(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端は閉鎖され、他端は開放された長方形の形を有し、開口部を通して超高周波の提供を受けてＴＥ１０モードの線形偏光超高周波を出力する第１導波管と、
放電ランプと、
一端が開放され、前記放電ランプを包むように配置され、前記放電ランプの可視光が外部に透過する円筒形状を有する共振器と、
前記線形偏光超高周波の進行方向に貫通する十字形の導波管を含み、前記第１導波管の他端と前記共振器の一端との間に介在して、前記第１導波管から前記線形偏光超高周波の提供を受けて、前記共振器内で円形ＴＥ１１モードの楕円偏光超高周波を形成する位相推移器（ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔｅｒ）と、を含み、
前記十字形の導波管は、互いに横切る第１導波管及び第２導波管を含み、
前記第１導波管の断面の長辺の長さは、前記第２導波管の断面の長辺の長さより長く、
前記第１導波管の断面の長辺の長さは前記共振器の直径より大きく、
前記第２導波管の長さは前記共振器の直径よりも小さく、
前記楕円偏光超高周波は、前記放電ランプを放電させる、ことを特徴とする超高周波放電ランプ装置。
【請求項２】
前記位相推移器と前記第１導波管の他端との間に介在してインピーダンスマッチングを行うインピーダンスマッチング部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の超高周波放電ランプ装置。
【請求項３】
前記位相推移器と前記円筒形共振器の一端との間に介在され、円筒形導波管構造を有し、前記円筒形共振器を固定する連結部をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の超高周波放電ランプ装置。
【請求項４】
前記連結部と前記位相推移器は、一体型であることを特徴とする請求項３に記載の超高周波放電ランプ装置。
【請求項５】
前記十字形の導波管は、互いに横切る第１導波管及び第２導波管を含み、
前記第１導波管 と前記第２導波管との間の角度は、２０度超過９０度未満であることを特徴とする請求項１に記載の超高周波放電ランプ装置。
【請求項６】
前記インピーダンスマッチング部は、前記線形偏光超高周波の提供を受ける入口と前記線形偏光超高周波を出力する出口とを含み、
前記入口と前記出口は、前記線形偏光超高周波の進行方向に垂直な両面に形成されることを特徴とする請求項２に記載の超高周波放電ランプ装置。
【請求項７】
前記インピーダンスマッチング部は、前記線形偏光超高周波の提供を受ける入口と前記線形偏光超高周波を出力する出口とを含み、
前記入口は、前記線形偏光超高周波の進行方向に垂直な一面に形成され、
前記出口は、前記長方形導波管の長軸と前記線形偏光超高周波の進行方向によって定義される側面に形成されることを特徴とする請求項２に記載の超高周波放電ランプ装置。
【請求項８】
前記インピーダンスマッチング部は、前記長方形導波管の短軸方向に延長される一対のスタブ（ｓｔｕｂ）を含み、
前記一対のスタブは、前記線形偏光超高周波の進行方向と前記短軸方向によって定義される両側面から対向するように配置されることを特徴とする請求項２に記載の超高周波放電ランプ装置。
【請求項９】
前記インピーダンスマッチング部は、前記長方形導波管の短軸方向に延長される一対の陥没部を含み、
前記陥没部は、前記線形偏光超高周波の進行方向と前記短軸方向によって定義される両側面から対向するように配置されることを特徴とする請求項２に記載の超高周波放電ランプ装置。
【請求項１０】
前記インピーダンスマッチング部と前記長方形導波管は、一体型であることを特徴とする請求項２に記載の超高周波放電ランプ装置。
【請求項１１】
前記位相推移器の十字形の導波管の内部は、誘電体によって満たされることを特徴とする請求項１に記載の超高周波放電ランプ装置。
【請求項１２】
前記十字形の導波管は、互いに横切る第１導波管及び第２導波管を含み、
前記第１導波管の内部に配置される誘電体板をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の超高周波放電ランプ装置。
【請求項１３】
前記インピーダンスマッチング部は、
前記第１導波管の短軸方向から互いに離隔して配置された第１直線部及び第２直線部と、
前記第１直線部と前記第２直線部を互いに連結する斜線部と、を含むことを特徴とする請求項２に記載の超高周波放電ランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超高周波プラズマランプ装置に関するものとして、より詳細には、インピーダンスマッチングを行うと楕円偏光超高周波を独立的に生成する超高周波ランプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術による高出力ＨＩＤ（ｈｉｇｈ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）ランプは、電極を使用するため、寿命が数千時間に制限され、寿命末期現象によって光速が急激に低下し、環境汚染の主犯の一つである水銀を使用するため、環境親和的でない。
【０００３】
上述の難点を克服するための高出力超高周波ＨＩＤランプが出現した。 上述の難点を克服するための通常の高出力超高周波放電ランプは、円筒形超高周波導波管に最低基本モードである円筒形導波管ＴＥ１１モードを使用する。したがって、円筒形導波管内に旧型ランプが挿入され、ＴＥ１１モードの電場の形態によってプラズマの形態が決定される。ＴＥ１１モードの電気力線 (Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆｉｅｌｄ  ｌｉｎｅｓ)はほとんど線形であるので、円筒形導波管ＴＥ１１モードは、卵形の放電を起こす。したがって、高出力放電の場合、プラズマが旧型ランプの局部的な加熱を誘発し、前記旧型ランプが容易に破裂する恐れがある。
【０００４】
このような局部的加熱による破裂を克服するために、前記旧型ランプを機械的に回転させる方法、前記旧型ランプに印加される電場を時間に応じて回転させる方法が提案された。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする技術的課題は、電球の破裂を抑制し、簡単な機械的な構成を有するコンパクトな無電極超高周波プラズマランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施例による超高周波放電ランプ装置は、一端は閉鎖され、他端は開放された長方形の形を有し、開口部を通して超高周波の提供を受けて線形偏光超高周波を出力する第１導波管と、放電ランプと、一端が開放され、前記放電ランプを包むように配置され、前記放電ランプの可視光が外部に透過する円筒形状を有する共振器と、前記線形偏光超高周波の進行方向に貫通する十字形の導波管を含み、前記第１導波管の他端と前記共振器の一端との間に介在して、前記第１導波管から前記線形偏光超高周波の提供を受けて、前記共振器内で楕円偏光超高周波を形成する位相推移器（ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔｅｒ）と、を含む。前記楕円偏光超高周波は、前記放電ランプを放電させる。
【０００７】
本発明の一実施例において、前記位相推移器と前記第１導波管の他端との間に介在して、前記円筒形共振器から反射される反射波を再反射させて、インピーダンスマッチングを行うインピーダンスマッチング部をさらに含む。
【０００８】
本発明の一実施例において、前記位相推移器と前記円筒形共振器の一端との間に介在され、円筒形導波管構造を有し、前記円筒形共振器を固定する連結部をさらに含む。
本発明の一実施例において、前記十字形の導波管は、互いに横切る第１ 導波管及び第２導波管 を含み、前記第１導波管の断面の長辺の長さは、前記第２ 導波管の断面の長辺のより長い。
【０００９】
本発明の一実施例において、前記十字形の導波管は、互いに横切る第１導波管及び第２導波管を含み、前記第１導波管と前記第２導波管との間の角度は、２０度超過９０度未満である。
【００１０】
本発明の一実施例において、前記インピーダンスマッチング部は、前記線形偏光超高周波の提供を受ける入口と前記線形偏光超高周波を出力する出口とを含み、前記入口と前記出口は、前記線形偏光超高周波の進行方向に垂直な両面に形成される。
【００１１】
本発明の一実施例において、前記インピーダンスマッチング部は、前記線形偏光超高周波の提供を受ける入口と前記線形偏光超高周波を出力する出口とを含み、前記入口は、前記線形偏光超高周波の進行方向に垂直な一面に形成され、前記出口は、前記長方形導波管の長軸と前記線形偏光超高周波の進行方向によって定義される側面に形成される。
【００１２】
本発明の一実施例において、前記インピーダンスマッチング部は、前記長方形導波管の短軸方向に延長される一対のスタブ（ｓｔｕｂ）を含み、前記一対のスタブは、前記線形偏光超高周波の進行方向と前記短軸方向によって定義される両側面から対向するように配置される。
【００１３】
本発明の一実施例において、前記インピーダンスマッチング部は、前記長方形導波管の短軸方向に延長される一対の陥没部を含み、前記陥没部は、前記線形偏光超高周波の進行方向と前記短軸方向によって定義される両側面から対向するように配置される。
本発明の一実施例において、前記インピーダンスマッチング部と前記長方形導波管は、一体型である。
【００１４】
本発明の一実施例において、前記位相推移器の十字形の導波管の内部は、誘電体によって満たされる。
【００１５】
本発明の一実施例において、前記十字形の導波管は、互いに横切る第１導波管及び第２導波管 を含み、前記第１導波管の内部に配置される誘電体板をさらに含む。
本発明の一実施例による超高周波放電ランプ装置は、開口部を通して超高周波の提供を受け、一端は閉鎖され、他端は開放された長方形導波管と、放電ランプと、一端が開放され、前記放電ランプを包むように配置され、前記放電ランプの光を外部に放射する円筒形共振器と、超高周波の進行方向に貫通する十字形の導波管を含み、前記長方形導波管の他端と前記円筒形共振器との間に介在する位相推移器（ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔｅｒ）と、を含む。前記超高周波は、長方形導波管、位相推移器、及び円筒形共振器を進行して前記放電ランプを放電させる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の一実施例による超高周波発光ランプは、十字型導波管を有する位相推移器を用いて線形偏光超高周波を楕円偏光超高周波に変換させ、発光ランプに楕円偏光超高周波を印加して、発光ランプの局部的加熱による破裂を抑制する。また、インピーダンスマッチング部は、前記位相推移器と独立的に負荷方向のインピーダンスを制御することができ、簡単な構造で多様な負荷（放電ランプ）に対して安定的な楕円偏光超高周波を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例による超高周波放電ランプを説明する分解斜視図である。
【図２】図１の超高周波放電ランプのインピーダンスマッチング部を示す分解斜視図である。
【図３】図１の超高周波放電ランプの平面図である。
【図４Ａ】本発明の一実施例による位相推移器の断面図である。
【図４Ｂ】共振器に形成される電場の形態を示す図面である。
【図４Ｃ】共振器に形成される電場の形態を示す図面である。
【図５Ａ】本発明の一実施例による位相推移器を説明する断面図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施例による位相推移器を説明する断面図である。
【図５Ｃ】本発明の一実施例による位相推移器を説明する断面図である。
【図６Ａ】インピーダンスマッチング部のスタブの構造を説明する断面図である。
【図６Ｂ】インピーダンスマッチング部のスタブの構造を説明する断面図である。
【図６Ｃ】インピーダンスマッチング部のスタブの構造を説明する断面図である。
【図７Ａ】本発明の他の実施例による位相推移器を説明する図面である。
【図７Ｂ】本発明の他の実施例による位相推移器を説明する図面である。
【図８】本発明の更なる他の実施例による超高周波放電ランプ装置を説明する斜視図である。
【図９】本発明の更なる他の実施例による超高周波放電ランプ装置を説明する斜視図である。
【図１０】本発明の更なる他の実施例による超高周波放電ランプ装置を説明する斜視図である。
【図１１】本発明の更なる他の実施例による超高周波放電ランプ装置を説明する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
旧型ランプを機械的に回転させる方法は、プラズマランプで旧型電球自体を回転させるためのモータを使用する。旧型ランプを機械的に回転させる方法は、部品の寿命短縮、ランプ回転の停止の際、電球の破裂、追加部品の使用に伴う構造の複雑性、及び追加費用など短所を有する。
【００１９】
前記旧型ランプに印加される電場を固定された位置で時間に応じて回転させる円偏光超高周波を形成する方法が開示された。この方法に従って、十字形の導波管は、卵形の２つの導波管で形成される。この２つの導波管は、導波管の軸に再結合する。２つの導波管の断面の長辺は異なる長さであるので、２つの導波管を進行する超高周波の位相速度は異なるので、出力ポートで結合波は９０度の位相差を有ると、円偏光または楕円偏光超高周波は出力ポートで生成される。従って、構造が複雑であり、外形が大きくなって実用化するには問題がある。
【００２０】
前記旧型ランプに印加される電場を固定された位置で時間に応じて回転させる円偏光または楕円偏光超高周波を形成する別の方法が開示された。この 方法に従って、超高周波円筒形導波管の内に１/４波長誘電体板（ｑｕａｒｔｅｒ  ｗａｖｅ  ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｐｌａｔｅ）を挿入して円偏光または楕円偏光超高周波を形成する。１/４波長誘電体板（ｑｕａｒｔｅｒ  ｗａｖｅ  ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｐｌａｔｅ）は、誘電体で超高周波を２方向に分けて位相速度を電場の２つの垂直成分に対して位相速度を異にして出力ポートで位相差を提供する。しかし、誘電体の誘電率に限界があり、誘電体の長さが長くなって体積が増加する問題がある。
【００２１】
前記旧型ランプに印加される電場を固定された位置で時間に応じて回転させる円偏光または楕円偏光超高周波を形成する別の方法が開示された。この方法に従って、長方形導波管と円筒形導波管との間にマッチングスタブを有する楕円導波管を配置して円偏光超高周波を形成する。しかし、前記楕円導波管は、目的を達するために十分に長さを有しなければならない。また、インピーダンスマッチングと円偏光超高周波の生成を同時に行うことによって、二つの条件を同時に満足することは困難である。特に、電球の種類（負荷）に応じて前記楕円導波管は異なる構造を有しなければならないという問題点がある。
【００２２】
上述の既存技術の問題点を解決するために、本発明においては、二つの長方形導波管を交差させて断面積が十字形を有する位相推移器を使用した。
【００２３】
前記位相推移器は、線形偏光超高周波の提供を受け、容易に楕円偏光超高周波を生成する。前記位相推移器は、発生される楕円偏光超高周波の離心率（ｅｃｃｅｎｔｒｉｃｉｔｙ）の正確度を容易に高める。前記位相推移器は、従来の方法に比べて導波管の長さを減らす。また、インピーダンスマッチングに必要なスタブ（ｓｔｕｂ）は、位相推移器とは別個に形成されて、独立的に放電ランプを含む共振器（ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）のインピーダンスマッチングを行う。したがって、前記スタブ（ｓｔｕｂ）は、発生される楕円偏光超高周波の離心率に影響を与えず、インピーダンスマッチングを独立的に行う。また、前記位相推移器の内に挿入される媒質が誘電率の高い誘電体を使用すると、前記位相推移器の長さ及び大きさを減少させる。
【００２４】
以下、添付した図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳しく説明する。しかし、本発明は、ここで説明される実施例に限定されず、他の形態に具体化される。むしろ、ここで紹介される実施例は、開示された内容が徹底的且つ完全になるように、そして当業者において本発明の思想を充分に伝達できるように提供された。図面において、構成要素は、明確性を期するために誇張された。明細書全体にかけて、同一の参照番号で表示された部分は、同一の構成要素を示す。
【００２５】
図１は、本発明の一実施例による超高周波放電ランプを説明する分解斜視図である。図２は、図１の超高周波放電ランプのインピーダンスマッチング部を示す分解斜視図である。図３は、図１の超高周波放電ランプの平面図である。図４は、図１の超高周波放電ランプの放電ランプを示す斜視図である。
【００２６】
図１乃至図３に示すように、超高周波放電ランプ装置１００は、第１導波管１１０、放電ランプ１６０、共振器１５０、及び位相推移器１３０を含む。前記第１導波管１１０の一端は閉鎖され、前記第１導波管１１０の他端は開放され、前記第１導波管１１０は長方形の形を有し、開口部１１２を通して超高周波の提供を受けて線形偏光超高周波を出力する。前記共振器１５０の一端が開放され、前記共振器１５０は前記放電ランプ１６０を包むように配置され、前記放電ランプ１６０の可視光が外部に透過するように導電性メッシュで形成され、円筒形状を有する。前記位相推移器１３０は、前記線形偏光超高周波の進行方向に貫通する十字形の導波管１３１を含む。前記位相推移器１３０は、前記第１導波管１１０の他端と前記共振器１５０の一端との間に介在して、前記第１導波管１１０から前記線形偏光超高周波の提供を受けて、前記共振器１５０内で楕円偏光超高周波を形成させる。前記円偏光または楕円偏光超高周波は、前記放電ランプ１６０を放電させ、放電したプラズマは、前記電場に沿って前記放電ランプ１６０の内壁を均等に加熱する。これによって、前記超高周波放電ランプ装置は、寿命が延長される。また、前記位相推移器は、短い長さを有する。また、前記超高周波放電ランプ装置は、他の構造物を求めないため、空間活用度が高い。
【００２７】
前記第１導波管１１０は、長方形導波管であり、前記第１導波管１１０の断面は、第１方向（長軸方向）の長軸と第２方向（短軸方向）の短軸を有している。前記第１導波管１１０は、長軸の長さａと短軸の長さｂを有する長方形断面積を有する。前記第１導波管１１０は、前記第１方向と第２方向によって定義された平面に垂直な第３方向（ｚ軸方向、進行方向）に延長される。前記第１導波管１１０の一端は導体板によって閉鎖され、前記第１導波管１１０の他端は前記第３方向に開放されている。前記第１導波管１１０の超高周波は、前記第３方向に進行される。前記第１導波管１１０は、アルミニウムのような導電性のいい物質で形成される。前記第１導波管１１０は、ＷＲ３４０である。前記第１導波管１１０は、他の部品と結合するためにフランジ１１１を含む。
【００２８】
前記第１導波管１１０は、長軸方向と進行方向によって定義される第１側面１１に形成された開口部１１２を含む。前記開口部１１２に挿入されるアンテナ１７１は、超高周波を発生させる。前記第１導波管１１０の一端は導体板に閉鎖され、前記第１導波管の他端は開放されている。したがって、前記第１導波管１１０の超高周波は、開放された他端を通して進行する。
【００２９】
超高周波発生器１７０はマグネトロンであり、前記超高周波発生器１７０の周波数は２.４５ＧＨｚを含むＩＳＭ帯域である。前記超高周波発生器１７０のアンテナ１７１は、前記開口部１１２を通して、前記第１導波管１１０内に超高周波を生成する。
【００３０】
前記第１導波管１１０に提供された超高周波又は電磁波は、前記第１導波管１１０の幾何学的構造によって所定のモード（ｍｏｄｅ）を有する。前記第１導波管１１０に進行するモードは、ＴＭモードとＴＥモードがある。カットオフ周波数（ｃｕｔｏｆｆ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）が最も低いモードは、ＴＥ１０モードである。したがって、前記第１導波管１１０で進行するモードは、ＴＥ１０モードである。前記ＴＥ１０モードだけが前記第１導波管１１０内で進行するように前記第１導波管１１０は設計される。これによって、前記ＴＥ１０モードの電場Ｅが短軸方向（ｙ軸方向）でだけ振動する。
【００３１】
線形偏光超高周波は、導波管で特定の方向にのみ電場が振動する場合にも適用される。例えば、前記第１導波管１１０に前記ＴＥ１０モードが進行するため、前記ＴＥ１０モードは、線形偏光超高周波である。
【００３２】
前記第１導波管１１０は、インピーダンスマッチング部１２０に連結されるインピーダンスマッチング部１２０は、インピーダンスマッチング部から負荷（放電ランプ）を見る方向に最大の電力を伝達する手段である。前記インピーダンスマッチング部の一端は長方形フランジを有し、前記インピーダンスマッチング部の他端は円形フランジを有する。
【００３３】
前記第１導波管１１０が提供する順方向電力は、前記負荷（放電ランプ）又は前記共振器１５０に反射されて、第１導波管１１０に戻る。したがって、前記第１導波管１１０には、反射電力又は反射超高周波が存在する。この場合、前記インピーダンスマッチング部１２０は、前記反射電力又は前記反射超高周波を再び負荷又は共振器の方向に再反射させて、最大の電力を前記共振器１６０又は前記負荷に伝達する。これによって、前記超高周波発生器１７０は、前記反射電力によって損なわなく、安定的に動作し、無駄使いされる電力が減少する。
【００３４】
前記インピーダンスマッチング部１１０は、前記第１導波管１１０と同一の断面構造を有する。つまり、前記インピーダンスマッチング部１２０と、前記第１導波管１１０は、幾何学的構造によって定義される同一の特性インピーダンス（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ  ｉｍｐｅｄａｎｃｅ）を有する。これによって、前記インピーダンスマッチング部１２０と前記第１導波管１１０との間のインピーダンスマッチング問題は除去される。前記インピーダンスマッチング部１１０の一端には、長方形開口部を有する長方形フランジが配置される。前記インピーダンスマッチング部の他端には、長方形開口部を有する円形フランジが配置される。
【００３５】
前記インピーダンスマッチング部１２０は、スタブ１２９を使用してインピーダンスマッチングを行う。インピーダンスマッチングのために使用するスタブ１２９は、スクリュ（ｓｃｒｅｗ）形、ポスト（ｐｏｓｔ）形である。前記スタブ１２９は、多角柱状を有し、前記インピーダンスマッチング部の内部面に対称的に配置される。
【００３６】
たとえば、前記スタブ１２９は、四角柱状を有し、前記短軸方向と進行方向によって定義される第２面２２で、前記短軸方向に沿って配置される。前記スタブ１２９は二つであり、対向するように前記第２面２２に接触して前記短軸方向に沿って配置される。前記スタブ１２９の長さは、前記の短軸方向の長さｂと同一である。前記インピーダンスマッチング部１２０は、直線型、“Ｌ”字型、又は斜線型などに変形される。
【００３７】
本発明の変形された実施例によると、前記インピーダンスマッチング部１２０のスタブ１２９は、前記第１導波管１１０に設置される。つまり、前記インピーダンスマッチング部１２０と、前記第１導波管１１０は、一体型に形成される。
【００３８】
前記インピーダンスマッチング部１２０は、位相推移器１３０と連結される。位相推移器１３０の外形は円筒形状であり、その内部に形成された十字形の導波管１３１を含む。前記位相推移器１３０は、線形偏光超高周波又は長方形導波管ＴＥ１０モードを入力として提供を受けて、その電磁波と超高周波の成分別に位相を変更する。前記位相推移器１３０は、十字形の導波管１３１を有する。前記導波管１３１は、所定の長さを有する前記位相推移器１３０を貫通する。前記位相推移器１３０は、円筒形状を有する導電体で形成される。前記位相推移器１３０は、十字型導波管を有する限り、形態は多様に変形される。
【００３９】
前記 導波管１３１は、十字型で第１ 導波管１３１ａ及び前記第１導波管(第１スリット)１３１ａを横切る第２導波管(第２スリット)１３１ｂを含む。断面で前記第１導波管１３１ａの長さはａ１であり、幅はｂ１である。また、第２導波管１３１ｂの長さはａ２であり、幅はｂ２である。また、前記導波管１３１の深さはＨである。前記第１導波管１３１ａの延長方向（Ｘ’方向）と前記第１導波管（又はインピーダンスマッチング部）の長軸（Ｘ軸）が成す角φは、３０度乃至７０度である。
【００４０】
前記第１導波管１３１ａと前記第１導波管（又はインピーダンスマッチング部）の長軸が成す角φ、前記十字形の導波管１３１の形態、及び前記 導波管１３１の深さＨは、コンピューターシュミレーションによって求められる。前記 導波管１３１は、線形偏光超高周波を楕円偏光超高周波に変換するために必要な導波管１３１の深さＨは、波長の１/４より小さい。これによって、１/４波長誘電体板を挿入する場合より、導波管の長さを減少させる。一方、１/４波長誘電体板を挿入するために、追加的な円形導波管が要求される。しかし、本発明による位相推移器１３０は、追加的な円形導波管が不要である。また、前記位相推移器１３０は、反射波に対しても同一に動作して、楕円偏光超高周波を線形偏光超高周波に変換する。
【００４１】
前記第１導波管１１０及び前記インピーダンスマッチング部１２０を進行する長方形導波管ＴＥ１０モードは、短軸方向に電場Ｅが形成される。前記電場は、前記位相推移器１３０の入力端に提供され、前記第１ 導波管１３１ａに並んでいる方向の第１成分Ｅ１及び前記第２導波管１３１ｂに並んでいる第２成分Ｅ２に分解される。前記第１成分Ｅ１と前記第２成分Ｅ２は、前記 導波管 １３１を進行する後、９０度の位相差を有する。これによって、前記位相推移器１３０の出力端（ｏｕｔｐｕｔ  ｐｏｒｔ）で、前記第１成分と前記第２成分は重なって、前記連結部１４０及び前記共振器１５０に提供される。これによって、前記連結部１４０及び前記共振器１５０を進行する超高周波は、楕円偏光Ｅ１＋ｊＥ２を有する。
【００４２】
前記連結部１４０は、前記位相推移器１３０と前記共振器１５０との間に介在して、前記共振器１５０を固定する。前記連結部１５０は、円形の貫通ホールを有するワッシャ形態である。前記貫通ホールの内径は、前記共振器１５０の内径と同一である。シングルＴＥ１１モードは、前記連結部１４０を行う。
【００４３】
通常の共振器は、完璧なキャビティ（ｃａｖｉｔｙ）を形成するように円筒の両端が導電体で閉鎖されている。しかし、本発明の共振器１５０は、一端が開放されているため、完璧な共振器を形成しない。前記共振器１５０は、メッシュで形成されて共振器の内部に超高周波を閉じ込めると、放電ランプの可視光が透過する。前記共振器１５０は、シングルＴＥ１１モードが進行するように設計される。前記共振器１５０は、蜂の巣状、多角形の穴を有する構造、又はメッシュ形である。前記共振器は、表面に電流が流れる同時に光が貫通する構造である限り、さまざまに変形される。
【００４４】
前記共振器１５０の中心領域には、放電ランプ１６０が配置される。前記共振器内部の放電ランプ１６０にプラズマが形成されていない初期放電の場合、前記共振器１５０に入射した超高周波は、前記共振器１５０の導電体によって閉鎖された他端で反射する。これによって、前記共振器１５０内部には、定在超高周波（ｓｔａｎｄｉｎｇ  ｍｉｃｒｏｗａｖｅ）が形成される。前記定在超高周波（ｓｔａｎｄｉｎｇ  ｍｉｃｒｏｗａｖｅ）は、初期放電に必要な電場を提供する。
【００４５】
一方、前記共振器１５０の内部の前記放電ランプ１６０にプラズマが形成される場合、前記共振器１５０に入射した超高周波は、前記放電ランプ１６０で完全に吸収される。これによって、反射波は著しく減少する。
【００４６】
前記放電ランプ１５０は、球形又はシリンダ形である。前記放電ランプ１５０は、透明な誘電体である。例えば、前記放電ランプは、その中に放電物質を満たしたクォーツ（ｑｕａｒｔｚ）で形成される。前記放電ランプ１６０は、前記共振器１６０内部の中心領域の電場の強さが最も大きな位置に配置される。前記放電ランプ１６０は、支持手段１６１によって固定される。例えば、前記支持手段１６１は、前記放電ランプに連結された誘電体棒である。前記誘電体棒は支持誘電体板１６２に連結される。前記支持誘電体板１６２は、前記連結部１４０に装着される。前記支持誘電体板１６２の一面は、前記放電ランプの可視光を反射できるようにコーティングされる。
【００４７】
前記放電物質は、黄（ｓｕｌｆｕｒ）、セレニウム（ｓｅｌｅｎｉｕｍ）、水銀、及びメタルハライドのうち、少なくとも一つを含む。また、前記放電物質は、アルゴンカスのようなバッファガスをさらに含む。前記共振器１５０の周りには、前記放電ランプの光に方向性を提供する反射構造体（図示せず）が装着される。前記反射構造体は、コーン（ｃｏｎｅ）構造又は放物線（ｐａｒａｂｏｌｉｃ）構造を有する。
【００４８】
図４Ａは、本発明の一実施例による位相推移器の断面図である。図４Ｂ及び図４Ｃは、共振器に形成される電場の電気力線（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆｉｅｌｄ  ｌｉｎｅ）を示す図面である。
【００４９】
図４Ａ及び図４Ｃに示すように、位相推移器１３０は、第１導波管１３１ａが延長されるＸ'軸方向に並んでいる第１電場Ｅ１と第２導波管１３１ｂが延長されるＹ'軸方向に並んでいる第２電場Ｅ２に対して異なる位相差を提供する。前記第１電場Ｅ１と第２電場Ｅ２が位相推移器１３０を離す場合、ＴＥ１１モードが形成される。また、第２電場Ｅ２が前記共振器１５０に入射して進行する場合、円形導波管のＴＥ１１モードが形成される。前記共振器１５０で進行する第１電場Ｅ１’と第２電場Ｅ２’は、９０度の位相差を有するため、この電場Ｅ１’、Ｅ２’は、重なって楕円偏光超高周波を形成する。これによって、重なった電場は、固定された位置で時間に応じて前記放電ランプの周りを回転する。
【００５０】
図５Ａ乃至図５Ｃは、本発明の一実施例による位相推移器を説明する断面図である。
図５Ａに示すように、第１導波管１１０の長軸の方向と第１導波管１３１ａの延長方向との間の角度は、３０度乃至７０度である。また、前記第１導波管 １３１ａの長辺の長さは、前記共振器１５０の直径より大きい。また、前記第１導波管１３１ａの長辺の長さは、前記第１導波管１１０の長軸の長さａより小さい。また、前記第１導波管 １３１ａと第２導波管１３１ｂは、同一の構造を有し、互いに直角を成すように重なって配置される。前記第１導波管１３１ａ及び第２導波管１３１ｂの末端は、曲線処理される。前記第１導波管１３１ａ及び第２導波管１３１ｂの重なる部位は、直角処理又は曲線処理される。前記第１導波管１３１ａ及び第２導波管１３１ｂは、長方形の形状に限らず、離心率が大きな楕円形状に変形される。
【００５１】
図５Ｂに示すように、第１導波管１３１ａの長さは前記共振器１５０の直径より大きく、第２導波管１３１ｂの長さは前記共振器１５０の直径より小さい。前記第１導波管１３１ａ及び第２導波管１３１ｂの末端は、曲線処理される。
【００５２】
図５Ｃに示すように、第１導波管１３１ａ及び第２導波管１３１ｂは、同一の構造を有する。前記第１導波管１３１ａと前記の導波管１３１ｂは、直角を成さずに、互いに重なって配置される。前記第１導波管と前記第２導波管との間の角θは、２０度乃至９０度である。実質的に、前記第１導波管と前記第２導波管との間の角θが正確に９０度である場合より、少し傾いた場合に楕円偏光波の形成が有利である。
【００５３】
図６Ａ乃至図６Ｃは、インピーダンスマッチング部のスタブの構造を説明する断面図である。
図６Ａに示すように、スタブ１２９は、インピーダンスマッチング部１２０の短軸方向と進行方向によって定義される両側面に前記短軸方向に沿って延長する。前記スタブ１２９の長さは、短軸方向の長さｂと同一である。前記スタブ１２９は、多角形の棒状である。前記スタブ１２９は、インピーダンスマッチング部１２０に前記対称性を有する限り、様々に変形される。
【００５４】
図６Ｂに示すように、スタブ１２９は、インピーダンスマッチング部１２９の長軸方向と進行方向によって定義される一平面又は両平面に配置される。前記スタブ１２９は、インピーダンスマッチング部１２９の内部長軸方向と進行方向によって定義される平面で長軸の中心に配置される。前記スタブ１２９は、多角形の柱状である。前記スタブ１２９の長さは、短軸方向の長さより小さい。
【００５５】
図６Ｃに示すように、スタブ１２９は、インピーダンスマッチング部１２９の長軸方向と進行方向によって定義される一平面又は両平面に配置される。前記スタブ１２９は、インピーダンスマッチング部１２９の内部長軸方向と進行方向によって定義される平面で長軸の中心に配置される。前記スタブは、円筒形の雄ネジ構造である。前記スタブは、回転することによって前記インピーダンスマッチング部１２９内部に挿入される。
【００５６】
図７Ａ及び図７Ｂは、本発明の他の実施例による位相推移器を説明する図面である。
図７Ａに示すように、位相推移器１３０は、内部に十字型導波管１３１を含む。前記導波管１３１の内部は、誘電率が高い誘電体１３３で満たされる。前記誘電体１３３は、アルミナ又はセラミックである。これによって、９０度の位相差を起こす前記位相推移器１３０の長さＨは、著しく減少する。
【００５７】
図７Ｂに示すように、位相推移器１３０は、内部に十字型導波管１３１を含む。前記導波管のうち一つに誘電体板１３５が挿入される。これによって、前記誘電体板は、アルミナ又はセラミックである。これによって、９０度の位相差を起こす前記位相推移器１３０の長さＨは、著しく減少する。
【００５８】
図８乃至図１１は、本発明の更なる他の実施例による超高周波放電ランプ装置を説明する斜視図である。図１で説明したものと重なる説明は省略する。
図８に示すように、超高周波放電ランプ装置１００ａは、一端は閉鎖され、他端は開放された長方形の形を有し、開口部１１２を通して超高周波の提供を受けて線形偏光超高周波を出力する第１導波管２１０、放電ランプ１６０、一端が開放され、前記放電ランプを包むように配置され、前記放電ランプの可視光が外部に透過するように導電性メッシュで形成された円筒形状を有する共振器１５０、及び前記線形偏光超高周波の進行方向に貫通する十字形の導波管を含み、前記第１導波管の他端と前記共振器の一端との間に介在して、前記第１導波管から前記線形偏光超高周波の提供を受けて、前記円筒形共振器の内で楕円偏光超高周波を形成する位相推移器（ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔｅｒ）１３０を含む。前記楕円偏光超高周波は、前記放電ランプ１６０を放電させる。
【００５９】
超高周波発生器１７０は、長方形の第１導波管２１０に形成された開口部１１２を通して超高周波を提供する。前記第１導波管２１０は、位相推移器１３０に直接連結される。前記第１導波管２１０は、短軸方向に陥没した陥没部２１２を含む。前記陥没部２１２は、前記短軸方向と進行方向によって定義される第１面で短軸方向に延長して形成される。
【００６０】
前記陥没部２１２は、導波管の内部に配置されたスタブと同一の機能を行う。すなわち、前記第１導波管２１０は、インピーダンスマッチング部とは別個の部品に分けず、一体型で製作される。
【００６１】
前記第１導波管２１０の一端は、導電体板に閉鎖され、他端は開放されている。前記第１導波管２１０の他端は、円筒形の位相推移器と結合するために、ディスク形状のフランジ２１３を有する。
【００６２】
前記位相推移器１３０は、十字形の導波管１３１を含み、前記位相推移器１３０の外形は、重量を減少させるために、導波管の外形と同一の形である。また、前記位相推移器１３０は、前記共振器１５０と結合するために上部フランジ１３９ｂを含む。前記上部フランジ１３９ｂの開口部１３７は、前記共振器１５０の直径と同一である。
【００６３】
前記第１導波管２１０の他端と結合するために、下部フランジ１３９ａを含む。前記十字形の導波管は、前記下部フランジ１３９ａに延長する。
【００６４】
図９に示すように、超高周波放電ランプ装置１００ｂは、一端は閉鎖され、他端は開放された長方形の形を有し、開口部１１２を通して超高周波の提供を受けて線形偏光超高周波を出力する第１導波管１１０、放電ランプ１６０、一端が開放され、前記放電ランプを包むように配置され、前記放電ランプの可視光が外部に透過するように導電性メッシュで形成された円筒形状を有する共振器１５０、及び前記線形偏光超高周波の進行方向に貫通する十字形の導波管を含み、前記第１導波管１１０の他端と前記共振器１５０の一端との間に介在して前記第１導波管１１０から前記線形偏光超高周波の提供を受けて、前記円筒形共振器１５０内で楕円偏光超高周波を形成する位相推移器（ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔｅｒ）１３０を含む。前記楕円偏光超高周波は、前記放電ランプ１６０を放電させる。
【００６５】
インピーダンスマッチング部３２０は、長方形導波管の構造として“Ｌ”形態を有する。前記第１導波管１１０は、長方形導波管である。インピーダンスマッチング部３２０は、第１方向（長軸方向、ｙ軸方向）と第２方向（短軸方向、ｚ軸方向）を有する断面積を有する。前記インピーダンスマッチング部３２０の一端は、前記第１導波管１１０の開放された面と結合する。前記インピーダンスマッチング部３２０は、超高周波が進行する第３方向（ｘ軸方向）に延長され、前記インピーダンス導波管の第１方向に垂直な他端は、導体板で閉鎖される。前記インピーダンスマッチング部の長軸方向（ｙ軸）と前記第１方向（ｘ軸方向）によって定義される第１面で長方形開口部３２３を含む。前記長方形開口部３２３は、導波管を９０度に曲げた“Ｌ”形態を有するように配置される。
【００６６】
円筒形突出部３２２は、前記長方形開口部３２３を包むように配置され、前記円筒形突出部３２２は、前記インピーダンスマッチング部３２０の上部面と一体化される。位相推移器１３０の一端は、前記円筒形突出部３２２に挿入して固定される。これによって、位相推移器１３０の一端は、前記インピーダンスマッチング部３２０の上部面と接触する。
【００６７】
前記インピーダンスマッチング部３２０は、その内部にインピーダンスマッチング用スタブ１２９を含む。前記スタブ１２９は、進行方向（ｘ軸）と短軸方向（ｚ軸）によって定義される第２平面で短軸方向に延長すると同時に配置される。前記スタブ１２９の形は、多角形の柱状である。前記スタブ１２９は、前記インピーダンスマッチング部３２０の両側面に対称的に配置される。
【００６８】
図１０に示すように、超高周波放電ランプ装置１００ｃは、一端は閉鎖され、他端は開放された長方形の形を有し、開口部１１２を通して超高周波の提供を受けて線形偏光超高周波を出力する第１導波管１１０、放電ランプ１６０、一端が開放され、前記放電ランプを包むように配置され、前記放電ランプの可視光が外部に透過するように導電性メッシュで形成された円筒形状を有する共振器１５０、及び前記線形偏光超高周波の進行方向に貫通する十字形の導波管を含み、前記第１導波管１１０の他端と前記共振器１５０の一端との間に介在して、前記第１導波管１１０から前記線形偏光超高周波の提供を受けて、前記円筒形共振器１５０内で楕円偏光超高周波を形成する位相推移器（ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔｅｒ）１３０を含む。前記楕円偏光超高周波は、前記放電ランプ１６０を放電させる。
【００６９】
図９の第１導波管１１０とインピーダンスマッチング部３２０は、一体型で生成される。第１導波管４１０は、第１方向（長軸方向）と第２方向（短軸方向）を有し、第３方向（進行方向）に延長される。前記第１導波管４１０の両端は、導体板に閉鎖される。前記スタブ１２９は、前記第１導波管４１０の第３方向（進行方向）と第２方向（短軸方向）によって定義される内部側面に第２方向（短軸方向）に沿って延長する。前記スタブ１２９は、対称的に両側面に配置される。前記第１導波管４１０の上部面は、長方形開口部３２３を含む。前記長方形開口部３２３を包むように円筒形突出部３２２が配置される。前記円筒形突出部３２２は、第１導波管４１０の上部面と一体型で結合する。
【００７０】
図１１に示すように、超高周波放電ランプ装置１００ｄは、一端は閉鎖され、他端は開放された長方形の形を有し、開口部１１２を通して超高周波の提供を受けて線形偏光超高周波を出力する第１導波管１１０、放電ランプ１６０、一端が開放されて、前記放電ランプを包むように配置され、前記放電ランプの可視光が外部に透過するように導電性メッシュで形成された円筒形状を有する共振器１５０、及び前記線形偏光超高周波の進行方向に貫通する十字形の導波管を含み、前記第１導波管１１０の他端と前記共振器１５０の一端との間に介在して、前記第１導波管１１０から前記線形偏光超高周波の提供を受けて、前記円筒形共振器１５０内で楕円偏光超高周波を形成する位相推移器（ｐｈａｓｅ  ｓｈｉｆｔｅｒ）１３０を含む。前記楕円偏光超高周波は、前記放電ランプ１６０を放電させる。
【００７１】
第１導波管５１０は、ｚ軸方向に延長される２つの直線部５１２、５１４と直線部を互いに連結する斜線部５１３を含む。前記直線部５１２、５１４は、第１導波管５１０の短軸方向から互いに離隔して配置される。前記斜線部５１３は、互いに離隔された直線部５１２、５１４を連結する。前記斜線部５１３は、インピーダンスマッチングのためのスタブ１２９を含む。前記スタブ１２９は、前記斜線部５１３の進行方向と長軸方向によって定義される平面に垂直に前記斜線部５１３を貫通して配置される。前記スタブ１２９は、円柱形である。前記スタブ１２９は、前記長軸方向の両縁で前記斜線部５１３を貫通して配置される。前記第１導波管５１０は、連続的に連結された第１直線部５１２、斜線部５１３、及び第２直線部５１４を含む。前記第１導波管５１０の一端は、導体板に閉鎖される。前記の第１導波管５１０の他端は、長方形開口部を有する。前記長方形開口部は、ディスク形状のフランジに形成される。前記ディスク形状のフランジは、位相推移器１３０と結合する。
【００７２】
上記のように、本発明を特定の好ましい実施例に対して図示して説明したが、本発明はこのような実施例に限定されず、当該発明が属する技術分野において、通常の知識を有した者が特許請求の範囲で請求する本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で行うことができる多様な形態の実施例を全て含む。
【符号の説明】
【００７３】
１００：超高周波放電ランプ装置
１１０：第１導波管
１１２：開口部
１３０：位相推移器
１３１：十字型導波管
１４０：連結部
１５０：共振器
１６０：放電ランプ
【図１】
0006323836.tif 000002
【図２】
0006323836.tif 000003
【図３】
0006323836.tif 000004
【図４ａ】
0006323836.tif 000005
【図４ｂ】
0006323836.tif 000006
【図４ｃ】
0006323836.tif 000007
【図５ａ】
0006323836.tif 000008
【図５ｂ】
0006323836.tif 000009
【図５ｃ】
0006323836.tif 000010
【図６ａ】
0006323836.tif 000011
【図６ｂ】
0006323836.tif 000012
【図６ｃ】
0006323836.tif 000013
【図７ａ】
0006323836.tif 000014
【図７ｂ】
0006323836.tif 000015
【図８】
0006323836.tif 000016
【図９】
0006323836.tif 000017
【図１０】
0006323836.tif 000018
【図１１】
0006323836.tif 000019
【図４Ｂ】
0006323836.tif 000020
【図４Ｃ】
0006323836.tif 000021