive elements 124 and 126 provide an inductance and tend to concentrate the magnetic field.  The dipole arms 122 and conductive elements 124 and 126 form a resonant structure in some embodiments.  A probe may be used to provide radio frequency power to the dielectric lamp body which is received by the resonant structure and coupled to the load in the bulb by the dipole antenna.  In example embodiments, the radio frequency power is provided at a resonant frequency for the resonant antenna structure (comprising the dipole arms 122, conductive elements 124 and 126 and dielectric material between these elements).  This power coupling may be referred to as antenna coupling of radio frequency power to the load in the bulb.  In example embodiments, the RF power may be applied at a resonant frequency or in a range of from 0% to 10% above or below the resonant frequency or any range subsumed therein.  In some embodiments, RF power may be applied in a range of from 0% to 5% above or below the resonant frequency.  In some embodiments, power may be provided at one or more frequencies within the range of about 0 to 50 MHz above or below the resonant frequency or any range subsumed therein.  In another example, the power may be provided at one or more frequencies within the resonant bandwidth for at least one resonant mode.  The resonant bandwidth is the full frequency width at half maximum of power on either side of the resonant frequency (on a plot of frequency versus power for the resonant cavity).
[0050] In the example shown in Figure 1, the dipole arms 122 extend toward the ends of the bulb 128 and 130, but end before reaching the upper surface 116 of the lamp body which is covered with a grounded conductive coating 120.  In this example, the end portions 140 of the dipole arms form antenna electrodes.  These end portions end before crossing the mid point of the bulb (taken along the axis of the bulb’s length) and do not surround the furthest end points on the bulb at 128 and 130.
[0051] Figure 1B shows another example lamp with this antenna configuration.  The bulb is received in a recess on the outer surface of the lamp body.  The end portions 140b or electrodes extend only part way up the recess toward the upper surface 116b of the lamp body.  A space 123b along the wall of the recessed region separates the electrodes 140b from the upper surface 116b.  In some embodiments, this space 123b may range from about 1 mm to 5 mm or any range subsumed therein.  In an example embodiment, the space is about 2 mm.  A high breakdown material, such as a layer of glass frit 121b or other dielectric material, may be coated on the outside of the electrically conductive coating 120 to prevent arcing across the space.  The high breakdown material extends from the upper surface 116b, across space 123b and over the antenna electrodes 140b along the bulb recess.
[0052] Figure 1C shows an example embodiment where the electrodes 140c continue to the upper surface 116c of the lamp body.  Space 123c separates the antenna from the coating 120 on the upper surface 116c.  The space is on the top surface 116c of the lamp body.  In this example the electrodes extend to or past the mid-point of the bulb (taken along its lengthwise axis) and surround the distal ends 128c and 130c of the bulb.  In other examples, the antenna arms may extend up to 40%, 45%, 50%, 55%, 60% or more of the distance along the diameter of the bulb or extend laterally along the length of the bulb to within 20%, 10%, 5% of the distal ends of the bulb or extend to or past the distal ends of the bulb.  As in Figure 1B, a glass frit 121c or other high breakdown material may be coated over the top surface, space 123c and electrodes 140s along the bulb recess.
[0053] In some embodiments, the antenna arms form cup shaped electrodes that surround the bottom half of the bulb (other than the region where there is a gap between the two dipole arms).  The cup shape electrodes may be closely spaced to the bulb surface.  In some example, the space between the cup shaped electrodes and bulb surface is in the range of between 1-5 mm or any range subsumed therein.  In some examples, the spacing is less than 2 mm or less than 1 mm.  In some embodiments, the electrodes contact the bulb surface.  In other embodiments, the cup shaped electrodes may extend around a portion of the top half of the bulb.  In other examples, the electrodes may form a complete cup encircling the ends of the bulb.  In another example, a ring or strip of the conductive electrode may circle the bulb between the central region of the bulb and the elongate ends of the bulb.
[0054] Figure 1D shows the spacing 123c between the coating 120c on the upper surface 116c of the lamp body and the antenna electrode 140c formed in the bulb recess in the configuration of Figure 1C.
[0055] Extending the electrodes up to or past the mid-point of the bulb as shown in Figures 1C and 1D improves power coupling to the bulb and can be used to provide high luminous efficiency.  Figure 1E shows the luminous power output for two sample lamps using the antenna configuration shown in Figure 1C.  The gap between the central conductors was about 3 mm and the bulb was about 7 mm long and about 3 mm in diameter.  The lamp body comprised alumina.  In example embodiments, the fill may include holmium, argon and mercury as described further below.  In Figure 1E, the luminous power output is graphed against the net RF power provided by the amplifier to the lamp body.  As shown in Figure 1E, a the luminous power output may be more than 100 watts per lumen at a net power of 100 watts, more than 110 watts per lumen at a net power of 110 watts, more than 120 watts per lumen at a net power of 120 watts luminous efficiency and more than 130 watts per lumen at a net power of 130 watts.  As shown in Figure 1E, the peak luminous power output exceeds 140 LPW.  Figure 1F shows total lumens output for the two sample lamps.  The total lumens output at 165 watts exceeds 23000 lumens in this example.
[0056] Figure 1G shows another example antenna configuration.  In this configuration, the electrodes 140g are rectangular instead of curved.  Alumina powder is packed in the space between the bulb and electrode to provide additional heat sinking.  In this example the distance between the dipole arms in the central region is about 3 mm (in other examples, the distance is  1- 10 mm) and the electrodes 140g extend out to a distance L.  The end of the electrodes 140d extend up a distance D.  The bulb protrudes above the upper surface by a distance H.  The distance between the bulbs and the electrodes is Δ1, Δ2 and Δ3 and alumina powder is packed in these spaces.  In example embodiments, D is in the range of about 2 ? 10 mm or any range subsumed therein, L is in the range of 5 ? 20 mm or any range subsumed therein, the gap was in the range of 2 ? 15 mm or any range subsumed therein, H is in the range of -2 to 5 mm or any range subsumed therein, and Δ1, Δ2 and Δ3 are in the range of 0.25 to 3 mm or any range subsumed therein..  In a particular example, D is 5 mm, L is 12 mm, the bulb outer diameter is 5 mm, the bulb inner length is 5 mm, the protrusion of the bulb H is 1 mm, Δ1 is 0.25 mm, Δ2 is 0.5 mm and Δ3 is 0.5 mm.  In another example, D is 5 mm, L is 12 mm, the bulb outer diameter is 5 mm, the bulb inner length is 5 mm, the protrusion of the bulb H is 0 mm, Δ1 is 1 mm, Δ2 is 0.5 mm and Δ3 is 0.5 mm.  In another example, D is 5 mm, L is 14 mm, the bulb outer diameter is 5 mm, the bulb inner length is 5 mm, the protrusion of the bulb H is -1 mm, Δ1 is 0.25 mm, Δ2 is 0.5 mm and Δ3 is 0.5 mm.  In another example, D is 5 mm, L is 11 mm, the bulb outer diameter is 5 mm, the bulb inner length is 4 mm, the protrusion of the bulb H is 0 mm, Δ1 is 0.25 mm, Δ2 is 0.5 mm and Δ3 is 0.5 mm.
[0057] Figure 1H shows another example antenna configuration.  In this example, a top plate 151h with an aperture is placed over the bulb.  The aperture forms a small window (less than the size of the bulb) through which light escapes.  In an alternate embodiment, the aperture is formed by packing alumina powder over the bulb, except for an aperture region from which light can escape.
[0058] Figures 1I and 1J show additional examples in which a highly reflective coating (shown at HR) is included on the outer surface of the bulb to reflect light out of the lamp.  The reflective coating may surround the bottom half of the bulb or a portion of the bottom half of the bulb.  In example embodiments, a reflective material may be deposited on the inside or outside surface of the bulb.  In some embodiments, the interface between the bulb and the electrode may be alumina or other ceramic material and have a polished surface for reflection.  In other embodiments, a thin-film, multi-layer dielectric coating may be used.
[0059] FIGs 2-4 show more detailed diagrams of the example plasma lamp 100 shown in FIG 1.  The lamp 100 is shown in exploded view and includes the electrically conductive coating 120 (see FIG. 4) provided on an internal solid dielectric 132 defining the lamp body 102.  The oblong bulb 104 and surrounding interface material 134 (see FIG. 2) are also shown. Power is fed into the lamp 100 with an electric monopole probe closely received within a drive probe passage 136.  The two opposing conductive elements 124, 126 are formed electrically by the metallization of the bore 138 (see FIG. 4), which extend toward the center of the lamp body 102 (see also FIG 1) to concentrate the electric field, and build up a high voltage to energize the lamp 104.  The dipole arms 122 connected to the conductive elements 124, 126 by conductive surfaces transfer the voltage out towards the bulb 104.  The cup-shaped terminations or end portions 140 on the dipole arms 122 partially enclose the bulb 104.  The conductive coating for the dipole arms may be provided on the outer pieces of the lamp body assembly as shown in Figure 4.  In an alternate embodiment, the conductive coating for the central portion of the dipole arms 122 extending from the bore 138 to the end portions 140 are coated on the center portion of the lamp body.  A silver paint may be used and fired onto the center piece before assembly.  This helps prevent arcing across an air gap between the outer pieces of the body and the center piece.  In an alternate embodiment, the body may be molded around conductive elements that form the conductive elements 124 and 126 and the dipole arms.
[0060] A feedback probe passage 142 is provided in the lamp body 102 to snugly receive a feedback probe that connects to a drive circuit (e.g. a lamp drive circuit 106 shown by way of example in FIG. 9). In an example embodiment the interface material 134 may be selected so as to act as a specular reflector to reflect light emitted by the plasma arc 108.
[0061] In an example embodiment, the lamp body 102 is shown to include three body portions 144, 146 and 148. The body portions 144 and 148 are mirror images of each other and may each have a thickness 150 of about 11.2 mm, a height 152 of about 25.4 mm and width 154 of about 25.4 mm. The inner portion 146 may have a thickness 155 of about 3 mm. The lamp opening 110 in the upper surface 116 may be partly circular cylindrical in shape having a diameter 156 of about 7 mm and have a bulbous end portions with a radius 158 of about 3.5 mm.  The drive probe passage 136 and the feedback probe passage 142 may have a diameter 160 of about 1.32 mm. A recess 162 with a diameter 164 is provided in the body portion 148. The bores 138 of the conductive elements 124, 126 may have a diameter 166 of about 7 mm.
[0062] An example analysis of the lamp 100 using 3-D electromagnetic simulation based on the finite-integral-time-domain (FITD) method is described below with reference to FIGs 5 -  7.  The electric (E) field (see FIG. 7), the magnetic (H) field (see FIG. 6), and the power flow (which is the vectoral product of the E and H fields ? see FIG. 5), are separately displayed for insight, although they are simply three aspects of the total electromagnetic behavior of the lamp 100. In the example embodiment simulated in the three figures, a drive probe 170 couples power into the lamp body 102 and a feedback probe 172 is placed on the same side of the body 102 as the drive probe 170. This is an alternative embodiment representing only a superficial difference from the configuration of drive and feedback probes for use in the example embodiment shown in FIGs 2 - 4.
[0063] FIG. 5 shows a simulation 180 of power transfer to the bulb 104 in an example embodiment. Input power is provided via the drive probe 170 (not shown in FIG 1) and is incident onto the bulb 104 utilizing the dipole arms 122. It should be noted that power is concentrated near the bulb 104. In an example embodiment the power proximate the ends portions bulb 128 and 130 may be about 39063 ? 45313 W/m2. Power along the parallel central portions 182 of the dipole arms 122 104 may vary from about 10938 ? 35938 W/m2.  It should be noted that power near the electrically conductive coating 120 and proximate the bulb 104 is minimal in the example simulation 180.
[0064] As shown in a simulation 190 of FIG. 6, the conductive elements 124, 126 shape the magnetic field such that it is concentrated near the elements themselves, rather than near the walls as is the case if RF power was provided to the lamp body 102 at a resonant frequency without the embedded conductive elements 124, 126.  Regions of high magnetic field concentration correspond to regions of high AC current. Therefore, the current flow near the outer walls of the present example embodiments is small compared to a lamp without the embedded conductive elements. The significance of this will be discussed below. The simulation 190 of FIG. 6 shows at every point the magnitude of the H-field only, ignoring the vectoral nature of the field.
[0065] As shown in a simulation 200 of FIG. 7, the electric field is strongly concentrated between the dipole arms 122, and between the dipole endcaps or end portions 140. The weaker electric field in the remainder of the lamp body 102 is confined by the outer conductive coating or layer 120 (metallization), except near the discontinuity in the outer conductive coating 120 brought about by the opening 110 for the lamp 104.  Like FIG 6, FIG 5 shows at every point the magnitude of the E-field only, ignoring the vectoral nature of the field.
[0066] In addition to the improved light collection efficiency as a consequence of the orientation of the plasma arc 108 with respect to the lamp body 102, the E and H field patterns may provide several advantages. The resonant frequency of the structure may be decoupled  and be substantially independent of the physical extent or size of the lamp body 102. This can be seen in two aspects. The concentration of the magnetic field near the conductive elements 124 and 126 indicates that the inductance of those elements, and to a lesser extent the connected dipole arms 122, strongly influence the operational frequency (e.g., a resonant frequency). The concentration of the electric field between the dipole arms 122 indicates that the capacitance of those elements strongly influences the operational frequency (e.g., resonant frequency). Taken together, this means the lamp body 102, can be reduced in size relative to a lamp with a lamp body of the same dimensions but without the conductive elements 124 and 126 and dipole arms 122 (even for a relatively low frequency of operation, and even compared to both simple and specially-shaped geometries of lamp bodies where the resonant frequency is determined primarily by the shape, dimensions and relative permittivity of the dielectric body).  In example embodiments, the volume of lamp body 102 may be less than those achieved with the same dielectric lamp bodies without conductive elements 124 and 126 and dipole arms 122, where the resonant frequency is determined primarily by the shape, dimensions and relative permittivity of the dielectric body.  In example embodiments, it is believed that lamp body 102 with a relative permittivity of 10 or less may have a volume less than about 3 cm3 for operating frequencies less than about 2.3 GHz, less than about 4 cm3 for operating frequencies less than about 2 GHz, less than about 8 cm3 for operating frequencies less than about 1.5 GHz, less than about 11 cm3 for operating frequencies less than about 1 GHz, less than about 20 cm3 for operating frequencies less than about 900 MHz, less than about 30 cm3 for operating frequencies less than about 750 MHz, less than about 50 cm3 for operating frequencies less than about 650 MHz, and less than about 100 cm3 for operating frequencies less than about 650 MHz.  In one example embodiment, lamp body with a volume of about 13.824 cm3 was used at an operating frequency of about 880 MHz.  It is believed that similar sizes may be used even at lower frequencies below 500 MHz.
[0067] Low frequency operation may provide several advantages in some example embodiments. For example, at low frequencies, especially below 500 MHz, very high power amplifier efficiencies are relatively easily attained.  For example, in silicon LDMOS transistors, typical efficiencies at 450 MHz are about 75% or higher, while at 900 MHz they are about 60% or lower.  In one example embodiment, a lamp body is used with a relative permittivity less than 15 and volume of less than 30 cm3 at a resonant frequency for the lamp structure of less than 500 MHz and the lamp drive circuit uses an LDMOS amplifier with an efficiency of greater than 70%.  High amplifier efficiency enables smaller heat sinks, since less d.c. power is required to generate a given quantity of RF power.  Smaller heat sinks mean smaller overall packages, so the net effect of the example embodiment is to enable more compact lamp designs at lower frequencies.  For example, compact lamps may be more affordable and more easily integrated into projection systems, such as front projectors and rear projection televisions.
[0068] A second possible advantage in some example embodiments is the relative immunity to electromagnetic interference (EMI). Again, this effect can be appreciated from the point of view of examining either the E or H field. Loosely, EMI is created when disturbances in the current flow force the current to radiate (“jump off”) from the structure supporting it. Because the magnetic field is concentrated at conductive structures (e.g., the dipole arms 122) inside the lamp body 102, current flow near the surface of the lamp body 102 and, most significantly, near the disturbance represented by the lamp opening 110, is minimized, thereby also minimizing EMI. The E-field point of view is more subtle. FIG. 8 shows a line drawing adaptation of the electric fields of the simulation 200 shown in FIG. 7, indicating electric dipole moments 202, 203 of the field omitted for the sake of clarity in the magnitude-only depiction of FIG. 7. The dipole moment 202 of the main input field delivered by the dipole arms 122 has the opposite sign as the dipole moments 203 of the parasitic field induced on the outer electrically conductive coating 120 of the lamp body 102. By “opposite sign,” we mean that the vector of the electric fields for each dipole arm extend in opposing directions (e.g., the Right Hand Rule as applied to dipole moment 202 yields, in this example, a vector pointing out of the page, where as the Right Hand Rule as applied to dipole moments 203 yields, in this example, a vector pointing into the page). The net effect is that the field 201 radiated by the main-field dipole moment 202 cancels out the field 204 radiated by the parasitic dipole moments 203 in the far-field region 205, thus minimizing EMI.
[0069] A further possible advantage in some example embodiments is increased resistance to the dielectric breakdown of air near the bulb 104. As shown in FIG 7, the peak of the electric field distribution in this example design is contained within the body 102, which has a higher breakdown voltage than air.
[0070] In an example embodiment, the lamp 100 is fabricated from alumina ceramic and metallized to provide the electrically conductive coating 108 using a silver paint fired onto the ceramic components or body portions 144 -148.  In this example embodiment, the resonant frequency was close to the predicted value of about 880 MHz for an external dimension of about 25.4 x 25.4 x 25.4 mm, or 1 cubic inch (see FIG. 3).  The bulb fill in this example embodiment is a mixture of mercury, metal halide, and argon gas.  Ray-tracing simulations indicate that collection ratios of about 50% are achievable with minimal modifications to this example embodiment.
[0071] In example embodiments, the lamp body 102 has a relative permittivity greater than air.    In an example embodiment, the lamp body 102 is formed from solid alumina having a relative permittivity of about 9.2.  In some embodiments, the dielectric material may have a relative permittivity in the range of from 2 to 100 or any range subsumed therein, or an even higher relative permittivity.  In some embodiments, the lamp body 102 may include more than one such dielectric material resulting in an effective relative permittivity for the lamp body 102 within any of the ranges described above.  The lamp body 102 may be rectangular, cylindrical or other shape.
[0072]  As mentioned above, in example embodiments, the outer surfaces of the lamp body 102 may be coated with the electrically conductive coating 120, such as electroplating or a silver paint or other metallic paint which may be fired onto an outer surface of the lamp body 102.  The electrically conductive coating 120 may be grounded to form a boundary condition for radio frequency power applied to the lamp body 102.  The electrically conductive coating 120 may help contain the radio frequency power in the lamp body 102.  Regions of the lamp body 102 may remain uncoated to allow power to be transferred to or from the lamp body 102.  For example, the bulb 104 may be positioned adjacent to an uncoated portion of the lamp body 102 to receive radio frequency power from the lamp body 102.
[0073] The bulb 104 may be quartz, sapphire, ceramic or other desired bulb material and may be cylindrical, pill shaped, spherical or other desired shape.  In the example embodiment shown in FIGs 1-4, the bulb 104 is cylindrical in the center and forms a hemisphere at each end.  In one example, the outer length (from tip to tip) is about 11 mm and the outer diameter (at the center) is about 5 mm.  In this example, the interior of the bulb 104 (which contains the fill) has an interior length of about 7 mm and an interior diameter (at the center) of about 3 mm.  The wall thickness is about 1 mm along the sides of the cylindrical portion and about 2.25 mm on both ends.  In other examples, a thicker wall may be used.  In other examples, the wall may between 2-10 mm thick or any range subsumed therein.  In other example embodiments, the bulb 104 may have an interior width or diameter in a range between about 2 and 30 mm or any range subsumed therein, a wall thickness in a range between about 0.5 and 4 mm or any range subsumed therein, and an interior length between about 2 and 30 mm or any range subsumed therein.  In example embodiments, the interior of the bulb has a volume in the range of about 10 mm3 to 750 mm3 or any range subsumed therein.  In some examples, the bulb has an interior volume of less than about 100 mm3 or less than about 50 mm3.  These dimensions are examples only and other embodiments may use bulbs having different dimensions.
[0074] In one example, the interior bulb volume is about 31.42 mm3.  In example embodiments where power is provided during steady state operation at between about 150-200 watts (or any range subsumed therein), this results in a power density in the range of about 4.77 watts per mm3 to 6.37 watts per mm3 (4770 to 6370 watts per cm3) or any range subsumed therein.  In this example, the interior surface area of the bulb is about 62.2 mm2 (0.622 cm2) and the wall loading (power over interior surface area) is in the range of about 2.41 watts per mm2 to 3.22 watts per mm2 (241 to 322 watts per cm2) or any range subsumed therein.
[0075] In an example shown in FIG. 1K, the bulb may have a tail extending from one end of the bulb.  In some embodiments, the length of the tail (indicated at H in Figure 2G) may be between about 5 mm and 25 mm or any range subsumed therein.  In some embodiments, a longer or shorter tail may be used.  In one example, the length of the tail, H, is about 9.5 mm.  In this example, the outer length F (from tip to tip) is about 15 mm and the outer diameter A (at the center) is about 5 mm.  In this example, the interior of the bulb (which contains the fill) has an interior length E of about 9 mm and an interior diameter C at the center) of about 2.2 mm.  The wall thickness B is about 1.4 mm along the sides of the cylindrical portion.  The wall thickness D at the front end is about 2.25 mm.  The radius R is about 1.1 mm.  In this example, the interior bulb volume is about 31.42 mm3.  The tail may be formed by using a quartz tube to form the bulb.  The tube is sealed at one end which forms the front end of the bulb.  The bulb is filled through the open end of the tube and sealed.  The sealed tube is then placed in a liquid nitrogen bath and a torch is used to collapse the tube at the other end of the lamp, which seals the bulb and forms the tail.  The collapsed tube is then cut for the desired tail length.
[0076] In some embodiments, the tail may be used to align the bulb and mount it in position.  For example, a groove may be provided as shown in Figures 10B and 11A for aligning the tail.  In some example embodiments, a photodiode or other photosensor may be placed near the end of the tail to sense light from the bulb.  The tail may be enclosed by a cover as shown in Figure 10B and the photodiode may be shielded by the cover from external light.  The photodiode can be used to determine when the lamp has ignited for purposes of controlling the driver circuit and can also be used for dimming and other control functions.
[0077] In example embodiments, the bulb 104 contains a fill that forms a light emitting plasma when radio frequency power is received from the lamp body 102.  The fill may include a noble gas and a metal halide.  Additives such as Mercury may also be used.  An ignition enhancer may also be used.  A small amount of an inert radioactive emitter such as Kr85 may be used for this purpose.  In other embodiments, different fills such as Sulfur, Selenium or Tellurium may also be used.  In some example embodiments, a metal halide such as Cesium Bromide may be added to stabilize a discharge of Sulfur, Selenium or Tellurium.
[0078] In some example embodiments, a high pressure fill is used to increase the resistance of the gas at startup.  This can be used to decrease the overall startup time required to reach full brightness for steady state operation.  In one example embodiment, a noble gas such as Neon, Argon, Krypton or Xenon is provided at high pressures between 200 Torr to 3000 Torr or any range subsumed therein.  Pressures less than or equal to 760 Torr may be desired in some embodiments to facilitate filling the bulb 104 at or below atmospheric pressure.  In certain embodiments, pressures between 100 Torr and 600 Torr are used to enhance starting.  Example high pressure fills may also include metal halide and Mercury which have a relatively low vapor pressure at room temperature.  In example embodiments, the fill includes about 1 to 100 micrograms of metal halide per mm3 of bulb volume, or any range subsumed therein, and 10 to 100 micrograms of Mercury per mm3 of bulb volume, or any range subsumed therein.  An ignition enhancer such as Kr85 may also be used.  In some embodiments, a radioactive ignition enhancer may be used in the range of from about 5 nanoCurie to 1 microCurie, or any range subsumed therein.  In one example embodiment, the fill includes 1.608 mg Mercury, 0.1 mg Indium Bromide and about 10 nanoCurie of Kr85.  In this example, Argon or Krypton is provided at a pressure in the range of about 100 Torr to 600 Torr, depending upon desired startup characteristics.  Initial breakdown of the noble gas is more difficult at higher pressure, but the overall warm up time required for the fill to fully vaporize and reach peak brightness is reduced.  The above pressures are measured at 22 °C (room temperature).  It is understood that much higher pressures are achieved at operating temperatures after the plasma is formed.  For example, the lamp may provide a high intensity discharge at high pressure during operation (e.g., much greater than 2 atmospheres and 10-80 atmospheres or more in example embodiments).
[0079] Some embodiments may use a combination of metal halides to produce a desired spectrum and lifetime characteristics.  In some examples, a first metal halide is used in combination with a second metal halide.  In some examples, the first metal halide is Aluminum Halide, Gallium Halide, Indium Halide, Thallium Halide and Cesium Halide and the second metal halide is a halide of a metal from the Lanthanide series.  In example embodiments, the does amount of the first metal halide is in the range of from about from 1 to 50 micrograms per cubic millimeter of bulb volume, or any range subsumed therein and the dose amount of the second metal halide is in the range of from about from 1 to 50 micrograms per cubic millimeter of bulb volume, or any range subsumed therein.  In some embodiments, the dose of the first metal halide and the dose of the second metal halide are each in the range of from about 10 to 10,000 micrograms or any range subsumed therein.  In example embodiments, these dose amount result in a condensed pool of metal halide during lamp operation.  A noble gas and additives such as Mercury may also be used.  In example embodiments, the dose amount of Mercury is in the range of 10 to 100 micrograms of Mercury per mm3 of bulb volume, or any range subsumed therein.  In some embodiments, the dose of Mercury may be in the range of from about 0.5 to 5 milligrams or any range subsumed therein.  An ignition enhancer may also be used.  A small amount of an inert radioactive emitter such as Kr85 may be used for this purpose.  In some examples, Kr85 may be provided in the range of about 5 nanoCurie to 1 microCurie or any range subsumed therein.
[0080] In a particular example embodiment, the fill includes the first metal halide as an Iodide or Bromide in the range from about 0.05 mg to 0.3 mg or any range subsumed therein, and the second metal halide as an Iodide or Bromide in the range from about 0.05 mg to 0.3 mg or any range subsumed therein.  Chlorides may also be used in some embodiments.  In some embodiments, the first metal halide and the second metal halide are provided in equal amounts.  In other embodiments, the ratio of the first metal halide to the second metal halide may be 10:90, 20:80, 30:70, 40:60, 60:40, 70:30, 80:20 or 90:10.
[0081] In some embodiments, the first metal halide is Aluminum Halide, Gallium Halide, Indium Halide or Thallium Halide (or a combination of Aluminum Halide, Gallium Halide, Indium Halide and/or Thallium Halide).  In some embodiments, the first metal halide may be Cesium Halide (or Cesium Halide in combination with Aluminum Halide, Gallium Halide, Indium Halide and/or Thallium Halide).  In other embodiments, the dose does not include any Alkalai metals.  In some embodiments, the second metal halide is Holmium Halide, Erbium Halide or Thulium Halide (or a combination of one or more of these metal halides).  In these examples, the first metal halide may be provided in a dose amount in the range of about 0.3 mg/cc to 3 mg/cc or any range subsumed therein and the second metal halide may be provided in a dose amount in the range of about 0.15 mg/cc to 1.5 mg/cc or any range subsumed therein.  In some examples, the first metal halide may be provided in a dose amount in the range of about 0.9 mg/cc to 1.5 mg/cc or any range subsumed therein and the second metal halide may be provided in a dose amount in the range of about 0.3 mg/cc to 1 mg/cc or any range subsumed therein.  In some examples, the first metal halide is provided in a larger dose amount than the second metal halide.  In some examples, the first metal halide is Aluminum Bromide or Indium Bromide and the second metal halide is Holmium Bromide.  In some embodiments, the fill also includes Argon or another noble gas at a pressure in the range of about 50 to 760 Torr or any range subsumed therein.  In some embodiments, the pressure is 100 Torr or more or 150 Torr or more or may be at higher pressures as described below.  In one example, Argon at 150 Torr may be used.  Mercury and an inert radioactive emitter such as Kr85 may also be included in the fill.  In some examples, a power of 100 watts or more may be provided to the lamp.  In some embodiments, the power is in the range of about 150 to 200 watts, with 170 watts being used in a particular example.  The wall loading may be 1 watts per mm2 (100 watts per cm2) or more.  A thermally conductive material, such as alumina powder, may be in contact with the bulb to allow high wall loading to be used as described below.  In some examples, as described further below, these fills may be used to provide 15,000 to 23,000 lumens (or any range subsumed therein) when operated at 150 to 200 watts (or any range subsumed therein).  This can provide a luminous efficiency of 100 lumens per watt, 120 lumens per watt or more in some embodiments.
[0082] In an example used with lamps of the type shown in Figures 10, 11 and 13, a bulb may have a cylindrical body with two hemispherical ends with inner diameter of 10 mm and inner length of 14 mm, with a wall thickness 2 mm on cylinder and 3 mm at end.  The outer dimensions are 14 mm OD with 20 mm length. A 10 mm tail is added to one end.  An example fill for this bulb is 0.2 mg InBr, 0.1 mg HoBr3, and 2.4 μl of Hg, 50 hPa of argon (712 nCi Kr85).  In another example, the inner diameter of the bulb is 4mm, the outer diameter is 8mm, the inner length is 10mm, the outer length is 16mm, the tail diameter is (nominal) 5mm and the tail length is 10mm.  In this example the fill is 0.2mg InBr / 0.1mg HoBr3 / 0.4 uL Hg.
[0083]  These bulbs, pressures and fills are examples only and other pressures and fills may be used in other embodiments.
[0084] The layer of interface material 134 may be placed between the bulb 104 and the dielectric material of lamp body 102.  In example embodiments, the interface material 134 may have a lower thermal conductivity than the lamp body 102 and may be used to optimize thermal conductivity between the bulb 104 and the lamp body 102.  In an example embodiment, the interface material 134 may have a thermal conductivity in the range of about 0.5 to 10 watts/meter-Kelvin (W/mK) or any range subsumed therein.  For example, alumina powder with 55% packing density (45% fractional porosity) and thermal conductivity in a range of about 1 to 2 watts/meter-Kelvin (W/mK) may be used.  In some embodiments, a centrifuge may be used to pack the alumina powder with high density.  In an example embodiment, a layer of alumina powder is used with a thickness within the range of about 1/8 mm to 1 mm or any range subsumed therein.  Alternatively, a thin layer of a ceramic-based adhesive or an admixture of such adhesives may be used.  Depending on the formulation, a wide range of thermal conductivities is available.  In practice, once a layer composition is selected having a thermal conductivity close to the desired value, fine-tuning may be accomplished by altering the layer thickness.  Some example embodiments may not include a separate layer of material around the bulb 104 and may provide a direct conductive path to the lamp body 102.  Alternatively, the bulb 104 may be separated from the lamp body 102 by an air-gap (or other gas filled gap) or vacuum gap.
[0085] In example embodiments, a reflective material may be deposited on the inside or outside surface of the bulb 104 adjacent to the lamp body 102, or a reflector may be positioned between the lamp and interface material 134 (see FIG. 2) or a reflector may be embedded inside or positioned below interface material 134 (for example, if interface material 134 is transparent).  Alternatively, the interface material 134 may be a reflective material or have a reflective surface.  In some embodiments, the interface material 134 may be alumina or other ceramic material and have a polished surface for reflection.  In other embodiments, a thin-film, multi-layer dielectric coating may be used.  Other materials may be used in other embodiments.  In some examples, the reflective surface is provided by a thin-film, multi-layer dielectric coating.  In this example, the coating is made of a reflective material that would not prevent microwave power from heating the light-emitting plasma.  In this example, tailored, broadband reflectivity over the emission range of the plasma is instead achieved by interference among electromagnetic waves propagating through thin-film layers presenting refractive index changes at length-scales on the order of their wavelength. The number of layers and their individual thicknesses are the primary design variables.  See Chapters 5 and 7, H. A. McLeod, "Thin-Film Optical Filters," 3rd edition, Institute of Physics Publishing (2001).  For ruggedness in the harsh environment proximate to bulb 104, example coatings may consist of layers of silicon dioxide (SiO.sub.2), which is transparent for wavelengths between 0.12 .mu.m and 4.5 .mu.m. Another example embodiment consists of layers of titanium dioxide (TiO.sub.2), which is transparent to wavelengths between 0.43 .mu.m and 6.2 .mu.m.  Example coatings may have approximately 10 to 100 layers with each layer having a thickness in a range between 0.1 .mu.m and 10 .mu.m.
[0086] One or more heat sinks may also be used around the sides and/or along the bottom surface of the lamp body 102 to manage temperature.  Thermal modeling may be used to help select a lamp configuration providing a high peak plasma temperature resulting in high brightness, while remaining below the working temperature of the bulb material.  Example thermal modeling software includes the TAS software package available commercially from Harvard Thermal, Inc. of Harvard, MA.
[0087] An example lamp drive circuit 106 is shown by way of example FIG. 9. The circuit 106 is connected to the drive probe 170 inserted into the lamp body 102 to provide radio frequency power to the lamp body 102.  In the example of FIG. 9, the lamp 100 is also shown to include the feedback probe 172 inserted into the lamp body 102 to sample power from the lamp body 102 and provide it as feedback to the lamp drive circuit 106.  In an example embodiment, the probes 170 and 172 may be brass rods glued into the lamp body 102 using silver paint.  In other embodiments, a sheath or jacket of ceramic or other material may be used around the probes 170, 172, which may change the coupling to the lamp body 102.  In an example embodiment, a printed circuit board (PCB) may be positioned transverse to the lamp body 102 for the lamp drive circuit 106.  The probes 170 and 172 may be soldered to the PCB and extend off the edge of the PCB into the lamp body 102 (parallel to the PCB and orthogonal to the lamp body 102).  In other embodiments, the probes 170, 172 may be orthogonal to the PCB or may be connected to the lamp drive circuit 106 through SMA connectors or other connectors.  In an alternative embodiment, the probes 170, 172 may be provided by a PCB trace and portions of the PCB containing the trace may extend into the lamp body 102.  Other radio frequency feeds may be used in other embodiments, such as microstrip lines or fin line antennas.
[0088] Various positions for the probes 170, 172 are possible. The physical principle governing their position is the degree of desired power coupling versus the strength of the E-field in the lamp body 102. For the drive probe 170, the desire is for strong power coupling. Therefore, the drive probe 170 may be located near a field maximum in some embodiments. For the feedback probe 172, the desire is for weak power coupling. Therefore, the feedback probe 172 may be located away from a field maximum in some embodiments.
[0089] The lamp drive circuit 106 including a power supply, such as amplifier 210, may be coupled to the drive probe 170 to provide the radio frequency power.  The amplifier 210 may be coupled to the drive probe 170 through a matching network 212 to provide impedance matching.  In an example embodiment, the lamp drive circuit 106 is matched to the load (formed by the lamp body 102, the bulb 104 and the plasma) for the steady state operating conditions of the lamp 100.
[0090] A high efficiency amplifier may have some unstable regions of operation.  The amplifier 210 and phase shift imposed by a feedback loop of the lamp circuit 106 should be configured so that the amplifier 210 operates in stable regions even as the load condition of the lamp 100 changes.  The phase shift imposed by the feedback loop is determined by the length of the feedback loop (including the matching network 212) and any phase shift imposed by circuit elements such as a phase shifter 214.  At initial startup before the noble gas in the bulb 104 is ignited, the load appears to the amplifier 210 as an open circuit.  The load characteristics change as the noble gas ignites, the fill vaporizes and the plasma heats up to steady state operating conditions.  The amplifier 210 and feedback loop may be designed so the amplifier 210 will operate within stable regions across the load conditions that may be presented by the lamp body 102, bulb 104 and plasma.  The amplifier 210 may include impedance matching elements such as resistive, capacitive and inductive circuit elements in series and/or in parallel.  Similar elements may be used in the matching network.  In one example embodiment, the matching network is formed from a selected length of PCB trace that is included in the lamp drive circuit 106 between the amplifier 210 and the drive probe 170.  These elements may be selected both for impedance matching and to provide a phase shift in the feedback loop that keeps the amplifier 210 within stable regions of its operation.  The phase shifter 214 may be used to provide additional phase shifting as needed to keep the amplifier 210 in stable regions.
[0091] The amplifier 210 and phase shift in the feedback loop may be designed by looking at the reflection coefficient ?, which is a measure of the changing load condition over the various phases of lamp operation, particularly the transition from cold gas at start-up to hot plasma at steady state.  ?, defined with respect to a reference plane at the amplifier output, is the ratio of the "reflected" electric field Ein heading into the amplifier, to the "outgoing" electric field Eout traveling out. Being a ratio of fields, ??is a complex number with a magnitude and phase.  A useful way to depict changing conditions in a system is to use a "polar-chart" plot of ?'s behavior (termed a "load trajectory") on the complex plane.  Certain regions of the polar chart may represent unstable regions of operation for the amplifier 210.  The amplifier 210 and phase shift in the feedback loop should be designed so the load trajectory does not cross an unstable region.  The load trajectory can be rotated on the polar chart by changing the phase shift of the feedback loop (by using the phase shifter 214 and/or adjusting the length of the circuit loop formed by the lamp drive circuit 106 to the extent permitted while maintaining the desired impedance matching).  The load trajectory can be shifted radially by changing the magnitude (e.g., by using an attenuator).
[0092] In example embodiments, radio frequency power may be provided at a frequency in the range of between about 0.1 GHz and about 10 GHz or any range subsumed therein.  The radio frequency power may be provided to the drive probe 170 at or near a resonant frequency for the overall lamp 100.  The resonant frequency is most strongly influenced by, and may be selected based on, the dimensions and shapes of all the field concentrating and shaping elements (e.g., the conductive elements 124, 126 and the dipole arms 122). High frequency simulation software may be used to help select the materials and shape of the field concentrating and shaping elements, as well as the lamp body 102 and the electrically conductive coating 120 to achieve desired resonant frequencies and field intensity distribution.  Simulations may be performed using software tools such as HFSS, available from Ansoft, Inc. of Pittsburgh, PA, and FEMLAB, available from COMSOL, Inc. of Burlington, MA. The desired properties may then be fine-tuned empirically.
[0093] In example embodiments, radio frequency power may be provided at a frequency in the range of between about 50 MHz and about 10 GHz or any range subsumed therein.  The radio frequency power may be provided to the drive probe 170 at or near a resonant frequency for the overall lamp.  The frequency may be selected based primarily on the field concentrating and shaping elements to provide resonance in the lamp (as opposed to being selected primarily based on the dimensions, shape and relative permittivity of the lamp body).  In example embodiments, the frequency is selected for a fundamental resonant mode of the lamp 100, although higher order modes may also be used in some embodiments.  In example embodiments, the RF power may be applied at a resonant frequency or in a range of from 0% to 10% above or below the resonant frequency or any range subsumed therein.  In some embodiments, RF power may be applied in a range of from about 0% to 5% above or below the resonant frequency.  In some embodiments, power may be provided at one or more frequencies within the range of about 0 to 50 MHz above or below the resonant frequency or any range subsumed therein.  In another example, the power may be provided at one or more frequencies within the resonant bandwidth for at least one resonant mode.  The resonant bandwidth is the full frequency width at half maximum of power on either side of the resonant frequency (on a plot of frequency versus power for the resonant cavity).
[0094] In example embodiments, the radio frequency power causes a light emitting plasma discharge in the bulb 100.  In example embodiments, power is provided by RF wave coupling.  In example embodiments, RF power is coupled at a frequency that forms a standing wave in the lamp body 102 (sometimes referred to as a sustained waveform discharge or microwave discharge when using microwave frequencies), although the resonant condition is strongly influenced by the structure formed by the field concentrating and shaping elements in contrast to lamps where the resonant frequency is determined primarily by the shape, dimensions and relative permittivity of the microwave cavity.
[0095] In example embodiments, the amplifier 210 may be operated in multiple operating modes at different bias conditions to improve starting and then to improve overall amplifier efficiency during steady state operation.  For example, the amplifier 210 may be biased to operate in Class A/B mode to provide better dynamic range during startup and in Class C mode during steady state operation to provide more efficiency.  The amplifier 210 may also have a gain control that can be used to adjust the gain of the amplifier 210.  The amplifier 210 may include either a plurality of gain stages or a single stage.
[0096] The feedback probe 172 is shown to be coupled to an input of the amplifier 210 through an attenuator 216 and the phase shifter 214.  The attenuator 216 is used to adjust the power of the feedback signal to an appropriate level for input to the phase shifter 214.  In some example embodiments, a second attenuator may be used between the phase shifter 214 and the amplifier 210 to adjust the power of the signal to an appropriate level for amplification by the amplifier 210.  In some embodiments, the attenuator(s) may be variable attenuators controlled by control electronics 218.  In other embodiments, the attenuator(s) may be set to a fixed value.  In some embodiments, the lamp drive circuit 106 may not include an attenuator.  In an example embodiment, the phase shifter 214 may be a voltage-controlled phase shifter controlled by the control electronics 218.
[0097] The feedback loop automatically oscillates at a frequency based on the load conditions and phase of the feedback signal.  This feedback loop may be used to maintain a resonant condition in the lamp body 102 even though the load conditions change as the plasma is ignited and the temperature of the lamp 100 changes.  If the phase is such that constructive interference occurs for waves of a particular frequency circulating through the loop, and if the total response of the loop (including the amplifier 210, the lamp 100, and all connecting elements) at that frequency is such that the wave is amplified rather than attenuated after traversing the loop, the loop will oscillate at that frequency. Whether a particular setting of the phase shifter 214 induces constructive or destructive feedback depends on frequency.  The phase shifter 214 can be used to finely tune the frequency of oscillation within the range supported by the lamp's frequency response.  In doing so, it also effectively tunes how well RF power is coupled into the lamp 100 because power absorption is frequency-dependent.  Thus, the phase-shifter 214 may provide fast, finely-tunable control of the lamp output intensity.  Both tuning and detuning may be useful.  For example: tuning can be used to maximize intensity as component aging changes the overall loop phase; and detuning can be used to control lamp dimming.  In some example embodiments, the phase selected for steady state operation may be slightly out of resonance, so maximum brightness is not achieved.  This may be used to leave room for the brightness to be increased and/or decreased by the control electronics 218.
[0098] In the example lamp drive circuit 106 shown in FIG. 9, the control electronics 218 is connected to the attenuator 216, the phase shifter 214 and the amplifier 210.  The control electronics 218 provide signals to adjust the level of attenuation provided by the attenuator 216, the phase of phase shifter 214, the class in which the amplifier 210 operates (e.g., Class A/B, Class B or Class C mode) and/or the gain of the amplifier 210 to control the power provided to the lamp body 102.  In one example, the amplifier 210 has three stages, a pre-driver stage, a driver stage and an output stage, and the control electronics 218 provides a separate signal to each stage (drain voltage for the pre-driver stage and gate bias voltage of the driver stage and the output stage).  The drain voltage of the pre-driver stage can be adjusted to adjust the gain of the amplifier 210.  The gate bias of the driver stage can be used to turn on or turn off the amplifier 210.  The gate bias of the output stage can be used to choose the operating mode of the amplifier 210 (e.g., Class A/B, Class B or Class C).  The control electronics 218 can range from a simple analog feedback circuit to a microprocessor/microcontroller with embedded software or firmware that controls the operation of the lamp drive circuit 106.  The control electronics 218 may include a lookup table or other memory that contains control parameters (e.g., amount of phase shift or amplifier gain) to be used when certain operating conditions are detected.  In example embodiments, feedback information regarding the lamp's light output intensity is provided either directly by the optical sensor 220, e.g., a silicon photodiode sensitive in the visible wavelengths, or indirectly by the RF power sensor 222, e.g., a rectifier.  The RF power sensor 222 may be used to determine forward power, reflected power or net power at the drive probe 170 to determine the operating status of the lamp 100.  Matching network 212 may be designed to also include a directional coupler section, which may be used to tap a small portion of the power and feed it to the RF power sensor 222.  The RF power sensor 222 may also be coupled to the lamp drive circuit 106 at the feedback probe 172 to detect transmitted power for this purpose.  In some example embodiments, the control electronics 218 may adjust the phase shifter 214 on an ongoing basis to automatically maintain desired operating conditions.
[0099] The phase of the phase shifter 214 and/or gain of the amplifier 210 may also be adjusted after startup to change the operating conditions of the lamp 100.  For example, the power input to the plasma in the bulb 104 may be modulated to modulate the intensity of light emitted by the plasma.  This can be used for brightness adjustment or to modulate the light to adjust for video effects in a projection display.  For example, a projection display system may use a microdisplay that controls intensity of the projected image using pulse-width modulation (PWM).  PWM achieves proportional modulation of the intensity of any particular pixel by controlling, for each displayed frame, the fraction of time spent in either the "ON" or "OFF" state.  By reducing the brightness of the lamp 100 during dark frames of video, a larger range of PWM values may be used to distinguish shades within the frame of video.  The brightness of the lamp 100 may also be modulated during particular color segments of a color wheel for color balancing or to compensate for green snow effect in dark scenes by reducing the brightness of the lamp 100 during the green segment of the color wheel.
[00100] In another example embodiment, the phase shifter 214 can be modulated to spread the power provided by the lamp circuit 106 over a larger bandwidth.  This can reduce ElectroMagnetic Interference (EMI) at any one frequency and thereby help with compliance with FCC regulations regarding EMI.  In example embodiments, the degree of spectral spreading may be from 5-30% or any range subsumed therein.  In one example embodiment, the control electronics 218 may include circuitry to generate a sawtooth voltage signal and sum it with the control voltage signal to be applied to the phase shifter 214.  In another example, the control electronics 218 may include a microcontroller that generates a Pulse Width Modulated (PWM) signal that is passed through an external low-pass filter to generate a modulated control voltage signal to be applied to the phase shifter 214.  In example embodiments, the modulation of the phase shifter 214 can be provided at a level that is effective in reducing EMI without any significant impact on the plasma in the bulb 104.
[00101] In example embodiments, the amplifier 210 may also be operated at different bias conditions during different modes of operation for the lamp 100.  The bias condition of the amplifier 210 may have a large impact on DC-RF efficiency.  For example, an amplifier biased to operate in Class C mode is more efficient than an amplifier biased to operate in Class B mode, which in turn is more efficient than an amplifier biased to operate in Class A/B mode.  However, an amplifier biased to operate in Class A/B mode has a better dynamic range than an amplifier biased to operate in Class B mode, which in turn has better dynamic range than an amplifier biased to operate in Class C mode.
[00102] In one example, when the lamp 100 is first turned on, the amplifier 210 is biased in a Class A/B mode.  Class A/B provides better dynamic range and more gain to allow amplifier 210 to ignite the plasma and to follow the resonant frequency of the lamp 100 as it adjusts during startup.  Once the lamp 100 reaches full brightness, amplifier bias is removed which puts amplifier 210 into a Class C mode.  This may provide improved efficiency.  However, the dynamic range in Class C mode may not be sufficient when the brightness of the lamp 100 is modulated below a certain level (e.g., less than about 70% of full brightness).  When the brightness is lowered below the threshold, the amplifier 210 may be changed back to Class A/B mode.  Alternatively, Class B mode may be used in some embodiments.
[00103] Figures 10 and 11 show another example embodiment.  The example in Figures 10 and 11 is designed to operate at about 150 MHz, which permits use of a high efficiency amplifier.  In example embodiments, the amplifier may have an efficiency of 80% or 90% or more.  The example lamp 1000 has a lamp body separate from the drive circuit and electronics.  The drive circuit (including voltage controlled oscillator, amplifier, microprocessor and printed circuit board) are enclosed in a separate housing 1009 with a heat sink 1011.  Power is provided from the drive circuit to the probe of the lamp body through a coaxial cable.  The connectors for the coaxial cable are shown at 1007.  The power is provided into the lamp body and is received by the resonant antenna structure in the lamp body.  The power is coupled by the antenna structure to the bulb 1004.  The lamp body is a ceramic material such as alumina or other solid dielectric material in this example.  The lamp body acts as a heat sink for the bulb as well as a conduit for power from the probe to the bulb.  The lamp body is enclosed in a metal housing.  The front cover 1005 of the housing is shown in Figure 10A and has a cutout (shown at 1013 in Figure 10B) to allow light to escape from the bulb.  Figure 10B shows the back side of the front cover 1005.  The cover has a groove 1015 to receive the tail of the bulb, which helps align and mount the bulb.  In some embodiments, the groove may also provide a channel for light to be sensed by a photodiode or other photosensor.  Light travels through the tail into the groove where it may be sensed.
[00104] Figure 11A shows the dielectric lamp body 1100.  The conductive elements (corresponding to 124 and 126 in Figure 1) are formed by a bore 1138 in the lamp body that is coated with a conductive material.  The bore is centered 22.5 mm from the top of the lamp body and has a diameter of about 5 mm.  Another opening 1142 is also formed for receiving the probe that provides the RF power to the lamp body. The opening 1142 is about 29.5 mm from the top surface and has a diameter of about 2.5 mm.  In one example, lamp body 1100 is designed to operate at about 150 MHz.  In this example, the lamp body has a length L of about 180 mm, a width W of about 35 mm and a height H of about 45 mm.  This length is used to provide a length for conductive elements (formed by bore 1138 and a corresponding bore on the other side) that will provide a resonant structure at about 150 MHz.  In this example, the length L is more than three times the width W or height H.  In other embodiments, the width W or height H or other dimensions of the conductive elements and lamp body may be adjusted to provide for different lengths L.  High frequency simulation software may be used to determine the combination of dimensions to provide a resonant structure at the desired frequency.  In this embodiment, the volume of the lamp body is about 283 cm3 and the bulb volume may be in the range of about 500 to 1500 mm3.  In this example, the bulb has a volume more than one hundred times less than the lamp body.  In other examples, the lamp may have a volume in the range of from about 100 cm3 to 1000 cm3 and may operate at frequencies of 300 MHz or less down to 30 MHz or less or any range subsumed therein.  At lower frequencies, lumped elements may be combined with the lamp body to add capacitance and inductance to reduce frequency while maintaining a small size.
[00105] Lamp body 1100 is assembled from seven pieces of alumina (or other ceramic or solid dielectric material).  The two pieces on each end have through holes for bore 1138 and probe opening 1142.  The pieces have a length of about 30 mm.  The three center pieces are shown in Figures 11B, 11C and 11D.  Section 1100B has a conductive antenna electrode 1140B and a conductive top surface, separated by a small gap of about 2 mm.  The length is about 28 mm.  The conductive antenna electrode 1140B has a width of about 10 mm and a length of about 7 mm (a 2 mm section ending in a 5 mm radius).  The center section 1100C has a length of about 4 mm and is not coated in the recess which separates the electrodes 1140B and 1140D.  The surface 1122C (and the opposing surface) is coated to provide the central section of the dipole antenna structure and makes an electrical connection with the bore holes in sections 1100B and 1100C.  The coated region extends about 25 mm down from the top surface and ends in a 5 mm radius portion.  Section 1100C has a conductive antenna electrode 1140C and a conductive top surface, separated by a small gap of about 2 mm.  The length is about 28 mm.  The conductive antenna electrode 1140C has a width of about 10 mm and a length of about 7 mm (a 2 mm section ending in a 5 mm radius).
[00106] Figures 13A shows a lamp body 1300 according to another example embodiment.  The lamp body is designed to operate at 450 MHz and may be used with amplifiers having efficiency of more than 70%, 75% or 80% in some embodiments.  The lamp body 1300 is assembled from three sections of alumina (or other ceramic or solid dielectric material).  The length L is about 33 mm, the width W is about 35 mm and the height H is about 45 mm.  The bore 1338 is about 22 mm from the top surface and has a diameter of about 6 mm.  The probe opening is about 29 mm from the top surface and has a diameter of about 2.5 mm.  In this example, the length L is less than the height H and width W.  In this example, the volume of the lamp body is about 51.98 cm3.  In other examples, frequencies between 300 to 600 MHz may be used with volumes in the range of about 30 cm3 to 100 cm3.
[00107] The sections of lamp 1300 are shown in Figures 13B, 13C and 13D.  Section 1300B has a conductive antenna electrode 1340B and a conductive top surface, separated by a small gap of about 2 mm.  The length is about 15 mm.  The center section 1300C has a length of about 3 mm and is not coated in the recess which separates the electrodes 1340B and 1340D.  The surface 1322C (and the opposing surface) is coated to provide the central section of the dipole antenna structure and makes an electrical connection with the bore holes in sections 1300B and 1300C.  The coated region extends about 25 mm down from the top surface and ends in a 4.5 mm radius portion.  The bulb recess is about 9 mm wide.  Section 1300D has a conductive antenna electrode 1340D and a conductive top surface, separated by a small gap of about 2 mm.  The length is about 15 mm.
[00108] FIG. 12 is a cross-sectional view of a lamp 1200 according to another example embodiment.  The lamp 1200 is similar to the lamp of FIG. 9 except that it does not have a feedback probe and uses a different power circuit.  The lamp 1200 includes a bulb 104, a lamp body 102, conductive elements 124 and 126, an electrically conductive layer 120, dipole arms 122, a drive probe 170 and a sensor 220.  As shown in FIG. 12, a lamp drive circuit 1204 is shown to include an oscillator 1250 and an amplifier 1210 (or other source of radio frequency (RF) power) may be used to provide RF power to the drive probe 170.  The drive probe 170 is embedded in the solid dielectric body of the lamp 1200.  Control electronics 1218 controls the frequency and power level provided to the drive probe 170.  Control electronics 1218 may include a microprocessor or microcontroller and memory or other circuitry to control the lamp drive circuit 1206.  The control electronics 1218 may cause power to be provided at a first frequency and power level for initial ignition, a second frequency and power level for startup after initial ignition and a third frequency and power level when the lamp 1200 reaches steady state operation.  In some example embodiments, additional frequencies may be provided to match the changing conditions of the load during startup and heat up of the plasma.  For example, in some embodiments, more than sixteen different frequencies may be stored in a lookup table and the lamp 1200 may cycle through the different frequencies at preset times to match the anticipated changes in the load conditions.  In other embodiments, the frequency may be adjusted based on detected lamp operating conditions.  The control electronics 1218 may include a lookup table or other memory that contains control parameters (e.g., frequency settings) to be used when certain operating conditions are detected.  In example embodiments, feedback information regarding the lamp's light output intensity is provided either directly by an optical sensor 220, e.g., a silicon photodiode sensitive in the visible wavelengths, or indirectly by an RF power sensor 1222, e.g., a rectifier.  The RF power sensor 1222 may be used to determine forward power, reflected power or net power at the drive probe 170 to determine the operating status of the lamp 1200.  A directional coupler 1212 may be used to tap a small portion of the power and feed it to the RF power sensor 1222.  In some embodiments, the control electronics 1218 may adjust the frequency of the oscillator 1250 on an ongoing basis to automatically maintain desired operating conditions.  For example, reflected power may be minimized in some embodiments and the control electronics may rapidly toggle the frequency to determine whether an increase or decrease in frequency will decrease reflected power.  In other examples, a brightness level may be maintained and the control electronics may rapidly toggle the frequency to determine whether the frequency should be increased or decreased to adjust for changes in brightness detected by sensor 220.
[00109] FIG. 14 shows another lamp driver circuit that can be used with example embodiments.  In some examples, the drive circuit shown in Figure 14 is used with lamps of the type shown in Figures 10, 11 and 13.  As shown in Figure 14, the circuit has a voltage controlled oscillator (VCO) that provides RF power at a desired frequency.  The RF power is provided to a three stage amplifier (shown as pre-driver, driver and output stages in Figure 14).  The amplified RF power is provided from the output stage to the probe inserted into the lamp body.  A current sense circuit samples current in the drive circuit and provides information regarding the current to a microprocessor.  A photodiode senses light output from the bulb and provides information regarding the light intensity to the microprocessor.  The microprocessor uses these inputs to control the gain Vgs1 and Vgs2 of the driver stage and output stage of the amplifier.  The microprocessor also uses this information to control the frequency of the VCO.  A spread spectrum circuit between the microprocessor and VCO can be used to adjust the signal to the VCO to spread the frequencies over a range to reduce EMI as described above.  However, instead of using a phase shifter to spread the power, the signal to the VCO is modulated.
[00110] During ignition, the microprocessor in Figure 14 ramps the VCO through a series of frequencies until ignition is detected from the photodiode.  The microprocessor also adjusts Vgs1 and Vgs2 based on the current sense to maintain the desired current level in the circuit.  Once a threshold level of light is detected indicating ignition, the microprocessor enters a warm up state.  During warm up, the microprocessor ramps the VCO frequency down through a pre-defined range and keeps track of the light output intensity from the photodiode at each frequency.  It then adjusts the frequency to the level determined to have the highest intensity.  Once the photodiode senses another threshold level of light indicating completion of warm up, the microprocessor enters run state.  In run state, the microprocessor adjusts the frequency up and down in small increments to determine whether the frequency should be adjusted to achieve a target light level with the minimum current.  The lamp can also be dimmed to low light levels less than 10%, 5% or 1% of peak brightness or even less in some embodiments.  Upon receiving the dimming command, the microprocessor can adjust Vgs1 and Vgs2 to adjust the gain of the amplifiers to dim the lamp.  The microprocessor also continues to make small adjustments in frequency to optimize the frequency for the new target light output level.
[00111] Example embodiments may be used in connection with street and area lighting fixtures.  In example embodiments, lamps as shown in Figures 11 and 13 are used un connection with street or area lighting fixtures that are directional, such as overhead fixtures with a hood that directs light toward the ground, an example of which is shown in Figure 15.  Some of these fixtures may have a fixture efficiency with conventional metal halide arc lamps of less than 60% or less than 50%,  In many cases, the light from a conventional bulb may not be highly directional, but the fixture may be directional.  In these fixtures, where the light is directional due to a hood or other cover, using a lamp as shown in Figure 11 or 13 instead of a conventional bulb can achieve fixture efficiency of more than 80% or 90%.  Fixture efficiency is measured as the amount of light output from the lamp relative to the amount of light output from the fixture on the target area.  In addition, lamp efficiency for example lamps may exceed 120 or 130 lumens per watt (measured as lumens output per watt input to the lamp from the ballast or amplifier).  As a result a high lamp and fixture efficiency can be achieved for directional street and area lighting fixture by using lamps according to example embodiments.
[00112] The above circuits, dimensions, shapes, materials and operating parameters are examples only and other embodiments may use different circuits, dimensions, shapes, materials and operating parameters.
CLAIMS
What is claimed is:
1.   An electrodeless plasma lamp comprising:
a lamp body comprising a solid dielectric material and at least one conductive element within the solid dielectric material;
a source of radio frequency (RF) power configured to provide RF power;
an RF feed configured to radiate the RF power from the RF source into the lamp body; and
a bulb proximate the lamp body, the bulb containing a fill that forms a plasma when the RF power is coupled to the fill from the lamp body, wherein the at least one conductive element is configured to concentrate an electric field proximate the bulb.
2.   The electrodeless plasma lamp of claim 1, wherein the solid dielectric material has a volume greater than the volume of the bulb and less than the volume that would be required for resonance of the solid dielectric material at the frequency of the RF power in the absence of the conductive element.
3.  The electrodeless plasma lamp of claim 1, comprising:
at least two conductive elements, wherein at least a portion of each conductive element is positioned within the lamp body between the RF feed and the bulb.
4. The electrodeless plasma lamp of claim 3, wherein the portions of the two conductive elements are spaced apart by a distance in the range of from about 1mm to 15 mm; and
wherein the RF feed is configured to couple power to the bulb through the region of the solid dielectric material between the two conductive elements.
5. The electrodeless plasma lamp of claim 3, wherein the at least two conductive elements include a first conductive element including a portion that extends toward a first end of the bulb, and a second conductive element including a portion that extends toward a second end of the bulb.
6. The electrodeless plasma lamp of claim 1, wherein the at least one conductive element located within the lamp body causes an electric field which extends substantially parallel to the side to form a plasma in the fill of the bulb.
7. The electrodeless plasma lamp of claim 1, wherein the bulb is elongate and the length of the bulb is parallel to a front surface of the lamp body.
8. A method of generating light comprising:
coupling RF power into a lamp body comprising a solid dielectric material and at least two conductive elements within the solid dielectric material;
providing a bulb proximate the lamp body, the bulb containing a fill that forms a plasma when the RF power is coupled to the fill from the lap body; and
concentrating an electric field in the bulb between the at least two conductive elements.
9. An electrodeless plasma lamp comprising:
a lamp body including a dielectric material;
a bulb proximate the lamp body and containing a fill that forms a plasma when radio frequency (RF) power is coupled to the fill; and
at least one conductive element located within the lamp body configured to enhance coupling of the RF power to the fill.
ABSTRACT
An electrodeless plasma lamp and method of generating light are described. The lamp may comprise a lamp body, a source of radio frequency (RF) power and a bulb. The lamp body may comprise a solid dielectric material and at least one conductive element within the solid dielectric material. The source of RF power is configured to provide RF power and an RF feed configured to radiate the RF power from the RF source into the lamp body. The bulb is positioned proximate the lamp body and contains a fill that forms a plasma when the RF power is coupled to the fill from the lamp body. The at least one conductive element is configured to concentrate an electric field proximate the bulb.
【図１】
2011090851.tif 000035
【図２】
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【図１Ｂ】
2011090851.tif 000037
【図１Ｃ】
2011090851.tif 000038
【図１Ｄ】
2011090851.tif 000039
【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
2011090851.tif 000041
【図１Ｇ】
2011090851.tif 000042
【図１Ｈ】
2011090851.tif 000043
【図１Ｉ】
2011090851.tif 000044
【図１Ｊ】
2011090851.tif 000045
【図１Ｋ】
2011090851.tif 000046
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１４】
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【図１５】
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