KR101088522B1 - 무전극 플라즈마 램프 - Google Patents

무전극 플라즈마 램프 Download PDF

Info

Publication number
KR101088522B1
KR101088522B1 KR1020107029605A KR20107029605A KR101088522B1 KR 101088522 B1 KR101088522 B1 KR 101088522B1 KR 1020107029605 A KR1020107029605 A KR 1020107029605A KR 20107029605 A KR20107029605 A KR 20107029605A KR 101088522 B1 KR101088522 B1 KR 101088522B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
coupling
delete delete
source
gas
electrodeless plasma
Prior art date
Application number
KR1020107029605A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110025189A (ko
Inventor
프레데릭 엠 에스피오
티모시 제이 브록켓
메흐란 마틀로비안
Original Assignee
토팡가 테크놀로지스 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 토팡가 테크놀로지스 인코포레이티드 filed Critical 토팡가 테크놀로지스 인코포레이티드
Publication of KR20110025189A publication Critical patent/KR20110025189A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101088522B1 publication Critical patent/KR101088522B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J65/00—Lamps without any electrode inside the vessel; Lamps with at least one main electrode outside the vessel
    • H01J65/04—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels
    • H01J65/042—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J65/00—Lamps without any electrode inside the vessel; Lamps with at least one main electrode outside the vessel
    • H01J65/04—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels
    • H01J65/042—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field
    • H01J65/044—Lamps in which a gas filling is excited to luminesce by an external electromagnetic field or by external corpuscular radiation, e.g. for indicating plasma display panels by an external electromagnetic field the field being produced by a separate microwave unit
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
    • H05B41/2806—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps without electrodes in the vessel, e.g. surface discharge lamps, electrodeless discharge lamps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Discharge Lamps And Accessories Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 무선 주파수(RF) 에너지를 사용하는 광을 생성하기 위해 여기되는 가스-충전 용기를 함유하는 일반적으로 전구를 포함하는 무전극 플라즈마 램프에 관한 것이다. 구체적인 실시예에서, 일체식 전구 조립체를 갖는 접지식 커플링-소자들의 사용은 제조를 단순화하고, 공진 주파수 제어를 향상시키며, 부분적으로 채워진 고체와 중공 램프 본체의 사용을 가능하게 한다.

Description

무전극 플라즈마 램프{ELECTRODELESS LAMPS WITH EXTERNALLY-GROUNDED PROBES AND IMPROVED BULB ASSEMBLIES}
관련 출원의 참조
본 출원은 모든 목적을 위해 본 명세서에 참조를 위해 합체되고 일반적으로 양도된, 발명자인 프레데릭 엠.에스파우(Frederick M. Espiau) 등에 의해 발명의 명칭이 "외부-접지식 프로브 및 개량된 전구 조립체를 갖는 무전극 램프"로 2008년 6월 25일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/075,735호의 우선권을 주장한다.
연방 정부 지원 연구 또는 개발 하에서 이루진 발명에 대한 권리로서의 진술서(Statement as to rights to inventions made under federally sponsored research or development)
해당 없음
컴팩트 디스크에 제출된 테이블 또는 컴퓨터 프로그램 첨부 목록인 "서열 목록"에 대한 기준(Reference to a "sequence listing," a table, or a computer program listing appendix submitted on a compact disk)
해당 없음
본 발명은 플라즈마 램프를 갖는 광을 발생하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 가스-충전 용기(전구)(gas-filled vessel(bulb)) 내부에서 전극들을 사용함 없이 무선 주파수 소스(radio frequency source)에 의해 유도된 플라즈마 램프 및 관련 방법을 제공한다. 단지 예로서, 상기 플라즈마 램프는 경기장, 보호소, 주차장, 군사 시설, 거리, 대형 및 소형 빌딩, 자동차 헤드램프(headlamps), 항공기 착륙장, 다리, 창고, 자외선 수(UV water) 처리소, 농장, 건축 조명, 스테이지 조명, 의료 조명, 현미경, 영사기 및 디스플레이, 이들의 임의의 조합 등과 같은 분야에 적용될 수 있다.
플라즈마 램프는 매우 밝은 광대역 광(broadband light)을 제공하고, 일반적인 조명, 투사 시스템, 및 산업용 공정과 같은 분야에서 유용하다. 오늘날 제조되는 통상적인 플라즈마 램프는 폐쇄-공간 전극들을 통과한 고전류를 사용하는 플라즈마를 형성하기 위해 여기된 가스 및 미량물질(trace substance)의 혼합물을 함유한다. 그러나, 이러한 구성은 전극들의 저하를 경험하고, 따라서 제한된 유효수명을 갖는다.
마이크로파 소스에 의해 유도된 무전극 플라즈마 램프는 종래 기술에서 제안되었다. 통상적인 형상은 도파관을 형성하는 유전체 내의 밀봉 리세스 또는 전구로 둘러싸여 채워진 플라즈마를 포함하고, 마이크로파 에너지는 마그네트론과 같은 소스에 의해 제공되고 도파관 안으로 유도되며 저항성있는 플라즈마를 가열한다. 다른 실시예는 제한을 갖는 다른 구성을 공개하는 미국특허공보 제6,737,809 B2호(에스파우; Espiau 등)에 의해 제공된다. 에스파우 등은 여기(excitation)를 제공하기 위해 마이크로파 증폭기를 갖는 공진 마이크로파 회로의 일부를 형성하는 유전체 캐비티와 플라즈마-동봉 전구를 개시하고 있다. 그러나, 몇가지 단점들이 에스파우 등의 특허에 존재한다. 유전체 캐비티는 통합 구성에서 플라즈마-동봉 전구의 외주 둘레에 공간적으로 위치되고, 이러한 구성은 특히 가시 영역에서 전구로부터 발광되는 광의 형태에서 전자기 방사전의 실질적인 부분을 물리적으로 차단한다. 부가적으로, 상기 통합 구성은 일반적으로 제조하기가 어렵고, 플라즈마-동봉 전구의 작동과 신뢰성을 제한한다. 종래 기술의 이들 및 다른 제한은 본 명세서 전체에서, 특히 하기에서 더 기재할 것이다.
상기로부터, 조명 개량 기술이 고도로 필요하다는 것을 알 수 있다.
본 발명에 따르면, 플라즈마 램프를 갖는 광을 발생하기 위한 장치 및 방법에 관한 기술이 제공된다. 특히, 본 발명은 전극들의 사용 없이 무선 주파수 소스에 의해 유도된 플라즈마 램프 및 관련 방법을 제공한다. 단지 예로서, 상기 플라즈마 램프는 경기장, 보호소, 주차장, 군사 시설, 거리, 대형 및 소형 빌딩, 다리, 창고, 농장, 자외선 수 처리소, 건축 조명, 스테이지 조명, 의료 조명, 현미경, 영사기 및 디스플레이, 이들의 임의의 조합 등과 같은 분야에 적용될 수 있다.
구체적인 실시예에서, 플라즈마 무전극 램프는 전도성 외부 코팅으로 실질적으로 커버되는 유전체 바디를 포함하고, 두개의 커플링 소자들, 즉 RF 증폭기의 출력부에 연결된 입력 커플링-소자(RF 소스 커플링-소자)와, RF 증폭기의 입력부에 연결된 피드백(feedback) 커플링-소자를 밀접하게 수용한다. 입력 커플링-소자는 그 상부면에서 램프 바디의 전도성 코팅에 전도성적으로 연결(접지)되는 반면에, 피드백 커플링-소자는 그렇지 않다. 램프는 전구/출력 커플링-소자 조립체를 부가로 포함하고, 이 조립체는 그 하부면에서 램프 바디의 전도성 코팅에 접지된다. 전자기 에너지는 입력 커플링-소자와 전구/출력 커플링-소자 조립체 사이에서, 그리고 전구/출력 커플링-소자 조립체와 패드백 커플링-소자 사이에서 RF-결합된다. 전자기 에너지는 전구/출력 커플링-소자 조립체 내에서 전구에 용량적으로, 또는 유도적으로, 또는 용량적과 유도적의 조합으로 결합된다. 이 램프는 전구/출력 커플링-소자 조립체에서 전구의 발광 출력부를 안내하기 위한 반사기를 부가로 포함한다. 대안적으로, 접지 스트랩(ground strap)은 전구/출력 커플링-소자 조립체의 상부를 반사기에 전도성적으로 연결할 수 있고, 다음에 램프 바디에 전도성적으로 연결될 수 있다.
다른 실시예에서, 제 2 커플링 소자는 제거되고, 제 1 커플링 소자는 RF 진동자와 증폭기를 부가로 포함하는 RF 소스의 출력부에 연결된다.
또 다른 실시예에서, 램프 바디는 유전체 인서트로 부분적을 채워진 금속 전도성 바디를 포함한다.
다른 실시예에서, 램프 바디는 유전체 인서트가 아닌 실질적으로 중공인 금속 전도성 바디를 포함한다.
다른 실시예에서, 플라즈마 무전극 램프 내의 전구/출력 커플링-소자 조립체는 단일 또는 다중-구획된 바디를 포함한다. 제 1 섹션에서, 고체 전도체를 포함하는 제 1 커플링-소자는 유전체 바디에 의해 밀접하게 수용되나 전체적으로 둘러싸이지 않는다. 제 1 섹션의 일부는 전도성적으로 코팅된다. 제 2 섹션에서, 가스-충전 용기(전구)는 유전체 바디에 의해 밀접하게 수용되고; 가스-충전 용기는 유전체 바디에 의해 전체적으로 둘러싸일 수 있거나 또는 그렇지 않을 수 있다. 제 3 섹션에서, 고체 전도체를 포함하는 제 2 커플링-소자는 유전체 바디에 의해 밀접하게 수용되나 전체적으로 둘러싸이지 않는다. 제 3 섹션의 일부는 전도성적으로 코팅된다. 전도성 통로는 제 1 및 제 3 섹션 사이에 존재하지 않고, 전자기 에너지는 제 2 섹션을 통해 이들 사이에 용량적으로 또는 유도적으로 또는 용량적과 유도적의 조합으로 결합된다.
다른 개념예에서, 제 1 및 제 2 커플링-소자는 전도성 베니어(veneer)로 코팅된 유전체 물질을 포함하고, 가스-충전 용기는 제 1 및 제 2 커플링-소자의 중심 유전체 부분에 의해 부분적으로 그러나 밀접하게 수용된다. 전도성 통로는 제 1 및 제 2 커플링-소자들 사이에 존재하지 않고, 전자기 에너지는 가스-충전 용기를 통해 이들 사이에 용량적으로 또는 유도적으로 또는 용량적과 유도적의 조합으로 결합된다.
구체적인 실시예에서, 본 발명은 무전극 플라즈마 램프를 제공한다. 램프는 전도성 하우징 내에 형성된 공간 용적을 갖는 전도성 하우징을 갖는다. 구체적인 실시예에서, 공간 용적은 전도성 하우징 내에서 내부 영역과 외부 영역을 갖는다. 램프는 전도성 하우징의 공간 용적의 내부 영역 내에 또는 부분적으로 내에 배치된 외부면 영역을 갖는 지지체 바디 및 이 지지체 바디의 외부면 영역 위에 놓이는 전도성 물질을 갖는다. 램프는 내부면과 외부면 및 이 내부면 내에 형성된 캐비티를 갖는 투명 또는 반투명 바디를 갖는 가스-충전 용기를 갖는다. 구체적인 실시예에서, 램프는 또한 투명 및 반투명 부분 양자를 포함한다. 가스-충전 용기는 제 1 단부 영역과 제 2 단부 영역 및 상기 제 1 단부 영역과 제 2 단부 영역 사이에 형성된 길이를 포함한다. 제 1 커플링-소자(전구/출력 커플링-소자 조립체)는 가스-충전 용기의 제 1 단부 영역에 결합된다. 제 1 커플링-소자는 전도성 물질에 전기적으로 결합된다. 제 2 커플링-소자는 가스-충전 용기의 제 2 단부 영역에 결합된다. RF 소스 커플링-소자는 전도성 하우징의 외부 영역 내에 그리고 제 1 커플링-소자로부터 미리 결정된 거리 내에 공간적으로 배치된다. 램프는 RF 소스 커플링-소자와 제 1 커플링-소자 사이에 제공된 갭(gap)(즉, 공기 갭)을 갖는다. 갭은 구체적인 실시예에 따라 미리 결정된 거리만큼 제공된다. 램프는 출력부와 선택적으로 입력부를 포함하는 RF 소스를 갖는다. RF 소스의 출력부는 갭을 통해서 제 1 커플링-소자 그리고 RF 소스 커플링-소자에 결합된다.
대안적인 구체적인 실시예에서, 본 발명은 대안적인 무전극 플라즈마 램프를 제공한다. 램프는 전도성 하우징 내에 형성된 공간 용적을 갖는 전도성 하우징을 구비한다. 공간 용적은 전도성 하우징 내에서 내부 영역과 외부 영역을 갖는다. 구체적인 실시예에서, 램프는 전도성 하우징의 공간 용적의 내부 영역 내에 또는 부분적으로 내에 배치된 외부면 영역을 갖는 지지체 바디 및 이 지지체 바디의 외부면 영역 위에 놓이는 전도성 물질을 갖는다. 램프는 내부면과 외부면 및 이 내부면 내에 형성된 캐비티를 갖는 투명 또는 반투명 바디를 가지는 가스-충전 용기를 갖는다. 가스-충전 용기는 제 1 단부 영역과 제 2 단부 영역 및 상기 제 1 단부 영역과 제 2 단부 영역 사이에 형성된 길이를 포함한다. 구체적인 실시예에서, 램프는 가스-충전 용기의 제 1 단부 영역에 결합되는 제 1 커플링-소자(전구/출력 커플링-소자 조립체)를 갖는다. 제 1 커플링-소자는 전도성 하우징에 전기적으로 결합된다. 램프는 전도성 하우징의 내부 영역 내에 그리고 제 1 커플링-소자로부터 미리 결정된 거리 내에 공간적으로 배치된 RF 소스 커플링-소자를 갖는다. 구체적인 실시예에서, 램프는 RF 소스 커플링-소자와 제 1 커플링-소자 사이에 제공된 갭을 갖는다. 갭은 미리 결정된 거리에 의해 형성된다. 구체적인 실시예에서, 램프는 출력부와 선택적으로 입력부를 포함하는 RF 소스를 갖는다. RF 소스의 출력부는 갭을 통해서 제 1 커플링-소자에 그리고 RF 소스 커플링-소자에 결합된다.
또 다른 대안적인 구체적인 실시예에서, 본 발명은 무전극 플라즈마 램프를 제공한다. 램프는 전도성 하우징 내에 형성된 공간 용적을 가지는 전도성 하우징을 갖는다. 공간 용적은 내부 영역과 외부 영역을 갖는다. 램프는 전도성 하우징의 공간 용적의 내부 영역 내에 또는 부분적으로 내에 배치된 외부면 영역을 가지는 금속 지지체 바디를 갖는다. 램프는 내부면과 외부면 및 이 내부면 내에 형성된 캐비티를 가지는 투명 또는 반투명 바디를 구비하는 가스-충전 용기를 갖는다. 가스-충전 용기는 제 1 단부 영역과 제 2 단부 영역 및 상기 제 1 단부 영역과 제 2 단부 영역 사이에 형성된 길이를 포함한다. 램프는 가스-충전 용기의 제 1 단부 영역에 결합되는 제 1 커플링-소자를 갖는다. 구체적인 실시예에서, 제 1 커플링-소자는 전도성 하우징에 전기적으로 결합된다. 램프는 또한 가스-충전 용기의 제 2 단부 영역에 결합된 제 2 커플링-소자를 갖는다. RF 소스 커플링-소자는 전도성 하우징의 외부 영역 내에 그리고 제 1 커플링-소자로부터 미리 결정된 거리 내에 공간적으로 배치된다. 갭은 RF 소스 커플링-소자와 제 1 커플링-소자 사이에 제공된다. 램프는 갭을 통해서 제 1 커플링-소자에 그리고 RF 소스 커플링-소자에 결합되는 출력부를 포함하는 RF 소스를 갖는다.
더욱이, 본 발명은 무전극 플라즈마 램프 장치를 작동하는 방법을 제공한다. 이 방법은 본 명세서에 기재된 것들 중 임의일 수 있는 플라즈마 램프를 제공하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 RF 소스로부터 전구/출력 커플링-소자 조립체(제 1 커플링-소자)와 공기 갭을 통해서 가스-충전 용기에 결합되는 입력 커플링-소자(RF 소스 커플링-소자)까지 RF 에너지를 전달하는 단계를 포함한다. 적합한 실시예에서, RF 에너지는 약 100 MHz 내지 약 20 GHz까지 범위의 주파수를 갖지만 다른 주파수 일 수도 있다. 상기 방법은 가스-충전 용기의 방출로부터 전자기 에너지를 가스-충전 용기의 길이로부터 실질적으로 조명하는 단계를 포함한다. 선택적으로, 상기 방법은 제 1 커플링-소자의 전도성 물질을 통해서 가스-충전 용기로부터 열 에너지를 전달하는 단계를 포함한다. 적합한 실시예에서, 전도성 물질은 열 전도체와 전기 전도체로서 특정될 수 있다.
더욱이, 본 발명은 무전극 플라즈마 램프 장치를 작동하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 본 명세서에 기재된 것들 중 임의일 수 있는 플라즈마 램프 장치를 제공한다. 상기 방법은 제 1 갭을 이 제 1 갭과는 다른 제 2 갭으로 변경하기 위해 제 1 거리로부터 제 2 거리까지 가스-충전 용기에 결합된 제 1 커플링-소자와 RF 소스 커플링-소자 사이에서 미리 결정된 거리를 조절하는 단계를 포함한다. 적합한 실시예에서, 미리 결정된 거리는 공기 갭 또는 다른 비-고체 영역이다. 물론, 다른 변경들, 수정들 및 대안들이 가능할 수 있다.
본 발명을 사용하여 기존 기술 이상의 이점들이 달성될 수 있다. 구체적인 실시예에서, 본 발명은 입력부, 출력부, 및 동력 전달과 통상적인 유전체 공진기와는 크게 관계없는 주파수 공진 특성이 있는 전구에 전자기적으로 커플링하기 위해 제공되는 피드백 커플링-소자들의 형상을 갖는 장치 및 방법을 제공한다. 적합한 실시예에서, 본 발명은 제조성과 디자인 가요성을 향상시키기 위해 제공되는 구성을 갖는 방법과 형상을 제공한다. 다른 실시예는 현존 커플링 소자 형상과 보상적 방식으로 작용하는 출력 커플링 소자와 전구의 통합 조립체와 관련 방법을 제공한다. 더욱이, 본 발명의 방법과 장치는 열 전달 특성 뿐만 아니라 제조의 단순화를 향상시키기 위해 제공된다. 구체적인 실시예에서, 본 발명의 방법과 관련 구조는 상업적 적용을 위한 제조에 대해 비교적 간단하고 비용 효율적이다. 실시예에 따르면, 하나 이상의 이들 이점들이 달성될 수 있다. 이들 및 다른 이점들은 본 명세서 전체를 통해서 특히 하기 설명에 상세히 기술된다.
본 발명은 공지된 처리 기술의 관점에서 이들 이점과 다른 것들을 달성한다. 그러나, 본 발명의 성질 및 이점의 부가적인 이해는 명세서와 첨부된 도면의 하기 부분들을 참조하면 이해될 것이다.
본 발명의 더 완전한 이해와 그 장점은 적합한 실시예의 하기 설명을 참조하면 얻어지고, 본 명세서에 첨부된 도면들과 관련하여 이해된다. 도면들과 설명에서, 참조부호는 본 발명의 다양한 형상을 지시하고, 동일한 참조부호가 도면 및 상세한 설명을 통하여 동일한 구성을 지시한다.
도 1a는 RF 소스에 의해 유도되고 이 소스에 용량적으로 결합되며, 램프 효율과 광 출력을 최적화하는 가스-충전 용기의 일반적인 개략도이고, 다수의 임피던스 정합 네크워크들이 본 발명의 실시예에 따라 RF 소스와 공진기 사이에 그리고 공진기와 가스-충전 용기 사이에 존재한다.
도 1b는 RF 소스에 의해 유도되고 이 소스에 유도적으로 결합되며, 램프 효율과 광 출력을 최적화하는 가스-충전 용기의 일반적인 개략도이고, 다수의 임피던스 정합 네크워크들이 본 발명의 실시예에 따라 RF 소스와 공진기 사이에 그리고 공진기와 가스-충전 용기 사이에 존재한다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 램프 바디, 입력과 피드백 커플링 소자들, 통합된 전구/출력 커플링-소자 조립체, 외부 반사기, 및 외부 RF 증폭기를 포함하는 외부 공진기 무전극 램프의 간략화된 사시도이다. 외부 RF 증폭기는 에너지를 전구에 결합하여 진동을 유지하는 양호한 피드백 형상으로 연결된다. 입력 및 출력 커플링 소자들 사이의 커플링 공진 특성은 피드백 루프에서 주파수-선택 공진을 위해 제공된다.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 램프 바디, 입력 커플링 소자, 통합된 전구/출력 커플링-소자 조립체, 외부 반사기, 및 공진기와 증폭기를 포함할 수 있는 외부 RF 소스를 포함하는 대안적인 외부 공진기 무전극 램프의 간략화된 사시도이다.
도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 램프 바디, 입력 및 피드백 커플링 소자들, 통합된 전구/출력 커플링-소자 조립체, 및 외부 RF 증폭기를 포함하는 대안적인 외부 공진기 무전극 램프의 간략화된 사시도이다. 외부 RF 증폭기는 에너지를 전구에 결합하여 진동을 유지하는 양호한 피드백 형상으로 연결된다. 입력 및 출력 커플링 소자들 사이의 커플링 공진 특성은 피드백 루프에서 주파수-선택 공진을 위해 제공된다.
도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 램프 바디, 입력 커플링 소자, 통합된 전구/출력 커플링-소자 조립체, 외부 반사기, 및 공진기와 증폭기를 포함할 수 있는 외부 RF 소스를 포함하는 대안적인 외부 공진기 무전극 램프의 간략화된 사시도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 출력 커플링 소자, 전구인 가스-충전 용기, 및 상부 커플링-소자를 구비하는 다중 섹션들을 포함하는 통합된 전구/출력 커플링-소자 조립체의 간략화된 사시도이다. 출력 커플링-소자와 상부 커플링-소자는 고체 전기 전도체들이다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 출력 커플링 소자, 전구인 가스-충전 용기, 및 상부 커플링-소자를 구비하는 다중 섹션들을 포함하는 도 3a에 도시된 통합된 전구/출력 커플링-소자 조립체의 간략화된 측면-절단도이다. 출력 커플링-소자와 상부 커플링-소자는 고체 전기 전도체들이다.
도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 출력 커플링 소자, 전구인 가스-충전 용기, 및 상부 커플링-소자를 구비하는 다중 섹션들을 포함하는 대안적인 통합된 전구/출력 커플링-소자 조립체의 간략화된 사시도이다. 출력 커플링-소자와 상부 커플링-소자는 전도성적으로 코팅된 유전체 물질들이다.
도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 출력 커플링 소자, 전구인 가스-충전 용기, 및 상부 커플링-소자를 구비하는 다중 섹션들을 포함하는 도 3c에 도시된 대안적인 통합된 전구/출력 커플링-소자 조립체의 간략화된 측면-절단도이다. 출력 커플링-소자와 상부 커플링-소자는 전도성적으로 코팅된 유전체 물질들이다.
도 3e는 본 발명의 실시예에 따른 출력 커플링 소자, 전구인 가스-충전 용기, 및 상부 커플링-소자를 구비하는 다중 섹션들을 포함하는 대안적인 통합된 전구/출력 커플링-소자 조립체의 간략화된 사시도이다. 출력 커플링-소자와 상부 커플링-소자는 전도성적으로 코팅된 유전체 물질들이다.
도 3f는 본 발명의 실시예에 따른 출력 커플링 소자, 전구인 가스-충전 용기, 및 상부 커플링-소자를 구비하는 다중 섹션들을 포함하는 도 3e에 도시된 대안적인 통합된 전구/출력 커플링-소자 조립체의 간략화된 측면-절단도이다. 출력 커플링-소자와 상부 커플링-소자는 전도성적으로 코팅된 유전체 물질들이다.
도 3g는 출력 커플링 소자, 전구인 가스-충전 용기를 구비하나, 상부 커플링-소자를 구비하지 않는 다중 섹션들을 포함하는 도 3e에 도시된 대안적인 통합된 전구/출력 커플링-소자 조립체의 간략화된 사시도이다. 출력 커플링-소자는 전도성적으로 코팅된 유전체 물질들로 만들어진다.
도 3h는 출력 커플링 소자, 전구인 가스-충전 용기를 구비하나, 상부 커플링-소자를 구비하지 않는 다중 섹션들을 포함하는 도 3g에 도시된 대안적인 통합된 전구/출력 커플링-소자 조립체의 측면-절단도이다. 출력 커플링-소자는 전도성적으로 코팅된 유전체 물질들로 만들어진다.
도 3i는 금속으로 만들어지고 가스-충전 용기(전구)를 수용하기 위해 리세스된 출력 커플링-소자를 구비하는 도 3g에 도시된 대안적인 통합된 전구/출력 커플링-소자 조립체의 사시도이다.
도 3j는 금속으로 만들어지고 가스-충전 용기(전구)를 수용하기 위해 리세스된 출력 커플링-소자를 구비하는 도 3i에 도시된 대안적인 통합된 전구/출력 커플링-소자 조립체의 측면-절단도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 도 2a, 도 2b, 도 2c, 및 도 2d에 도시된 램프의 램프 바디/금속 동봉물(enclosure)의 간력화된 시시도이다. 중공 전도성 램프 바디는 통합된 전구/출력 커플링-소자 조립체 뿐만 아니라 입력 커플링-소자와 피드백 커플링-소자를 수용한다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따라 도 4에 도시된 전도성 램프 바디와 도 3e에 도시된 통합된 전구/출력 커플링-소자 조립체를 사용하는 대안적인 무전극 램프 디자인의 간력화된 측면 절단도이다. 램프 바디의 내측은 공기로 채워지고, 유전체 층은 아킹(arcing)을 방지하기 위해 입력 커플링-소자 주위에서 사용된다.
도 5b는 도 5a에 도시된 변경된 램프 디자인의 간략화된 측면 절단도이다. 전구 조립체의 출력 커플링-소자 주위의 유전체층의 일부는 본 발명의 실시예에 따라 제거되었다.
도 5c는 도 5a에 도시된 대안적인 램프 디자인의 간략화된 측면 절단도이다. 램프 바디의 하부 부분은 본 발명의 실시예에 따라 유전체로 부분적으로 채워져있다.
도 5d는 도 5a에 도시된 대안적인 램프 디자인의 측면 절단도이다. 램프 바디의 하부 부분은 본 발명의 실시예에 따라 유전체로 부분적으로 채워져있다.
본 발명에 따르면, 플라즈마 램프로 광을 발생하기 위한 장치 및 방법이 제공된다. 특히, 본 발명은 가스-충전 용기(전구)(gas-filled vessel(bulb)) 내측에서 전극을 사용함 없이 무선-주파수 소스(radio-frequency source)에 의해 유도된 플라즈마 램프 및 관련 방법을 제공한다. 단지 예로서, 상기 플라즈마 램프는 경기장, 보호소, 주차장, 군사 시설, 거리, 대형 및 소형 빌딩, 다리, 창고, 농장, 자외선 수 처리소, 건축 조명, 스테이지 조명, 의료 조명, 현미경, 영사기 및 디스플레이, 이들의 임의의 조합 등과 같은 분야에 적용된다.
하기 설명은 당업자들이 본 발명을 만들고 사용하며 특정 적용의 관계로 이를 합체할 수 있다. 다른 분야에서 다양한 변경 및 다양한 사용은 당업자들에게 명백하게 나타나고, 본 명세서에 정의된 일반적인 원리는 폭넓은 실시예의 범위에 적용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 제시된 실시예에만 제한되지 않으며, 그 원리와 본 명세서에 기재된 신규한 특징들을 구성하는 광범위한 범주를 따를 수 있다.
하기 상세한 설명에서, 다양한 특정 상세는 본 발명의 더 양호한 이해를 제공하기 위해 설명한다. 그러나, 본 발명은 이들 특정 상세에 필수적으로 제한됨없이 실시할 수 있다는 것을 당업자들은 이해할 것이다. 다른 예에서, 공지된 구성과 장치는 본 발명의 방해를 회피하기 위하여 블록 다이아그램 형태로 도시된다.
독자의 주의는 본 명세서와 일치하는 분야인 모든 특허들과 문헌들에 관한 것이고, 본 명세서의 조사를 일반 대중에게 공개하며 상기 모든 특허들과 문헌들의 내용은 참조를 위해 본 명세서에 합제되었다. 본 명세서에 기술된 모든 특징들(첨부된 청구범위, 요약서, 및 도면 포함)은 특별히 다르게 개시하지 않는 한 동일, 동등 또는 유사한 목적을 적용하는 대안적인 특징에 의해 대체될 수 있다. 따라서, 특별히 다르게 개시하지 않는 한, 기술된 각 특징은 동등 또는 유사한 특징의 일반적인 시리즈들 중 하나의 예시이다.
더욱이, 특정 기능을 실행하는 명확한 상태 "~하기 위한 수단", 또는 특정 기능을 실행하는 "~하는 단계"를 행하지 않는 청구범위에 개시된 임의의 소자는 35 U.S.C. 섹션 112, 패러그래프 6에 구체화된 "수단(means)" 또는 "단계(step)" 절로 해석되지 않는다. 특히 본 명세서의 청구범위에서 "~ 단계" 또는 "~ 작용"의 사용은 35 U.S.C. 섹션 112, 패러그래프 6의 조항을 야기하는 것으로 의도되지 않는다.
사용된다면, 좌측, 우측, 전방, 후방, 상부, 하부, 전방향, 역으로, 시계 방향 및 반시계 방향의 라벨들은 통상적인 목적을 위해서만 사용되고, 어떤 특정 고정 방향을 수반하도록 의도된 것이 아님을 주목해야 한다. 대신에, 이들은 목적의 다양한 부분들 사이에서 상대 위치 및/또는 방향을 반영하기 위해 사용된다. 부가적으로, "제 1" 및 "제 2" 또는 다른 유사한 설명의 용어는 순서를 필수적으로 수반하는 것이 아니고, 순차적인 의미를 해석하는 것이다.
도 1a는 RF 소스(1100)로부터 가스-충전 용기(gas-filled vessel)(130)까지 에너지를 효율적으로 전달하기 위한 일반적이 개략도를 도시한다. 이 도면은 단지 예시적이며, 본 명세서의 청구범위의 범주를 과도하게 제한하지 않는다. 당업자들은 다른 수정들, 변경들, 및 대안들을 인식할 것이다. RF 소스로부터의 에너지는 RF 소스로부터 공진 구조(220)까지 에너지의 효율적인 전달을 가능하게 하는 임피던스 정합 네트워크(210)로 향한다. 상기 임피던스 정합 네트워크의 실예는 E-자장(E-field) 또는 H-자장 커플링 소자이나, 다른 것들일 수 있다. 또한, 다른 임피던스 정합 네트워크(230)는 본 발명의 실시예에 따라 공진기로부터 가스-충전 용기(130)까지 에너지를 효율적으로 전달할 수 있게 한다. 상기 임피던스 정합 네트워크의 실예는 E-자장 또는 H-자장 커플링 소자이다. 물론, 다른 수정들, 변경들, 및 대안들이 있을 수 있다.
구체적인 실시예에서, 가스-충전 용기는 석영 또는 다른 투명 또는 반투명 물질과 같은 적합한 물질로 이루어진다. 가스-충전 용기는 아르곤(Argon)과 같은 불활성 가스, 및 수은(Mercury), 나트륨(Sodium), 디스프로슘(Dysprosium), 유황(Sulfur)과 같은 플루오로포르(fluorophor) 또는 브롬화 인듐(Indium Bromide), 브로롬화 스칸듐(Scandium Bromide), 또는 요오드화 세슘(Cesium Iodide)(또는 다중 플루오로포르를 동시에 함유할 수 있음)과 같은 금속 할라이드 염으로 채워질 수 있다. 구체적인 실시예에 따르면 수은, 요오드화 탈륨(Thallium Iodide) 및 브롬화 인듐이다. 가스-충전 용기는 구체적인 실시예에 따라 전자기 방사선을 방출하는 금속 할라이드, 또는 다른 금속 편들(pieces)을 또한 포함할 수 있다. 물론, 다른 수정들, 변경들, 및 대안들이 있을 수 있다.
구체적인 실시예에서, 용량성 커플링 구조(131)는 RF 에너지를 전구(130) 내에 충전되는 가스를 전달하기 위해 사용된다. 공지된 바와 같이, 용량성 커플러는 진공으로 둘러싸인 유한 범위의 두 개의 전극들을 통상적으로 포함하고, 적어도 전기 자장(E-자장; E-Field)을 주로 사용하는 에너지와 결합한다. 당업자들에게 명백한 바와 같이, 본 명세서에 개략적인 형태로 도시된 바와 같이 임피던스 정합 네트워트들(210, 230)과 공진 구조(220)는 RF 소스와 용량성 커플링 구조 사이에서 분배된 전자기 커플링의 동등한-회로 모델들로서 해석될 수 있다. 임피던스 정합 네트워크들의 사용은 또한 소스를 50 오옴(ohm) 보다는 다른 임피던스를 갖게 할 수 있고; 이것은 감소된 가열의 형태로 RF 소스 성능 또는 RF 소스로부터의 동력 소비에 대한 장점을 제공한다. RF 소스로부터의 손실과 동력 소비 저하는 전체적으로 램프를 위한 커다란 효율을 가능하게 한다. 당업자들에게 또한 명백한 바와 같이, 임피던스 정합 네트워트들(210, 230)은 반드시 동일하지 않다.
도 1b는 RF 소스(100)로부터 가스-충전 용기(130)까지 에너지를 효율적으로 전달하는 일반적인 개략도를 도시한다. 이 도면은 단지 예시적이고, 본 명세서에서 청구범위의 범주를 과도하게 제한하지 않는다. 당업자들은 다른 수정들, 변경들, 및 대안들을 인식할 것이다. RF 소스로부터의 에너지는 RF 소스로부터 공진 구조(220)까지 에너지의 효율적인 전달을 가능하게 하는 임피던스 정합 네트워크(210)로 향한다. 다음에, 다른 임피던스 정합 네트워크(230)는 공진기로부터 가스-충전 용기(130)까지 에너지를 효율적으로 전달할 수 있다. 유도성 커플링 소자(140)는 RF 에너지를 전구(130) 내에 채워지는 가스를 전달하기 위해 사용된다. 공지된 바와 같이, 유도성 커플러는 유한 범위의 와이어 또는 코일형 와이어를 통상적으로 포함하고, 자기장(H-자장)을 주로 사용하는 에너지와 결합한다. 당업자들에게 공지된 바와 같이, 본 명세서에 개략적인 형태로 도시된 바와 같이 임피던스 정합 네트워트들(210, 230)과 공진 구조(220)는 RF 소스와 유도성 커플링 구조 사이에서 분배된 전자기 커플링의 동등한-회로 모델들로서 해석될 수 있다. 임피던스 정합 네트워트들의 사용은 또한 소스를 50 오옴(ohm) 보다는 다른 임피던스를 갖게 할 수 있고; 이것은 감소된 가열의 형태로 RF 소스 성능 또는 RF 소스로부터의 동력 소비에 대한 장점을 제공한다. RF 소스로부터의 손실과 동력 소비 저하는 전체적으로 램프를 위한 커다란 효율을 가능하게 한다. 당업자들에게 또한 명백한 바와 같이, 임피던스 정합 네트워트들(210, 230)은 반드시 동일하지 않다.
도 2a는 램프 바디(600)를 사용하는 무전극 램프의 사시도이고, 외부면(601)은 전기적 전도성이고 접지에 연결된다. 이 도면은 단지 예시적이고, 본 명세서에서 청구범위의 범주를 과도하게 제한하지 않는다. 당업자들은 다른 수정들, 변경들, 및 대안들을 인식할 것이다. 원통형 램프 바디가 도시되어 있으나, 직사각형 또는 다른 형상이 사용될 수 있다. 이 전도성은 전도성 베니어의 적용을 통하여, 또는 전도성 물질의 선택을 통하여 달성될 수 있다. 전도성 베니어의 예시적인 실시예는 은 도금이거나 또는 대안적으로 램프 바디는 알루미늄과 같은 전기 전도성 물질의 시트로 만들어질 수 있다. 통합된 전구/출력 커플링-소자 조립체(100)는 개구(610)를 통해 램프 바디(600)에 의해 밀접하게 수용된다. 전구/출력 커플링-소자 조립체(100)는 조명 출력부를 극단적으로 생성하는 가스-충전 용기인 전구(130)를 포함한다.
본 발명의 하나의 개념은 조립체(100)의 하부인 출력 커플링-소자(120)가 평면(101)에서 바디(600)와 그 전도성면(601)에 접지되는 것이다. 전구로부터의 발광 출력은 외부 반사기(670)를 향하고 수집되며, 이 반사기는 전기 전도성 또는 유전체 물질로 이루어졌다면 전기 전도성 백킹(backing)을 가지며, 바디(600)에 부착되고 바디에 전기 접촉한다. 본 발명의 다른 개념은 조립체(100)의 상부인 상부 커플링-소자(125)가 평면(102)에서 접지 스트랩(ground strap)(710)과 반사기(670)를 거쳐서 바디(600)에 접지된다. 대안적으로, 반사기(670)는 존재하지 않고, 접지 스트랩은 바디(600)와 직접 전기 접촉한다. 반사기(670)는 그 초점 부근에 위치된 전구(130)를 갖는 포물선 형상으로 도시되어 있다. 당업자들은 다양한 변경 가능한 반사기 형상이 빔-지향 조건을 만족하도록 설계될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 구체적인 실시예에서, 상기 형상은 원추형, 볼록형, 오목형, 사다리꼴형, 피라미드형, 또는 이들의 임의의 조합형 등일 수 있다. 보다 짧은 피드백 E-자장 커플링-소자(635)는 전구/출력 커플링-소자 조립체(100)로부터 RF 에너지의 소량을 결합하고, RF 증폭기(210)의 RF 증폭기 입력부(211)에 피드백을 제공한다. 피드백 커플링-소자(635)는 개구(612)를 통해 램프 바디(600)에 의해 밀접하게 수용되고, 상기와 같이 램프 바디의 전도성면(601)과 직접 DC 전기 접촉하지 않는다. 입력 커플링-소자(630)는 RF 증폭기 출력부(212)와 전도성적으로 연결된다. 입력 커플링-소자(630)는 개구(611)를 통해서 램프 바디(600)에 의해 밀접하게 수용되고, 상기와 같이 램프 바디의 전도성면(601)과 직접 DC 전기 접촉하지 않는다. 그러나, 입력 커플링-소자의 상부가 평면(631)에서 바디(600)와 그 전도성면(601)에 접지되는 본 발명의 다른 개념이 있다.
RF 동력은 먼저 입력 커플링-소자(630)로부터 물리적 근접거리, 그들의 상대적 길이, 및 그들 접지 평면의 상대적 구성을 통해서 전구/출력 커플링-소자 조립체(100)까지 유도적으로 강하게 결합된다. 전구/출력 커플링-소자 조립체의 표면(637)은 전기 전도성 베니어 또는 전기 전도성 물질로 커버되고, 바디(600)와 그 전도성면(601)에 연결된다. 표면들(638, 639, 640)을 포함하는 전구/출력 커플링-소자 조립체의 다른 표면은 전도성층으로 커버되지 않는다. 부가로, 표면(640)은 광학적으로 투명 또는 반투명이다. 입력 커플링-소자(630)와 출력 커플링-소자(120)와 램프 조립체(100) 사이의 커플링은 전자기 시뮬레이션을 통해 그리고 직접 측을 통해서 알 수 있고, 고주파 선택성일 수 있으며, 주로 유도성일 수 있다. 주파수 선택성은 입력 커플링-소자(630), 전구/출력 커플링-소자 조립체(100), 피드백 커플링-소자(635), 및 증폭기(210)를 포함하는 회로에서 공진 진동자를 위해 제공된다.
당업자들은 공진 진동자가 도 1a 및 도 1b에 개략적으로 도시된 RF 소스(110)의 등가물이라는 것을 인식할 것이다. 본 발명의 충분한 장점은 공진 주파수가 입력 및 출력 커플링-소자들의 상대 길이에 강하게 의존하는 것이다. 이것은 자연 공진 주파수가 실제 주파수 작동 보다 훨씬 더 높을 수 있는 컴팩트 램프 바디의 사용을 허용한다. 일 예시적인 실시예에서, 램프 바디(600)의 하부는 1.5" 직경과 0.75" 높이를 갖는 중공 알루미늄 실린더로 구성된다. 이러한 공기 캐비티 공진기의 기본 공진 주파수는 대략 4 GHz이나, 입력 커플링-소자와 출력 커플링-소자를 위한 상술한 디자인을 사용하고 출력 커플링-소자의 길이를 조절함으로써, 램프 조립체의 전체 공진 주파수는 구체적인 실시예에서 900 MHz 또는 약 900 MHz 이하로 감소될 수 있다. 본 발명의 다른 충분한 장점은 전구(130)에 결합되는 RF 동력이 전구/출력 커플링-소자 조립체(100) 내의 입력 커플링-소자(630)와 출력 커플링-소자(120) 사이에서 물리적 분리에 강하게 의존하는 것이다. 이것은 조립시에 느슨한 치수 공차를 갖는 구성 부품으로 구성되는 램프의 밝은 출력의 미세한 튜닝을 허용한다. 본 발명의 다른 양호한 장점은 입력 커플링-소자(630)와 전구/출력 커플링-소자 조립체(100)가 바디(600)의 외부면과 일치하는 평면들(631, 101)에서 각각 접지되는 것이다. 이것은 램프 바디 안으로 삽입의 깊이를 - 및 이 깊이에 대해 그들 사이에서 RF 커플링의 임의의 선택성을 - 미세하게 튜닝하는 필요성을 배제하고, 램프 제조를 단순화하며, 램프 휘도 수율의 일관성을 향상시킨다.
도 2b는 RF 소스에서만 도 2a에 도시된 것과 다른 무전극 램프의 사시도이고, RF 소스는 분배된 진동자 회로가 아니나, 오히려 독립 진동자(205)가 RF 증폭기(210)의 RF 증폭기 입력부(211)에 전도성적으로 연결된다. RF 증폭기 출력부(212)는 RF 동력을 램프/출력 커플링-소자 조립체(100)에 전달하는 입력 커플링-소자(630)와 전도성적으로 연결된다. 전구/출력 커플링-소자 조립체(100)에서 입력 커플링-소자(630)와 출력 커플링-소자 사이에서 커플링의 공진 특성은 RF 동력 전달을 최적화하기 위해 RF 소스에 주파수 정합된다. 물론, 다른 수정들, 변경들, 및 대안들이 가능할 수 있다.
도 2c는 반사기(670)를 갖지 않는 것을 제외하고는 도 2a에 도시된 무전극 램프와 유사한 무전극 램프의 사시도이다. 전구 조립체에서 상부 커플링-소자(125)는 접지 스트랩들(715)을 사용하여 램프 바디(600)에 직접 연결된다. 이 도면은 단시 예로서, 본 명세서에서 청구범위의 범주를 과도하게 제한하지 않는다. 당업자들은 다른 수정들, 변경들, 및 대안들을 인식하고 있다.
도 2d는 전구/출력 커플링-소자 조립체(100)에서 도 2b에 도시된 것과는 다른 무전극 램프의 사시도이다. 전구/출력 커플링-소자 조립체는 가스-충전 용기(130)를 수용하기 위해 상부에 리세스된 고체 금속(금속 기둥(post))(120)으로 구성된다. 커플링-소자의 다른 단부는 표면(101)에서 램프 바디에 접지된다. 금속 기둥의 상부 부분은 도 4에 도시된 금속 링(650)으로 에워싸인다. 몰리브덴과 같은 내화성 금속 또는 유전체 물질의 얇은 층은 전구와 금속 기둥 사이에서 계면(interface)으로 사용될 수 있다. 대안적으로, 금속 기둥의 상부 부분 또는 모든 금속 기둥은 은 또는 구리와 같은 높은 전기 전도성을 갖는 금속 층으로 커버되는 그 외부면과 함께 내화성 금속으로 이루어질 수 있다. 또한 금속 기둥은 내측이 중공일 수 있다.
도 3a는 도 2a, 도 2b, 및 도 2c에 도시된 조립체(100)와 동일한 통합된 전구/출력 커플링-소자 조립체(100)의 사시도이다. 이 도면은 단지 예시적이고, 본 명세서에서 청구범위의 범주를 과도하게 제한하지 않는다. 당업자들은 다른 수정들, 변경들, 및 대안들을 인식하고 있다. 조립체는 하부 섹션(110), 중간 섹션(111), 및 상부 섹션(112)을 포함한다. 대안적으로, 이들 섹션들은 물리적으로 분리되지 않는다. 하부 섹션(110)은 고체 전도체인 출력 커플링-소자(120)를 밀접하게 수용하기 위한 구멍이다. 커플링-소자(120)는 평면(121)에서 하부 섹션(110)으로부터 돌출한다. 커플링-소자(120)가 도 2a, 도 2b, 및 도 2c에 도시된 램프 바디(600)와 평면(121)에서 접지 접촉하는 것이 본 발명의 주된 개념이다. 중간 섹션(111)은 램프의 조명 출력을 궁극적으로 생성하는 가스-충전 용기인 전구(130)를 밀접하게 수용하기 위해 중공으로 되어 있다. 가스-충전 용기는 아르곤(Argon)과 같은 불활성 가스, 및 수은(Mercury), 나트륨(Sodium), 또는 유황(Sulfur)과 같은 플루오로포르(fluorophor) 또는 브롬화 인듐(Indium Bromide) 또는 요오드화 세슘(Cesium Iodide)(또는 다중 플루오로포르를 동시에 함유할 수 있음)과 같은 금속 할라이드 염을 포함한다. 대안적으로, 중간 섹션(111)은 중공이고, 최종 캐비티는 전구(130)의 용적을 형성하며, 두개의 일체식 유닛을 만든다. 중간 섹션(111)은 높은 온도 점착성을 사용하여 하부 섹션(110)과 상부 섹션(112)에 부착된다. 상부 섹션(112)은 고체 전도체인 상부 전극(125)을 밀접하게 수용하기 위한 구멍이다. 상부 전극(125)은 평면(126)에서 상부 섹션(112)으로부터 돌출한다. 상부 커플링-소자(125)가 도 2a, 도 2b, 및 도 2c에 도시된 바와 같이 램프 바디(600)와 평면(126)에서 접지 접촉하는 것이 본 발명의 주 개념이다. 이것은 접지 스트랩(710)과 반사기(670) 또는 접지 스트랩(715)을 통해서 이루어진다. 전체적으로 RF 에너지는 출력 커플링-소자(120)와 상부 커플링-소자(125)에 의해 전구(130)에 용량적으로, 또는 유도적으로, 또는 용량적과 유도적의 조합으로 결합될 수 있고, 이 전구는 석영, 반투명 알루미나, 또는 다른 유사한 물질로 이루어지고, 불활성 가스를 이온화하며, 램프로부터 방출된 강렬한 광으로 초래되는 플루오로포르(fluorophor)를 기화한다.
섹션들(110, 111, 112)은 모두 동일한 물질 또는 다른 물질로 이루어질 수 있다. 섹션(111)은 가시광에 대해 투명하고, 석영 또는 반투명 알루미나와 같은 높은 용융점을 갖는다. 섹션들(110, 112)은 투명(석영 또는 반투명 알루미나) 또는 불투명(opaque) 물질(알루미나)로 이루어질 수 있으나, RF 주파수에서 저 손실을 갖는다. 동일한 물질이 세개의 섹션들 모두를 위해 사용되는 경우에, 조립체는 석영 또는 반투명 알루미나의 중공 튜브와 같은 단일 편의 물질로 이루질 수 있다. 상부 섹션(112)은 전자기 방사선을 상부 전극(125)으로부터 차폐하기 위한 목적으로 전도성 베니어(116)로 코팅될 수 있다. 하부 섹션(110)은 전자기 방사선을 출력 커플링-소자(120)로부터 차폐하기 위한 목적으로 전도성 베니어(117)로 부분적으로 코팅될 수 있다. 부분적 코팅은 도 2a, 도 2b, 및 도 2c에 도시된 바와 같은 램프 바디(600)로부터 돌출하는 하부 섹션(110)의 부분으로 연장하고, 입력 커플링-소자(630)와는 겹치지 않는다. 상기 평면은 램프 바디로부터 돌출하는 부분과 점선 140으로 개략적으로 도시되지 않은 부분을 분할한다. 전도성 베니어들(116, 117)의 예시적인 실시예는 은 도금(paint)이다. 대안적으로, 전도성 베니어들 대신에, 하부 섹션(110)의 부분은 도 4에 도시된 바와 같이 램프 바디(600)의 연장 부분으로서 금속 링(650)에 의해 커버된다. 중간 섹션(111)의 외부면은 코팅되지 않는다.
도 3b는 도 3a에 도시된 통합된 전구/출력 커플링-소자 조립체(100)의 측면 절단도이다. 이 도면은 단지 예시적이며, 본 명세서에서 청구범위의 범주를 과도하게 제한하지 않는다. 당업자들은 다른 수정들, 변경들, 및 대안들을 인식하고 있다. 조립체는 중공 석영 튜브 또는 반투명 알루미나와 같은 단일 편의 물질로 이루어지거나, 또는 세개의 다른 부품들로 이루어져서 함께 조립될 수 있다.
도 3c는 통합된 전구/출력 커플링-소자 조립체(100)를 위한 대안적인 디자인의 사시도이다. 이 도면은 단지 예시적이며, 본 명세서에서 청구범위의 범주를 과도하게 제한하지 않는다. 당업자들은 다른 수정들, 변경들, 및 대안들을 인식하고 있다. 조립체는 출력 커플링-소자(120)와 상부 커플링-소자(125)가 고체 전도체 대신에 전도성 코팅 유전체를 사용하여 이루어지는 것을 제외하고는 도 3a와 유사하다. 전구 조립체는 별개의 다른 물질로 이루어져서 함께 조립되거나 또는 중공 석영 튜브 또는 반투명 알루미나와 같은 단일 편의 물질로 이루어지는 세개의 섹션들(110, 111, 112)을 포함한다. 출력 커플링-소자(120)는 알루미나와 같은 물질로 이루어진 유전체 기둥(122)으로 구성되고, 그 외부면은 은과 같은 전도성 베니어로 코팅된다. 바디(110)는 출력 커플링-소자(120)를 수용하기 위한 구멍이다. 상부 커플링-소자(125)는 또한 알루미나와 같은 물질로 이루어진 유전체 기둥(127)으로 구성되고, 그 외부면은 은과 같은 전도성 베니어로 코팅된다. 출력 커플링-소자(120)와 상부 커플링-소자(125)의 유전체 기둥들은 그 유전체 중심부를 통한 열 전달과 그 전도성 외부 코팅을 통한 RF 커플링이 동시에 이루어지도록 전구(130)를 밀접하게 수용하기 위한 구명인 것이 본 발명의 주된 개념이다. 전구와 접촉하는 출력 커플링-소자와 상부 커플링-소자의 유전체 기둥들의 영역들은 전도성 베니어로 커버되지 않는다. 높은 RF 자장에 접근하는 이러한 전구 조립체의 사용은 더 신뢰성있는 램프로 초래되는 전구 단부들로부터 떨어져서 유지된다. 출력 커플링-소자(120)와 상부 커플링-소자(125)가 도 2a, 도 2b, 및 도 2c에 도시된 바와 같은 램프 바디(600)와 각각 평면들(121, 126)에서 접지 접촉을 만드는 것이 또한 본 발명의 주된 개념이다.
도 2a, 도 2b, 및 도 2c에 도시되고, 점선 140 아래에 있는 도 3c에 도시된 바와 같은 램프 바디(600)에 의해 수용(및 입력 커플링-소자(630)의 길이와 중복)되는 바디(100)의 부분은 전도성 층으로 코팅되지 않는다. 램프 바디(600) 위이나 실질적으로는 전구(130) 아래인 바디(110)의 부분은 선 140과 141 사이의 영역으로 개략적으로 도시되고, 이 부분은 전도성 베니어로 코팅된다. 실질적으로 전구(130) 위인 바디(110) 부분은 선 142 위의 영역으로 도시되고, 이 부분은 또한 전도성 베니어(116)로 코팅된다. 전도성 코팅의 목적은 불필요한 전자기 방사선에 대해 차폐하는 것이다. 전도성 베니어들(116, 117)의 예시적인 실시예는 은 도금이다. 대안적으로, 전도성 베니어들 대신에, 하부 섹션(110)의 부분은 도 4에 도시된 램프 바디(600)의 연장 부분으로서 금속 링(650)에 의해 커버된다. 중간 섹션(111)의 외부면은 코팅되지 않는다.
도 3d는 도 3c에 도시된 통합된 전구/출력 커플링-소자 조립체(100)의 측면-절단도이다. 이 도면은 단지 예시적이며, 본 명세서에서 청구범위의 범주를 과도하게 제한하지 않는다. 당업자들은 다른 수정들, 변경들, 및 대안들을 인식하고 있다. 조립체는 중공 석영 튜브 또는 반투명 알루미나와 같은 단일 편의 물질로 이루어지거나, 또는 세개의 다른 부품들로 이루어져서 함께 조립될 수 있다.
도 3e는 통합된 전구/출력 커플링-소자 조립체(100)를 위한 대안적인 디자인의 사시도이다. 이 도면은 단지 예시적이며, 본 명세서에서 청구범위의 범주를 과도하게 제한하지 않는다. 당업자들은 다른 수정들, 변경들, 및 대안들을 인식하고 있다. 조립체는 조립체의 중간 섹션과 상부 섹션이 내측이 석영 튜브와 같은 유전체 튜브가 아닌 것을 제외하고는 도 3c와 유사하다. 조립체는 세개의 섹션들로 구성된다. 하부 섹션(110)은 도 3c와 동일하고, 알루미나아 같은 물질로 이루어진 유전체 기둥(122)으로 구성되는 출력 커플링-소자(120)를 포함하고, 그 외부면은 은과 같은 전도성 베니어로 코팅된다. 중간 섹션은 석영 또는 반투명 알루미나와 같은 가시광에 투명한 물질로 이루어지는 전구(가스-충전 용기)(130)로 구성된다. 상부 섹션은 알루미나와 같은 물질로 이루어지는 유전체 기둥(127)으로 또한 구성되는 상부 커플링-소자(125)로 구성되고, 그 외부면은 은과 같은 전도성 베니어로 코팅된다. 출력 커플링-소자(120)와 상부 커플링-소자(125)의 유전체 기둥들은 그 유전체 중심부를 통한 열 전달과 그 전도성 외부 코팅을 통한 RF 커플링이 동시에 이루어지도록 전구(130)를 밀접하게 수용하기 위한 구명인 것이 본 발명의 주된 개념이다. 전구와 접촉하는 출력 커플링-소자와 상부 커플링-소자의 유전체 기둥들의 영역들은 전도성 베니어로 커버되지 않는다. 높은 RF 자장에 접근하는 이러한 전구 조립체의 사용은 더 신뢰성있는 램프로 초래되는 전구 단부들로부터 떨어져서 유지된다. 출력 커플링-소자(120)와 상부 커플링-소자(125)가 도 2a, 도 2b, 및 도 2c에 도시된 바와 같은 램프 바디(600)와 각각 평면들(121, 126)에서 접지 접촉을 만드는 것이 또한 본 발명의 주된 개념이다.
도 2a, 도 2b, 및 도 2c에 도시되고, 점선 140 아래에 있는 도 3e에 도시된 바와 같은 램프 바디(600)에 의해 수용(및 입력 커플링-소자(630)의 길이와 중복)되는 바디(110)의 부분은 전도성 층으로 코팅되지 않는다. 램프 바디(600) 위이나 실질적으로는 전구(130) 아래인 바디(110)의 부분은 선 140과 141 사이에서 영역으로 개략적으로 도시되고, 이 부분은 전도성 베니어로 코팅된다. 전도성 코팅의 목적은 불필요한 전자기 방사선에 대해 차폐하는 것이다. 전도성 베니어들(117)의 예시적인 실시예는 은 도금이다. 대안적으로, 전도성 베니어들 대신에, 하부 섹션(110)의 부분은 도 4에 도시된 램프 바디(600)의 연장 부분으로서 금속 링(650)에 의해 커버된다.
도 3f는 도 3e에 도시된 통합된 전구/출력 커플링-소자 조립체(100)의 측면-절단도이다. 이 도면은 단지 예시적이며, 본 명세서에서 청구범위의 범주를 과도하게 제한하지 않는다. 당업자들은 다른 수정들, 변경들, 및 대안들을 인식하고 있다. 조립체의 중간 및 상부 섹션들이 석영과 같은 물질로 이루어지는 유전체 튜브 내에 있지 않은 것을 제외하고는 도 3e에 도시된 조립체와 유사하다.
도 3g는 통합된 전구/출력 커플링-소자 조립체(100)를 위한 대안적인 디자인의 사시도이다. 이 도면은 단지 예시적이며, 본 명세서에서 청구범위의 범주를 과도하게 제한하지 않는다. 당업자들은 다른 수정들, 변경들, 및 대안들을 인식하고 있다. 조립체는 상부 커플링-소자를 갖지 않은 것을 제외하고는 도 3e와 유사하다. 조립체는 두개의 섹션들로 구성된다. 하부 섹션(110)은 도 3e와 동일하고, 알루미나와 같은 물질로 이루어진 유전체 기둥(122)으로 구성되는 출력 커플링-소자(120)를 포함하고, 그 외부면은 은과 같은 전도성 베니어로 코팅된다. 상부 섹션은 석영 또는 반투명 알루미나와 같은 가시광에 투명한 물질로 이루어지는 전구(가스-충전 용기)(130)로 구성된다. 출력 커플링-소자(120)의 유전체 기둥은 그 유전체 중심부를 통한 열 전달과 그 전도성 외부 코팅을 통한 RF 커플링이 동시에 이루어지도록 전구(130)를 밀접하게 수용하기 위한 구명인 것이 본 발명의 주된 개념이다. 전구와 접촉하는 출력 커플링-소자의 유전체 기둥의 영역은 전도성 베니어로 커버되지 않는다. 높은 RF 자장에 접근하는 이러한 전구 조립체의 사용은 더 신뢰성있는 램프로 초래되는 전구 단부로부터 떨어져서 유지된다. 출력 커플링-소자(120)가 도 2a, 도 2b, 및 도 2c에 도시된 바와 같은 램프 바디(600)와 평면(121)에서 접지 접촉을 만드는 것이 또한 본 발명의 주된 개념이다.
도 2a, 도 2b, 및 도 2c에 도시되고, 점선 140 아래에 있는 도 3g에 도시된 바와 같은 램프 바디(600)에 의해 수용(및 입력 커플링-소자(630)의 길이와 중복)되는 바디(110)의 부분은 전도성 층으로 코팅되지 않는다. 램프 바디(600) 위이나 실질적으로는 전구(130) 아래인 바디(110)의 부분은 선 140과 141 사이에서 영역으로 개략적으로 도시되고, 이 부분은 전도성 베니어로 코팅된다. 전도성 코팅의 목적은 불필요한 전자기 방사선에 대해 차폐하는 것이다. 전도성 베니어들(117)의 예시적인 실시예는 은 도금이다. 대안적으로, 전도성 베니어들 대신에, 선 140과 141 사이의 바디(110)의 부분은 도 4에 도시된 램프 바디(600)의 연장 부분으로서 금속 링(650)에 의해 커버된다.
도 3h는 도 3g에 도시된 통합된 전구/출력 커플링-소자 조립체(100)의 측면-절단도이다. 이 도면은 단지 예시적이며, 본 명세서에서 청구범위의 범주를 과도하게 제한하지 않는다. 당업자들은 다른 수정들, 변경들, 및 대안들을 인식하고 있다. 조립체는 상부 커플링-소자를 갖지 않는 것을 제외하고는 도 3f와 유사하다.
도 3i는 도 2d에 도시된 조립체와 동일한 통합된 전구/출력 커플링-소자 조립체(100)를 위한 대안적인 디자인의 사시도이다. 조립체는 고체 전도체(금속 기둥)(120)를 사용하여 이루어지고, 가스-충전 용기(130)의 일 단부를 밀접하게 수용하기 위해 상부에 리세스된다. 금속 기둥(121)의 다른 단부는 램프 바디에 접지된다. 몰리브덴과 같은 내화성 금속 또는 유전체 물질의 얇은 층은 전구와 금속 기둥 사이의 계면에서 사용될 수 있다. 대안적으로, 금속 기둥의 상부 부분 또는 금속속 기둥 모두는 내화성 금속으로 이루어질 수 있고, 그 외부면은 은 또는 구리와 같은 높은 전기 전도성을 갖는 금속 층으로 커버된다. 금속 기둥은 또한 내측이 중공일 수 있다. 조립체는 상부 커플링 소자를 갖지 않는다.
도 3j는 도 3i에 도시된 통합된 전구/출력 커플링-소자 조립체(100)의 측면 절단도이다. 전구/출력 커플링-소자는 기둥이 전도성 층으로 커버되는 유전체 물질 대신에 고체 전도체로 이루어지는 것을 제외하고는 도 3h와 유사하다. 이 도면은 단지 예시적이며, 본 명세서에서 청구범위의 범주를 과도하게 제한하지 않는다. 당업자들은 다른 수정들, 변경들, 및 대안들을 인식하고 있다.
도 4는 도 2a, 도 2b, 도 2c, 및 도 2d에 도시된 램프의 램프 바디/금속 동봉물(enclosure)의 사시도이다. 이 도면은 단지 예시적이며, 본 명세서에서 청구범위의 범주를 과도하게 제한하지 않는다. 당업자들은 다른 수정들, 변경들, 및 대안들을 인식하고 있다. 램프 바디/금속 동봉물은 하부 섹션(600)과 상부 섹션(650)의 두개의 섹션으로 구성된다. 램프 바디의 하부 섹션은 도시된 경우엔 원통형이나 직사각형 또는 다른 형상으로 이루어질 수 있다. 램프 바디의 상부 부분은 금속 링의 형태일 수 있으나 또한 직사각형/정사각형의 형태일 수 있다. 램프 바디는 알루미늄 또는 구리와 같은 금속으로 이루어질 수 있다. 램프 바디는 다중 편들로 이루어질 수 있고 나사 또는 납땜 또는 용접 또는 다른 기술을 사용하여 함께 부착될 수 있다. 램프 바디(638) 내측은 중공이고, 홀들(holes)(610, 510)을 통해서 통합된 전구/출력 커플링-소자 조립체(100)(도 3a, 도 3c, 도 3e, 도 3g 및 도 3i)를 수용할 수 있다. 출력 커플링-소자(120)와 상부 커플링-소자(125)는 접지에 연결되는 램프 바디에 전기적으로 연결된다. 도 2a, 도 2b, 도 2c, 및 도 2d에 도시된 입력 커플링-소자(630)와 피드백 커플링-소자(635)를 수용하기 위해 램프 바디(611, 612) 내에 홀들이 또한 있다. 두개의 커플링-소자들은 하부에서 램프 바디의 벽들과 접촉하지 않는다. 그러나, 입력 커플링-소자(630)는 램프 바디(600)의 상부면에서 홀(731)을 통해 돌출할 수 있고 접지에 연결되는 램프 바디에 연결된다.
도 5a는 도 4에 도시된 램프 바디/금속 동봉물 및 도 3e에 도시된 통합된 전구/출력 커플링-소자 조립체를 사용하는 대안적인 무전극 램프 디자인의 측면 절단도이다. 이 도면은 단지 예시적이며, 본 명세서에서 청구범위의 범주를 과도하게 제한하지 않는다. 당업자들은 다른 수정들, 변경들, 및 대안들을 인식하고 있다. 램프 바디(638)의 내측은 실질적으로 중공이다. 테플론(Teflon)과 같은 유전체 층(605)은 아킹(arcing)을 방지하기 위해 입력 커플링-소자(630) 둘레에서 사용될 수 있다. 입력 커플링-소자(631)의 단부는 접지에 연결되는 램프 바디에 연결된다. 램프 조립체는 또한 평면들(101, 102)에서 접지에 연결된다. 램프 바디(600) 내측에 있는 램프 조립체(110)의 하부 섹션은 어떤 금속으로 커버되지 않는다. 이것은 RF 에너지를 입력 커플링-소자(630)로부터 출력 커플링-소자(120)까지 결합할 수 있게 한다. 커플링과 임피던스는 길이와 직경을 포함하는 그들 치수와 두개의 커플링-소자들 사이의 분리에 따라 전구에 정합한다. 램프 바디와 램프 조립체의 공진 주파수는 출력 커플링-소자의 길이에 강하게 의존하고 원통형 램프 바디의 직경에 덜 의존한다. 피드백 커플링-소자(635)는 개구(612)를 통해서 램프 바디(600)에 의해 밀접하게 수용되고, 램프 바디(600)와 직접 DC 전기 접촉하지 않는다. 짧은 피드백 E-자장 커플링-소자(635)는 전구/출력 커플링-소자 조립체(100)로부터 RF 에너지의 소량을 결합하고, RF 증폭기(210)에 피드백을 제공한다. 도 5a에 도시된 구성이 도 2a와 유사한 피드백 구성인 반면, 도 2b와 유사하지 않는 피드백 구성을 사용하지 않는 이 디자인을 또한 실행할 가능성 있다.
도 5b는 도 5a에 도시된 대안적인 무전극 램프 디자인의 측면 절단도이다. 이 도면은 단지 예시적이며, 본 명세서에서 청구범위의 범주를 과도하게 제한하지 않는다. 당업자들은 다른 수정들, 변경들, 및 대안들을 인식하고 있다. 이 디자인은 램프 바디(600)의 하부 섹션 내측에서 출력 커플링-소자(120)를 둘러싸는 도 5a에 도시된 유전체 층(110)의 부분(석영 튜브와 같은)이 제거되는 것을 제외하고는 유사하다.
도 5c는 도 5a에 도시된 대안적인 무전극 램프 디자인의 측면 절단도이다. 이 도면은 단지 예시적이며, 본 명세서에서 청구범위의 범주를 과도하게 제한하지 않는다. 당업자들은 다른 수정들, 변경들, 및 대안들을 인식하고 있다. 이 디자인은 램프 바디(600)가 램프 바디(600)의 하부 부분에 유전체(602)로 부분적으로 채워지는 것을 제외하고는 유사하다.
도 5d는 도 5c에 도시된 대안적인 무전극 램프 디자인의 측면 절단도이다. 이 도면은 단지 예시적이며, 본 명세서에서 청구범위의 범주를 과도하게 제한하지 않는다. 당업자들은 다른 수정들, 변경들, 및 대안들을 인식하고 있다. 이 디자인은 유전체 층이 램프 조립체의 출력 커플링-소자를 에워싸는 원통형이 경우를 제외하고는 유전체로 부분적으로 채워지는 램프 바디(600)를 또한 갖는다. 램프 바디는 유전체로 완전히 채워지는 것도 또한 가능하다.
도 2a, 도 2b, 도 2c, 및 도 2d에 도시된 램프 디자인의 두가지 충분한 장점은 도 5a, 도 5b, 및 도 5c에 도시된 디자인에서 유지되는 것을 전자기 시뮬레이션을 통해 도시한다. 상기 두가지 충분한 장점으로서는, 공진 주파수는 입력 및 출력 커플링-소자들의 길이에 강하게 의존하는 한편 램프 바디(600)의 직경에는 덜 의존하고, 전구(130)에 결합되는 RF 파워는 전구/출력 커플링-소자 조립체(100) 내에서 입력 커플링-소자(630)와 출력 커플링-소자 사이에서 물리적 분리에 강하게 의존하는 것이다. 도 2a에 도시된 구성과 유사한, 피드백 커플링-소자(635)와, 증폭기(210), 및 전구/출력 커플링-소자 조립체(100) 주위에 양호한 피드백 루프를 형성하는 입력 커플링-소자(630)를 포함하는, 도 5a, 도 5b, 및 도 5c에 도시된 분배된 RF 진동자 구성은 본 발명을 실질적으로 변경하지 않고 도 2b에 도시된 럼프된(lumped) RF 소스 형상으로 대체할 수 있다.
상술한 설명이 구체적인 실시예로 완전히 설명된 반면에, 수정들, 변경들, 대안적인 구성들 및 등가물들이 사용될 수 있다. 따라서, 상기 설명과 도시는 첨부된 청구범위에 의해 한정되는 본 발명의 범주를 제한하지 않는다.
100 : 전구/출력 커플링-소자 조립체 120 : 출력 커플링-소자
125 : 상부 커플링-소자(상부 전극) 130 : 가스-충전 용기(전구)
210, 230 : 임피던스 정합 네트워크(RF 증폭기)
211 : RF 증폭기 입력부 212 : RF 증폭기 출력부
220 : 공진 구조
600 : 램프 바디 630 : 입력 커플링-소자
635 : 피드백 커플링-소자 650 : 금속 링
670 : 반사기 710 : 접지 스트랩

Claims (102)

  1. 무전극 플라즈마 램프로서,
    전도성 하우징 내에 형성되고, 내부 영역과 외부 영역을 갖는 공간 용적(spatial volume)을 가지는 상기 전도성 하우징과,
    내부면과 외부면 및 상기 내부면 내에 형성된 캐비티를 갖는 투명(transparent) 또는 반투명(translucent) 바디를 가지는 가스-충전 용기(gas-filled vessel)로서, 상기 가스-충전 용기는 제 1 단부 영역과 제 2 단부 영역 및 상기 제 1 단부 영역과 제 2 단부 영역 사이에 형성된 길이를 포함하는, 상기 가스-충전 용기와,
    상기 가스-충전 용기의 제 1 단부 영역에 결합되는 상기 전도성 하우징 내에 공간적으로 배치되는 제 1 커플링-소자로서, 상기 제 1 커플링-소자의 다른 단부는 상기 전도성 하우징에 전기적으로 연결되는, 상기 제 1 커플링-소자와,
    상기 전도성 하우징 내에 그리고 상기 제 1 커플링-소자로부터 미리 결정된 거리 내에 공간적으로 배치되는 RF 소스 커플링-소자로서, 상기 RF 소스 커플링-소자의 제 1 단부는 상기 전도성 하우징에 전기적으로 연결되며, 상기 RF 소소 커플링-소자의 제 2 단부는 입력부를 포함하는, 상기 RF 소스 커플링-소자와,
    상기 RF 소스 커플링-소자와 상기 제 1 커플링-소자 사이에 마련되고, 상기 미리 결정된 거리에 의해 마련되는 갭(gap)과,
    출력부를 포함하는 RF 소스로서, 상기 RF 소스의 출력부는 상기 갭을 통해 상기 제 1 커플링-소자에 그리고 상기 RF 소스 커플링-소자에 결합되며, 상기 RF 소스의 출력부는 상기 RF 소스 커플링-소자의 입력부에 결합되는, 상기 RF 소스를 포함하는
    무전극 플라즈마 램프.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 소스는 상기 가스-충전 용기를 따라 전자기 에너지의 출력부를 형성하며,
    상기 전자기 에너지는 상기 가스-충전 용기에 적어도 용량적으로, 또는 유도적으로, 또는 용량적과 유도적의 조합으로 결합되는
    무전극 플라즈마 램프.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스-충전 용기는 희가스(noble gas)와, 광을 방출할 수 있는 금속 할라이드, 또는 다른 금속 편들(pieces)을 포함하는
    무전극 플라즈마 램프.
  12. 삭제
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 커플링-소자는 제 1 커플링-소자 단부와 제 2 커플링-소자 단부를 포함하고, 상기 제 1 커플링-소자 단부는 상기 가스-충전 용기의 제 1 단부 영역에 결합되고, 상기 제 2 커플링-소자 단부는 접지 전위에 연결되는
    무전극 플라즈마 램프.
  14. 삭제
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 소스 커플링-소자의 제 1 단부는 접지 전위에 연결되는
    무전극 플라즈마 램프.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
  29. 제 1 항에 있어서,
    상기 공간 용적은 진공이거나, 또는 하나 이상의 가스의 혼합물을 포함하는
    무전극 플라즈마 램프.
  30. 삭제
  31. 삭제
  32. 삭제
  33. 제 1 항에 있어서,
    상기 공간 용적은 유전체 물질인
    무전극 플라즈마 램프.
  34. 삭제
  35. 삭제
  36. 삭제
  37. 삭제
  38. 삭제
  39. 삭제
  40. 무전극 플라즈마 램프로서,
    전도성 하우징 내에 형성되고, 내부 영역과 외부 영역을 갖는 공간 용적을 가지는 상기 전도성 하우징과,
    내부면과 외부면 및 상기 내부면 내에 형성된 캐비티를 갖는 투명 또는 반투명 바디를 가지는 가스-충전 용기로서, 상기 가스-충전 용기는 제 1 단부 영역과 제 2 단부 영역 및 상기 제 1 단부 영역과 제 2 단부 영역 사이에 형성된 길이를 포함하는, 상기 가스-충전 용기와,
    상기 가스-충전 용기의 제 1 단부 영역에 결합되는 상기 전도성 하우징의 내부 영역 내에 공간적으로 배치되는 제 1 커플링-소자로서, 상기 제 1 커플링-소자의 다른 단부는 상기 전도성 하우징에 전기적으로 연결되는, 상기 제 1 커플링-소자와,
    상기 전도성 하우징의 외부 영역 내에 그리고 상기 제 1 커플링-소자로부터 미리 결정된 거리 내에 공간적으로 배치되는 RF 소스 커플링-소자로서, 상기 RF 소스 커플링-소자의 일 단부는 상기 전도성 하우징에 전기적으로 연결되는, 상기 RF 소스 커플링-소자와,
    상기 RF 소스 커플링-소자와 상기 제 1 커플링-소자 사이에 마련되고, 상기 미리 결정된 거리에 의해 형성되는 갭(gap)과,
    출력부를 포함하는 RF 소스로서, 상기 RF 소스의 출력부는 상기 갭을 통해 상기 제 1 커플링-소자에 그리고 상기 RF 소스 커플링-소자에 결합되는, 상기 RF 소스를 포함하는
    무전극 플라즈마 램프.
  41. 삭제
  42. 제 40 항에 있어서,
    상기 RF 소스는 상기 갭을 통해 상기 제 1 커플링-소자에 그리고 상기 RF 소스 커플링-소자에 적어도 용량적으로, 또는 유도적으로, 또는 용량적과 유도적의 조합으로 결합되는
    무전극 플라즈마 램프.
  43. 삭제
  44. 삭제
  45. 제 40 항에 있어서,
    상기 RF 소스는 상기 가스-충전 용기를 따라 전자기 에너지의 출력부를 형성하며,
    상기 전자기 에너지는 상기 가스-충전 용기에 적어도 용량적으로, 유도적으로, 또는 용량적과 유도적의 조합으로 결합되는
    무전극 플라즈마 램프.
  46. 제 40 항에 있어서,
    상기 RF 소스 커플링-소자는 입력부를 더 포함하고, 상기 RF 소스의 출력부는 상기 RF 소스 커플링-소자의 입력부에 결합되는
    무전극 플라즈마 램프.
  47. 삭제
  48. 삭제
  49. 삭제
  50. 삭제
  51. 삭제
  52. 제 40 항에 있어서,
    상기 제 1 커플링-소자는 제 1 커플링-소자 단부와 제 2 커플링-소자 단부를 포함하고, 상기 제 1 커플링-소자 단부는 상기 가스-충전 용기의 제 1 단부 영역에 결합되고, 상기 제 2 커플링-소자 단부는 접지 전위에 연결되는
    무전극 플라즈마 램프.
  53. 제 40 항에 있어서,
    상기 RF 소스 커플링-소자는 제 1 커플링-소자 단부와 제 2 커플링-소자 단부를 포함하고, 상기 제 1 커플링-소자 단부는 상기 RF 소스의 출력부에 연결되고, 상기 제 2 커플링-소자 단부는 접지 전위에 연결되는
    무전극 플라즈마 램프.
  54. 제 40 항에 있어서,
    제 2 커플링-소자를 더 포함하고, 상기 제 2 커플링-소자는 제 1 커플링-소자 단부와 제 2 커플링-소자 단부를 포함하며, 상기 제 1 커플링-소자 단부는 상기 가스-충전 용기의 제 2 단부 영역에 결합되고, 상기 제 2 커플링-소자 단부는 접지 전위에 직접 결합되는
    무전극 플라즈마 램프.
  55. 삭제
  56. 삭제
  57. 삭제
  58. 삭제
  59. 삭제
  60. 삭제
  61. 삭제
  62. 삭제
  63. 제 40 항에 있어서,
    상기 전도성 바디는 금속(metallic)이고, 상기 전도성 바디는 상기 공간 용적 내에 전자기 에너지를 한정하기 위해 형성되고, 상기 전자기 에너지를 위한 안내 구조로 형성되는
    무전극 플라즈마 램프.
  64. 제 63 항에 있어서,
    상기 전도성 바디는 유전체 인서트를 더 포함하는
    무전극 플라즈마 램프.
  65. 삭제
  66. 삭제
  67. 삭제
  68. 제 40 항에 있어서,
    상기 공간 용적은 진공이거나, 또는 하나 이상의 가스의 혼합물을 포함하는
    무전극 플라즈마 램프.
  69. 삭제
  70. 삭제
  71. 삭제
  72. 제 40 항에 있어서,
    상기 공간 용적은 유전체 물질인
    무전극 플라즈마 램프.
  73. 제 40 항에 있어서,
    상기 전도성 하우징의 공간 용적의 상기 외부 영역의 일부 내에 배치된 피드백 커플링-소자를 더 포함하고, 상기 피드백 커플링-소자는 상기 RF 소스에 지시를 전달하기 위해 형성된
    무전극 플라즈마 램프.
  74. 삭제
  75. 삭제
  76. 삭제
  77. 삭제
  78. 제 40 항에 있어서,
    상기 전도성 하우징은 원통형상, 직사각형상, 환형형상, 정사각형상, 삼각형상, 다각형상, 피라미드형상, 달걀형상, 또는 이들 형상의 임의의 조합으로 형성되는
    무전극 플라즈마 램프.
  79. 삭제
  80. 삭제
  81. 삭제
  82. 삭제
  83. 삭제
  84. 삭제
  85. 삭제
  86. 삭제
  87. 삭제
  88. 삭제
  89. 삭제
  90. 삭제
  91. 삭제
  92. 삭제
  93. 삭제
  94. 삭제
  95. 삭제
  96. 삭제
  97. 삭제
  98. 삭제
  99. 삭제
  100. 삭제
  101. 삭제
  102. 삭제
KR1020107029605A 2008-06-25 2009-06-22 무전극 플라즈마 램프 KR101088522B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US7573508P 2008-06-25 2008-06-25
US61/075,735 2008-06-25
US12/484,933 US7830092B2 (en) 2008-06-25 2009-06-15 Electrodeless lamps with externally-grounded probes and improved bulb assemblies
US12/484,933 2009-06-15
PCT/US2009/048174 WO2009158312A1 (en) 2008-06-25 2009-06-22 Electrodeless lamps with externally-grounded probes and improved bulb assemblies

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110025189A KR20110025189A (ko) 2011-03-09
KR101088522B1 true KR101088522B1 (ko) 2011-12-05

Family

ID=41444893

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020107029605A KR101088522B1 (ko) 2008-06-25 2009-06-22 무전극 플라즈마 램프

Country Status (8)

Country Link
US (3) US7830092B2 (ko)
EP (1) EP2289288B1 (ko)
JP (1) JP5033263B2 (ko)
KR (1) KR101088522B1 (ko)
CN (1) CN102084724B (ko)
BR (1) BRPI0913269A2 (ko)
MX (1) MX2010013719A (ko)
WO (1) WO2009158312A1 (ko)

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8102123B2 (en) 2005-10-04 2012-01-24 Topanga Technologies, Inc. External resonator electrode-less plasma lamp and method of exciting with radio-frequency energy
US8154216B2 (en) * 2005-10-04 2012-04-10 Topanga Technologies, Inc. External resonator/cavity electrode-less plasma lamp and method of exciting with radio-frequency energy
US8766539B2 (en) 2008-06-25 2014-07-01 Topanga Usa, Inc. Electrodeless lamps with grounded coupling elements and improved bulb assemblies
US8294368B2 (en) 2008-06-25 2012-10-23 Topanga Technologies, Inc. Electrodeless lamps with grounded coupling elements
US7830092B2 (en) * 2008-06-25 2010-11-09 Topanga Technologies, Inc. Electrodeless lamps with externally-grounded probes and improved bulb assemblies
US8545067B2 (en) 2009-03-09 2013-10-01 Topanga Technologies, Inc. Small form factor durable street lamp and method
US8282435B2 (en) * 2009-03-09 2012-10-09 Topanga Technologies, Inc. Method and system for replacing a plasma lamp from a resonator assembly
US8629616B2 (en) 2011-01-11 2014-01-14 Topanga Technologies, Inc. Arc tube device and stem structure for electrodeless plasma lamp
US8373352B2 (en) * 2009-06-15 2013-02-12 Topanga Technologies, Inc. Electrodeless plasma lamp array
US9177779B1 (en) 2009-06-15 2015-11-03 Topanga Usa, Inc. Low profile electrodeless lamps with an externally-grounded probe
US8292483B2 (en) * 2009-09-02 2012-10-23 Topanga Technologies, Inc. Optical waveguide system using electrodeless plasma source lamps
US8188662B2 (en) * 2009-12-18 2012-05-29 Luxim Corporation Plasma lamp having tunable frequency dielectric waveguide with stabilized permittivity
EP2622943A4 (en) * 2010-09-30 2014-10-29 Luxim Corp PLASMA LAMP WITH LOCALIZED COMPONENTS
US8847488B2 (en) * 2011-01-12 2014-09-30 Topanga Usa, Inc. Fill combination and method for high intensity lamps
US9318311B2 (en) 2011-10-11 2016-04-19 Kla-Tencor Corporation Plasma cell for laser-sustained plasma light source
US8957593B2 (en) 2012-08-31 2015-02-17 Topanga Usa, Inc. Multiple pulse width modulation waveforms for plasma lamp
KR101954146B1 (ko) * 2012-11-12 2019-03-05 엘지전자 주식회사 조명장치
US9099291B2 (en) 2013-06-03 2015-08-04 Topanga Usa, Inc. Impedance tuning of an electrode-less plasma lamp
DE102013109013A1 (de) * 2013-08-21 2015-02-26 Karlsruher Institut für Technologie Allgebrauchslampe
US9392752B2 (en) 2014-05-13 2016-07-19 Topanga Usa, Inc. Plasma growth lamp for horticulture
KR102345537B1 (ko) 2014-12-11 2021-12-30 삼성전자주식회사 플라즈마 광원, 및 그 광원을 포함하는 검사 장치
DE102015218878A1 (de) * 2015-09-30 2017-03-30 Osram Gmbh Gleichstrom-Gasentladungslampe mit einer thoriumfreien Kathode
KR101891869B1 (ko) * 2015-12-31 2018-08-24 엘지전자 주식회사 무전극 플라즈마 조명기기
US9754777B1 (en) * 2016-09-20 2017-09-05 Spl Industries Usa, Inc. Low-frequency compact air-cavity electrodeless high intensity discharge lamps
US9875887B1 (en) * 2016-09-20 2018-01-23 Spl Industries Usa, Inc. Electrodeless high intensity discharge lamp with wave-launcher
US9805925B1 (en) * 2016-09-20 2017-10-31 Spl Industries Usa, Inc. Electrodeless high intensity discharge lamp with field suppression probes
US9640380B1 (en) * 2016-09-20 2017-05-02 Spl Industries Usa, Inc. Electrodeless high intensity discharge lamp with wave-launcher
DE102017122828A1 (de) 2017-09-30 2019-04-04 Aurion Anlagentechnik Gmbh Elektrodenlose Plasma-Lichtquelle mit nicht rotierendem Leuchtmittel
DE202017105999U1 (de) 2017-09-30 2017-10-12 Aurion Anlagentechnik Gmbh Elektrodenlose Plasma-Lichtquelle mit nicht rotierendem Leuchtmittel
US11705321B2 (en) 2019-06-12 2023-07-18 Topanga Asia Limited Electrodeless plasma lamps, transmission lines and radio frequency systems
EP3905304A1 (en) * 2020-04-29 2021-11-03 Lumartix SA Tubular electrodeless lamp

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001307507A (ja) 2000-03-10 2001-11-02 Heraeus Noblelight Gmbh 無電極の低圧放電ランプ

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US737209A (en) * 1903-06-15 1903-08-25 Reeves & Co Detachable fuel-box for traction-engines.
US4001632A (en) * 1975-04-21 1977-01-04 Gte Laboratories Incorporated High frequency excited electrodeless light source
US3943404A (en) * 1975-04-21 1976-03-09 Gte Laboratories Incorporated Helical coupler for use in an electrodeless light source
US4185228A (en) * 1978-10-19 1980-01-22 Gte Laboratories Incorporated Electrodeless light source with self-contained excitation source
US4975655A (en) 1989-06-14 1990-12-04 Regents Of The University Of California Method and apparatus for upshifting light frequency by rapid plasma creation
US5834895A (en) 1990-10-25 1998-11-10 Fusion Lighting, Inc. Visible lamp including selenium
US5504391A (en) 1992-01-29 1996-04-02 Fusion Systems Corporation Excimer lamp with high pressure fill
TW214598B (en) * 1992-05-20 1993-10-11 Diablo Res Corp Impedance matching and filter network for use with electrodeless discharge lamp
JPH07302578A (ja) * 1994-03-11 1995-11-14 Toshiba Lighting & Technol Corp 無電極放電ランプ、無電極放電ランプ装置、無電極放電ランプ点灯装置および無電極放電灯
US5834904A (en) * 1995-09-26 1998-11-10 Matsushita Electric Works R&D Lab. Means for suppressing electromagnetic interference from RF-excited light sources
US5777857A (en) 1995-10-16 1998-07-07 Cooper Industries, Inc. Energy efficient lighting system
US5838108A (en) 1996-08-14 1998-11-17 Fusion Uv Systems, Inc. Method and apparatus for starting difficult to start electrodeless lamps using a field emission source
US5852339A (en) * 1997-06-18 1998-12-22 Northrop Grumman Corporation Affordable electrodeless lighting
US7014336B1 (en) 1999-11-18 2006-03-21 Color Kinetics Incorporated Systems and methods for generating and modulating illumination conditions
US6137237A (en) * 1998-01-13 2000-10-24 Fusion Lighting, Inc. High frequency inductive lamp and power oscillator
US5886480A (en) 1998-04-08 1999-03-23 Fusion Uv Systems, Inc. Power supply for a difficult to start electrodeless lamp
US5923122A (en) 1998-04-08 1999-07-13 Fusion Uv Systems, Inc. Electrodeless bulb with means for receiving an external starting electrode
US6043613A (en) * 1998-08-26 2000-03-28 General Electric Company Starting system for electrodeless metal halide discharge lamps
US6241369B1 (en) 1998-11-20 2001-06-05 Cooper Technologies Company Quick mount fixture
CN1350698A (zh) 1999-05-12 2002-05-22 熔化照明股份有限公司 高亮度微波灯
JP2001266803A (ja) * 2000-03-17 2001-09-28 Victor Co Of Japan Ltd 無電極放電ランプ
US20060250090A9 (en) 2000-03-27 2006-11-09 Charles Guthrie High intensity light source
US7429818B2 (en) 2000-07-31 2008-09-30 Luxim Corporation Plasma lamp with bulb and lamp chamber
US6922021B2 (en) * 2000-07-31 2005-07-26 Luxim Corporation Microwave energized plasma lamp with solid dielectric waveguide
US6737809B2 (en) 2000-07-31 2004-05-18 Luxim Corporation Plasma lamp with dielectric waveguide
WO2002047102A2 (en) * 2000-12-06 2002-06-13 Itw, Inc. Electrodeless lamp
JP2003022788A (ja) * 2001-07-09 2003-01-24 Matsushita Electric Works Ltd 無電極放電灯点灯装置
JP2003109787A (ja) * 2001-07-26 2003-04-11 Victor Co Of Japan Ltd 無電極放電ランプの共振装置
AU2002251275A1 (en) 2002-04-10 2003-10-27 South Bank University Enterprises Ltd Tuneable dielectric resonator
KR100430006B1 (ko) * 2002-04-10 2004-05-03 엘지전자 주식회사 무전극 조명 시스템
US6696802B1 (en) * 2002-08-22 2004-02-24 Fusion Uv Systems Inc. Radio frequency driven ultra-violet lamp
US20050094940A1 (en) 2003-09-25 2005-05-05 Ju Gao Integrated light source and optical waveguide and method
DE102005004605B4 (de) * 2005-02-01 2009-03-05 Lisa Dräxlmaier GmbH Querträgermodul für ein Kraftfahrzeug
WO2007044399A2 (en) * 2005-10-04 2007-04-19 Topanga Technologies External resonator/cavity electrode-less plasma lamp and method of exciting with radio-frequency energy
US7906910B2 (en) 2005-10-27 2011-03-15 Luxim Corporation Plasma lamp with conductive material positioned relative to RF feed
US7719195B2 (en) * 2006-01-04 2010-05-18 Luxim Corporation Plasma lamp with field-concentrating antenna
RU2009112392A (ru) * 2006-09-05 2010-10-20 ТиТиАй ЭЛЛЕБО, ИНК. (JP) Импедансные системы, устройства и способы для оценки ионтофоретических свойств соединений
US7830092B2 (en) * 2008-06-25 2010-11-09 Topanga Technologies, Inc. Electrodeless lamps with externally-grounded probes and improved bulb assemblies

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001307507A (ja) 2000-03-10 2001-11-02 Heraeus Noblelight Gmbh 無電極の低圧放電ランプ

Also Published As

Publication number Publication date
EP2289288B1 (en) 2013-09-18
KR20110025189A (ko) 2011-03-09
WO2009158312A1 (en) 2009-12-30
MX2010013719A (es) 2011-02-25
JP5033263B2 (ja) 2012-09-26
EP2289288A4 (en) 2011-06-29
US8283866B2 (en) 2012-10-09
US20110037389A1 (en) 2011-02-17
US8884518B2 (en) 2014-11-11
BRPI0913269A2 (pt) 2016-01-26
CN102084724B (zh) 2014-07-09
US20130175921A1 (en) 2013-07-11
US7830092B2 (en) 2010-11-09
JP2011525696A (ja) 2011-09-22
CN102084724A (zh) 2011-06-01
US20090322240A1 (en) 2009-12-31
EP2289288A1 (en) 2011-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101088522B1 (ko) 무전극 플라즈마 램프
US7719195B2 (en) Plasma lamp with field-concentrating antenna
US8405291B2 (en) Microwave light source with solid dielectric waveguide
US8179047B2 (en) Method and system for adjusting the frequency of a resonator assembly for a plasma lamp
US8674603B2 (en) Electrodeless lamps with grounded coupling elements
US9236238B2 (en) Electrodeless lamps with coaxial type resonators/waveguides and grounded coupling elements
US8525430B2 (en) Helical structure and method for plasma lamp
US9805925B1 (en) Electrodeless high intensity discharge lamp with field suppression probes
US9761433B1 (en) Compact air-cavity electrodeless high intensity discharge lamp with coupling sleeve
US9177779B1 (en) Low profile electrodeless lamps with an externally-grounded probe
US8292483B2 (en) Optical waveguide system using electrodeless plasma source lamps
CN104701133A (zh) 具有接地耦合元件及改进灯泡组件的无电极灯
US8405290B2 (en) Light source for microwave powered lamp

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141124

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151118

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161121

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee