KR20110095310A - 고형 유전체 도파로를 구비한 마이크로파 광원 - Google Patents

Abstract

램프(1)는 통상적으로 2.45 또는 5.8 GHz 또는 ISM 대역 내의 기타 주파수들에서 동작하는 발진기 및 증폭기 소스(2)를 포함한다. 소스는 루슨트 도파로(6) 내의 재진입부(5) 내로 연장하는 안테나(4)에 정합 회로(3)를 통해 마이크로파들을 전달한다. 이는 석영으로 이루어지며, 전구(8)를 수용하는 중앙 공동(7)을 갖는다. 전구는 석영으로 이루어진 밀봉된 튜브(9)이며, 희유 가스 및 마이크로파 여기가능 재료의 충전물을 포함하고, 이는 마이크로파들에 의해 여기될 때 가시광을 방출한다. 전구는 중앙 공동으로부터 연장하는 스템 보어(11) 내에 수용된 스템(10)을 갖는다. 도파로는 투명하며, 전구로부터의 광은 임의의 방향으로 도파로를 벗어날 수 있고, 임의의 반사 표면들과 부딪힐 수 있다. 마이크로파들은 도파로를 벗어날 수 없으며, 이는 페러데이 케이지에 의해 그 표면에서 제한된다. 통상적으로 이는 도파로의 전방면 상의 ITO 코팅부(12)와, 후방면 상의 실리콘 모노옥사이드 코팅부(13)를 갖는 통상적으로 은으로 이루어진 광 반사성 코팅부(10)와, 와이어 메시(14)를 가지며, 이 와이어 메시는 ITO 및 광 반사성 코팅부들 양자 모두와 접촉하고, 접지되며, 와이어 메시는 전방 및 후방 표면들 사이에서 도파로의 측면들 둘레로 연장한다. 광은 수집 및 사용을 위해 와이어 메시를 통과할 수 있다.

Description

고형 유전체 도파로를 구비한 마이크로파 광원 {MICROWAVE LIGHT SOURCE WITH SOLID DIELECTRIC WAVEGUIDE}

본 발명은 마이크로파-구동형 램프를 위한 광원에 관한 것이다.

광을 생성하기 위한 관점에서 전구 내에 방전을 여기하는 것이 공지되어 있다. 종래의 예들은 나트륨 방전 램프들 및 형광 관 램프들이다. 형광 관 램프는 수은 증기를 사용하며, 수은 증기는 자외 방사선을 생성한다. 순차적으로, 이 자외 방사선은 형광 분말을 여기시켜 가시광을 생성한다. 이런 램프들은 텅스텐 필라멘트 램프들보다 소비된 전기 와트당 방출되는 광의 루멘들에 관하여 더 효율적이다. 그러나, 이들은 여전히 램프 내에 전극들을 필요로한다는 단점을 갖고 있다. 전극들이 방전을 위해 필요한 전류를 전달하기 때문에, 전극들은 열화되고, 궁극적으로는 파손되게 된다.

본 출원인은 램프(본 출원인의 "'2018램프")에 관한 특허출원 제PCT/GB2006/002018호, 램프용 전구를 위한 제PCT/GB2005/005080호, 및 마이크로파-구동형 램프용 정합 회로를 위한 제PCT/GB2007/001935호에 개시된 바와 같은 무전극 전구 램프들을 개발하였다. 이들은 모두 전구들 내에 플라즈마를 방출하는 광을 자극하기 위해 마이크로파 에너지를 사용함으로써 전극 없이 동작하는 램프들에 관한 것이다. 전구 내에 마이크로파 에너지를 결부시키기 위한 에어웨이브(airwave)의 사용을 수반하는 더 앞선 제안들로서는, 예를 들어, Fusion Lighting Corporation에 의한 미국 특허 제5,334,913호에서 이루어졌다. 공기 도파로가 사용되는 경우, 도파로의 물리적 크기가 공기 중의 마이크로파들의 파장의 소정 분율이기 때문에 램프가 대형화된다. 이는 예로서, 가로등용으로는 문제가 되지 않지만, 이런 유형의 광이 다수의 용례들에 부적합해지게 한다. 이 때문에, 본 출원인의 '2018 램프'는 유전체 도파로를 사용하며, 이는 2.4Ghz의 작동 주파수에서 파장을 실질적으로 감소시킨다. 이 램프는 후방 투사 텔레비전 같은 가정용 기기들에 사용하기에 적합하다.

약 8년 전, 마이크로파 여기식 조명 사업에 대한 본 출원인의 파트너들은 상담 약정에서 Luxim Inc("Luxim")의 설립자들과 약정하였다. 2000년 7월 31일, Luxim은 미국 가특허 출원 제60/222.028호를 출원하였으며, 뒤이어 오래지 않아 미국 특허 제6,737,809호(Luxim Patent")로 허여되었다. 그 요약서는 아래와 같다:

"적절한 주파수의 마이크로파 에너지가 본체 내에 결부될 때 적어도 하나의 공진 모드에서 본체가 공진하도록 하는 형상 및 치수들을 갖는, 대략 2보다 큰 유전 상수를 갖는 적어도 하나의 유전체 재료를 주 구성요소로하여 구성되는 본체를 갖는 유전체 도파로 통합 플라즈마 램프(DWIPL). 본체 내의 공동 내에 위치된 전구는 가스 충전물을 포함하며, 이 가스 충전물은 공진 본체로부터 에너지의 수용시 발광 플라즈마를 형성한다."

우리는 이것이 마이크로파 에너지를 무전극 전구에 결합시키는 고형 유전체 도파로의 최초 개시물이라 믿고 있다. 그 당시, 관심의 초점은 고형 유전체의 사용에 의해 달성될 수 있는 크기의 현저한 감소에 맞춰졌다. 이 프로젝트에서 우리는 세라믹 기술에 관련하여 참여하였다. 선택된 세라믹은 알루미나였다.

본 출원인의 미국 특허 제6,666,739호는 상술한 상담 협약 이전의 특허이다. 그 요약서는 아래와 같다:

"폐쇄 단부 및 개방 단부를 갖는 중공 관형 본체로 구성되는 램프. 본체는 소결 세라믹 재료로 이루어진다. 윈도우는 개방 단부를 가로질러 밀봉되며, 윈도우와 본체는 프리트(frit)의 층에 의해 통합된다. 윈도우는 사파이어로 이루어진다. 본체 내에는 불활성 가스 분위기와 여기가능한 재료의 펠릿 충전물이 밀봉된다. 사용시, 램프는 1000℃로 가열하여 사파이어를 통해 가시광을 방출하게 하는 RF 전자기 방사선을 받게 된다."

사용된 형태의 알루미나가 불투명할 뿐만 아니라, 도파로 내의 공진 전기장을 위한 경계 조건들을 제공하기 위해 도파로에는 은이 입혀져 있다. Luxim 특허에서, 광은 사파이어 윈도우를 통해 방출되어야 하는 것으로 제안되어 있다.

상술한 협력 이래로, 불투명 도파로(일반적으로, 알루미나로 이루어짐) 내의 오목부 내에 마이크로파 여기가능 물질을 수납하는 별개의 전구(전구는 일반적으로 석영으로 이루어짐) 또는 불투명 도파로 내의 오목부를 폐쇄하고 마이크로파 여기가능 물질을 수납하는 투명 윈도우의 통합 배열을 사용하지 않고 고형 유전체 도파로를 사용하는 것에 대한 어떠한 제안도 들어본 바 없다.

본 출원인의 마이크로파 여기 광 기술의 개선 연구에서, Andrew Neate는 전구와 도파로를 다른 방식으로 단일 구성요소로 합체하는 것을 발명하였다.

결과적으로, 본 출원인은 본 명세서에서 본 출원인의 최초 LER(발광 공진기) 특허 출원이라 지칭되는 특허 출원 제0722548.5호를 2007년 11월 16일자로 출원하였다. 이하를 구비한 마이크로파 소스에 의해 구동되는 램프를 위한 가시광 광원이 개시되어 있다.

- 가시광에 투명하고 마이크로파들에 불투명하며 마이크로파 여기시 공진하는 수납체,

- 가시광을 방출하는 플라즈마를 형성하도록 마이크로파 에너지에 의해 여기가능한 물질의 충전물, 및

- 수납체 내에서의 마이크로파 공진의 플라즈마-유도 여기를 위해 배치된 수납체 내의 안테나로서, 마이크로파 소스에 대한 결합을 위해 수납체 외부로 연장하는 연결부를 갖는, 상기 안테나.

비교적 얇은 벽을 갖는 비교적 큰 수납체와, 충전물을 수용하는 수납된 공극 내의 안테나로서 최초 안출되었던 본 출원인의 최초 LER의 개선으로서, 본 출원인은 수납 공간이 비교적 더 작고 안테나가 수납체의 재료 내에 위치되는 제 2 LER을 개발하였다.

따라서, 본 명세서에서, 본 출원인의 제 2 LER(발광 공진기) 특허 출원이라 지칭되는 특허 출원 제0809471.6호를 2008년 5월 23일자로 출원하였다. 마이크로파 에너지에 의해 구동되는 가시광 광원이 개시되어 있으며, 이 광원은 이하를 구비한다.

- 방출을 위한 투명 또는 반투명인 재료의 고체 플라즈마 용기로서, 플라즈마 용기 내에 밀봉된 공극을 구비하, 상기 플라즈마 용기,

- 플라즈마 용기를 둘러싸는 페러데이 케이지(Faraday cage)로서, 플라즈마 용기로부터의 광 출사를 위해 적어도 부분적으로 광 투과성이고, 마이크로파를 수납하는, 상기 페러데이 케이지,

- 내부에 광 방출 플라즈마를 형성하도록 마이크로파 에너지에 의해 여기가능한 물질의 공극내 충전물, 및

- 플라즈마 유도 마이크로파 에너지를 충전물에 전송하기 위해 플라즈마 용기 내에 배열된 안테나로서, 상기 안테나는,

- 마이크로파 에너지의 소스에 대한 결합을 위해 플라즈마 용기 외부로 연장하는 연결부를 갖는다.

이 배열은 공극 내의 플라즈마로부터의 광이 플라즈마 용기를 통과하여 케이지를 통해 이로부터 방사될 수 있도록 이루어진다.

본 출원인은 이제 LER 및 관련 기술을 추가로 발전시켰으며, Andrew Neate과 Barrie Preston은 함께 본 출원인의 '2018 전구'를 사용하는 램프에 LER의 장점을 제공하는 본 발명을 안출하였다.

본 발명에 따르면, 광원이 제공되며, 이 광원은 이하를 포함한다:

- 고형 유전체 재료의 루슨트 도파로(lucent waveguide)로서,

- 도파로를 둘러싸는 적어도 부분적 광 투과성 페러데이 케이지,

- 도파로와 페러데이 케이지 내의 전구 공동, 및

- 도파로와 페러데이 케이지 내의 안테나 재진입부(re-entrant)를 갖는, 상기 루슨트 도파로; 및

- 전구 공동 내에 수용되는, 마이크로파 여기가능 충전물을 갖는 전구.

본 명세서에서 사용될 때,

"루슨트(lucent)"는 루슨트로 설명되는 물품을 형성하는 재료가 투명하거나 반투명하다는 것을 의미한다.

이 광원을 사용하는 램프는 전구로부터 측방향으로 방사되는 광과, 축방향 광이 수집 및 활용될 수 있다는 점에서 특허 '809의 램프보다 유리하다. '809 특허에서는, 단지 전구의 일 단부로부터의 축방향 광만이 사용될수 있다.

일반적으로, 도파로는 충전물의 최적의 여기를 위해 필드 최대화의 위치에서 공동과 마이크로파 공진하도록 치수설정된다. 양호한 실시예들에서, 도파로는 원형 단면으로 이루어지고, 반파(half wave)에 대해 그 내부에서 직경방향으로 연장하도록 치수설정된다.

바람직하게는 전구의 외피 및 루슨트 도파로는 동일한 재료로 이루어진다.

전구 공동은 '809 특허에서와 같이 도파로의 표면으로부터 개방 및 현수될 수 있다. 그러나, 본 출원인은 도파로 내에 더욱 깊이 전구를 배치하는 것을 선호한다. 본 출원은 이하 중 어느 하나에 의해 이를 달성한다.

1. 절반의 깊이를 초과하여 도파로 내에 보어를 제공하고, 전구를 보어 내로 삽입하고, 도파로가 형성되는 재료의 플러그로 보어를 폐쇄한다. 필수적이지는 않지만, 도파로에 대해 플러그를 밀봉하는 것이 가능하며, 이는 바람직하게는 편리하게 국소 융합 스팟에 의해 이에 고정된다.

2. 폐쇄시 함께 전구 공동을 제공하는 두 개의 반부들로 도파로를 제공한다. 역시, 동일하거나, 대칭적 반부들일 필요는 없는 이 두 개의 반부들이 함께 스팟 융합될 수 있다.

도가니(crucible) 및 플러그가 유리질 재료로 이루어지는 경우, 플러그 및 도가니 또는 케이스로서의 도가니의 두 개의 반부들은 단차부 및/또는 카운터 보어에서 플러그 재료의 국소 용융에 의해 함께 고정 또는 밀봉될 수 있다. 이들이 세라믹 재료인 경우, 이들은 프리트 재료의 국소 용융에 의해 함께 고정 또는 밀봉될 수 있다. 국소 용융은 레이저에 의해 실행될 수 있다.

각각의 경우에, 전구는 공동 내측에서 고정되지 않을(free) 수 있다. 그러나, 공동에 관하여 고정되는 것이 바람직하다. 적절하게는 이는 공동으로부터 연장하는 대응 크기의 보어 내에 전구의 스템을 스팟 융합함으로써 달성될 수 있다.

페러데이 케이지로 그 공동 내의 전구를 보유하는 것이 가능하다.

일 특정 실시예에서:

- 전구는 유전체 재료의 튜브에 의해 공동 내에 유지된다.

- 공동이 개방되는 표면은 루슨트 도파로의 후방면이며, 튜브는 페러데이 케이지의 일부에 의해 보유된다.

- 전구는 튜브의 내부 단부 내에 위치되는 연장부를 갖는다.

- 튜브는 안테나 재진입부를 제공한다.

- 페러데이 케이지는 그 횡방향 범위로 루슨트 도파로의 후방을 가로질러 연장하는 고체 부분과, 페러데이 케이지의 광 투과성 전방부에 대해 고체 부분을 연결하고 고체 부분과 도파로를 함께 클램핑하는 클램프를 포함한다.

- 루슨트 도파로 및 도파로의 고체 부분은 방출된 광 집속을 위해 상보적으로 형성된다.

- 페러데이 케이지의 광 투과성 전방부는 망상 금속성 요소 또는 루슨트, 전도성 코팅부를 포함한다.

이와 같은 특징들은 개별적으로 또는 집합적으로 활용될 수 있다.

페러데이 케이지는 그를 통해 국지적으로 증가하는 광 투과를 위해 적어도 하나의 개구를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 개구는 도가니 내의 마이크로파들의 자유 공간 파장의 1/10이하이다. 통상적으로, 2.45GHz에서의 동작에 대해, 개구는 1/10 x 12.24cm이하, 즉, 12.24 mm 이하이고, 5.8 GHz에 대해, 6.12 mm 이하이다.

플라즈마 도가니는 석영으로 이루어지거나, 소결된 투명 세라믹 재료로 이루어지는 것으로 고려되지만, 다른 재료들도 적합할 수 있다. 특히, 세라믹 재료는 투명 또는 반투명일 수 있다.

적절한 반투명 세라믹의 예는 다결정 알루미나이며, 투명 세라믹의 예는 다결정 이트륨 알루미늄 가넷-YAG이다. 다른 가능한 재료들은 알루미늄 니트라이드 및 단결정 사파이어이다.

바람직하게는, 전구의 재료 및 도파로의 재료는 동일 재료의 것들을 제공함으로써 편리하게 동일한 열 팽창 계수들을 갖는다. 그럼에도 불구하고, 전구는 특히 비교적 열 전도성이 낮은 경우에 공동보다 더 뜨거워지기 쉬우며, 바람직하게는 전구의 팽창을 위한 유극(clearance)이 제공된다. NB, 석영은 알루미나에 비해 낮은 열 전도성을 갖는다.

안테나가 일반적으로 안테나 재진입부에 배치되고, 그 곳에서 광원 내의 기계적 구속부들에 의해 보유되지만, 안테나는 예로서, 안테나 주변에 도파로의 재료를 융합하여 재진입부를 폐쇄함으로써 도파로 내에 고정될 수 있다는 점도 고려된다.

또한, 바람직하게도, 램프는 마이크로파들의 소스와 정합 회로를 단일 통합 구조로 포함한다.

본 발명에 대한 이해를 돕기 위해, 이제 본 발명의 다양한 특정 실시예들이 첨부 도면들을 참조로 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 광원을 갖는 램프의 전구, 루슨트 도파로 및 마이크로파 소스의 개략적 사시도이다.
도 2는 도 1의 전구 및 루슨트 도파로의 측단면도이다.
도 3은 루슨트 도파로의 단부도이다.
도 4는 대안적 루슨트 도파로의 분해도이다.
도 5는 대안적 도파로의 단부도이다.

도면들을 참조하면, 도 1은 통상적으로 2.45 또는 5.8 GHz 또는 ISM 대역 내의 다른 주파수들에서 동작하는 마이크로파 에너지의 발진기 및 증폭기 소스(2)를 포함하는 램프(1)의 개략도를 도시한다. 소스는 정합 회로(3)를 통해 마이크로파들을 루슨트 도파로(6) 내의 오목부(5) 내로 연장하는 안테나(4)에 전달한다. 이는 석영으로 이루어지며, 전구(8)를 수용하는 중앙 공동(7)을 갖는다. 전구는 석영으로 이루어진 밀봉된 튜브(9)이며, 마이크로파들에 의해 여기될 때 가시광을 방출하는 마이크로파 여기성 물질과 희유 가스의 충전물을 포함한다. 전구는 중앙 공동으로부터 연장하는 스템 보어(11) 내에 수용된 스템(10)을 구비한다. 도파로는 투명하며, 전구로부터의 광은 임의의 방향으로 이를 벗어나고, 임의의 반사 표면들과 조우한다. 마이크로파들은 도파로를 벗어날 수 없으며, 이는 페러데이 케이지에 의해 그 표면들에 제한되게 된다. 통상적으로 이는 도파로의 전방면 상의 ITO 코팅부(12), 후방면 상의 실리콘 모노옥사이드 코팅부(13)를 갖는 통상적으로 은으로 이루어진 광 반사성 코팅부(10) 및 와이어 메시(14)를 포함하며, 와이어 메시는 ITO 및 광 반사성 코팅부들 양자 모두와 접촉하고, 접지되며, 와이어 메시는 전방면과 후방면 사이에서 도파로의 측부들 둘레로 연장한다. 광은 수집 및 사용을 위해 와이어 메시를 통과할 수 있다.

도파로는 선택된 마이크로파 주파수에서 구동될 때 전구에 최대 전기장을 형성하도록 성형 및 치수설정된다. 도파로의 석영의 유전 상수를 고려한 이러한 치수설정은 본 기술 분야의 숙련자의 능력들 내에서 이루어질 수 있는 것으로 믿어진다.

전구 및 도파로를 포함하는 광원의 한 가지 물리적 구성이 도 2 및 도 3에 도시되어 있다. 석영 도파로(21)는 일 표면(23)으로부터 보어(22)와 단일체가 된다. 보어는 전구 본체(25)를 위한 전체 직경(24)에서 도파로의 두께의 약 60%까지 연장하고, 그후, 전구 스템(27)을 위한 유극 직경(26) 상에서 연장한다. 플러그(28)는 전구의 상부의 보어를 충전하며, 레이저 밀봉에 의해 보어의 오리피스(30)에서 도파로 및 플러그 재료를 융합(29)함으로써 적소에 고정된다. 이를 위해, 레이저는 오리피스에서 플러그와 도파로 사이의 결합선(31) 상에 집속되고, 결합선 둘레로 횡단하여 국지적으로 석영을 용융시키고, 이 석영은 다시 신속히 응고되어 플러그를 도파로에 고정시킨다. 융합이 플러그 둘레에서 연속적이면, 밀봉부가 형성된다. 스템이 스템 보어로부터 돌출하는 대향면(32) 상에서 유사한 레이저 작업이 수행된다. 필요시, 면들(23, 33)은 임의의 스패터(spatter)를 제거하기 위해 후속 연마된다. 따라서, 도파로는 전구와 전체적으로 단일체가 된다.

전구 외피 및 도파로 양자 모두가 석영으로 이루어지는 경우, 이와 같은 재료의 밀봉만으로 가능하다는 것을 주의하여야 한다. 이들이 루슨트 다결정 알루미나로 이루어지는 경우, 밀봉부에 유리 프리트가 도입되고, 이 프리트가 융합되어 구성요소들을 고정 및 밀봉시킨다.

후속하여, 페러데이 케이지가 적용될 수 있다. 안테나 및 그의 재진입부가 도 1에 동축으로 도시되어 있지만, 본 실시예의 재진입부(33)는 도 2에 편심적으로 배치되어 있다.

도 4 및 도 5에 다른 물리적 구성이 도시되어 있다. 도파로(41)는 두 개의 상보적 부분들(42, 33)로 이루어진다. 이들은 스템 연장부(26)와 보어(22)에 대등한 오목부들(46, 47)이 내부에 제공되어 있는 정합면들(44, 45)을 갖는다. 전구(48)는 부분적으로 오목부 내에 배설되며, 스템(49)은 사용시 열적 응력들이 최소가 되는 것으로 예상되는 스템의 말단부에서 그 오목부에 레이저 용접(tacked)된다(50). 다른 부분이 추가되고, 이 둘은 그 결합면들의 주연부 둘레에서 함께 레이저 밀봉된다(51). 이들은 평탄하게 연마되며, 따라서, 그들이 합쳐지고 나면, 도파로가 두 개의 부분들로 이루어진다는 사실은 마이크로파 공진 도파로로서의 거동에 어떠한 영향도 미치지 않는다. 따라서, 역시 도파로는 전구와 전체적으로 단일체가 된다.

상술한 실시예들이 석영으로 이루어지는 것으로 설명, 다시 말하면, 전구 및 도파로 양자 모두가 석영으로 이루어지는 것으로 설명되었지만, 이들은 다른 재료로 이루어질 수 있다. 특히, 투명 또는 적어도 반투명이거나 그렇게 될 수 있다는 점에서 이하의 재료들이 적합한 것으로 믿어진다.

용융 실리카, 사파이어, 다결정 알루미나(PCA), 이트륨 알루미늄 가넷(YAG) 및 알루미늄 니트라이드.

본 발명은 상술한 실시예의 세부 사항들에 한정되지 않는다. 예로서, 도면들은 일반적으로 그 중심축 상에 안테나 재진입부가 있고 직경에 대한 길이가 균등한 원형 원통형 형상인 도파로들을 도시하지만, 직경에 대한 길이의 비율이 변경되어 이들이 짧고 평탄하거나 길고 얇은 형태가 되게 할 수 있다. 마찬가지로, 안테나는 도 2에 도시된 바와 같이 편심 배치될 수 있다. 이는 밀봉, 즉, 재진입부가 제 위치의 안테나로 밀봉될 수 있거나, 재진입부가 안테나가 삽입된 상태로 개방 상태로 남겨질 수 있다.

또한, 도파로는 역시 공진에 적합하도록 선택된 치수들을 갖는 입방체 같은 다른 기하학적 형상들로 이루어질 수 있다. 사실, 도파로가 공진 구동되는 것은 필수적인 것은 아니다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 이들에 도시된 광원은 50.8 mm 직경 및 35 mm 높이를 갖는 짤막한 원형 석영 도파로(101)를 갖는다. 후방 표면(102)으로부터, 중앙에서 도파로 내로 5 mm 직경의 보어(103)가 연장하여, 도파로의 전방면(104)의 5 mm 이내까지 침투한다. 이는 15 mm로 연장하는 6 mm의 카운터 보어(105)를 갖는다. 15 mm 본체(107)와 5 mm 길이 2 mm 직경 스템(108)을 갖는 5 mm 직경 석영 무전극 전구(106), 즉, '2018 전구가 보어(103) 내에 배치된다. 15 mm 길이 석영 튜브(109)가 카운터 보어 내에 수용되고, 그 보어(110) 내에 스템을 수용한다. 튜브가 도파로의 후방 표면(102)과 표면 일치된 상태에서, 전구가 포획된다.

알루미늄 접지 평면(112)이 튜브(109), 그리고, 이에 따라, 전구를 포획하도록 후방면과 접촉하여 배치된다. 중앙에서, 그리고, 이로부터 절연되어, 안테나(113)가 연장하며, 이 안테나는 전구 내의 광 방출 플라즈마 및 도파로 내의 공진을 형성하기 위해 도시되지 않은 구동 회로로부터 마이크로파들을 공급하도록 보어(110) 내로 돌출한다.

도파로의 원주(114) 둘레에서, 그로부터 가로질러, 망상 금속 포일(115)이 연장하여 접지 평면과 함께 페러데이 케이지(116)를 형성한다. 전구의 일 단부와 직선으로 중앙에서 포일 내에 개구(117)가 존재하여 전구로부터의 축방향 광의 방해받지 않은 방출을 가능하게 한다. 반경방향 광의 대부분은 원주(114)에서 망상 포일을 통과한다. 클램프(118)는 후방 평면(112)과 도파로를 함께 고정하며, 동시에, 후방 평면을 망상 포일에 연결한다. 원주 상의 포일은 전방면 상에서 그에 크림핑된다.

이 광원은 도 7에 부분적으로 도시된 반사기(120)의 초점에 장착된다.

도 8을 참조하면, 도파로(211)가 포물선 형상으로 이루어진 변형예가 도시되어 있다. 이는 전구에 의해 방출된 광을 도파로의 전방을 향해 안내한다. 후방 평면은 그의 전방 에지(214)에 클램프(213)를 가지며, 이들 양자는 후방 평면 내에 도파로를 클램핑하고, 림(216)에 의해 도파로의 전방을 가로지른 와이어 메시(215)가 후방 평면과 도파로 사이에 클램핑된다. 와이어 메시는 이 광원의 페러데이 케이지를 완성한다. 이는 그 전구의 튜브를 통해 유사한 위치를 갖는다.

비제한적 대안에서, 전구는 도파로 형태의 개방 공동 내에 수용되고, 와이어 메시에 의해 보유된다.

Claims (32)

1. 광원으로서,
   - 고형 유전체 재료의 루슨트 도파로로서, 상기 도파로를 둘러싸는 적어도 부분적으로 광을 투과하는 페러데이 케이지(Faraday cage)와, 상기 페러데이 케이지와 상기 도파로 내의 전구 공동, 및 상기 페러데이 케이지와 상기 도파로 내의 안테나 재진입부를 포함하는, 상기 루슨트 도파로와;
   - 상기 전구 공동 내에 수용되고, 마이크로파 여기가능 충전물을 구비하는 전구를 포함하는 광원.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 도파로는 필드 최대 강도 위치에서 상기 공동과 마이크로파 공진하도록 치수설정되는 광원.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 도파로는 원형 단면으로 이루어지고, 반파가 그 내부에서 직경방향으로 연장하도록 치수설정되는 광원.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 루슨트 도파로 및 상기 전구의 외피는 동일 재료로 이루어지는 광원.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전구 공동은 상기 루슨트 도파로의 표면에서 개방되는 광원.
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전구 공동은 폐쇄되는 광원.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 전구 공동은 고형 유전체 재료의 플러그에 의해 폐쇄되는 광원.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 플러그는 상기 루슨트 도파로에 고정되는 광원.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 플러그는 상기 루슨트 도파로에 대해 밀봉되는 광원.
10. 제 6 항에 있어서, 상기 루슨트 도파로는 두 개의 부분들로 이루어지고, 상기 두 개의 부분들 중 하나 또는 양자 모두는 상기 두 개의 부분들의 공통 결합 표면에 형성된 공동을 갖는 광원.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 두 개의 부분들은 함께 고정되는 광원.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 두 개의 부분들은 함께 밀봉되는 광원.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전구는 상기 공동 내에서 고정되지 않는 광원.
14. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전구는 상기 공동 내에서 고정되는 광원.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 전구는 상기 도파로에 대해 상기 전구를 위한 스템의 융합에 의해 밀봉되는 광원.
16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전구의 외피, 상기 플러그(존재시) 및 상기 도파로는 유리질 재료로 이루어지고, 상기 재료의 국지적 용융에 의해 함께 밀봉 또는 고정되는 광원.
17. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전구의 외피, 상기 플러그(존재시) 및 상기 도파로는 유리질 재료로 이루어지고, 프리트(frit) 재료의 국지적 용융에 의해 함께 밀봉 또는 고정되는 광원.
18. 제 5 항에 있어서, 상기 전구는 상기 페러데이 케이지에 의해 상기 공동 내에 보유되는 광원.
19. 제 5 항에 있어서, 상기 전구는 유전체 재료의 튜브에 의해 상기 공동 내에 보유되는 광원.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 공동이 개방되는 표면은 상기 루슨트 도파로의 후방 표면이고, 상기 튜브는 상기 페러데이 케이지의 일부에 의해 보유되는 광원.
21. 제 18 항 또는 제 19 항에 있어서, 상기 전구는 상기 튜브의 내부 단부 내에 위치되는 연장부를 갖는 광원.
22. 제 19 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 튜브는 상기 안테나 재진입부를 제공하는 광원.
23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 페러데이 케이지는 그 횡방향 범위까지 상기 루슨트 도파로의 후방을 가로질러 연장하는 고체 부분과, 상기 고체 부분과 상기 도파로를 함께 클램핑하여 상기 고체 부분을 상기 페러데이 케이지의 광 투과성 전방 부분에 연결하는 클램프를 포함하는 광원.
24. 제 23 항에 있어서, 상기 고체 부분은 광을 전방으로 안내하기 위해 반사성인 광원.
25. 제 24 항에 있어서, 상기 루슨트 도파로 및 상기 도파로의 고체 부분은 방출된 광의 집속을 위해 상보적으로 성형되는 광원.
26. 제 23 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 페러데이 케이지의 상기 광 투과성 전방 부분은 망상 금속 요소를 포함하는 광원.
27. 제 23 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 페러데이 케이지의 상기 광 투과성 전방 부분은 루슨트 전도성 코팅부를 포함하는 광원.
28. 제 1 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 페러데이 케이지는 관통 광 투과율을 국지적으로 증가시키기 위한 적어도 하나의 개구를 포함하는 광원.
29. 제 28 항에 있어서, 상기 개구는 상기 도가니 내의 상기 마이크로파들의 자유 공간 파장의 1/10 이하인 광원.
30. 제 1 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 루슨트 도파로는 석영 또는 다결정 알루미나 또는 다결정 이트륨 알루미늄 가넷 또는 알루미늄 니트라이드 또는 단결정 사파이어로 이루어지는 광원.
31. 제 1 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 루슨트 도가니로부터 방출된 광을 특정 방향으로 반사하기 위한 별도의 반사기와 조합되는 광원.
32. 제 1 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서, 램프로서 마이크로파 구동 회로와 조합되고, 상기 마이크로파 구동 회로는,
    - 마이크로파 소스 및
    - 정합 회로를 포함하는 광원.
    
    

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