JP2001076683A

JP2001076683A - トーラス運動を与える誘導性無電極ランプ

Info

Publication number: JP2001076683A
Application number: JP2000195989A
Authority: JP
Inventors: Donald A Maclennan; エイ．マクレナンドナルド; Brian P Turner; ピー．ターナーブライアン; Gary K Bass; ケイ．バスゲイリー; A Kirkpatrick Douglas; エイ．カークパトリックダグラス; James E Simpson; イー．シンプソンジェームズ; William C Trimble; シー．トリンブルウイリアム; Michael G Ury; ジー．ユーリーマイケル
Original assignee: Fusion Lighting Inc
Current assignee: Fusion Lighting Inc
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 2000-06-29
Publication date: 2001-03-23
Also published as: CN1360813A; KR20020019112A; WO2001003476A1; AU5898600A; EP1198976A1

Abstract

(57)【要約】【課題】誘導結合型無電極ランプにおけるコールド領
域の温度を増加させる装置及び方法を提供する。【解決手段】誘導結合型無電極ランプは被包体即ちバ
ルブ内部に位置させた一対の励起コイルを有している。
該一対の励起コイルは、被包体内に少なくとも１つの移
動リング形状電界を発生させるような態様で位置決めさ
れ且つ駆動される。該移動リング電界は被包体内におい
て対応するプラズマ放電の移動リングを形成する。該電
界の移動によって被包体内により一様に高温の体積を形
成し、それによりホトンのエミッション（射出）又は再
放出を容易なものとさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は放電ランプに関する
ものであって、更に詳細には、誘導性無電極ランプの動
作及び構成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】無電極ランプは交換することなしに１
０，０００動作時間を超えて高輝度レベルの光を発生す
ることが可能である。無電極ランプは内部電極を有して
おらず、可視光を射出するための充填物物質のブレーク
ダウン及び励起を発生させるために外部的な構成に依存
する。典型的に、無電極ランプは誘導結合型（Ｈ放
電）、容量結合型（Ｅ放電）、マイクロ放電、及び進行
波放電に分類される。無電極ランプのある基本原理及び
これらの分類の各々については、例えば、Ｄ．Ｏ．Ｗ
ｈａｒｍｂｙ著「照明用無電極ランプ：レビュー（Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｄｅｌｅｓｓＬａｐｍｐｓＦｏｒＬｉｇ
ｈｔｉｎｇ：ＡＲｅｖｉｅｗ）」、ＩＥＥＥ・プロ
シーディングズＡ、Ｖｏｌ．１４０、Ｎｏ．６、１９９
３年１１月、４６５−４７３頁の文献に記載されてい
る。

【０００３】誘導結合型無電極ランプは変圧器に譬える
ことが可能である。誘導結合型無電極ランプにおいて
は、放電容器（バルブ）内の充填物質（例えば、プラズ
マ）が単一巻線二次コイルとして作用し、一方一次（励
起体）コイルが適宜のインピーダンスマッチングを介し
て電源へ接続している。種々の形態の誘導結合型無電極
ランプが存在しており、一次（励起体）コイルは放電容
器外側とするか、放電容器内側とするか、凹角即ち凹部
内とするか、又はトーラス即ち円環体を形成する筒状ラ
ンプの周りに巻着させることが可能である。磁界は空気
コア又は磁気コアを有するコイルによって供給すること
が可能である。

【０００４】誘導結合型無電極ランプにおいては、コイ
ル内の交流が変化する磁界を発生し、それがプラズマ内
の電流を駆動する電界を誘起する。誘導結合型無電極ラ
ンプに関与するある電気的特性及び現象は、例えば、
Ｒ．Ｂ．Ｐｉｅｊａｋｅｔａｌ．著「誘導性ＲＦ放
電の簡単な解析（ＡＳｉｍｐｌｅＡｎａｌｙｓｉｓ
ｏｆＡｎＩｎｄｕｃｔｉｖｅＲＦＤｉｓｃｈ
ａｒｇｅ）」、プラズマ・ソーシズ・サイエンス・テク
ノロジィ１（１９９２）、１７９−１８６頁に記載され
ている。

【０００５】誘導結合型無電極ランプ用の構造及び動作
技術の例は「高周波数誘導性ランプ及び電力オシレータ
（ＨｉｇｈＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｎｄｕｃｔｉｖｅ
ＬａｍｐａｎｄＰｏｗｅｒＯｓｃｉｌｌａｔｏ
ｒ）」という名称の１９９９年１月１１日付で出願した
米国特許出願第０９／２２８，２３０号及び米国特許第
５，７９８，６１１号に記載されており、それら両者は
引用によってその全体を本明細書に取込む。

【０００６】米国特許第４，７１２，０４６号において
記載されているように、無電極ランプにおいてのインピ
ーダンスマッチングのために直交（例えば、９０゜位相
ずれ）駆動技術が使用されている。楕円偏光又は円偏光
電界を発生するために直交（直角）方法を使用すること
は複数個の平行な導体を使用する誘導結合型プラズマ発
生装置において公知である（例えば米国特許第５，６１
９，１０３号を参照すると良い）。

【０００７】更に、直交技術（直角技術とも言う）は、
無電極ランプのバルブ内においてより一様な電界、従っ
て、より一様な放射性放電を与えるために使用されてい
る。この点に関して、マイクロ波無電極ランプの場合に
は、米国特許第５，２２７，６９８号では、マイクロ波
エネルギを無電極ランプ空胴へ結合させて該空胴内にお
いて回転フィールドを発生している。米国特許第５，２
２７，６９８号の１実施例においては、９０゜だけ変位
されており、９０゜だけ位相がずれており、且つ振幅が
等しい２つのフィールドが与えられ、円偏光を有する複
合回転フィールドを空胴内において発生している。

【０００８】電界の回転は無電極におけるその他の目的
にために使用されており、例えばランプバルブ又はカプ
セルの壁にホットスポットを発生させる可能性のある
「アーク取付き」現象を回避するために使用されてい
る。米国特許第５，４９８，９２８号はランプカプセル
周りの励起面内に９０゜の位置において４個の電界付与
器を位置させ、且つこれらの電界付与器を９０゜オフセ
ットした位相で且つ等しい振幅で駆動することによって
該励起面内において回転する電界ベクトルを有する回転
フィールドを発生させることによってホットスポットを
減少させることを提案している。

【０００９】典型的に、誘導結合型無電極ランプは、ア
ークがそれ自身を維持するのに充分に安定なものである
限り、「アーク取付き」現象によって影響されることは
ない。更に、容量結合型及びマイクロ波無電極ランプは
バルブを横断する電界を使用するものであるが、誘導結
合型無電極ランプの一次（励起体）コイルによって発生
される磁界は主にバルブの内側において発生するプラズ
マ内に電界を誘起させる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】誘導結合型無電極ラン
プを単一の誘導コイルで駆動することは、典型的に、両
方のポール即ち極においてコールド（低温）領域を有す
るトロイダル（環状体）形状放電を発生する。一般的
に、その放電体積のより高温の領域はホトンを放射する
傾向があり、一方該放電体積のより低い温度の領域はホ
トンを吸収する傾向がある。該ポールにおけるコールド
領域はプラズマ温度を制限し、その際に可視光を放射す
るのに充分にホット即ち高温の放電体積を制限する。

【００１１】本発明は、以上の点に鑑みなされたもので
あって、誘導結合型無電極ランプにおけるコールド領域
の温度を増加させる方法及び装置を提供することを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の第一の側面によ
れば、誘導結合型無電極ランプが被包体即ちバルブ外部
に位置されている一対の励起コイルを有している。該一
対の励起コイルは被包体内に少なくとも１つの移動リン
グ形状電界を発生する態様で位置され且つ駆動される。
該移動電界は被包体内に対応するプラズマ放電を形成さ
せる。該放電はバルブ体積のより大きな部分にわたって
発生し、且つコールド領域の温度は上昇される。電界の
移動は被包体内においてより一様なホット即ち高温のプ
ラズマ励起体積を発生し、それによりホトンの射出又は
再放射を容易なものとさせる。

【００１３】リング形状電界（及びそれに対応するプラ
ズマ放電）の移動は回転型、振動型、揺動型、又はスイ
ッチング型とすることが可能である。該移動の特性は、
コイルの幾何学的形状及び配向状態及びコイル励起（駆
動）技術等のファクタに依存する。幾つかの実施例にお
いては、一対の励起コイルは直交（直角）技術（例え
ば、位相直交、周波数直交又は振幅直交）によって駆動
される。

【００１４】本発明の１つの側面によれば、誘導結合型
無電極ランプが、励起された場合にプラズマ放電を形成
する充填物を封入している被包体、該被包体外部に位置
されている一対の励起コイルであって、該被包体内のプ
ラズマ放電を励起する移動リング電界を該被包体内部に
発生させる態様で位置されており且つ駆動される一対の
励起コイル、該一対の励起コイルへ交流を印加するドラ
イバを有しており、該一対の励起コイルの第一のものへ
印加される交流と該一対の励起コイルの第二のものへ印
加される交流との間に位相差が存在している。好適に
は、該位相差は実質的に９０゜である。例えば、該ドラ
イバは、単一信号供給源及び該一対の励起コイルのうち
の第一のものへ印加される交流と該一対の励起コイルの
うちの第二のものへ印加される交流との間に位相差を与
える位相調節用遅延要素を有している。一方、該ドライ
バは第一信号供給源と第二信号供給源とを有しており、
該第一信号供給源は該一対の励起コイルのうちの第一の
ものへ第一位相を有する信号を印加すべく接続されてお
り且つ該第二信号供給源は該一対の励起コイルのうちの
第二のものへ第二位相を有する信号を印加すべく接続さ
れている。一般的に、該一対の励起コイルは、該一対の
励起コイルの夫々の中心を一致させ且つ夫々のコイル軸
を所定の角度で配向させるように位置決めされている。
殆どの実施例においては、該所定の角度は９０゜であ
る。幾つかの実施例においては、一方のコイルの軸を垂
直から約１０゜乃至１５゜の間だけ他方のコイルの軸に
関して傾斜させることが有益的である。殆どの実施例に
おいて、該一対の励起コイルの各々はウェディングリン
グ（結婚指輪）形状を有している。幾つかの実施例にお
いては、該一対のウェディングリング形状励起コイルの
各々は、コイルが互いに交差する区域において幅が減少
されている。

【００１５】本発明の別の側面によれば、誘導結合型無
電極ランプが、励起された場合にプラズマ放電を形成す
る充填物を封入している被包体、該被包体外部に位置さ
れている一対の励起コイルであって、前記被包体内のプ
ラズマ放電を励起する移動リング電界を該被包体内部に
発生させる態様で位置決めされており且つ駆動される一
対の励起コイル、及び該一対の励起コイルへ交流を印加
するドライバを有しており、該ドライバは、該一対の励
起コイルのうちの第一のものへの交流の印加と該一対の
励起コイルのうちの第二のものへの交流の印加との間で
スイッチ動作する。例えば、該スイッチ動作は所定の時
定数で発生する。好適には、該時定数はプラズマの減衰
時間と関連している。例えば、該所定の時定数はミリ秒
の程度であり、特に１７ミリ秒程度である。該ドライバ
は、単一信号供給源及び該一対の励起コイルのうちの第
一のものへの交流の印加と該一対の励起コイルのうちの
第二のものへの交流の印加との間でスイッチングを行う
スイッチング要素を有することが可能である。該一対の
励起コイルは、該一対の励起コイルの夫々の中心を一致
させ且つ夫々のコイル軸を所定の角度（例えば、９０
゜）に配向させるべく位置決めさせることが可能であ
る。一方、該一対の励起コイルは互いに平行且つ離隔し
た状態で位置決めさせることが可能である。

【００１６】好適には、該交流即ち交番電流は少なくと
も３００ＭＨｚの駆動周波数で印加され、且つ該一対の
励起コイルのうちの各々は該駆動周波数の半波長未満の
実効電気長を有している。より好適には、該駆動周波数
は少なくとも９００ＭＨｚであり、且つ一対の励起コイ
ルの各々は該駆動周波数の４分の１波長未満の実効電気
長を有している。本明細書において記載する駆動技術
は、光射出用のアパーチャ（開口）の領域以外において
反射性物質で被包体が被覆されている場合に特に有益的
である場合がある。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下の記載においては、制限を意
図するものではなく説明の目的のために、例えば、特定
のアーキテクチャ、インターフェース、技術等を本発明
の完全なる理解を与えるために特定の詳細について記載
する。然しながら、当業者にとって明らかなように、本
発明は、これらの特定の詳細から逸脱するその他の実施
例においても実施することが可能なものである。その他
の場合においては、不必要な詳細で本発明の記載がぼや
けることがないように、公知の装置、回路、方法の詳細
な説明については割愛する。

【００１８】図１は本発明に基づいて構成され且つ動作
される誘導結合型無電極ランプ２０の第一実施例を示し
ている。誘導結合型無電極ランプ２０は静止光透過性包
囲体即ちバルブであって、ここにおいては被包体２２と
して呼称する被包体を有しており、該被包体はプラズマ
形成用充填物２４を収容している。一対の単巻励起コイ
ル３２，３４が被包体２２外部に位置されている。後述
するように、該一対の励起コイル３２，３４は、プラズ
マ中に電流を駆動することによって充填物２４を励起
し、それによって可視光を射出することとなるプラズマ
放電を発生させる移動リング電界を発生するような態様
に位置決めされており且つ駆動される。

【００１９】図１の誘導結合型無電極ランプ２０は矩形
状のベース４０を有しており、その上に２つのＣ形状ブ
ロック４２，４４が並進運動可能に装着されている。各
ブロック４２，４４は夫々のコイル３２，３４と関連し
ている容量プレート（後述する）を包含している一対の
励起コイル３２，３４のうちの夫々の１つを担持してい
る。ベース４０の後部から真っ直ぐ上方へ延在している
ペデスタル４６が被包体２２を支持している。特に、被
包体ステム４８がペデスタル４６によって上方に保持さ
れており且つベース４０の上表面に対して平行に保持さ
れている。ステム４８の先端に形成されている被包体２
２は一対の励起コイル３２，３４の単巻内に位置されて
いる。実際に、励起コイル３２，３４の単巻は、好適に
は、それらの中心を実質的に被包体２２の中心と一致さ
せている。

【００２０】図１の特定の実施例においては、図２及び
図２Ａ−２Ｄに示したように、励起コイル３２，３４の
各々は「ウェディングリング（結婚指輪）」形態を有し
ており、コイル３２の単巻即ち半円形セグメントはコイ
ル３４の単巻即ち半円形セグメントよりも多少大きい半
径を有している。「ウェディングリング」形態について
は、「高周波数誘導性ランプ及び電力オシレータ（Ｈｉ
ｇｈＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｎｄｕｃｔｉｖｅＬａ
ｍｐａｎｄＰｏｗｅｒＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ）」と
いう名称の１９９９年１月１１日付で出願した米国特許
出願第０９／２２８，２３０号に記載されており、尚、
それを引用によって本明細書に取込む。更に、該一対の
励起コイル３２，３４は、コイル３２の単巻が存在する
面がコイル３４の単巻が存在する面に対して所定の角度
（例えば、９０゜）で傾斜しているように配向されてい
る。然しながら、後述するように、コイル形態及び配向
状態の変形例は本発明範囲内のものである。

【００２１】単巻即ち半円形セグメントを有することに
加えて、各コイル３２，３４は、両方とも、上部直線セ
グメント即ちリードと下部直線セグメント即ちリードと
を有している。コイル３２は上部セグメント３２ｔ及び
下部セグメント３２ｂを有しており、コイル３４は上部
セグメント３４ｔ及び下部セグメント３４ｂを有してい
る。各コイル３２，３４に対して、該上部セグメント及
び下部セグメントはコイル単巻の両側の端部に形成され
ている線形即ち直線の延長部である。各コイルに対し
て、上部セグメント及び下部セグメントは互いに平行で
あり且つベース４０の上部に対して平行である。各コイ
ルに対する上部セグメントと下部セグメントとの間には
小さな垂直方向のギャップが存在しており、そのギャッ
プは該コイルの単巻の円形上不連続部に対応する大きさ
を有している。

【００２２】各コイル３２，３４の上部セグメント及び
下部セグメントはブロック４２，４４によって担持され
ている夫々上部及び接地面容量プレートへ接続してお
り、且つ、好適には、それらは一体的である。コイル３
２の上部セグメント３２ｔはブロック４２に装着されて
いる容量プレート５２ｔと接続しており、コイル３２の
下部セグメント３２ｂはブロック４２に装着されている
容量プレート５２ｂへ接続している。同様に、コイル３
４の上部セグメント３４ｔはブロック４４に装着されて
いる容量プレート５４ｔへ接続しており、コイル３４の
下部セグメント３４はブロック４４に装着されている容
量プレート５４ｂへ接続している。これらの容量プレー
トは誘電体ポストによって位置決めされ又は支持されて
おり、プレート５２ｔ及び５２ｂは誘電体ポスト５６ｔ
及び５６ｂの間に位置決めされており且つプレート５４
ｔ及び５４ｂは誘電体ポスト５８ｔ及び５８ｂの間に位
置決めされている。該誘電体ポストは、夫々のプレート
上の圧力を維持し且つそれにより該プレートを所定の位
置に維持するような寸法とされており且つ位置決めされ
ている。該誘電体ポストの高さは、それらの間の要素の
厚さ及び該コイルの所望の位置決め等のファクタに依存
する。

【００２３】図３は図１の容量結合型無電極ランプ２０
に対するより詳細な容量構造を示している。容量５２ｃ
１及び５２ｃ２はコイル３２に対して与えられており、
容量５４ｃ１及び５４ｃ２はコイル３４に対して与えら
れている。容量５２ｃ１は容量プレート５２ｔ（好適に
は、コイル３２の上部セグメント３２ｔと一体的）、電
力供給プレート又はブレード５３、誘電体５２ｄ１を有
している。コイル３２の場合にはコンデンサ即ち容量５
２ｃ２は容量プレート５２ｂ（好適にはコイル３２の下
部セグメント３２ｂと一体的）、ブレード５３、誘電体
５２ｄ２を有している。コンデンサ５４ｃ１は、容量プ
レート５４ｔ（好適にはコイル３４の上部セグメント３
４ｔと一体的）、電力供給プレート又はブレード５５、
誘電体５４ｄ１を有している。コイル３４の場合には、
コンデンサ５４ｃ２は容量プレート５４ｂ（好適には、
コイル３２の下部セグメント３２ｂと一体的）、プレー
ト又はブレード５５、誘電体５４ｄ２を有している。従
って、容量５２ｃ１及び５２ｃ２は互いに積層形成され
ており、一方コンデンサ５４ｃ１及び５４ｃ２は互いに
積層形成されている（図３参照）。

【００２４】図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃは図１の誘導結合
型無電極ランプ２０を駆動するための異なる技術を示し
ている。図４Ａは位相直交（直角）駆動技術を示してお
り、図４Ｂは位相直交又は周波数直交駆動技術のいずれ
かを示しており、図４Ｃは振幅直交駆動技術を示してい
る。

【００２５】図４Ａのドライバは、１つの信号供給源８
０Ａを有しており、それは一対の励起コイル３２，３４
に対して交流即ち交番電流を供給する。図４Ａのドライ
バは供給源８０Ａとコイル３２との間に設けられている
位相調節用遅延要素８２を介してコイル３２へ印加され
る交流とコイル３４へ印加される交流との間に所定の位
相差を導入する。図３から理解されるように、交流即ち
交番電流はブレード５５を介してコイル３４へ印加さ
れ、ブレード５５は図４Ａ−図４Ｃに示したように容量
プレート５４ｔの下側に位置されている。同様に、交流
がブレード５３を介してコイル３２へ印加され（位相調
節用遅延要素８２によって遅延された後に）、ブレード
５３は図４Ａ−図４Ｃに示したように容量プレート５２
ｔの下側に位置されている。信号供給源８０Ａに対する
例示的な値は９１５ＭＨｚである。位相調節用遅延要素
８２の１例は伝送線１／４インチ（０．６３５ｃｍ）×
１及び３／８インチ（３．３６９ｃｍ）（λ／４より僅
かに小さい）である。

【００２６】図４Ｂのドライバは２つの交流信号供給源
８０Ｂ及び８０Ｂ′を有している。図４Ｂのドライバは
２つのモードのうちのいずれかで動作させることが可能
である。両方のモードにおいて、供給源８０Ｂからの信
号はコイル３４へ印加され且つ供給源８０Ｂ′からの信
号はコイル３２へ印加される。第一モードにおいては、
２つの供給源８０Ｂ及び８０Ｂ′からの信号は同一の周
波数であるが位相が異なっている。従って、図４Ｂによ
って表される第一モードは、基本的には、図４Ａのドラ
イバと同一の結果（位相が異なる）を達成する。第二モ
ードにおいては、コイル３４へ印加される供給源８０Ｂ
からの信号はコイル３２へ印加される供給源８０Ｂ′か
らの信号よりも不相応な周波数のものである。換言する
と、供給源８０Ｂ及び８０Ｂ′は相互に異なる周波数で
動作する。例えば、９００ＭＨｚの通常の動作範囲にお
けるランプの定常状態動作期間中に、供給源８０Ｂから
の信号と供給源８０Ｂ′からの信号との間の周波数の不
相応の程度（即ち、差）は、被包体２２内に揺動電界を
与えるために約２０ＭＨｚと４０ＭＨｚ（例えば、動作
周波数範囲の約２％乃至４％）の間とすることが可能で
あり、約３０ＭＨｚが好適である。

【００２７】図４Ｃのドライバは単一の信号供給源８０
Ｃを有しており、それは一対の励起コイル３２，３４に
対する同一の交流の印加をスイッチ動作する。このスイ
ッチ動作は、供給源８０Ｃとコイル３２，３４の各々と
の間に位置されているスイッチＳＷによって達成され
る。当業者は、例えばオペアンプ等を有するスイッチン
グ回路として適宜のスイッチＳＷを容易に入手又は製造
することが可能である。

【００２８】一対の励起コイル３２，３４の位置決め及
び図４Ａ、図４Ｂ（両モード）、図４Ｃのドライバを使
用することは、被包体２２内に移動リング形状電界を形
成するために直交（直角）原理を使用する。更に、以下
に説明するように、リング形状電界はコイル３２，３４
のうちの少なくとも１つの軸に関して移動する（例え
ば、回転又はスピン、揺動、又は信号）。移動リング電
界は被包体２２内のプラズマ放電の対応する励起を発生
する。

【００２９】移動リング電界Ｒ及びその派生は図５から
理解される。図５は直交するｘ，ｙ，ｚ軸と相対的な一
対の励起コイル３２，３４の巻線部（この場合は、単
巻）を示しており、コイル３２はｙ軸周りのコイルとし
て説明し且つコイル３４はｘ軸周りのコイルとして説明
する。コイル３２の巻線部はｘｚ面内に存在しており且
つｘ＝ｙ＝０を中心としており、且つコイル３４の巻線
部はｙｚ面内に存在しており且つｘ＝ｙ＝０を中心とし
ている。軸ａ−ｂはｚ軸と一致して示してある。コイル
３２は電流Ｉ_oxｃｏｓ（ωｔ）を有しており、コイル３
４は電流Ｉ_oyｓｉｎ（ωｔ）を有している。

【００３０】図５に示してあり且つ以下の式に示される
ように、各コイル３２，３４と関連する磁界はコイル３
２，３４内側に夫々電界Ｅｙ及びＥｘを発生する。以下
の式においては、アクサンシルコンフレックスを付けた
ｘ及びｙは単位ベクトルであり、且つＢ_o＝Ｂ_xo＝Ｂ_yo
である。

【００３１】

【数１】

【００３２】

【数２】

【００３３】次いで、通常の定数を無視すると、次式が
得られる。

【００３４】

【数３】

【００３５】従って、図５、図５Ａ、図５Ｂは結果的に
得られる移動リング形状電界Ｒが軸ａ−ｂの周り（即
ち、矢印Ｓで示した方向）に移動（例えば、回転又はス
ピン、揺動、又は振動）することを示している。使用さ
れた特定の駆動技術に従って、電界Ｒの移動（即ち運
動）は軸ａ−ｂ周りの回転又はスピン（図５Ａに示して
ある）又は軸ａ−ｂの周りの揺動又は振動（図５Ｃに示
してある）とすることが可能である。図５の幾何学的形
状の全ての場合において、移動リング形状電界は軸ａ−
ｂの周りに被包体内で移動し、軸ａ−ｂ及び励起コイル
のうちの一方の巻線部（この場合は単巻）は同一の面内
に存在している（即ち、軸ａ−ｂ及びコイル３２の巻線
部は図５のｘｚ面内に存在している）。被包体内部に存
在する電界Ｒは対応する励起されたプラズマ放電Ｐを発
生する。励起されたプラズマ放電Ｐは電界Ｒに対応する
繁茂したトロイダル又はドーナツ形状を有している。プ
ラズマＰ自身は対流等の影響によるものを除いて、分子
の物質移動の意味において移動するものではない。然し
ながら、放電リングは、プラズマＰの異なる部分が励起
されるので移動しているように見える場合がある。異な
るコイルの幾何学的形状又はコイル電流等のファクタに
鑑み、電界Ｒ、従って励起されたプラズマ放電Ｐは、図
５Ｄに示したように、半径方向に収縮及び拡大するよう
に見える場合がある。又、プラズマＰはその減衰時間に
関連した持続性を有しているので、励起された放電区域
は、電界Ｒがこれらの区域と一致するものでない場合に
おいても光を射出し続ける場合がある。

【００３６】誘導結合型無電極ランプ２０が位相直交を
使用して駆動される場合には（図４Ａのドライバ又は図
４Ｂのドライバの第一モードによって示されるよう
に）、リング形状電界Ｒ（及び被包体２２内の誘導性励
起Ｐのリング）は図５Ａに矢印５００Ａで示したように
励起周波数（ω／２π）で軸ａ−ｂの周りを実質的に３
６０度回転する。図５Ａに示した時刻において、励起プ
ラズマＰのリングは図５Ａにおける軸ａ−ｂ周りの角度
位置に鑑み図５Ｂにおいて上から見た場合に楕円形状を
有している。

【００３７】誘導結合型無電極ランプ２０が周波数直交
を使用して駆動される場合には（図４Ｂのドライバによ
って示されるように）、リング形状電界Ｒは図５Ａに示
した態様で軸ａ−ｂの周りに回転するが、差周波数にお
いて、即ち２つのコイルを駆動する夫々の周波数の間の
差である周波数において回転する。位相直交（直角）又
は周波数直交（直角）のいずれが使用されるかに拘わら
ず、リング形状電界Ｒ、従って被包体２２内のプラズマ
放電リングは、通常、少なくとも３０ＭＨｚの周波数で
回転する。振幅変調スイッチングは、後述するように、
好適には位相又は周波数変調の場合（例えば、マイクロ
秒又はナノ秒）と比較して、かなり遅い時間フレーム上
にある（例えば、ミリ秒）。好適には、この時間フレー
ムはスイッチ動作の間において放電が活性状態に止まり
且つ光を射出するようなものである。一般的には、スイ
ッチングがあまりにも遅い場合には放電を消灯させ、一
方スイッチングがあまりにも速い場合には、特定のプラ
ズマ特性に依存して予測性を持ってプラズマの移動（運
動）を制御することが不可能な場合がある。

【００３８】図４Ｃの振幅直交（直角）ドライバにおい
ては、所定の時定数で信号がコイル３２，３４の間でス
イッチングされる。即ち、図４Ｃのドライバは、一対の
励起コイル３２，３４へ交互に電流を印加し、即ち、一
対の励起コイル３２，３４は所定の時定数を使用してタ
ーンオン及びターンオフされる。このような図４Ｃのド
ライバを使用して交互に（スイッチングして）電流を印
加することは、図５Ｃに示した位置ＰとＰ′との間で励
起プラズマの揺動又はスイッチングを発生させる。これ
らの位置Ｐ及びＰ′は角度５００Ｃだけ分離されてい
る。励起コイル３２，３４のターンオン及びターンオフ
のために使用される所定の時定数は、プラズマの測定し
た減衰時間と相対的に選択され、且つ、好適には、プラ
ズマの減衰時間よりも著しく速いものである（例えば、
図示例においては１０^-3秒の程度）。この減衰時間は、
プラズマへエネルギが印加されることなしにプラズマが
点灯状態を維持する（即ち、消灯することがない）時間
期間に対応している。このような駆動動作は誘導結合型
無電極ランプ２０の被包体２２内の誘導性励起リングを
して強制的に極性を振動させ、誘導励起リングを強制的
に直交極性とさせ且つ減衰を経験する前に再度復帰させ
る。

【００３９】２つのコイル２３，２４は同一の直径を有
するものでない場合があるので（例えば、幾何学的な干
渉を回避するため）、振幅直交駆動を使用するその他の
実施例においては、一対の励起コイル３２，３４の夫々
の励起時間が多少異なるように選択することが可能であ
る。即ち、各コイルの励起時間は、該コイルとプラズマ
との間の異なる結合定数を調節するために選択すること
が可能である。

【００４０】図４Ｃの振幅変調ドライバは、能動コイル
と受動コイルとの間においてクロストーク信号が発生す
る可能性がある例示的な状態である。コイル３２，３４
が精密に幾何学的に互いに直交即ち直角である場合に
は、それらの相互インダクタンスは非常に小さくなる。
然しながら、コイル３２，３４の間の容量結合（それら
の巻線がオーバーラップする箇所）は接地への短絡を発
生させる。この容量結合はかなりのパワー即ち電力が駆
動されたコイルから出て受動コイルへ結合されることと
なり、パワー及び良好に定義された励起面を失うことと
なる。コイル３２，３４を、例えば、図４Ｄに示した態
様で互いに向かって傾斜させることによって、その結果
得られる相互インダクタンスを使用してコイル３２，３
４の間のクロストークを最小とさせることが可能であ
る。従って、クロストークを回避するためには、一対の
励起コイルのうちの第一のものの巻線部の面を該一対の
励起コイルのうちの第二のものの巻線部の面に関して多
少直交でない即ち直角でない角度で傾斜されるように一
対の励起コイル３２，３４を被包体外部に位置決めさせ
る。この僅かに非直交である角度は、好適には、１０゜
と１５゜との間の範囲であり、且つコールドテスト又は
ホットテストのいずれかにおいてネットワークアナライ
ザを使用して選択することが可能である。この傾斜され
る形態は周波数直交等の振幅直交以外の直交駆動技術に
対して有益的なものであり、より高いパワーレベルで動
作することを可能とさせる。

【００４１】上述した全ての場合に対して、移動リング
形状電界Ｒが軸ａ−ｂ上の中間点におけるよりも軸ａ−
ｂのポール（極）においてより多くのパワーを結合させ
るという事実に鑑み、プラズマ放電体積は、従来の単一
コイル誘導性ランプの場合におけるよりもより高温（即
ち、より高い最小温度を有している）且つより一様であ
る。移動リング形状電界Ｒはバルブ即ち被包体２２の表
面を横断するものではなく、且つその他の結合技術より
もバルブを介してより一様にパワーを分布させる傾向が
ある。上述した全ての場合において、励起されたプラズ
マ放電Ｐはそれが軸ａ−ｂの周りを移動するに従い繁茂
したトロイダル即ちドーナツ形状を有しているように見
える。

【００４２】上述したように、コイル３２，３４はその
他の多数の形態及び配向状態をとることが可能である。
例えば、図６Ａ及び図６Ｂに示したように、コイル３２
₆及び３４₆はそれらがオーバーラップする領域において
幅が減少されている。コイル３２₆及び３４₆の減少され
たコイル幅はコイル３２₆とコイル３４₆との間の容量結
合を減少させる傾向がある。

【００４３】図７に示した別の例として、該一対の励起
コイルは正確に円形である巻線部を有することが必要な
ものではなく、その代わりに、コイル３２₇によって示
されるような基本的に楕円形状の巻線部を有することが
可能である。図１の実施例は中心を同じくするコイル３
４の巻線部よりもコイル３２の巻線部がより大きな半径
を有しているものであったが、図８及び図９の実施例は
一対のコイルの巻線部に対して基本的に同一の半径とす
ることを可能としている。図８において、コイル３２₈
及び３４₈の巻線部の半径は実質的に同一であり、何故
ならば、各コイルの巻線部が他のコイルの巻線部の円形
状の不連続部（上部及び下部コイルセグメントにおい
て）を介して延在するように各コイルを位置決めしてい
るからである。図８の実施例においては、コイル３２₈
の上部及び下部セグメント３２ｔ₈及び３２ｂ₈は、夫
々、コイル３４₈の夫々の上部及び下部セグメント３４
ｔ₈及び３４ｂ₈に関して被包体２２の周りに直交して配
向されているものではなく、その代わりに、被包体２２
の周りに１８０゜配向されている。図９の実施例におい
ては、各コイルの巻線部が他方のコイルの巻線部が存在
する創造的球面の部分的に外側及び部分的に内側にある
ようにコイルの巻線部の中心を互いにオフセットして位
置させることによりコイル３２₉及び３４₉に対して同一
の半径を達成している。

【００４４】図１０は、コイル３２₁₀及びコイル３４₁₀
が互いに直交している「分割」ウェディングリングとし
て形成した場合の例を示している。図１０の「分割」ウ
ェディングリングコイル３２₁₀及び３４₁₀においては、
各コイルの中間セクションは除去されている。何故なら
ば、ある場合においては、該コイルの中間セクションの
除去は実効的に性能を変化させるものではないからであ
る。従って、コイル３２₁₀及びコイル３４₁₀の各々は、
構成的には、除去された中間セクション即ちギャップに
関して密接して離隔されている２つのコイルコンポーネ
ントである。有益なことであるが、コイル３２₁₀及びコ
イル３４₁₀の表面積が減少されるので、図２の対応する
コイルと比較してコイル間容量が減少される。然しなが
ら、機能的には、各コイルの２つのコイルコンポーネン
トは基本的には図２の対応するコイルと同一の性能を達
成する。

【００４５】図１７Ａ−１７Ｂは、コイル３２₁₇が図１
０に示したコイルよりもより大きな距離だけ離隔されて
いる部材３２Ａ₁₇及び３７Ｂ₁₇を有する「分割」ウェデ
ィングリングとして形成されている場合の例を示してい
る。一方、コイル３４₁₇は分割されておらず、コイル部
材３２Ａ₁₇及び３２Ｂ₁₇に対して直交している。一般的
にウェディングリングタイプのコイルの場合には、コイ
ルの幅はバルブの内径よりも僅かに小さいものからバル
ブの内径の約半分の範囲内のものであることが好適であ
る。例えば、バルブが６ｍｍの内径を有しており且つコ
イルが９ｍｍの内径を有している場合には、該コイル
は、好適には、約２．５ｍｍ乃至５．５ｍｍの範囲内の
幅と約１／６ｍｍ乃至２／３ｍｍの厚さを有するべきで
ある。図１７Ａ−１７Ｂに示した特定の形態の場合に
は、コイル部材３２Ａ₁₇及び３２Ｂ₁₇の各々はこの範囲
の下側端部における幅を有しており（例えば、図１７Ｂ
における３２Ｗ₁₇で示したように２．５ｍｍ）、一方コ
イル３４₁₇はこの範囲の上側端部における幅３４Ｗ₁₇を
有している（例えば、５．５ｍｍ）。

【００４６】図１１は鉄アレイに似た断面形状を有する
コイル３２₁₁を示している。換言すると、図１１のコイ
ル３２₁₁のリング端部はコイルのより薄い中間部即ち中
間セクションと比較して幾分球根状である。前述した実
施例のうちの適宜のものにおける両方のコイル２３及び
３４は、図１１に示したコイルの鉄アレイ断面を有する
ことが可能である。

【００４７】図１２Ａ及び１２Ｂはコイルが平行な面内
に存在している実施例を例示している（種々の前述した
実施例の態様において互いに直交しているものと異な
る）。図１２Ａにおいては、コイル３２_12A及びコイル
３４_12Aは平行な面、例えば両方とも軸１２００Ａに対
して垂直な面内に存在しており、コイル３２_12A及び３
４₁ _2Aの平坦な即ち直線的な部分は軸１２００Ａに対し
て同一の方向に配向している。図１２Ｂにおいては、コ
イル３２_12B及びコイル３４_12Bは平行な面内に存在して
いるが、コイル３２_12A及び３４_12Aの平坦な即ち直線的
な部分は軸１２００Ｂに関してゼロでない角度に配向さ
れている（例えば、軸１２００Ｂに関して１８０゜の角
度で配向されている）。図１２Ａの実施例及び図１２Ｂ
の実施例は、両方とも、好適には、直交（直角）技術を
使用して駆動される。例えば、図４Ｃの振幅直交駆動技
術を使用することが可能であり、交流（供給源８０から
供給される）がスイッチＳＷを介してコイル３２と３４
との間でスイッチされる。

【００４８】例えば図１２Ａ及び図１２Ｂに示したよう
な本発明の実施例の場合には、コイルが平行な面内に存
在しており、図１３から理解されるような態様でコイル
の面の間でスイッチする移動リング電界Ｒを発生する。
図１３は位置Ｐ_13TとＰ_13Bとの間でスイッチングする繁
茂なトロイダル即ちドーナツ形状をした励起プラズマ放
電を示している（側部から）。プラズマの緩和時間に依
存して、励起されたプラズマ放電は位置Ｐ_13TとＰ_13Bと
の間で跳ね返るか又は連続体として往復運動するように
見える場合がある。このような跳ね返り運動の様相は、
コイル間でのスイッチングにおいて、コイル間の領域を
加熱する傾向が存在するという事実から発生する。

【００４９】図１４は誘導結合型無電極ランプ、特にラ
ンプ１２０の別の実施例を示している。図１の実施例の
場合におけるように、誘導結合型無電極ランプ１２０は
被包体１２２と一対の単巻励起コイル１３２，１３４と
を有している。図１の実施例におけるように、誘導結合
型無電極ランプ１２０のコイル１３２，１３４の巻線部
は被包体１２２の中心に一致する曲率中心を有してい
る。コイル１３２及び１３４はそれらの軸を９０゜離し
て配向されている。被包体１２２は支持体１４６上に静
止状に支持されており、支持体１４６はベース１４０に
固定されている。

【００５０】誘導結合型無電極ランプ１２０の場合に
は、コンデンサ１５２及び１５４が夫々のコイル１３
２，１３４と関連している。コンデンサ１５２及び１５
４は同心状であり且つ離隔されている導電性円筒１５２
ｃ，１５４ｃ及び１６０によって構成されている。円筒
１５２ｃはコイル１３２の一端へ接続しており、円筒１
５４ｃはコイル１３４の一端へ接続している。コイル１
３２及び１３４の残りの端部は導電性ロッド１６４によ
って接地接続されている。従って、コンデンサ１５２は
円筒１５２ｃと円筒１６０とによって形成されており、
それらの間に空気誘電体が存在しており、コンデンサ１
５４は円筒１５４ｃと円筒１６０とによって形成されて
おり、それらの間に空気誘電体が存在している。

【００５１】インダクタ１６４が直列入力インダクタン
スとして示されており、それはＲＦ入力端子１６５の中
央端子と円筒１６０との間に接続されているブレードと
することも可能である。円筒１６０はコンデンサ１５２
及び１５４に対する共通プレートを形成している。コン
デンサ１６６は円筒１６０と接地との間に接続されてい
る。コンデンサ１６６は大きな容量値を有するディスク
リート即ち個別のコンデンサとすることが可能であり且
つコイル１３２と１３４とを包含する共振回路に対する
インピーダンスマッチングを与える。この点に関して、
コンデンサ１５２及び１５４はコイル１３２及び１３４
と共に並列共振回路を形成している（コンデンサ１６６
の著しくより高い値を無視する）。

【００５２】図１４の誘導結合型無電極ランプ１２０に
対する等価な結合回路１７０を図１５に示してある。図
１５は、特に、夫々のコンデンサ１５２及び１５４へ直
列接続されている単巻コイル１３２及び１３４を示して
いる。コネクタ１６５の５０Ω入力に対するインピーダ
ンスマッチングは、インダクタンス１６４とコンデンサ
１６６とによって与えられている。上述したように、コ
ンデンサ１６の容量はコンデンサ１５２又は１５４のい
ずれの容量よりも著しく大きい。コンデンサ１５２及び
１５４の容量は正確に等しいものではないがほぼ等し
い。

【００５３】図１５は、更に、容量結合型無電極ランプ
１２０をテストし且つ解析するのみならず電力を供給す
るために使用することが可能な電力回路の１例を示して
いる。端子１６５が指向性結合器１８０及び１８２を介
して、更に、線形ＲＦ増幅器１８４を介してＲＦオシレ
ータ１８５へ接続している。指向性結合器１８２はネッ
トワークアナライザ１８６とインターフェースし、指向
性結合器は該ＲＦ信号を前方電力メータ１８７及び逆電
力メータ１８８へ印加する。当業者によって理解される
ように、該電力供給源は図１５に示した回路以外の形態
をとることが可能である。

【００５４】動作について説明すると、誘導結合型無電
極ランプ１２０は２つの並列共振回路を見る。第一共振
回路は、コンデンサ１６２と並列なコイル１３２とコン
デンサ１５２との直列接続によって形成されている。第
二共振回路は、コンデンサ１６２と並列なコイル１３４
とコンデンサ１５４との直列接続によって形成されてい
る。これら２つの共振回路は、それらの共振周波数が僅
かに離れており、従って、印加電力（インダクタ１６４
への端子１６５において）が２つの共振周波数の間の半
分である場合には、コイル１３２における電流とコイル
１３４における電流との間には９０゜の位相差が存在し
ている。

【００５５】上述したような態様で誘導結合型無電極ラ
ンプ１２０のコイル１３２と１３４との直交即ち直角動
作が与えられると、ランプ１２０用の被包体１２２内部
において回転リング形状電界Ｒが発生される。従って、
図５における移動リング形状電界Ｒの形態及びそれに関
連して説明した原理は、図１４の実施例に対して適用可
能であるのみならず、図１の実施例のようなその他の実
施例に対しても適用可能である。

【００５６】本明細書に記載したランプ及び本発明の範
囲内のランプは低、中間、高パワー（電力）範囲におい
て動作することが可能である。本明細書に例示したラン
プに適用可能な信号は、好適には、２００ＭＨｚ乃至２
０００ＭＨｚ帯域内のものであり、３００ＭＨｚ乃至９
００ＭＨｚの帯域が最も好適な周波数帯域である。

【００５７】本発明は充填物に依存するものではない。
この点に関して、本明細書に記載したランプに対しては
種々のタイプの充填物を使用することが可能である。例
えば、図１の誘導結合型無電極ランプ２０の被包体２２
は内径が６ｍｍで外径が７ｍｍのバルブであって、０．
０５ｍｇのセレン及び０．０１ｍｇ未満の臭化セシウム
（ＣｓＢｒ）を５００トールのＸｅで収容するバルブと
することが可能である。その他の充填物物質及び充填物
物質の組合せも可能であり、例えば、硫黄、セレン、テ
ルル、臭化インジウム等の高インピーダンス電気的陰性
充填物、及びそれらの組合せ等がある。水銀をベースと
したもの及びその他のハロゲン化金属を使用することも
可能である。

【００５８】理解すべきことであるが、上述した容量構
造を構成する物質は本発明にとって臨界的なものではな
く、且つ当業者は適宜の物質を選択することが可能なも
のである。例えば、絶縁層物質として、例えばポリイミ
ド又はカプトン（Ｋａｐｔｏｎ）（商標）を使用するこ
とが可能である。

【００５９】被包体２２は例えば石英等の任意の適宜の
物質から形成することが可能である。被包体２２は図示
例においては球状形状を有しているが、被包体２２に対
してその他の形状のものとすることが可能であり、例え
ば円筒形状及びピルボックス型形状とすることが可能で
ある。

【００６０】図示例においては、コイル（例えば、３
２，３４及び１３２，１３４）は単巻を有するものとし
て例示してある。然しながら、理解すべきことである
が、本明細書に記載した現象及び本発明原理は複数巻を
有するコイルに同様に適用可能なものである。更に、有
益的なものである場合には異なるタイプの幾何学的形状
を有するコイルを使用することが可能である（例えば、
アークを最小とさせるため、直交駆動に対して寸法を最
適化させるため等）。好適には、各励起コイルの実効電
気長は印加される励起周波数の半波長未満のものであり
且つ最も好適には所望のフィールド／プラズマ運動に関
する悪影響を回避するためには励起周波数の４分の1波
長未満である。

【００６１】有益的なことであるが、本発明実施例は、
例えば図５における軸ａ−ｂ等の軸のポールにおいて
も、従来の誘導性ランプと比較して、被包体即ちバルブ
内においてより一様であり且つより高温の励起プラズマ
放電体積を与えるものである。プラズマ放電体積がより
一様に高温であればある程、該体積は一様にホトンを射
出し且つより多くの光を供給するものと考えられる。更
に、プラズマ放電体積がより高温であればある程、該体
積のコールド領域がホトンを吸収する可能性はより低く
且つホトンが再放出される可能性がより高くなる。換言
すると、より一様で高温のプラズマは、吸収されたホト
ンが失われるのではなくプラズマの温度によって支配さ
れて再放出を行う可能性を増加させる。

【００６２】このように向上された再放出は、光がアパ
ーチャ即ち開口を介して射出される本発明の実施例にと
っては特に重要である。アパーチャバルブ形態において
は、射出されたホトンはアパーチャを介して外部に射出
される前に、プラズマを介して多数回通過する。本発明
のアパーチャランプ実施例の１つの例を図１６に示して
ある。図１６のランプは図１のランプ２０に類似してい
るが、被包体２２（図１６においては見えない）が反射
性ジャケット１６００によって包囲されている点が異な
っている。ジャケット１６００は光透過性のアパーチャ
（開口）１６０２を有しており、それを介して光が外部
へ射出される。アパーチャ無電極ランプのその他の例
は、例えば、米国特許第５，９０３，０９１号に記載さ
れており、それを引用によって本明細書に取込む。

【００６３】本発明の実施例においては、移動リング電
界及び励起されたプラズマ体積は収縮及び拡大（トロイ
ドの半径方向において）するように見える場合がある。
このような収縮及び拡大（即ち励起されたプラズマ体積
の変動する半径）は、例えば、コイルにおける対称性の
欠如及び／又はコイル内を流れる電流が異なること等の
種々の理由によって発生する。

【００６４】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ制限
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例に基づく誘導結合型無電
極ランプの斜視図。

【図２】図１のランプのコイル及びバルブコンポーネ
ントの概略斜視図。

【図２Ａ】図２に示したコイル及びランプコンポーネ
ントの概略平面図。

【図２Ｂ】図２に示したコイル及びランプコンポーネ
ントの概略正面図。

【図２Ｃ】図２に示したコイル及びランプコンポーネ
ントの概略右側面図。

【図３】図１のランプのコイル及びリングコンポーネ
ント及び容量を示した一部断面概略側面図。

【図４】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は図１のラ
ンプに対する異なる直交駆動技術又はコイル配向状態を
示した各概略図。

【図５】図１のランプによって形成される移動リング
電界を示した概略図。

【図５Ａ】励起されたプラズマ充填物の回転を示した
概略図。

【図５Ｂ】図５Ａの概略平面図。

【図５Ｃ】励起されたプラズマ充填物の揺動を示した
概略側面図。

【図６Ａ】本発明の別の実施例に基づくコイル形態を
示した概略平面図。

【図６Ｂ】図６Ａのコイル形態の概略斜視図。

【図７】図１のランプに使用するのに適した別のコイ
ル形態及び配向状態を示した概略斜視図。

【図８】図１のランプに使用するのに適した別のコイ
ル形態及び配向状態を示した概略斜視図。

【図９】図１のランプに使用するのに適した別のコイ
ル形態及び配向状態を示した概略斜視図。

【図１０】コイルが「分割」ウェディングリング形態
を有している別の実施例のランプのコイル及びバルブコ
ンポーネントの後部概略斜視図。

【図１１】鉄アレイに類似した断面形状を有している
コイルの概略断面図。

【図１２】（Ａ）及び（Ｂ）はコイルが平行な面内に
存在しているランプの２つの実施例の一部を示した各概
略斜視図。

【図１３】図１２（Ａ）又は（Ｂ）のランプによって
形成される跳ね返り又はスイッチングを行うリング電界
を示した概略図。

【図１４】本発明の別の実施例に基づく誘導結合型無
電極ランプの概略斜視図。

【図１５】図１４に示したコンポーネントに対する電
気的等価回路を含む回路の概略図。

【図１６】本発明の原理を使用するアパーチャ無電極
ランプのコイル及びバルブコンポーネントを示した後部
概略斜視図。

【図１７Ａ】図１のランプに使用するのに適したコイ
ル形態及び配向状態の別の例を示した概略斜視図。

【図１７Ｂ】図１７Ａのコイル形態及び配向状態の実
施例の概略平面図。

【図１７Ｃ】図１７Ａのコイル形態及び配向状態の実
施例の概略正面図。

【図１７Ｄ】図１７Ａのコイル形態及び配向状態の実
施例の概略右側面図。

【符号の説明】

２０誘導結合型無電極ランプ２２被包体（バルブ）３２，３４コイル８０信号供給源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ブライアンピー．ターナーアメリカ合衆国，メリーランド 20872, ダマスカス，クロスカットウエイ 10235 (72)発明者ゲイリーケイ．バスアメリカ合衆国，メリーランド 21771, マウントエアリー，レキシントンドライブ 13691 (72)発明者ダグラスエイ．カークパトリックアメリカ合衆国，バージニア 22066, グレートフォールズ，ビーチミルロード 10929 (72)発明者ジェームズイー．シンプソンアメリカ合衆国，メリーランド 20877, ゲチスバーグ，コットンウッドコート８ (72)発明者ウイリアムシー．トリンブルアメリカ合衆国，メリーランド 21044, コロンビア，イブニングウィンドコート 10759 (72)発明者マイケルジー．ユーリーアメリカ合衆国，マサチューセッツ 01230，グレートバーリントン，シーコンククロスロード５

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘導結合型無電極ランプにおいて、励起された場合にプラズマ放電を形成する充填物を封入
している被包体、前記被包体外部に位置されている一対の励起コイルであ
って、前記被包体内においてプラズマ放電を励起させる
移動リング電界を前記被包体内部に発生させる態様で位
置されており且つ駆動される一対の励起コイル、前記一対の励起コイルへ交流電流を印加するドライバ、
を有しており、前記一対の励起コイルのうちの第一のも
の及び前記一対の励起コイルのうちの第二のものへ印加
される交流電流の間に位相差があることを特徴とする誘
導結合型無電極ランプ。
【請求項２】請求項１において、前記位相差が実質的
に９０゜であることを特徴とする誘導結合型無電極ラン
プ。
【請求項３】請求項１において、前記ドライバが前記
一対の励起コイルのうちの第一のもの及び前記一対の励
起コイルのうちの第二のものへ印加される交流の間の位
相差を与える位相調節用遅延要素及び単一信号供給源を
有していることを特徴とする誘導結合型無電極ランプ。
【請求項４】請求項１において、前記ドライバが第一
信号供給源及び第二信号供給源を有しており、前記第一
信号供給源が前記一対の励起コイルのうちの第一のもの
へ第一位相を持った信号を印加すべく接続されており且
つ前記第二信号供給源が前記一対の励起コイルのうちの
第二のものへ第二位相を有する信号を印加すべく接続さ
れていることを特徴とする誘導結合型無電極ランプ。
【請求項５】請求項１において、前記一対の励起コイ
ルが前記一対の励起コイルの夫々の中心を一致させ且つ
夫々のコイルの軸を所定の角度に配向させるように位置
させていることを特徴とする誘導結合型無電極ランプ。
【請求項６】請求項５において、前記所定の角度が９
０゜であることを特徴とする誘導結合型無電極ランプ。
【請求項７】請求項５において、一方のコイルの軸が
垂直から約１０゜乃至１５゜の間だけ他方のコイルの軸
に関して傾斜されていることを特徴とする誘導結合型無
電極ランプ。
【請求項８】請求項１において、前記一対の励起コイ
ルの各々がウェディングリング形状を有していることを
特徴とする誘導結合型無電極ランプ。
【請求項９】請求項８において、前記一対のウェディ
ングリング形状励起コイルの各々が前記コイルが互いに
交差する区域において幅が減少されていることを特徴と
する誘導結合型無電極ランプ。
【請求項１０】請求項１において、前記交流が少なく
とも３００ＭＨｚの駆動周波数で印加され、且つ前記一
対の励起コイルの各々が前記駆動周波数の半波長より小
さな実効電気長を有していることを特徴とする誘導結合
型無電極ランプ。
【請求項１１】請求項１０において、前記駆動周波数
が少なくとも９００ＭＨｚであり且つ前記一対の励起コ
イルの各々が前記駆動周波数の４分の１波長より小さな
実効電気長を有していることを特徴とする誘導結合型無
電極ランプ。
【請求項１２】請求項１において、前記被包体が光射
出用アパーチャの領域を除いて反射性物質で被覆されて
いることを特徴とする誘導結合型無電極ランプ。
【請求項１３】誘導結合型無電極ランプにおいて、励起された場合にプラズマ放電を形成する充填物を封入
している被包体、前記被包体外部に位置されている一対の励起コイルであ
って、前記被包体内にプラズマ放電を励起させる移動リ
ング電界を前記被包体内部に発生させる態様で位置され
ており且つ駆動される一対の励起コイル、前記一対の励起コイルへ交流を印加するドライバ、を有
しており、前記ドライバが前記一対の励起コイルのうち
の第一のものへの交流の印加と前記一対の励起コイルの
うちの第二のものへの交流の印加との間でスイッチさせ
ることを特徴とする誘導結合型無電極ランプ。
【請求項１４】請求項１３において、前記スイッチ動
作が所定の時定数に基づいて発生することを特徴とする
誘導結合型無電極ランプ。
【請求項１５】請求項１４において、前記所定の時定
数がプラズマの減衰時間に関連していることを特徴とす
る誘導結合型無電極ランプ。
【請求項１６】請求項１５において、前記所定の時定
数が数ミリ秒の程度であることを特徴とする誘導結合型
無電極ランプ。
【請求項１７】請求項１３において、前記ドライバが
単一の信号供給源及び前記一対の励起コイルのうちの第
一のものへの交流の印加と前記一対の励起コイルのうち
の第二のものへの交流の印加との間でのスイッチ動作を
与えるスイッチング要素を有していることを特徴とする
誘導結合型無電極ランプ。
【請求項１８】請求項１３において、前記一対の励起
コイルが前記一対の励起コイルの夫々の中心を一致させ
且つ夫々のコイルの軸を所定の角度で配向させるべく位
置決めされていることを特徴とする誘導結合型無電極ラ
ンプ。
【請求項１９】請求項１８において、前記所定の角度
が９０゜であることを特徴とする誘導結合型無電極ラン
プ。
【請求項２０】請求項１３において、前記一対の励起
コイルが互いに平行であり且つ互いに離隔されて位置さ
れていることを特徴とする誘導結合型無電極ランプ。
【請求項２１】請求項１３において、前記一対の励起
コイルの各々がウェディングリング形状を有しているこ
とを特徴とする誘導結合型無電極ランプ。
【請求項２２】請求項１３において、前記交流が少な
くとも３００ＭＨｚの駆動周波数で印加され、且つ前記
一対の励起コイルの各々が前記駆動周波数の半波長未満
の実効的電気長を有していることを特徴とする誘導結合
型無電極ランプ。
【請求項２３】請求項２２において、前記駆動周波数
が少なくとも９００ＭＨｚであり且つ前記一対の励起コ
イルの各々が前記駆動周波数の４分の１波長未満の実効
電気長を有していることを特徴とする誘導結合型無電極
ランプ。
【請求項２４】請求項２３において、前記被包体が光
射出用アパーチャの領域を除いて反射性物質で被覆され
ていることを特徴とする誘導結合型無電極ランプ。