JPH08502381A

JPH08502381A - バルブ回転型無電極ランプ

Info

Publication number: JPH08502381A
Application number: JP6509345A
Authority: JP
Inventors: ドーラン，ジェームズ，ティー．; ウッド，チャールズ，エイチ．; カマラヒ，モハメッド; シンプソン，ジェームズ，イー．; ターナー，ブライアン; プリマイスラー，フィリップ，エイ．
Original assignee: フュージョンシステムズコーポレーション
Priority date: 1992-09-30
Filing date: 1993-09-30
Publication date: 1996-03-12
Also published as: CA2144978A1; AU5350894A; HUT70733A; HU215880B; RU2143151C1; RU95110694A; EP0942457A2; KR950703844A; WO1994008439A1; AU6193298A; ATE194748T1; HU9500854D0; EP0663139A1; DE69329032T2; DE69329032D1; BR9307138A; EP0663139A4; EP0663139B1; AU704234B2; EP0942457A3

Abstract

(57)【要約】無電極ランプバルブ（１２）を充分な速度で回転させて孤立した放電を取除いている。同軸的に励起される無電極ランプバルブ（１２）は、バルブの異なる領域が内側同軸導体により発生される高いフィールド領域近くにあり、その際にアーク取付けが発生することを防止するような態様で回転させる。無電極ランプバルブ（１２）は、ランプ効率を改善し且つ冷却条件を減少させるのに充分な高速で回転させる。無電極ランプバルブ（１２）は、パワーをターンオフした場合に充填物が凝縮することを所望するバルブ（１２）の区域において厚さが減少された壁が設けられており、その際により迅速な始動特性を与えている。

Description

【発明の詳細な説明】バルブ回転型無電極ランプ本発明は無電極ランプの動作の改良に関するものである。ある条件下において、無電極ランプは、バルブ即ち被包体の内側全体にわたり分布するのではなく該被包体の特定の一部又は複数個の部分に孤立された放電を発生する場合がある。このような状態の１つの例は、充填物を有する無電極ランプの場合であって、硫黄又はセレン又はこれらの元素の化合物が主要な光発生成分であり且つ比較的小型のバルブを使用する場合である。硫黄及びセレンをベースとした充填物を使用する無電極ランプはＰＣＴ国際公開番号ＷＯ９２／０８２４０に開示されており、それをここに引用により導入する。更に、このようなランプにおいて小型のバルブを使用することが望ましく、例えば、明るい光源が必要とされる場合には０．５インチ（１．２７ｃｍ）以下の直径を有するバルブとすることが望ましい。このような適用例の１つは、ＬＣＤ型プロジェクションテレビシステムであり、その場合には、光源がいわゆる点光源を近似するものであることを必要とすることが、光源が球状の形状であり且つ約０．２５インチ（０．６３５ｃｍ）を超えることのない内径（ＩＤ）を超えるものでないことを必要とする。本願出願人に譲渡されている米国特許第４，８８７，１９２号は小型のバルブ、即ち０．５インチ以下のバルブを結合させるためのマイクロ波空胴を開示しており、それは引用により本明細書に導入する。然しながら、硫黄充填物を有する小型のバルブ（始動ガスとしてアルゴンを有している）を米国特許第４，８８７，１９２号に開示されている空胴内に取付けた場合には、満足のいく動作が得られるものではないことが判明した。むしろ、孤立しており且つバルブの頂部近くでフロートする放電が観察され、且つフロートする放電によって出力されるスペクトルは予測されるものとは異なるものである。無電極ランプの動作においての別の問題であって特に、可視光を発生する無電極ランプの場合における問題は、「ワブル」即ち「フリッカ」効果が存在する場合があるということである。本明細書においては、「ワブル」という用語は、観察者によって観察される投影光における何等かの移動のことを意味している。この移動は投影された画像を観察する観察者に対して邪魔な場合があり、目を疲れさせる原因となる場合もある。ワブル効果が発生する原因は、バルブ即ち被包体はそれ自身視覚的には不完全なものであり且つ動作期間中回転されるものだからである。従って、被包体は擾乱、例えば偏心を有する場合があり、それはバルブが球状の被包体である場合に僅かに丸みから外れていることを意味している。無電極ランプにおける被包体は冷却を改善するために冷却用の流体（例えば、圧縮空気）を指向させながら回転させることが可能であり、そのことはランプを増加させた電力密度で動作させることが可能であり、そのことについては、例えば、米国特許第４，４８５，３３２号を参照すると良い。バルブを約３００ｒｐｍで冷却を行なうための通常の速度で回転させる場合に、視覚的ワブル即ちフリッカが発生するのは擾乱を有する被包体を回転させるからである。米国特許第４，９５４，７５６号は充填物に作用する遠心力によりプラズマを再分布させるのに充分な速度でバルブを回転させることを開示している。例えば、この特許の４欄３０行においては、０．７５乃至１．５インチの直径のバルブの場合には、１５００乃至２５００ｒｐｍの範囲の回転速度を使用することが可能であることが記載されている。注意すべきことであるが、低速状態と高速回転状態との間には、バルブのスペクトルエネルギ分布において著しい変化はないが、指向的電力分布において変化がある。米国特許第４，９５４，７５６号に記載されている境界層効果は本明細書で記載する孤立した放電効果とは異なるものである。何故ならば、境界層効果においては、放電は被包体の内部全体にわたり分布するものであるが、境界層においては存在しないものであり、一方、本明細書で記載する孤立放電効果においては、放電はバルブ体積の内部全体にわたり分布するものではない。更に、米国特許第４，９５４，７５６号における再分布効果はバルブに作用する遠心力に関係しているので、この効果が発生するためには０．２５インチＩＤバルブの場合には、少なくとも４５００ｒｐｍの回転速度が必要となる。上述した如く、放電媒体を含有し電極を有することのない放電被包体がマイクロ波乃至は無線周波数（ＲＦ）電磁界に露呈される無電極ランプは公知である。多くの公知の点火方法のうちの１つによって放電が開始されると、その放電は電磁界から結合されたパワーにより維持される。通常充填物と呼ばれる放電媒体は注意深く選択されており、従って放電により発生される照射即ち光は所望の特性のものである。例えば、紫外線が所望される場合には、比較的低密度の水銀充填物を使用することが可能であり、一方、照明用又は画像形成適用のための可視光が所望される場合には、該充填物は水銀及び金属ハライドの適宜の混合物を有することが可能である。上述した如く、光が硫黄及び／又はセレンを含有する物質からのものである別の可視光充填物についてはＰＣＴ国際公開番号ＷＯ９２／０８２４０に開示されており、それは本願出願人に譲渡されている。多くの適用例に対して、小さく且つ明るい光源を提供することが望ましく、そのことは小型の放電被包体を必要とする。このような適用例の例としては自動車のヘッドライト、ＬＣＤ又は同様の電気光学的投影システム及びホトリソグラフィ装置等がある。本願出願人に譲渡されている発明者Ｌｙｎｃｈｅｔａｌ．の米国特許第４，９７５，６２５号及び発明者Ｓｉｍｐｓｏｎｅｔａｌ．の米国特許第４，８７７，１９２号は、共振空胴を有するマイクロ波ランプを開示しており、該共振空胴は比較的小型の放電バルブを高強度のフィールドへ露呈させる。然しながら、更に小型のバルブ（内径が５乃至８ｍｍ）に対して結合させようとする場合に、空胴内の抵抗性損失が増加するが、ランプの全体的Ｑも増加し、そのことは市販のマグネトロンを使用する場合には周波数の不安定性が発生する。マイクロ波同軸無電極ランプ装置は従来公知であり、例えばその例としては、Ｈａｕｇｓｊａａｅｔａｌ．の米国特許第３，９９３，９２７号、Ｋｒａｍａｅｒｅｔａｌ．の米国特許第４，２２３，２５０号、Ｈａｕｇｓｊａａｅｔａｌ．の米国特許第４，６０５，７０１号に記載されているものがある。同軸ランプ装置は、通常、放電バルブ近くに位置させた内側導体を有すると共に、更に、多分、バルブを取囲むか又は横断する接地されているか又は反対極性の構成体を有している。これらの装置は、内側導体に近いバルブ内の高いフィールド及び放電強度が周囲の放電よりも一層高いエネルギ密度の局所的領域を形成させ、それが放電被包体の壁の内側に取付くという問題を有している。このことはバルブを迅速に溶融させ且つ数分又は数秒以内にバルブを破壊させる。この現象は通常アーク取付きと呼ばれる。理論によって制限されることを望むものではないが、バルブ被包体近くに集中したプラズマが被包体から電子を放出し、そのことがプラズマの強度を更に高め、ランナウエイ条件に至り、それが取付いたアークを形成しアーク取付きが発生するものと考えられる。このアーク取付き問題は、Ｈａｕｇｓｊａａｅｔａｌ．の米国特許第３，９４２，０５８号及びＭｃＮｅｉｌｅｔａｌ．の米国特許第４，１７８，５３４号において取扱われている。これら両方の特許においてＰｅ−Ｐｈ＝Ｐｒの式が提示されており、尚Ｐｅは電気的励起により得られるパワーとして定義されており、Ｐｈは熱として失われるパワーであり、且つＰｒは放射されたエミッションのパワーである。更に、２番目の式としてＰｅ＝ｎ_eｕＥ²が提示されており、尚ｎ_eは電子密度であり、ｕは電子移動度であり且つＥは電界強度である。この式は、抵抗加熱関係に類似した態様で、結合されたパワー密度を電界に関係づけている。これら２つの特許は、被包体の壁近くで照射放電が発生することはなく従って放電壁被包体の内側にアークが取付くことが防止されるように、放電被包体の壁の内側近くの電界強度を減少させるように設計された励起構成体を提案している。これらの特許はアーク取付きを防止することによりバルブ寿命を数桁増加させることが可能であることを認めている。同軸装置は小型であって、そのことはしばしば望ましいことである。然しながら、動作波長を実際的なＩＳＭ波長に固定したままで小型で明るい光源とするためにバルブの寸法を減少させると、上述した特許によって提案されている方法を実現することは不可能である。何故ならば、放電が壁から離隔されるようにバルブの体積にわたり放電強度を変化させることが困難だからである。更に、光学的検知から、空間的に一様でない光源とすることは望ましいことではない。小型バルブを有するマイクロ波ランプを開発するために、本発明者らは高いパワー密度を小型で明るいバルブへ結合させるための高電界強度条件に直面した。当該技術分野における常識では、このような高いパワー密度で高電界強度バルブの場合にはアーク取付き問題が悪化するものと考えられる。上述した無電極ランプにおいては、高効率及び低冷却条件が望ましいものと考えられている。ランプの効率は、照射即ち放出される光を発生するためにランプへ供給せねばならない電気的エネルギと比較した射出された光の目安である。それはランプ性能の非常に重要な目安である。何故ならば、効率が単に数％増加するだけで、ランプが長い時間動作される場合に操作コストにおいて著しい節約が得られる場合があるからである。更に、無電極ランプは動作期間中に非常に高温となり、通常、バルブに向けて加圧空気を指向させることによって冷却を行なう。加圧空気を使用することはノイズを発生させるという欠点を有しており、且つより小型のバルブの冷却条件はより大型のバルブの冷却条件よりも比例的に大きなものである。然しながら、ランプの効率を改善することが可能である場合には、入力したエネルギのより多くのものが光へ変換され、一方熱へ変換されるものはより少なく、且つ必要とされる冷却用の加圧空気はより少なく、そのことはノイズの発生を減少させる。従来、特定の放電ランプの効率は放電充填物組成及び密度、及び該充填物へ印加されるパワー密度に依存するものと考えられていた。放電ランプ、特に凝縮可能な充填物を含有する無電極放電ランプは公知である。ランプが動作しておらず低温である場合には、充填物の凝縮可能な部分がランプ被包体の内側上に凝縮される。これらのランプは、通常、低温においてもガス状態を維持するガスを有している。このガスは以下に説明するように始動を容易化するものであり、且つ、それは、プラズマの熱伝導率を変化させることによりプラズマの性能に影響を与えるべく機能することが可能である。容量的に結合されており、誘導的に結合されており、且つマイクロ波により励起される多様な無電極ランプが公知である。これらのランプの全てに共通していることは、バルブを貫通する電極を介してではなく、外部的に派生された電磁振動に露呈させることによりパワーがランプへ供給される。電磁界のパターンの変化は電磁界の外部的供給源の構造及び動作に依存する。通常、少なくとも始動期間中に、より高い電磁界に露呈されるバルブのある区域が存在している。凝縮可能な充填物及び始動ガスを有する放電ランプの始動プロセスは幾つかの段階を有している。最初に、電磁界が印加され、次いでバルブ内においてある僅かなイオン化が発生するが、それは、多分大気圏外空間からのガンマ線の入射によるものであるか、又は補助的な紫外線源からの照射作用によるか又は何等かのその他の作用によって被包体又は凝縮された充填物から光電子が射出される結果として発生する。電磁界が電子を付勢し且つアバランシェブレークダウン即ち雪崩崩壊が発生し、それは始動ガス全体をイオン化し（ある程度、例えば第一又は第二イオン化）それからプラズマを形成する。この初期的なプラズマは比較的パワー密度が低く、且つバルブ内部にわたって定常状態のプラズマの強度とは異なる強度変化を有する場合がある。始動ガスプラズマがバルブ被包体を加熱し、その際に、凝縮可能な充填物を蒸発させ、次いでイオン化されて放電に参加する。凝縮可能な充填物が蒸発すると、全ての充填物が蒸発され且つパワーがその定常状態の値に到達するまで放電は一層高いパワーとなる。バルブにより吸収されるパワーにおける変化は変化する。何故ならば、バルブのインピーダンスは、凝縮可能な充填物が蒸発し且つバルブ内の圧力が増加すると共に変化するからである。ランプへのパワーをターンオフすると、凝縮可能な充填物は、最も速く冷却するランプの内部の区域において凝縮する。この部分は、例えば冷却用の空気ジェットに露呈される外部的な強制冷却が最も行なわれる区域か、又はフルパワー動作において最も温度が低い状態で稼動する区域である場合がある。上述した如く、始動ガスプラズマはバルブの内部にわたりある程度の強度変化を有している。始動ガスプラズマが凝縮可能な充填物が凝縮するバルブの区域において非常に強力なものでない場合には、凝縮可能な充填物を蒸発させるのに長い時間がかかり、従ってバルブを始動させるのに長い時間がかかる。始動が不可能な場合もあり、また始動させることが可能であっても、その期間がまちまちとなる場合があり、即ち際限性がないものとなる場合がある。本願出願人によって製造された直線状のマイクロ波無電極ランプは同じ側からバルブへ向けて冷却用空気を指向させ且つマイクロ波パワーを放出させる。従って、パワーをターンオフさせると、充填物は、ランプを再始動させる場合にパワーを受取るバルブの側において凝縮する。本発明の第一の側面によれば、被包体が回転されないか又は低速で回転される場合に被包体の内部を実質的に充填することのない孤立した放電を発生させる傾向のある無電極ランプの被包体を、充分に高い速度で回転させて被包体の内部を放電で実質的に充填させる。本発明の別の側面によれば、被包体が回転されないか又は低速で回転させる場合に被包体の内部を実質的に充填することのない孤立した放電を発生させる傾向のある硫黄又はセレンを含有する充填物を有する無電極ランプを充分に高い速度で回転させて、被包体の内部を放電で実質的に充填させる。本発明の更に別の側面によれば、例えば偏心を有する被包体等の無電極ランプにおいて視覚的に不完全な被包体を充分な高い速度で回転させて上述したワブル効果を取除いている。本発明の別の側面によれば、無電極ランプのバルブを回転させてアーク取付き問題を解消している。この側面によれば、バルブの壁近傍に発生される電磁エネルギパターンがバルブ内にアーク取付きを発生させることが可能な無電極ランプが提供される。アークが形成される電磁界パターンの領域に対応するバルブの領域を常に回転状態とさせるようにバルブが回転される。本発明者らにより知得されたことであるが、このような回転はアーク取付け問題を解消する傾向にある。高いフィールド領域近くにアークが形成されるものと考えられるが、高いフィールド領域から離れた場所での回転がアークが形成される領域を移動させることによりアークが持続することを防止している。本発明は、１つの特定な場合においては、ランプにアーク取付け問題を発生させる傾向のある放電被包体により占有される体積の少なくとも一部に高強度のフィールドを形成する導電性励起部材近くに放電被包体を位置させた同軸ランプへ適用可能である。この回転軸は、好適には、バルブの高いフィールドの領域（導電性部材に近接した領域）近くに来るバルブ壁上のスポットがそこに留まることなくそれが回転して離れるように配置させる。実際に、本発明においては、通常はアーク取付き問題を悪化させるが設計上の見地から望ましいものである条件を形成することが可能であり、即ち、アーク取付き問題を発生することなしに高いパワーの負荷がかけられた小型のバルブを提供することが可能である。以下に説明する本発明の一実施例によれば、同軸ランプがバルブ近くに高いフィールドの領域を形成する内側導体を有している。該バルブは、アーク取付けを回避した状態で一様で明るい光源を得るために、高い密度で一様に励起されるように、平行ではなく且つ好適には内側導体に対してほぼ垂直な軸の周りに回転される。本発明の更に別の側面によれば、発光用の充填物を有する無電極ランプバルブを高速で回転させることによりランプの効率が改善され且つ冷却条件が低下されている。本発明のこの部分の好適側面によれば、発光用充填物質は、例えば、分子ラジエーション即ち分子による光照射を発生するようなものであり、例えば、付勢された場合に、ポリマ種を含有するような物質を包含している。本発明の有益的な効果は、充填物体積における印加電界が比較的非一様であるようなモードでランプを励起する場合に一層多く実現させることが可能である。バルブを高速で回転させることにより効率が増加することが判明した。更に、その場合に得られる効率の増加はかなりのものである。本明細書において「かなりの」効率の増加とは、少なくとも約５％以上の効率の増加のことを意味しており、尚「効率」とはランプによって照射された可視光パワーをマイクロ波又はＲＦ入力パワーで割算したものとして定義される。本明細書に開示する本発明の好適実施例によれば、得られる効率の増加は約１５％である。更に、本発明によれば、ランプは冷却条件をかなり減少させた状態で動作させることが可能である。このことはノイズがより少ない冷却用の加圧流体供給源を使用することを可能とし、そのことは重要な利点である。本明細書において使用する如く、冷却用流体圧力が「かなり低下」するということは、高速回転によって与えられる効率の増加が存在しない状態で必要とされるものよりも少なくとも約２０％低い冷却用流体の圧力のことを意味している。従来技術を参照すると、米国特許第４，４８５，３３２号は、ランプをより効果的に冷却する目的のために、少なくとも１つの加圧流体の流れを吹付けた状態で無電極ランプ被包体を回転させる思想を提案している。米国特許第４，４８５，３３２号における発明より前においては、冷却用の加圧空気を静止状態にあるバルブへ吹付けるものであり、その結果、冷却はそれ程効果的なものではなく、且つ過熱を防止するためにランプをより低いパワー密度で動作させることが必要であった。米国特許第４，９５４，７５６号は、バルブの表面温度を等しくさせ且つランプの空間的エミッション即ち発光特性を変化させるために高速で（０．７５インチ乃至１．５インチ直径の被包体の場合１５００乃至２５００ｒｐｍ）無電極ランプ被包体を回転させる思想を開示している。この特許は、更に、必要とされる回転速度とバルブ直径との間には逆の関係が存在していることを示唆している。米国特許第４，９５４，７５６号においては、ランプ効率が増加することについては何等開示されていない。本明細書においては、ある寸法のバルブを記載する如くに回転させた場合には、孤立した放電やアーク取付け効果が発生することがないことを開示している。これらの効果を回避することはランプ動作を成功させるのに重要であるが、その場合にランプ効率の増加が得られるわけではない。好適な発光用充填物質の特定の例としては硫黄及びセレン及びそれらの化合物である。これらの物質は、それら自身又は添加物を添加することにより、高効率の光を発生し且つ良好な演色性を与えることが判明しており、このような充填物質に基づいたランプはＰＣＴ国際公開番号ＷＯ９２／０８２４０に開示されている。又、同軸励起器により励起されるランプにおいては、充填物体積にわたっての電界は一様ではない。例えば０．５インチより小さな直径の小型のバルブは、特定のシステムの光学的条件のために多くの適用例にとって望ましいものであり、本発明に包含されるものである。本発明の一側面の好適実施例においては、硫黄を含有する充填物質を有し且つ同軸モードで励起される約５ｍｍ内径の非常に小型のバルブを約８０００ｒｐｍより大きな高速で回転させることによって、かなり増加した効率で動作させることが可能である。本発明の更に別の側面によれば、パワーをターンオフさせた場合に、充填物が凝縮することを所望する被包体の壁の区域において厚さを減少させた壁を有する無電極ランプ被包体が提供される。このような厚さの薄い壁部分は、内側表面と外側表面との間において一層高い熱伝導度を有しており且つ熱容量が低い（熱質量が低い）ので、より迅速に冷却される。本無電極ランプはランプ被包体を外部の強制冷却に露呈させることが可能であり、且つランプ被包体はパワーをターンオフさせた場合に充填物を凝縮させることを所望する被包体壁の区域においてより薄い壁を有するように構成することが可能である。本発明の一側面の好適実施例によれば、球状の無電極ランプ被包体は高さ角度の関数として、即ち赤道から北極又は南極へかけて壁の厚さが変化しており、赤道において壁の厚さが最小となっている。この被包体を赤道近くにおいて最も強力な電磁界に露呈させ且つ半径方向に指向された冷却用の空気へ露呈させる。別の実施例によれば、比較的一様なフィールドへ被包体を露呈させるものと考えられるＴＭ１１０キャビティ即ち空胴内において励起される長尺状被包体無電極ランプは始動時においてそれから強力な直接的ラジエーション即ち放射を受取るために該空胴のカップリングスロット近くに位置してより薄い壁を有する軸方向長さのセグメントを有している。従って、迅速且つ確実に始動する無電極ランプが提供される。本発明は、添付の図面を参照することによりよりよく理解することが可能である。図１ａは不所望の動作モードにおける無電極ランプバルブを示している。図１ｂは所望の動作モードにおける無電極ランプバルブを示している。図２は本発明の一実施例に基づく無電極ランプを示している。図３は本発明の別の実施例の概略図である。図４は本発明の別の実施例の概略図である。図５乃至７はランプ冷却に関する本発明の側面を示している。図８は本発明の別の実施例を示している。図９は本発明の別の実施例に基づくランプの断面図である。図１０は本発明の更に別の実施例の概略図である。図１１は図１１の実施例に基づくバルブの詳細な断面図である。図１ａを参照すると、無電極ランプバルブ１２が示されている。このランプバルブは当業者に公知の如く、マイクロ波又はＲＦエネルギによって電力を供給することの可能な無電極ランプ（不図示）の一部である。無電極ランプに対しては多数の異なる構成とすることが可能である。バルブの冷却をより効率的なものとさせるために、圧縮空気等の冷却用の流体の１つ又はそれ以上の流れをバルブに向けて指向させながら、バルブステムによって定義される軸の周りに回転させることは公知である。従来技術においては、このような冷却を行なうためにバルブは、通常、３００ｒｐｍで回転される。ある無電極ランプ構成においては、１つ又はそれ以上のバルブ励起、バルブ充填物及びバルブ寸法に依存して、図１ａに参照番号１４で図示したような孤立した放電が発生する。これは、この特定の状態において、バルブにおける電界密度の分布によって発生されるものと思われる。図１ａに示した場合においては、放電はバルブ即ち被包体の内部体積を実質的に充填するものではなく、ランプは低効率で動作する。更に、放電特性は使用可能なものでない場合がある。本発明者が知得したことであるが、バルブをかなり高速で回転させた場合には、放電がバルブの内部体積を実質的に充填する様に放電が変化する。更に、ランプの光出力が増加し、且つ放電特性が改善される。放電がバルブの内部体積を実質的に充填することを開始するスレッシュホールド速度は、特定のランプにより変化する。更に、図１ａに示した放電状態か又は図１ｂに示した放電状態か又はそれら２つの間の放電状態が発生する場合のある回転速度範囲が存在する場合があり、従って図１ｂに示した放電状態のみが発生するように、通常は、この範囲を超えた速度でバルブを回転させるべきである。図２を参照すると、マイクロ波エネルギによってパワーが与えられるランプを示した本発明の実施例が示されている。図の右側から説明を始めると、マグネトロン１が導波路２の第一セクションへ結合されている。これらの構成要素は、電界が垂直の配向状態で導波路内にＴＥ０１マイクロ波モードが発生されるように配設されている。該導波路は、例えばシリコンカーバイドのブロック等の散逸性負荷を取付けたサーキュレータ３へ接続している。このサーキュレータはテーパ状導波路セクション４の大口端部へ接続している。このテーパ状導波路の反対側の小口端部はカップリング用のアイリスプレート５を構成している。カップリング用のアイリスを超えた部分に前室セクション７とリフレクタ９とを有する米国特許第４，８８７，１９２号に記載されているキャビティ即ち空胴６が設けられている。このリフレクタは上側にワイヤメッシュ部分１６を有している。この実施例は、リフレクタが前室セクションの上部ではなく底部から突出しているという点において、米国特許第４，８８７，１９２号に示した実施例と異なっている。バルブ１２は電界に関して、即ち図面における垂直方向に関して６０度の角度でそのステム１４によって支持されている。これは本発明と共に譲渡されているＷｏｏｄｅｔａｌ．の米国特許第４，９０２，９３５号の記載に基づくものである。このバルブはステムへ結合されてモータによってステムと同軸的な軸周りに高速で回転される。図示した特定の実施例においては、バルブは９．５ｍｍの内径を有する球状被包体である。そのバルブは１．８ｍｇの硫黄と６０ｔｏｒｒのアルゴンからなる充填物を収容している。この実施例においては、スレッシュホールドの角速度は２０００ｒｐｍである。１５００ｒｐｍ以下では不所望の放電モードが発生し、一方２０００ｒｐｍを超えると発生することはない。１５００と２０００との間においては、いずれかが発生する場合があり、従って不所望なモードにおける動作を排除するためにはバルブを好適には２０００ｒｐｍ以上で回転させるべきである。図示し且つ説明した特定のランプの場合には、一様な放電を安定化させるために必要な回転速度は２０００ｒｐｍであるが、その他のタイプのランプの場合には、放電を安定化させるためにその他の最小速度が必要とされるものと考えられ、又、必要な速度は可変速度モータを使用することにより実験によって容易に決定することが可能であることに注意すべきである。再度図２を参照すると、誘電体のリフレクタ９がキャビティ即ち空胴内に取付けられており、光学系の回収効率を改善させている。このリフレクタは、ランプがＬＣＤ投影システムと共に使用される場合には、楕円面又は放物面の形状とすることが可能である。ランプが、例えば映画投影システム等のフィルムゲート型投影システムと共に使用されるべき場合には、リフレクタを楕円面形状とすることが可能である。バルブステムはリフレクタ９に於ける孔１５を貫通して取付けられている。加圧空気ノズル１０がバルブ１２に衝突する空気の噴流を指向させる。この空気の噴流はリフレクタ９における孔１７を介して与えられる。この空気の噴流は例えば圧縮器等の加圧空気供給源１１へ接続されている。本発明の別の側面によれば、可視光を射出する無電極ランプにおけるワブル即ちフリッカが取り除かれている。このような効果は例えば形状の偏心又はその他の擾乱等のバルブ被包体における擾乱に起因する場合がある。従って、製造公差に起因して、多少の偏心があることは通常である。ランプからの光がリフレクタ及び／又はレンズによって投影されると、その結果発生するワブル効果は見る者にとって不快な場合がある。本発明のこの側面によれば、バルブを充分に速い速度で回転させることによりワブル効果を取除くことが可能であることが判明した。図２に関して説明したランプの場合には、２０００−２５００ｒｐｍの回転速度がワブルを取除くのに効果的であることが判明した。ランプによって投影される光が拡大される場合には、より高い回転速度が必要とされる場合がある。図３を参照すると、アーク取付きを防止することに関しての本発明の実施例が示されている。ランプ装置は大略３１で示されており、大略参照番号３２で示した試験的に構築したパワーシステムからパワーが供給される。このパワーシステムは以下の如くに構成されている。例えば市販の電子レンジ用のマグネトロン等のマイクロ波供給源３３が、好適には、２．４５ＧＨｚのＩＳＭ周波数において、数十乃至数百ワットのマイクロ波パワーを発生させる。供給源３３は３ポートサーキュレータ３４と結合されており、サーキュレータ３４は供給源３３を装置３１から反射されてくる吸収されなかったパワーから分離している。該サーキュレータは、順方向のパワー及び反射されたパワーを測定するパワーメータ３５へ接続すると共に、反射されたパワーを吸収する散逸性の負荷３６へ接続している。パワーはパワーメータ３５を介して装置３１へ接続されている導波路３７ａのセクションへ流れる。参照番号３７，３７ａによって示されている全ての接続線は矩形状の導波路を表わしている。散逸性の負荷３６は直接的にサーキュレータ３４へ接続している。生産用の構成においては、パワーシステム３２は、典型的には、以下に説明する図４の実施例の場合における如く、パワーメータ３５と、サーキュレータ３４と、散逸性負荷３６とを取除くことにより簡単化される。図３の説明を続けると、装置３１は矩形状の導波路３７ａの上部の幅広側３８の中心線上に装着されている。矩形状の導波路３７，３７ａは、ＴＥ１０マイクロ波モードを伝播させるように寸法構成されており、従って電界は導波路３７ａの幅広側の壁に対して垂直に分極される。中空で筒状の内側導体部材３９が上部幅広側３８の中心線上の孔４０内に挿入されており且つそれに対して垂直に配設されている。この孔は、内側導体３９と幅広側壁３８との間に絶縁性のギャップ間隔を与えるために内側導体３９よりも僅かに大きさが大きい。この内側導体は幅広側壁３８の上部にテフロンワッシャ４１によって支持されており、壁３８に対してナイロンの止めネジ４２によって固着されている。テフロンワッシャ４１は、２つの金属ネジ（そのうちの１つが示されている）４１ａによって固定されている２つのテフロンのスタンドオフ４３，４３′によって支持されている。金属ネジ４１ａはそれらの間でアークが発生することを防止するためにテフロンワッシャ内に埋設されている。スタンドオフ４３，４３′は、ワッシャ４１を装置３１内の電界の低い領域内に位置させるために設けられており、従ってそれはマイクロ波信号と干渉したりそれを吸収したりすることはない。内側導体の上部は放電バルブ４２の球状バルブ被包体４２ａ近くに位置されている。この内側導体の長さは共振を得るように選択することが可能である。内側導体の下端部は導波路の高さの約１／６を介して下方向に延在している。このような貫通部分は本装置と導波路３７ａとの間に良好なカップリング即ち結合を得るために選択されている。内側導体３９、孔４０、ワッシャ４１と同心円状であり且つその外側に位置し且つ上部幅広側壁上に装着して外側導体４４が設けられている。この外側導体４４は、上部幅広側壁３８から上方へ延在する固体の円筒状壁部分４４ａを有しており、且つ円筒状セクション４４ａの上部に取付けたキャップ状の切頭円錐形状のメッシュ部分４４ｂが外側導体４４により形成されるチャンバを閉塞している。バルブ４２のステムはメッシュ部分４４ｂを介して外側導体４４の外部へ延在しており、そこで電気モータのシャフトへ取付けられており、モータ４５自身は図面には示していない簡単な支持フレームによって支持されている。バルブ４２のステムは内側導体３９に対して直交状態とすることが可能である。冷却用のノズル４６が例えば圧縮器等の冷却用空気供給源４８からの空気をメッシュ４４ｂを介してバルブ被包体４２ａに向けて指向させる。この冷却用ノズルはバルブステム４２及び内側導体３９の両方に対して直交する空気を指向させるように位置決めさせることが可能であり、従って、この場合には、これら３つの要素は相互に直交状態とすることが可能である。試験的に同調を行なうために、導波路３７ａの端部に摺動型短絡体４７が設けられている。図３に示した如く、構築されたモデルにおいては、動作周波数は２．４５ＧＨｚであった。使用した導波路３７ａはＷＲ２８４タイプのものであった。内側導体は０．０３０インチ外径であり、１．９００インチの長さであり且つ０．２７０インチ導波路内に延在するものであった。外側導体の中実セクション４４ａは１．００インチ内径であり且つ１．２７０インチの高さであった。メッシュセクション４４ｂは下側のベースの直径が１．１００インチであり且つ上側のベースの直径が０．５００インチであり且つ高さが０．９０インチであった。バルブ４２ａの被包体は球状であり、６．５ｍｍの内径を有し、０．１４４ｃｃの体積を有し、且つ０．５ｍｍの壁厚さを有していた。バルブ被包体４２ａは内側導体の上部を横断する面から０．０３０インチの位置に位置されていた。バルブ被包体４２ａは約１ｍｇの硫黄と６０ｔｏｒｒのアルゴンからなる充填物を収容していた。１５ｐｓｉの冷却用空気が０．０５０インチのオリフィスを有する冷却用のノズル４６へ供給された。マグネトロンのパワー出力は２００乃至３００ワットであった。バルブを３０００ｒｐｍで回転させた。当業者にとって公知の如く、好適な速度は、充填物がどの程度アークを形成しやすいか（例えば、電気陰性度の程度）及び印加したパワーの大きさ等のファクタに依存して、特定のランプによって変化する。図４を参照すると、本発明の第二実施例が示されている。図３に示した要素に対応する要素には同一の参照符号が付けてある。マイクロ波供給源３３は導波路セクション３７，３７ａを介して供給を行なう。導波路セクション３７ａは、導波路３７ｃの高さの低いセクションへ接続した導波路の高さにおいて２つの段差を有する段差付きセクション３７ｂへ接続している。これらの段差は、導波路３７，３７ａのインピーダンスを、高さの低い導波路セクション３７ｃの上部幅広側５１上に装着されている装置５０のインピーダンスと部分的にマッチングさせるためのインピーダンス変換器として作用する。内側導体５２は高さが減少された導波路セクション３７ｃの下部幅広壁５３上に装着されており、且つ上部幅広壁５１における孔５４を貫通して上方へ延在している。この孔は絶縁性のギャップクリアランスを与えるのに充分な大きさである。内側導体５２の上部５２ａはバルブの端部に近接して位置しており、典型的には、ほんの僅かから１０００分の数インチである。図示した実施例においては、内側導体５２の上部５２ａはバルブ上に中心を有する球状表面である。内側導体５２の上部５２ａとバルブとの間に形成される一様なギャップは内側導体３２近くのバルブ４２の表面に一層一様なパワーの負荷を与えている。冷却用の空気は供給源４８からライン４９を介して底部幅広壁５３における内側導体５２の底部へ供給され、通路５２ｂを介して内側導体５２ｂの長さにわたって上方へ供給され上部表面５２ａにおける１つ又はそれ以上の冷却用の空気ノズルオリフィス５２ｃへ供給されバルブ４２に対して吹付けられる。外側導体は上部幅広壁５１へ接続された円筒状の壁５６を有しており内側導体５２とほぼ同程度の高さであり、半球状のメッシュ部分５７が円筒状の壁に連結している。メッシュ５７はバルブの出力を通過させる一方励起用のエネルギを閉じ込めるべく作用する。メッシュの内側でバルブの周りには誘電体リフレクタ５８が設けられている。メッシュの外側でバルブの周りには金属性リフレクタ５９が設けられている。内側リフレクタ５８の輪郭は外側リフレクタ５９の輪郭と連続的である。バルブ４２のステムがメッシュ５７における孔を貫通してモータ４５へ延在しており、モータ４５は動作期間中にバルブを回転すべく作用し、バルブ内におけるアークの取付きを防止している。内側導体５２の端部５２ａ近くのフィールド強度の高い領域近くに来るバルブの部分はそこに留まることがなく常に回転されるようにバルブが配設されている。本発明者らによって行なわれたテストによれば、バルブが内側導体５２と平行な軸の周りに回転されて、バルブの領域が内側導体５２端部５２ａの近傍に留まる場合には、数秒でアークの取付きとバルブの損傷が発生することが判明した。注意すべきことであるが、冷却用の流体が射出される中央の導体がバルブに非常に近接して位置されている。このことは図５乃至７によりはっきりと示されており、その場合には、例示的な同軸状の中央導体６０がその中に複数個の通路６２を有することが示されており、その通路の各々は通路の端部における開口から冷却用の流体の噴流６４を射出させる。冷却用の噴流が射出される円形状の開口が所定の直径を有する本発明の一側面によれば、該開口を、少なくとも、該開口の所定の直径の３倍に等しい距離程度にバルブ近くに位置させた場合に改善した結果が得られることが判明した。このことは、冷却供給源として典型的な冷却用ノズル（同軸導体ではなく）が使用される場合にも当てはまることである。図５乃至７に基づいて構成された特定の配置状態においては、各開口は０．０３３インチの直径を有しており且つバルブから０．０８インチの位置に位置されており、寸法Ａは０．０２インチであり、寸法Ｂは０．０６インチである。そのように近接して冷却用供給源を位置させることの利点はそれだけ静粛だからである。従って、冷却用のノイズが問題となる場合があり、且つそのノイズは冷却用のストリーム即ち流れの経路長と共に増加する。更に、冷却用供給源がバルブに非常に近くに位置された場合には、冷却用の噴流がバルブの周りの高温空気を搬出する割合が少なく、且つ冷却はより効率的である。図８を参照して、本発明の別の実施例について説明する。このランプ装置は、大略、９０で示してあり、大略参照番号７２で示した試験的に構築したパワーシステムからパワーが供給される。このパワーシステムは以下の如くに構成されている。マイクロ波又は無線周波数（ＲＦ）供給源７３がパワーを発生する。バルブへ印加されるパワー密度は、好適には、バルブの単位体積（ｃｃ）当たり数百乃至約１０，０００ワットである。供給源７３は、供給源７３を装置９０から反射された吸収されなかったパワーから分離する３ポートサーキュレータ７４へ結合されている。このサーキュレータは、順方向のパワー及び反射されたパワーを測定するパワーメータ７５へ接続されると共に、反射されたパワーを吸収する散逸性の負荷７６へ接続されている。パワーはパワーメータ７５を介して本装置へ接続されている導波路７７ａのセクションへ流れる。参照番号７７，７７ａで示されている全ての接続線は矩形状の導波路を表わしている。散逸性の負荷７６はサーキュレータ７４へ直接接続している。最終的な生産用の構成においては、その構成が固定され且つ最終的に同調されると、パワーシステム７２は、パワーメータ７５と、サーキュレータ７４と、散逸性の負荷７６とを取除くことによって著しく簡単化させることが可能である。導波路セクション７７ａは高さの低いセクションの導波路７７ｃへ接続した導波路の高さにおいて２つの段差を有する段差付きセクション７７ｂへ接続している。これらの段差は、導波路７７，７７ａのインピーダンスを、高さの低い導波路セクション７７ｃの上部幅広側９１上に装着されている装置９０のインピーダンスと部分的にマッチングさせるためのインピーダンス変換器として作用する。内側導体９２は高さが減少された導波路セションン７７ｃの底部幅広壁９３上に装着されており、且つ上部幅広壁９１における孔９４を貫通して上方へ延在している。内側導体は止めネジ１００によって固定されている。上部幅広壁９１における孔は、絶縁性のギャップクリアランスを与えるのに充分な大きさである。内側導体９２の上部９２ａはバルブ端部の下側に位置されている。図示した実施例においては、内側導体９２の上部が凹設されている。冷却用の空気はライン９５を介して供給源８０から底部幅広壁９３における内側導体９２の底部へ供給され、ボア９２ｂを介して内側導体９２ｂの長さにわたって上方へ凹所９２ａのベースにおける１つまたはそれ以上の冷却用空気噴流オリフィスへ供給されバルブ８２に対して吹付けられる。好適には冷却用の孔（不図示）はバルブの赤道に沿って配列された０．９ｍｍの２つの孔を有しており且つバルブの夫々の極近くに配列された０．５ｍｍの２つの孔を有している。（バルブステム８３は一方の極においてバルブへ当接している。）全ての孔はバルブの下側を中心とした３．０ｍｍの直径の円の上に配列されている。外側導体は、上部幅広壁９１へ接続した開放した円筒状の壁９６を有している。それは内側導体よりも背が高い。実験的なモデルにおいては、外側導体９６の上部が開放状態であっても、殆どリークがないが、その上部は、例えば平坦な部材又は球状の部材等の適宜の形状の端部部材で冠着させることが可能である。少なくとも部分的に小孔を設けるか又はメッシュ状とすることの可能な円筒状の壁９６は、外側導体として作用すると共に、同時に、ランプのラジエーション即ち光照射に対して実質的に透明なものとすることが可能である。外側導体９６の外側でバルブの周りに金属のリフレクタ９９が設けられている。内側導体９２及び外側導体９６は同軸状の励起構成体を形成しており、それは小型で高いパワーの無電極放電ランプへ結合させるのに必要な強度の高い電磁界を発生する。バルブ８２のステムは、メッシュ９６における孔及びリフレクタ９９における孔を介してモータ８５へ延在しており、モータ８５に機械的に結合されている。モータ８５は動作期間中にステムを介して軸周りにバルブを回転すべく作用する。内側導体９２と外側導体９６とによって形成される同軸励起構成体においては、高い電磁界がバルブ８２と内側導体９２との間の領域に発生される。これらのフィールド即ち電磁界は、内側導体の上部９２ａにおける孔から射出される冷却用の空気が存在しない場合には、バルブと内側導体との間にアークを形成する傾向となる場合がある。注意すべきことであるが、外側導体９６は内側導体の直径よりもそれほど大きくない直径の円筒として示してあるが、外側導体はもっと大きなものとすることが可能であり且つリフレクタ（反射器）又はハウジングとしての二重目的を達成することが可能である。本発明によれば、バルブは高速で回転され、それはランプの効率が上昇するのに充分なものである。好適に使用される充填物質は、励起された場合にポリマ種を包含する物質等の分子ラジエーション（光照射）を発生するものである。このような物質は硫黄及びセレン及びそれらの化合物を包含しており、且つ同様の分子により光を発生するものを包含している。注意すべきことであるが、硫黄の場合には、Ｓ₂に加えて、例えばＳ₄及びＳ₆等のポリマ種も励起された放電内において形成される。任意の発光性硫黄又はセレンを含有する充填物を使用することが可能であり、例えば、元素として硫黄又はセレン又はＩｎＳ，Ａｓ₂ Ｓ₃，Ｓ₂ Ｃｌ₂，Ｃｓ₂ ，Ｉｎ₂ Ｓ₃，ＳｅＳ，ＳｅＯ₂，ＳｅＣｌ₄，ＳｅＴｅ，ＣＳｅ₂，Ｐ₂ Ｓｅ，ＳｅＡｓ等があり、又硫黄及びセレンのその他の発光性化合物がある。外充填物は室温において低い蒸気圧を有しており且つランプの動作温度において高い蒸気圧を有することが可能である。上述した如く、バルブ直径と回転速度との間には逆の関係が存在している。硫黄を含有する充填物の場合には、少なくとも１５０ワットのマイクロ波パワーをバルブへ結合させ、その場合に角回転周波数をｗとし且つ回転軸から測定したバルブの最大半径をｒとすると、ｗ² ｒが少なくとも１．７５×１０⁵ｃｍ／ｓｅｃ²である場合に、本発明に基づく効率の上昇が得られることが判明した。実験１以下に説明するように本発明を実施したテストモデルは以下の特長を有していた。バルブは球状形状であり内径が５ｍｍであり且つ壁の厚さが０．５ｍｍであった。バルブは石英から構成されており且つ０．３ｍｇの硫黄と１５０ｔｏｒｒのアルゴンからなる放電充填物を封入していた。０．０３０インチ直径の４個の冷却用オリフィスが内側導体の端部２２ａ上において３．０ｍｍの円の上に等間隔に離隔されていた。内側導体は直径が４．７５ｍｍであり且つその端部は軸方向においてバルブから２．０ｍｍ離れていた。マイクロ波周波数は２．４５ＧＨｚであった。バルブへ結合されたパワーは２２０ワットであった。テスト目的のために、バルブからの光出力を測定するために、リフレクタによって反射されるビームの中心でリフレクタの前方に光メータを配設した。リフレクタが存在した状態では、メータの読みは絶対的な輝度を表わすものではない。何故ならば、ラジエーション即ち光照射はバルブから等方的なものではないからである。然しながら、リフレクタはバルブの全ての部分からのラジエーション即ち光照射を回収するので、それは、実験パラメータを変化させる場合にバルブ全体にわたり平均化された相対的輝度を表わすものである。バルブは３８００ｒｐｍで回転させた。この速度はバルブ全体を充填させる放電を形成するのに充分なものであり且つアーク取付きを回避するのに充分なものであった。バルブ温度を、バルブの寿命条件によって決定される最大温度仕様の１０００ ℃以下に維持するために１０ｐｓｉの冷却用空気圧力が必要であった。この量の冷却用空気は、人間の耳の応答特性を近似するＡ加重応答を使用して測定したところ、８３デシベルの可聴ノイズを発生した。２０００ｒｐｍと３８００ｒｐｍとの間の速度で発明者らにとって入手可能なことなる速度のモータを使用したところ、効率における変化は検知されなかった。実験２実験１において使用したのと同一のテストモデルを使用した。回転速度は１２，０００ｒｐｍへ上昇させた。１０ｐｓｉの冷却用空気圧力の場合には、光出力は６％上昇し且つバルブ温度は約１００℃だけ降下した。冷却用空気を５ｐｓｉへ減少させたところ、バルブ温度は１０００℃へ復帰し、且つ相対的出力は更に上昇し、相対的出力において全上昇は１５％であった。冷却用噴流からのノイズは圧力減少によって７１デシベル（上述した如くに測定した）へ減少された。従って、２つの重要な利点が実現されており、即ち第１のものは光出力が増加していることであり、且つ第２のものはランプノイズの減少である。要するに、高速回転は、入力エネルギのより多くのものを光へ変換させ且つより少ないものを熱として散逸させるような態様でプラズマのエネルギ変換効率特性を変化させることが観察された。硫黄を含有する充填物を封入した上述したような小型のバルブの場合には、８０００ｒｐｍ程度の低いスレッシュホールド回転速度においても効率における改善が認められた。本発明は異なる寸法のバルブと共に使用することが可能なものであるから、速度をバルブの最大半径ｒに対して正規化し、且つスレッシュホールド角周波数がｗであると、本発明に基づいて効率を上昇させるためには、ｗ² ｒは少なくとも１．７５×１０⁵ｃｍ／ｓｅｃ²である。スレッシュホールド速度に到達した後に、効率が上昇することも減少することもない平坦な領域に到達するまで、効率は速度と共に単調的に上昇することが判明した。特に上述したランプの場合には、この平坦な領域は約１３，０００ｒｐｍで開始した。スレッシュホールド速度及び平坦速度は、バルブへ結合されるパワーに依存するものであることが判明し、通常、より高いパワーはより高い速度を必要とする。上述した光源は比較的高い効率で動作される明るい光源である。それは特にプロジェクションシステム即ち投影システムにおいて使用するのに有用なものとなる場合がある。尚、上述した本発明は球状形状のバルブに関して説明したが、バルブは必ずしも球状である必要はない。然しながら、最大内部寸法と最小内部寸法との比が約５以下のバルブは、例えば液晶プロジェクション光源等の特定の適用場面において有益的である。上述した如く好適実施例によれば、同軸装置９０はバルブへ電磁界エネルギを印加する手段を有するものであるが、本発明の実施上、例えばマイクロ波キャビティ、誘導型カップリングコイル、又は容量型カップリング電極等のその他の手段を使用することも可能である。図９を参照すると、本発明の別の実施例が示されている。大略２０で示したランプ装置は、大略参照番号２で示した実験的に構築したパワーシステムからパワーが供給される。図９を参照すると、ランプバルブの断面図が示されている。このバルブは放電被包体１５０及びバルブの極軸に沿って延在するステム１１２を有している。この被包体の内側壁表面は約５ｍｍの平均直径である。赤道の３０度上及び３０度下の６０度の帯域１５４において、バルブの壁厚さは公差が±０．０５ｍｍの範囲内で０．５ｍｍに維持されている。赤道は極軸としてのステム１１２の軸に関して定義される。極１５６及び１５８における壁厚さは同一の公差範囲内で０．６ｍｍに維持されている。６０度の赤道帯域１５４と極との間の壁厚さは、それら２つの特定した厚さの間でほぼテーパ状態となっている。パワーがターンオフされると、充填物質は壁の厚さの薄い赤道帯域１５４上に凝縮する。ステムはバルブから約２３ｍｍ延在する１．５ｍｍの直径のセクション１６０を有している。それに接続したテーパセクション１６２は長さが約５ｍｍであり、且つ最後のセクション１６４は直径が４ｍｍであり、且つ長さが約２５ｍｍである。最後のセクションは回転モータへ固定されている。最後のセクションは、モータのモータシャフト（不図示）へバルブを固定するための溝１６６を有すると共に、バルブとモータとの組立を容易とするための面取りセクション１６８を有している。この面取りセクション及び溝は本発明と共に譲渡されている米国特許第４，９４７，０８０号に開示されている。本発明によれば、バルブ充填物はランプが低温である場合に物質の一部が凝縮するように、その蒸気圧と相対的に所定の量の凝縮可能な物質を有している。本発明を制限するわけではないが、該充填物は、金属ハライド添加物又は金属オキシハライドを添加するか又は添加しない水銀を含有する充填物、又は硫黄含有充填物等を有することが可能である。該充填物は、更に、ランプが低温である場合にガス状である物質、例えばこれらに制限するわけではないが、ネオン、アルゴン、クリプトン、又はキセノン又はそれらの混合物等を有することが可能である。このようなガスは、１乃至数百ｔｏｒｒで、好適には１乃至１０００ｔｏｒｒ（室温において測定）、更に典型的には約２０乃至約２００ｔｏｒｒの範囲の量包含させることが可能である。本発明の好適実施例においては、この充填物は硫黄を含有する充填物である。これらに制限するものではない例としては該充填物は、元素状の硫黄又はＩｎｓ，Ａｓ₂ Ｓ₃，Ｓ₂ Ｃｌ₂，Ｃｓ₂，Ｉｎ₂Ｓ₃又はＳｅＳを包含する硫黄化合物から構成することが可能である。該充填物は、動作温度において約１乃至２０気圧の間の圧力で存在することが可能であり、且つ少なくとも約５０ワット／ｃｃのパワー密度で励起させることが可能である。例えば、図示し且つ図１及び２に関連して説明したバルブは、約０．３ｍｇの硫黄と１５０ｔｏｒｒのアルゴンとを含有することが可能である。発明の背景の部分において説明した如く、始動ガスの放電動作段階期間中において、放電は赤道近く及び内側同軸導体の端部近くの赤道の側に集中する。励起エネルギがターンオフされると、凝縮可能な充填物が放電バルブ被包体の赤道帯域１５４上に凝縮する。ランプを始動させると、赤道帯域上に凝縮した凝縮可能な充填物は赤道近くで発生する始動ガスの放電の加熱作用によって迅速に蒸発される。図１０を参照すると、本発明の別の実施例が示されている。マイクロ波パワーは、導波路（不図示）から一対のカップリングスロット１３１，１３１′を介して六面体キャビティ１３２へ結合され、且つその中においてＴＭ１１０モードの電磁モードを支持する。又ＴＭ１１０モードには含まれないがスロット１３１，１３１′からのラジエーション即ち照射の形態の電磁界成分が存在している。キャビティ１３２の上部全体はキャビティからの光が出ることを許容するスクリーン１３３である。キャビティ内部には一対の干渉リフレクタをコーティングした誘電体半割リフレクタ１３４，１３４′が設けられている。半割リフレクタ１３４，１３４′の間には長尺状の無電極放電バルブ１３５が設けられている。放電充填物は、水銀、金属ハライド添加物、及び始動ガスからなる充填物を有することが可能であり、このような充填物は広範囲のものが公知である。冷却用空気は、冷却用空気孔を介してバルブ１３５への冷却用空気プリナムによって供給される。冷却用の孔１３７はキャビティの底部にあり且つ空気はバルブへ向けて上方へ指向される。冷却はバルブの長さにわたり一様である。図１１を参照すると、長尺状の放電バルブ１３５の詳細な断面図が示されている。この放電バルブは２つの壁厚さを減少させたセクション１３５Ａ，１３５Ａ ′を有している。これら２つのセクションは、据え付け位置においてカップリングスロット１３１，１３１′に最も近く位置される。パワーがターンオフされると、充填物は壁厚さの減少したセクション１３５Ａ，１３５Ａ′において凝縮する。これらのセクションはカップリングスロット近くであるので、それらはランプを始動させる場合に高強度の電磁界に露呈され、その際に始動特性を容易化している。以上、例示的な実施例について本発明を説明したが、当業者にとって変更を行なうことが可能であり、且つ本発明の範囲は添付の請求の範囲及び均等物によってのみ制限されるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号０８／０４６，６７１ (32)優先日 1993年４月16日 (33)優先権主張国米国（ＵＳ） (31)優先権主張番号０８／０４７，０９０ (32)優先日 1993年４月16日 (33)優先権主張国米国（ＵＳ） (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＫ，ＬＵ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ (72)発明者カマラヒ，モハメッドアメリカ合衆国，メリーランド 20878, ノースポトマック，オーエンズグレンテラス 15526 (72)発明者シンプソン，ジェームズ，イー. アメリカ合衆国，メリーランド 20880, ゲチスバーグ，コットンウッドコート８ (72)発明者ターナー，ブライアンアメリカ合衆国，メリーランド 21773, マイヤースビル，ダウンコート 9087 (72)発明者プリマイスラー，フィリップ，エイ. アメリカ合衆国，メリーランド 20853, ロックビル，ラーキンプレイス 12909

Claims

【特許請求の範囲】１．バルブを有する無電極ランプにおいて、バルブの残部に存在するよりも大きなエネルギ密度を有するバルブにおける局所的放電領域を解消する方法において、前記より大きなエネルギ密度を有する局所的放電領域が発生することを防止するのに充分に高速で前記バルブを回転させることを特徴とする方法。２．請求項１において、前記局所的放電領域は前記バルブにおける孤立した放電であり、前記バルブの実質的な部分には放電が存在しないことを特徴とする方法。３．請求項１において、前記バルブが硫黄又は硫黄化合物を含有する充填物を有していることを特徴とする方法。４．請求項１において、前記バルブがセレン又はセレン化合物を含有する充填物を有していることを特徴とする方法。５．無電極ランプにおいて、プラズマ形成用充填物を収容する被包体が設けられており、電磁エネルギを発生する手段が設けられており、前記充填物を励起させるために前記電磁エネルギを前記被包体へ結合させる手段が設けられており、前記充填物、前記電磁エネルギ発生手段、及び前記電磁エネルギ結合手段は、被包体の回転が存在しない場合には、前記充填物が前記被包体の残部に存在するものよりも一層大きなエネルギ密度を有する局所的放電領域を形成する傾向があるようなものであり、前記一層大きなエネルギ密度を有する局所的放電領域が発生することを防止するのに充分に速い速度で前記被包体を回転させる手段が設けられている、無電極ランプ。６．請求項５において、前記局所的放電領域が前記バルブにおける孤立した放電であり、前記バルブの実質的な部分には放電が存在しない無電極ランプ。７．請求項５において、前記放電が硫黄又は硫黄化合物を有する無電極ランプ。８．請求項５において、前記放電がセレン又はセレン化合物を有する無電極ランプ。９．無電極ランプにおいて、プラズマ形成用充填物を収容する被包体が設けられており、電磁エネルギを発生する手段が設けられており、前記充填物を励起させるために前記電磁エネルギを前記被包体へ結合させる手段が設けられており、前記充填物、前記電磁エネルギ発生手段、前記電磁エネルギ結合手段は、被包体の回転が存在しない場合には、前記充填物が前記被包体の内部体積を実質的に充填することのない孤立した放電を形成する傾向となるようなものであり、前記充填物によって形成される放電によって前記被包体の体積を実質的に充填させるように充分に速い速度で前記被包体を回転させる手段が設けられている、無電極ランプ。 10．請求項９において、前記結合手段が、前記電磁エネルギ発生手段が結合される導波路の第一セクションと、前記導波路の第一セクションへ接続されている散逸性負荷を具備したサーキュレータと、前記サーキュレータへ接続した大口端部を有する導波路のテーパセクションと、異なる断面積の第一及び第二個別部分を具備する複合共振構成体を有するキャビティとを有しており、前記断面積が変化する第一及び第二部分の間には前記キャビティにおける前記不連続が存在しており、前記マグネトロンからのマイクロ波エネルギは前記テーパ導波路セクションの小口端部から前記第一キャビティ部分へ結合され、且つ前記バルブが前記第二キャビティ部分の近傍に位置されている、無電極ランプ。 11．無電極ランプにおいて、可視光を発生するためのプラズマ形成用充填物を収容する視覚的に不完全な被包体が設けられており、電磁エネルギを発生する手段が設けられており、前記充填物を励起させるために電磁エネルギを前記被包体へ結合させる手段が設けられており、前記被包体から射出された光を投光させるために前記被包体に関して配列されたレンズ及び／又はリフレクタ等の光学要素が設けられており、投光された光におけるワブル効果を取除くために充分に速い速度で前記被包体を回転させる手段が設けられている、無電極ランプ。 12．請求項１１において、前記ワブル効果が前記被包体における擾乱に起因するものである無電極ランプ。 13．請求項１１において、前記ワブル効果が前記被包体の内部体積における擾乱に起因するものである無電極ランプ。 14．無電極ランプにおけるアーク取付きを防止する方法において、被包体及び前記被包体内の放電形成用媒体から構成される無電極放電バルブを用意し、１つ又はそれ以上の充分な強度のフィールド領域が前記被包体に近接してアーク取付きを存在させるように前記バルブを励起電磁パワーへ露呈させ、前記バルブが回転する場合に前記被包体の異なる部分が異なる時間において前記高い強度のフィールド領域に露呈されるように前記ランプの動作期間中に前記バルブを回転させる、ことを特徴とする方法。 15．無電極ランプにおいて、被包体と前記被包体内の放電形成用媒体とから構成される放電バルブが設けられており、バルブ回転が存在しない場合に前記被包体近くにアーク取付けを存在させるのに充分に高い強度の１つ又はそれ以上のフィールド領域を発生させる電磁パワーを前記バルブへ供給する励起手段が設けられており、前記被包体内にアーク取付けが発生することを防止するような態様で前記バルブを回転させる手段が設けられている、無電極ランプ。 16．請求項１５において、前記回転させる手段が、前記バルブが回転する場合に前記バルブの異なる部分を異なる時間において前記高い強度の１つ又はそれ以上のフィールド領域へ露呈させるように前記バルブを回転させる手段を有する無電極ランプ。 17．請求項１６において、前記１つ又はそれ以上の高強度のフィールド領域が前記バルブに近接した導体手段により発生される無電極ランプ。 18．請求項１７において、前記励起手段が同軸結合手段を有しており、前記導体手段が前記同軸結合手段の内側導体であることを特徴とする無電極ランプ。 19．無電極ランプにおいて、被包体及び前記被包体内の放電形成用媒体から構成されているバルブが設けられており、励起電磁エネルギを発生させる励起手段が設けられており、同軸内側導体と外側導体とから構成されており前記励起エネルギを前記バルブへ結合させる同軸結合手段が設けられており、前記バルブは前記同軸結合手段の前記内側導体へ近接し且つそれから離隔されており、前記バルブが回転する場合に異なる時間において前記バルブの異なる部分が前記内側導体に近接するように前記バルブを軸周りに回転させる手段が設けられている、無電極ランプ。 20．請求項１９において、前記バルブが球状形状である無電極ランプ。 21．請求項１９において、前記内側導体が中空であり、前記内側導体を介して前記バルブへ指向される冷却用の流体を供給する手段が設けられている無電極ランプ。 22．請求項２１において、前記同軸結合手段が段差付き導波路によって与えられる無電極ランプ。 23．無電極ランプにおいて、被包体及び前記被包体内の放電形成用媒体から構成されるバルブが設けられており、励起電磁エネルギを発生する励起手段が設けられており、前記励起エネルギを前記バルブへ結合させる結合手段が設けられており、前記バルブを回転させる手段が設けられており、所定の直径を有する開口から前記バルブ被包体へ向けて指向された冷却用流体を射出する冷却手段が設けられており、前記開口が、前記バルブ被包体から、少なくとも前記所定の直径の３倍の長さに近い距離のところに位置されている、無電極ランプ。 24．請求項２３において、前記結合手段が同軸状の内側導体と外側導体とを有しており、且つ前記冷却手段が前記内側導体を有している無電極ランプ。 25．無電極ランプにおいて、放電形成用充填物を収容する無電極ランプバルブが設けられており、光を射出する放電を形成するために前記放電形成用充填物を励起するために電磁エネルギを前記充填物へ結合させる手段が設けられており、前記バルブから前記光が射出される効率を実質的に増加させるのに充分に高い速度で前記バルブを軸周りに回転させる手段が設けられている、無電極ランプ。 26．請求項２５において、前記効率における実質的な増加が少なくとも約５％である無電極ランプ。 27．請求項２５において、前記効率における実質的な増加が少なくとも約１０％である無電極ランプ。 28．請求項２５において、前記放電により射出される光が分子による射出である無電極ランプ。 29．請求項２８において、前記放電形成用充填物は、励起された場合に、ポリマ種を有する無電極ランプ。 30．請求項２９において、前記放電形成用充填物が硫黄を含有する充填物である無電極ランプ。 31．請求項２９において、前記放電形成用充填物がセレンを含有する充填物である無電極ランプ。 32．請求項３０又は３１において、前記充填物へ電磁エネルギを結合させる手段がその体積にわたって比較的非一様的に前記充填物を励起させる無電極ランプ。 33．請求項３２において、前記充填物に電磁エネルギを結合させる手段が同軸励起器を有する無電極ランプ。 34．請求項３３において、前記同軸励起器が電磁エネルギを前記バルブへ結合させ、前記電界の方向がバルブ回転軸に対して実質的に垂直である無電極ランプ。 35．請求項２５又は３０において、前記無電極ランプバルブが７ｍｍ未満の最大内部寸法を有する無電極ランプ。 36．請求項３３において、前記無電極ランプバルブが７ｍｍ未満の最大内部寸法を有する無電極ランプ。 37．請求項３３において、前記無電極ランプバルブが６ｍｍ未満の最大内部寸法を有しており、且つ前記軸周りにバルブ回転させる手段が前記バルブを約８０００ｒｐｍ以上の速度で回転させる無電極ランプ。 38．無電極ランプにおいて、硫黄を含有する放電形成用充填物を収容する無電極ランプバルブが設けられており、光を放出する放電を形成するために前記充填物を励起させるために前記放電形成用充填物へ電磁エネルギを結合させる手段が設けられおり、前記バルブは回転軸に関して半径方向に測定された最大半径ｒを有しており、ｗ²ｒが少なくとも約１．７５×１０⁵ｃｍ／ｓｅｃ²であるように角周波数ｗで前記回転軸周りに前記バルブを回転させる手段が設けられている、無電極ランプ。 39．請求項３８において、ｒが約３．５ｍｍ未満である無電極ランプ。 40．請求項３９において、前記電磁エネルギを結合させる手段が同軸励起器手段を有する無電極ランプ。 41．ランプの動作方法において、放電形成用充填物を収容する無電極ランプバルブを用意し、電磁エネルギを前記充填物へ結合させて前記放電形成用充填物を励起し光を発生する放電を形成し、前記バルブから光が発生する効率を実質的に増加させるのに充分に高い速度で前記バルブを軸周りに回転させる、ことを特徴とする方法。 42．請求項４１において、加圧された冷却用ガスを前記バルブへ向けて指向させ、前記バルブの高速回転によって得られる効率増加を最大とさせるために前記冷却用ガスの流れを配列させる、ことを特徴とする方法。 43．請求項４１又は４２において、前記充填物が硫黄を含有する充填物であることを特徴とする方法。 44．請求項４１又は４２において、前記充填物がセレンを含有する充填物であることを特徴とする方法。 45．無電極ランプにおいて、放電形成用充填物を収容する無電極ランプバルブが設けられており、光を発生する放電を形成するために前記放電形成用充填物を励起させるために電磁エネルギを前記充填物へ結合させる手段が設けられており、前記ランプから光が発生する効率を実質的に増加させるのに充分に高い速度で前記バルブを軸周りに回転させる手段が設けられており、前記効率の増加が存在しない場合に必要な圧力よりも実質的に低い冷却用流体圧力で加圧した冷却用流体を前記バルブへ指向させる手段が設けられている、無電極ランプ。 46．請求項４５において、前記充填物が硫黄を含有する充填物である無電極ランプ。 47．請求項４５において、前記充填物がセレンを含有する充填物である無電極ランプ。 48．無電極ランプにおいて、凝縮可能な部分を有する充填物を収容するバルブ壁をもったバルブが設けられており、前記バルブの外部であって少なくともランプ始動段階期間中に、特定の１つ又はそれ以上の領域において一層高いように電磁エネルギが前記バルブ内に分布されるような態様で電磁エネルギを前記バルブへ結合させる手段が設けられており、前記バルブ壁が前記特定の１つ又はそれ以上の領域において厚さが減少されている、無電極ランプ。 49．請求項４８において、前記充填物が、更に、前記ランプ始動段階期間中に放電を形成する始動ガスを有している無電極ランプ。 50．請求項４８において、前記バルブが実質的に球状形状であり、前記バルブ外部における結合手段が外側導体と内側導体とを具備する同軸励起手段を有しており、且つバルブ壁がランプ動作期間中に前記内側導体近くに位置する領域において厚さが減少されている無電極ランプ。 51．請求項５０において、前記厚さの減少した領域が赤道領域であり、更に、前記バルブの極を介して前記バルブを軸周りに回転させる手段が設けられている無電極ランプ。 52．請求項４８において、前記充填物が硫黄を含有する充填物である無電極ランプ。 53．請求項５１において、前記充填物が硫黄を含有する充填物である無電極ランプ。 54．請求項４８において、前記結合手段が１つ又はそれ以上のカップリングスロットを具備するＴＭ１１０六面体キャビティを有しており、且つ前記バルブが筒状形状であり、且つ前記カップリングスロット又は夫々のスロット近くに位置された１つ又は夫々の領域において厚さが減少されている無電極ランプ。