ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ ЛАМПА И СПОСОБ ЕЕ РАБОТЫ Российский патент 2013 года по МПК H05B41/24 

Изобретение относится к высокочастотной лампе, называемой в последующем также коротко ВЧ-лампой, согласно родовому понятию пункта 1 формулы изобретения. Оно относится также к способу работы такой высокочастотной лампы, согласно родовому понятию пункта 9 формулы изобретения.

Такие высокочастотные лампы в общем известны.

Задачей каждой лампы, т.е. также высокочастотной лампы, является по возможности наиболее эффективное излучение света. Каждая лампа преобразует энергию в свет с более или менее хорошим коэффициентом полезного действия. Часто при преобразовании возникает очень много паразитного тепла.

Другие задачи ламп различны. Часто излучаемый световой спектр является решающим для цели применения. Точно также в некоторых применениях, таких как фары автомобиля и маячки, требуются лампы с возможно точечными источниками света.

Приведенное ниже описание уровня техники ограничивается электрическими лампами. Их можно грубо разделить на светодиоды и лампы со стеклянным корпусом. В данном случае подробно рассматривается последняя группа. Она разделяется на лампы накаливания и газоразрядные лампы.

Лампы накаливания имеют внутри стеклянного корпуса нить накаливания (например, из вольфрама) и защитный газ. Нить накаливания с точкой плавления свыше 3000ºС обычно нагревается до 2500ºС. В соответствии с законом излучения Планка, лампа накаливания тем самым не имеет светового спектра, который соответствует дневному свету, а светится явно красновато-желтым цветом. Лампы накаливания работают с постоянным напряжением или с переменным напряжением с частотами вплоть до нескольких кГц. Они не нуждаются в пусковой электронике.

Газоразрядные лампы, которые сродни изобретению, являются источниками света, в которых применяется газовый разряд и при этом используется спонтанное излучение за счет атомных или молекулярных электронных переходов и рекомбинационное излучение создаваемой за счет электрического разряда плазмы. Содержащийся в колбе из кварцевого стекла (ионизационной камере) газ является часто смесью из металлических паров (например, ртути) и благородных газов (например, аргона) и возможно также других газов, таких как галогены. Газоразрядные лампы подразделяются на два класса, а именно лампы низкого давления разряда и лампы высокого давления разряда. В первых используется тлеющий разряд, а во вторых - дуговой разряд. Все эти лампы нуждаются в пускорегулирующем устройстве. Это устройство содержит стартер, который с помощью импульса напряжения в несколько кВ ионизирует газ. Далее для длительной работы частота возможно преобразуется в диапазоне кГц. Следовательно, эти лампы не являются лампами, которые работают с помощью высокочастотного сигнала в диапазоне МГц или ГГц.

Особой формой газоразрядной лампы является серная лампа. Она состоит из заполненного серой и аргоном шара из кварцевого стекла в качестве ионизационной камеры. В стеклянном шаре с помощью высокочастотного излучения создается плазма. В отличие от обычных газоразрядных ламп, серная лампа не нуждается в электродах вследствие использования волноводов. Из-за экстремально высоких температур, которые возникают на кварцевом стекле шара, его удерживают во вращении и за счет этого охлаждают. Это обеспечивается с помощью нижней ножки, которая имеет аналогичные турбинным лопаткам изменения шага по радиусу. Она вращается в воздушном потоке, который создается с помощью вентилятора в магнетроне (источнике высокочастотной мощности около 1500 Вт). При выходе из строя этого охлаждения, стеклянный шар плавится в течение 20 с.

Серная лампа имеет такую же высокую световую отдачу как экономящие энергию лампы (люминесцентные лампы). Они имеют равномерный световой спектр с температурой цвета примерно 5700К - 6000К, и тем самым являются очень эффективными источниками белого света. С помощью регулирования мощности магнетрона обеспечивается возможность хорошего регулирования серных ламп, при этом их цветовой спектр остается стабильным. На основании большого светового потока, лампы в большинстве случаев не устанавливают непосредственно в месте использования. Вместо этого свет с помощью световодов направляют в помещение. Это обеспечивает возможность удобного обслуживания ламп этого типа.

На основании относительно высоких технических затрат (электроснабжение для магнетрона, экраны для микроволн, высокие температуры), эта лампа длительное время не имела коммерческого применения. С 2006 г. фирма LG Electronics выпускает серные лампы под названием “Power Lighting System” (лампы PLS), называемые также серными плазменными лампами. Они часто используются в качестве освещения в телевизионных студиях или в качестве искусственного освещения для растений.

Из работ “Emission Propeties of Compact Antenna-Exited Super-High Pressure Mercury Microwave Discharge Lamps”, T. Mizojiri, Y. Morimoto, M. Kando в Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 46, No. 6A, 2007, а также “Numerical analyses of antenna-exited microwave discharge lamp by finite element method”, M. Kando, T. Fukaja, T. Mizojiri; 28^th IC-PIG, July 15-20, 2007, Prague, Czech Republic известны высокочастотные лампы, которые работают с небольшими высокочастотными мощностями (30 - 100 Вт) и имеют вместо волноводной связи связь через проводник ТЕМ (коаксиальный кабель) с внутренним проводом электрода. Поскольку в этих лампах длинные провода газоразрядной лампы используются в качестве антенны, то эти лампы лучше называть высокочастотными антенными лампами.

Однако эти лампы, так же как серные лампы, не имеют преобразователей полного сопротивления. Таким образом, в этих лампах предъявляются не высокие требования к стабильности частоты высокочастотного генератора.

Однако недостатком этих известных газоразрядных ламп является то, что они требуют больших технических затрат и тем самым являются дорогими. Кроме того, они являются лампами с мощностью лишь примерно 1500 Вт. Кроме того, все известные до настоящего времени газоразрядные лампы нуждаются в отдельной электрической схеме для зажигания плазмы. Для этого требуются напряжения в несколько кВ. В известных до настоящего времени высокочастотных лампах, которые работают без электрической схемы для зажигания, проявляется прежде всего тот недостаток, что в них требуется очень много мощности (свыше 30 Вт микроволновой мощности). Кроме того, газоразрядные лампы действуют как антенны. Это имеет на практике тот большой недостаток, что в значительной мере излучается высокочастотное излучение. Такие лампы не допускаются к эксплуатации на основании этого излучения.

Используемые в качестве сберегающих энергию ламп газоразрядные лампы являются нерегулируемыми, что является большим недостатком при практическом использовании.

Поскольку известные до настоящего времени высокочастотные лампы не имеют преобразования полного сопротивления в высокоомном диапазоне, то через электроды протекают очень большие токи. Поскольку они состоят из материалов, таких как вольфрам, с очень плохим качеством поверхности, то омические потери являются очень большими.

В соответствии с этим, задача изобретения состоит в создании высокочастотной лампы, которая не имеет указанных выше недостатков или по меньшей мере уменьшает их действие, в частности, создании конструкции высокочастотной лампы, которая обеспечивает возможность ее использования как в качестве газоразрядной лампы высокого давления, так и газоразрядной лампы низкого давления, и специально пригодна для улучшения таких свойств, как коэффициент полезного действия, спектр излучения, стоимость и длительный срок службы. Другой задачей изобретения является создание способа работы такой высокочастотной лампы.

Эта задача решена, с одной стороны, с помощью высокочастотной лампы с признаками пункта 1 формулы изобретения. Для этого в высокочастотной лампе, содержащей зону создания сигнала для генерирования высокочастотного сигнала и включенную после зоны создания сигнала ионизационную камеру, в которой зона создания сигнала содержит переключаемый высокочастотный генератор и на его выходе усилитель мощности для повышения мощности высокочастотного сигнала, и в которой ионизационная камера, которая содержит, по меньшей мере, одну заполненную газом стеклянную колбу, которая снабжена, по меньшей мере, одним электродом, предусмотрено, что после усилителя мощности включен преобразователь полного сопротивления, который на своем выходе соединен с электродом или с каждым электродом.

Относительно способа эта задача решена, согласно изобретению, с помощью признаков пункта 9 формулы изобретения. При этом предусмотрено, что для работы высокочастотной лампы указанного в начале и поясняемого в последующем вида генерируют с помощью высокочастотного генератора высокочастотный сигнал, при этом мощность высокочастотного сигнала повышают с помощью включенного после генератора усилителя мощности, что высокочастотный сигнал с помощью включенного после усилителя мощности преобразователя полного сопротивления преобразуют в диапазон высокого напряжения, и что преобразованный высокочастотный сигнал подают на электрод.

Преимущество изобретения состоит, прежде всего, в том, что в зоне создания сигнала высокочастотной лампы обеспечивается возможность применения высокочастотного генератора, который можно регулировать с помощью напряжения и который предлагается коммерчески в виде дешевого модуля. Кроме того, выходной сигнал высокочастотного генератора, который обычно лежит в диапазоне мВт, можно повышать с помощью усилителя мощности, который имеет высокий коэффициент полезного действия и является дешевым, в диапазон в несколько десятков или сотен Вт. Наконец, применение преобразователя полного сопротивления, который используется для приложения возможно более высокого напряжения к ионизационной камере, экономит использование блока зажигания также при очень небольших высокочастотных мощностях. Кроме того, за счет большой постоянно присутствующей силы электрического поля достигается значительно более высокая степень ионизации и тем самым более высокий коэффициент полезного действия. Поскольку за счет преобразователя полного сопротивления постоянно подается высокочастотная мощность с большим напряжением, уменьшаются омические потери на остриях электродов, которые изготовлены из плохо проводящих материалов, за счет чего повышается эффективность. Дополнительно к этому, на основании работы в высокочастотном диапазоне имеется большое количество возможностей переключения в виде преобразователя полного сопротивления, так что его можно выполнять с помощью дешевых компонентов, таких как конденсаторы и катушки.

Кроме того, конструкция высокочастотной лампы с такой зоной создания сигнала является предпочтительной потому, что не происходит высокочастотного излучения наружу высокочастотной лампы и поэтому она может быть допущена к использованию.

Для относящегося к ионизационной камере электрода можно использовать различные материалы и формы, за счет чего можно также улучшать коэффициент полезного действия и расширять область применения.

Предпочтительные варианты выполнения изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения. При этом применяемые зависимости указывают на другое выполнение предмета основного пункта формулы изобретения с помощью признаков соответствующего зависимого пункта формулы изобретения; их не следует понимать как отказ от получения самостоятельной предметной защиты для комбинаций признаков зависимых пунктов формулы изобретения. Кроме того, относительно толкования пунктов формулы изобретения при конкретизации признака в зависимом пункте формулы изобретения, следует исходить из того, что такое ограничение отсутствует в соответствующих предыдущих пунктах формулы изобретения.

Согласно предпочтительному варианту выполнения высокочастотной лампы предусмотрено, что зона создания сигнала дополнительно содержит включенное после усилителя мощности, в частности, расположенный между усилителем мощности и преобразователем полного сопротивления элемент связи, высокочастотный детектор и обрабатывающий блок, при этом отраженный при работе высокочастотной лампы на электроде высокочастотный сигнал подается через элемент связи на высокочастотный детектор, и при этом создаваемый на основании выходного сигнала высокочастотного детектора обрабатывающим блоком возбуждающий или регулировочный сигнал подается в высокочастотный генератор для оптимизации высокочастотного сигнала на основании отраженного сигнала. За счет измерения отраженного высокочастотного сигнала возможна его оптимизация, например, после зажигания высокочастотной лампы для возможного затем уменьшения частоты высокочастотного сигнала. Дополнительно или в качестве альтернативы, на основании отраженного высокочастотного сигнала возможно также регулирование высокочастотного генератора.

Когда высокочастотная лампа выполнена так, что после высокочастотного генератора включен делитель сигнала с первым и вторым выходом делителя сигнала и усилитель мощности подключен к первому выходу делителя сигнала, при этом ко второму выходу делителя сигнала подключены последовательно друг за другом средство для сдвига фазы, называемое в последующем также сдвигателем фазы и реализованное, например, в виде провода длиной 180º, второй усилитель мощности, второй преобразователь полного сопротивления и второй электрод, то можно с помощью одного высокочастотного генератора нагружать ионизационную камеру противофазным сигналом. Этот вариант выполнения называется в последующем в отличие от указанного в начале варианта выполнения лишь с одним усилителем мощности, одним преобразователем полного сопротивления и одним электродом, симметричной конструкцией.

Кроме того, предпочтительно предусмотрено, что преобразователь полного сопротивления или, в высокочастотной лампе с симметричной конструкцией, преобразователь полного сопротивления и/или второй преобразователь полного сопротивления содержит одноступенчатый или многоступенчатый преобразовательный участок, при этом преимуществом одноступенчатого преобразования является, прежде всего, его компактность и устойчивость, в то время как с помощью многоступенчатого преобразования можно достигать повышения коэффициента полезного действия преобразователя полного сопротивления.

Когда электрод или каждый электрод являются диэлектрическими, т.е. выполнены из диэлектрического материала, в частности, образованы с помощью окруженного диэлектрической оболочкой металлического сердечника, можно достигать высоких коэффициентов полезного действия и наивысших цветовых температур.

Когда электрод или каждый электрод выполнены в виде петли, можно предотвращать возникновение не желательных типов колебаний в волноводе, при этом это особенно проявляется в высокочастотных лампах симметричной конструкции.

Когда стеклянная колба заполнена смесью, по меньшей мере, двух газов, в частности, точно трех газов, с различными спектрами излучения, то можно за счет подходящего изменения частоты высокочастотного сигнала ионизировать различные цвета. Когда высокочастотный сигнал содержит частотный спектр, который подходит для ионизации более чем одного газа, то, соответственно, обеспечивается для воспринимаемого излучаемого света смешение цветов. Таким образом, можно с помощью узкополосного высокочастотного сигнала непосредственно ионизировать два, три или более цветов, в то время как с помощью соответственно выбранных широкополосных высокочастотных сигналов возможна ионизация многих цветов и за счет их смешения получения смешанных цветов. Этот вариант выполнения высокочастотной лампы пригоден для световых эффектов, например, в самосветящихся рекламных средствах или же для индикаторных инструментов.

Согласно альтернативному относительно указанного выше варианта выполнения, также предпочтительному варианту выполнения, предусмотрено, что ионизационная камера содержит, по меньшей мере, две стеклянные колбы, в частности, три стеклянные колбы, которые заполнены каждая газом с различными спектрами излучения, и при этом с каждой стеклянной колбой согласован электрод для подвода высокочастотного сигнала. В этом варианте выполнения каждая стеклянная колба при ионизации содержащегося в ней газа выдает соответствующий характеристический спектр излучения. Проще говоря, каждая стеклянная колба излучает точно один цвет. За счет управления согласованным с соответствующей стеклянной колбой электродом можно тем самым достигать для высокочастотной лампы в целом излучения первого или второго (или третьего и возможно дальнейшего) цвета (цветов), или же при одновременном излучении нескольких цветов обеспечивать возможную смесь цветов. Этот вариант выполнения высокочастотной лампы можно также использовать для создания световых эффектов. Однако к этому добавляется также, по меньшей мере, принципиальная пригодность в качестве образующего изображение элемента в индикаторных устройства типа монитора. В последнем случае необходимо обычно предусматривать три стеклянных колбы, которые предназначены для излучения, согласно известной модели RGB, красного, зеленого и синего света. В связи с этим аспектом изобретения можно комбинировать множество расположенных по строкам и столбцам таких высокочастотных ламп для индикаторного устройства, т.е. монитора, телевизора и т.п. Таким образом, изобретение относится также к подходящему для работы такого индикаторного устройства способу, в котором каждая высокочастотная лампа работает так, что либо с помощью высокочастотного генератора генерируют два высокочастотных сигнала и подают, по меньшей мере, на один электрод, либо с помощью высокочастотного генератора генерируют два высокочастотных сигнала и подают каждый высокочастотный сигнал точно на один из, по меньшей мере, двух электродов. Таким образом, можно по отдельности управлять в создаваемом индикаторным устройством, видимом изображении точно одной точкой изображения, «пикселем», соответствующей высокочастотной лампы и тем самым обеспечивать желаемое цветное излучение, желаемое цветовое значение для соответствующей точки изображения, соответствующего пикселя.

Относительно способа, согласно изобретению, как указывалось выше, предусмотрены также, согласно изобретению, варианты выполнения способа работы для соответствующих модификаций высокочастотной лампы.

Для работы высокочастотной лампы, согласно предпочтительному варианту выполнения, соответственно, предусмотрено, что высокочастотный детектор обнаруживает отраженный от электрода при зажигании высокочастотной лампы и подаваемый через элемент связи высокочастотный сигнал, и что обрабатывающий блок для оптимизации высокочастотного сигнала согласует сигнал регулирования на основании выходного сигнала высокочастотного детектора, в частности, изменяет на заданное положительное или отрицательное значение. Относительно аспекта согласования высокочастотного сигнала преимущество состоит, прежде всего, в том, что перед или при зажигании высокочастотной лампы ионизационная камера действует как небольшая емкость с высокоомным параллельным сопротивлением, в то время как непосредственно после произошедшей ионизации (режим свечения) емкость увеличивается, а параллельное сопротивление уменьшается, следовательно, после свершившегося зажигания изменяется резонансная частота и подлежащая для применения для высокочастотного сигнала частота. Поэтому после свершившегося зажигания зона создания сигнала должна быть в состоянии выполнять быстрый одноразовый скачок частоты, т.е. высокочастотный сигнал согласовывается с ситуацией режима свечения. Для компонентов элемент связи и высокочастотный детектор это означает, что как только зажигается высокочастотная лампа, то большая высокочастотная мощность отражается от электрода. Она попадает на элемент связи и подается через него с ослаблением на высокочастотный детектор. Измененный выходной сигнал высокочастотного детектора принимается обрабатывающим блоком и тот вызывает скачок частоты для режима свечения.

Относительно аспекта изменения высокочастотного сигнала, преимущество состоит, прежде всего, в том, что при изменении высокочастотного сигнала на небольшое положительное и небольшое отрицательное значение, отраженные мощности для нескольких точек частоты, например, для средней частоты, измеряют уменьшенную частоту и повышенную частоту, и применяют значение с наименьшей отраженной мощностью в качестве новой выходной величины для высокочастотного сигнала. Это регулирование повторяют непрерывно или в заданные или задаваемые моменты времени. Таким образом, обеспечивается, что всегда в ионизационную камеру подается возможно больше высокочастотной мощности и возможно меньше преобразуется в тепловые потери.

Для работы высокочастотной лампы с симметричной конструкцией, соответственно, предусмотрено, что делитель сигнала отделяет от высокочастотного сигнала второй высокочастотный сигнал, в частности, так, что остающийся в качестве высокочастотного сигнала высокочастотный сигнал и второй высокочастотный сигнал являются, по меньшей мере, по существу идентичными, что средство для фазового сдвига сдвигает по фазе второй высокочастотный сигнал, включенный за ним усилитель мощности повышает мощность сдвинутого по фазе второго высокочастотного сигнала и включенный за ним второй преобразователь полного сопротивления преобразует одноступенчато или многоступенчато полученный второй высокочастотный сигнал и подает на второй электрод.

Для других вариантов выполнения высокочастотной лампы предусмотрено, что с помощью высокочастотного генератора генерируют по меньшей мере два высокочастотных сигнала и подают по меньшей мере на один электрод, или же что с помощью высокочастотного генератора генерируют, по меньшей мере, два высокочастотных сигнала и подают каждый высокочастотный сигнал точно на один из, по меньшей мере, двух электродов.

Ниже приводится подробное пояснение примера выполнения изобретения со ссылками на сопровождающие чертежи. Соответствующие друг другу детали или элементы на всех фигурах обозначены одинаковыми позициями.

Пример выполнения или каждый пример выполнения не следует понимать в качестве ограничения объема изобретения. Наоборот, в рамках данного раскрытия возможны многочисленные изменения и модификации, в частности, такие варианты, элементы и комбинации и/или материалы, которые, например, следуют для специалиста относительно решения задачи за счет комбинирования или изменения отдельных, содержащихся в общей или специальной части описания, а также в формуле изобретения и/или на чертежах признаков, соответственно, элементов или стадий способа, и за счет комбинированных признаков приводят к новому предмету или к новым стадиям способа, также когда они относятся к способу изготовления или способу работы.

На чертежах изображено:

фиг.1 - упрощенная блок-схема высокочастотной лампы для так называемого управляемого режима;

фиг.2 - упрощенная блок-схема высокочастотной лампы для регулируемого режима;

фиг.3 - упрощенная блок-схема высокочастотной лампы с дифференциальным управлением (симметричной конструкцией);

фиг.4 - головка лампы с одноступенчатым преобразованием полного сопротивления, т.е. с одноступенчатым преобразовательным участком;

фиг.4 - головка лампы с трехступенчатым преобразованием полного сопротивления, т.е. с многоступенчатым преобразовательным участком;

фиг.6 - мода Е₀₁ в круглом волноводе (поле Е показано штриховыми линиями, поле Н - сплошными линиями);

фиг.7 - волноводная резонансная лампа с одноступенчатым преобразованием полного сопротивления для возбуждения моды Е₀₁ при несимметричном возбуждении;

фиг.8 - соединение диэлектрического электрода для возбуждения основной моды НЕ₁₁;

фиг.9 - соединение диэлектрического электрода для возбуждения моды Е₀₁; и

фиг.10 - высокочастотная лампа над тарелкой массы для создания точечного света при симметричном управлении с одной стороны, в упрощенном виде.

На фиг.1 схематично показана в упрощенном виде конструкция одного варианта выполнения обозначенной в целом позицией 10 высокочастотной лампы, согласно изобретению. Она содержит зону 12 создания сигнала для генерирования высокочастотного сигнала 14 и включенную после зоны создания сигнала ионизационную камеру 16. Зона 12 создания сигнала содержит, в свою очередь, высокочастотный генератор 18 и на его выходе усилитель 20 мощности для повышения мощности высокочастотного сигнала 14. Ионизационная камера 16 содержит, в свою очередь, наполненную газом стеклянную колбу 22 (газ 24, дополнен при необходимости металлическими парами и/или галогенами), с которой согласован, по меньшей мере, один почти произвольно выполняемый электрод 28. В зоне 12 создания сигнала предусмотрено, что за усилителем 20 мощности включен преобразователь 26 полного сопротивления, который на своем выходе соединен с электродом или каждым электродом 28. Наружный экран зоны создания сигнала образует масса 30, с которой емкостно связан электрод 28, который в виде проходного электрода ведет внутрь ионизационной камеры 16.

Таким образом, возможно создание высокочастотной лампы 10 (ВЧ-лампы) на основе сравнительно узкополосного высокочастотного сигнала 14 (в диапазоне тысяч МГц и во всем диапазоне ГГц), который с помощью преобразователя 26 полного сопротивления преобразуется в диапазон высокого напряжения, и широкой, почти произвольно выполняемой зоны световой дуги, которая не достигает массы 30, поскольку она заканчивается на внутренней поверхности стеклянной колбы 22, т.е., например, на применяемом для изготовления колбы кварцевом стекле.

Предусмотренный преобразователь 26 полного сопротивления экономит также при очень небольших высокочастотных мощностях применение требующегося до настоящего времени для высокочастотной лампы 10 блока зажигания. Кроме того, за счет большой постоянно приложенной большой силы электрического поля достигается явно более высокая степень ионизации и тем самым более высокий коэффициент полезного действия. Поскольку высокочастотная мощность длительно подается с высоким напряжением, то активные потери на вершинах электрода или каждого электрода 28, которые имеют лишь плохо проводящие материалы, меньше, что в свою очередь повышает эффективность. Простой вариант выполнения преобразователя 26 полного сопротивления содержит катушку и конденсатор. При применении компонентов 0402-SMD потребность в месте составляет менее 2 мм², а стоимость - меньше 2 центов.

Чем выше выбирается частота высокочастотного сигнала 14, тем меньше может быть прикладываемое к электроду 28 напряжение. Уже в нижнем ГГц-диапазоне, для которого имеется множество дешевых электронных блоков, напряжение может быть понижено в зависимости от желаемой длины световой дуги до нескольких кВ. Это уменьшение максимального напряжения обеспечивает преобразование с помощью явно более дешевых материалов и компонентов.

Поскольку работа происходит с узкополосными высокочастотными сигналами 14, то очень просто выполнять пригодную для высокой частоты конструкцию. Например, можно использовать полуволновые проводники со всеми их преимуществами. То есть, проводники не должны иметь желаемое волновое сопротивление. Это упрощает, например, соответствующее высокой частоте выполнение высокочастотной лампы 10.

Электрод 28 излучает энергию по многим путям или по большой поверхности. Электромагнитная энергия создает в ионизированной зоне вокруг электрода 28 высокочастотный ток, который на основе нагревания отдает энергию излучения в виде световой дуги в оптическом диапазоне. Тем самым выход энергии из электрода 28 происходит больше не в виде тока, а в виде электромагнитного поля. Электрод 28 больше не нагружается потоком тока. Первые измерения показали, что материал не выходит. Таким образом, высокочастотную лампу 10 можно использовать в течение более длительного срока службы.

В качестве усилителей 20 мощности можно использовать высоко интегрированные и дешевые высокочастотные усилители мощности для применений для мобильной радиосвязи GSM и ручных устройств, которые имеют коэффициент полезного действия свыше 60%. Коэффициенты полезного действия в 80% достижимы при работе в так называемом режиме класса Е.

Короткие проводники можно реализовывать в нижнем диапазоне ГГц почти без потерь. Тем самым для осуществляющей функцию высокочастотного пускового блока зоны 12 создания сигнала, которая предпочтительно предназначена для интегрирования в основание высокочастотной лампы (цоколь лампы), также имеется возможность для получения очень хорошего коэффициента полезного действия и тем самым для реализации с высокой степенью интеграции.

В качестве материала для выполнения электрода можно выбирать наряду с металлом также диэлектрический материал. Например, электрод 28 может состоять из керамического материала с высокой диэлектрической постоянной и очень высокой точкой плавления. Это выполнение имеет решающее значение относительно цветовой температуры и часто желательного спектра, который соответствует дневному свету. За счет этого можно обеспечивать также явно улучшенный коэффициент полезного действия.

Дополнительное преимущество этой лампы относительно всех энергосберегающих ламп состоит в том, что предлагаемая здесь высокочастотная лампа обеспечивает возможность регулирования.

Основополагающие книги по физике учат, что ионизация газа происходит лишь за счет электронной ударной ионизации, инициируемой выстреливанием электронного пучка, тепловой ионизации при экстремально высоких температурах (10⁶К) или фотоионизации с помощью ультрафиолетового света. Помимо этого изобретатель реализовал в диапазоне ГГц экспериментально физические конструкции, с помощью которых возникали ионизированные зоны за счет подачи относительно небольшой высокочастотной энергии. Эти результаты совпадают с другими опубликованными результатами, например, “Experimente mit Hochfrequenz” («Эксперименты с высокой частотой»), H. Chmela, Franzis-Verlag, которые, однако, проводились в диапазоне МГц. Это называется в последующем высокочастотной ионизацией. Также в статье “A Novel Spark-Plug for Improved Ignition in Engines with Gasoline Direct Injection (GDI) («Новая свеча зажигания для улучшенного зажигания в двигателях с прямым впрыском бензина (GDI)), K.Linkenheil и др., IEEE Transactions on Plasma Science, Vol. 33, No. 5, Oct. 2005, доказана эта высокочастотная ионизация и подчеркнуто, что дополнительное ультрафиолетовое излучение обеспечивает эту ионизацию при меньших силах электрического поля.

Если ионизированный газ имеет одинаковое количество электронов и ионов, то он является в среднем не имеющим пространственного заряда газом и называется плазмой.

На основании уравнений Максвелла можно показать, что для ионизированного газа имеют силу следующие математические взаимосвязи:

Относительная диэлектрическая постоянная:

e_r=1-(Ne²)/e₀/m/(u²+w²) (1)

Относительная проводимость: k=(Ne²u)/m/(u²+w²) (2)

Частота плазмы: wp=e(Ne²/m/e₀) (3)

где

N - число электронов в единице объема,

е - заряд электрона,

m - масса электрона,

е₀ - постоянная электрического поля,

u - частота столкновений электронов с молекулами газа,

w - частота высокочастотного сигнала.

Более детальные исследования показали, что ниже частоты плазмы невозможно распространение электромагнитной энергии, и в плазме не происходят потери. В противоположность этому, пространство имеет реальное волновое сопротивление Zf выше частоты плазмы. Сопротивление Zf падает к более высоким частотам и экспоненциально приближается к волновому сопротивлению Z₀ около 377W. То есть, при более высоких частотах требуются меньшие напряжения для получения тех же мощностей, чем при более низких частотах. Уравнение (2) показывает, что (небольшое) сопротивление и тем самым потери возрастают с увеличением частоты. Следовательно, можно лучше нагревать газы при более высоких температурах.

Из анализа атмосферы для свойств передачи высокочастотных сигналов следует, что в диапазоне сотен и тысяч МГц излучение почти совсем не поглощается, в то время как при частоте 50 ГГц все излучение поглощается в виде молекулярной абсорбции в водороде, соответственно, кислороде. В нижнем МГц-диапазоне можно применять так называемые трансформаторы Тесла для создания генераторов мощностью 100 Вт с выходным напряжением 5 кВ и тем самым для получения искрового промежутка длиной 10 см в воздухе, смотри также указанный выше источник «Эксперименты с высокой частотой». Автор изобретения на частоте 2,5 ГГц с помощью передатчика мощностью 10 Вт и напряжением 2 кВ уже создал искровой промежуток длиной 1 см.

Ниже приводится описание создания сигнала в высокочастотной лампе 10. В начальном состоянии (режим зажигания) ионизационная камера 16 действует как небольшая емкость с параллельным высокоомным сопротивлением. Непосредственно после совершившейся ионизации (режим свечения) увеличивается емкость и уменьшается параллельное сопротивление. Следовательно, изменяется после совершившегося зажигания резонансная частота f_r. Поэтому предпочтительно, когда создание сигнала, т.е. функция зоны 12 создания сигнала, после совершенного зажигания высокочастотной лампы 10 способно осуществлять быстрый одноразовый скачок частоты с fr₁ на fr₂. Важно то, что выходное сопротивление Z_aus зоны 12 создания сигнала соответствует входному сопротивлению Z_ein ионизационной камеры 16 после совершенного зажигания, соответственно, комплексно согласовано с ним.

С помощью так называемых трехмерных высокочастотных имитаторов можно рассчитывать электромагнитные поля и входное сопротивление Z_ein перед моментом зажигания лампы. Имитаторы, естественно, не учитывают высокочастотную ионизацию и зажигание. Если необходимо определять входное сопротивление Z_ein после зажигания, то это возможно с помощью так называемого горячего измерения параметров управления. Оно известно из измерения электрических свойств мощных транзисторов.

Указанный выше скачок частоты можно реализовать либо с помощью изменяемого с помощью напряжения генератора 18, например, при выполнении в виде так называемого генератора VCO (управляемого напряжением генератора), либо с помощью быстрого электронного переключения между двумя неизменными генераторами. Поскольку генераторы VCO в нижнем ГГц-диапазоне доступны в виде очень дешевых модулей, они являются особенно предпочтительными. На фиг.1 показан высокочастотный генератор 18 в виде переключаемого высокочастотного генератора 18. Он нагружается сигналом 32 регулирования. Высокочастотный сигнал 14, т.е. выходной сигнал генератора 18, который обычно лежит в диапазоне мВт, усиливается с помощью усилителя 20 мощности до диапазона нескольких или десятков Вт. Высоко интегрированные электронные усилители 20 мощности в нижнем ГГц-диапазоне имеют коэффициенты полезного действия намного выше 60%, являются дешевыми и потому предпочтительными.

Для приложения к ионизационной камере 16 возможно высокого напряжения, с помощью преобразователя 26 полного сопротивления выполняется преобразование полного сопротивления. Для этого имеется в высокочастотном диапазоне широкий спектр схем. Дешевая схема состоит из конденсаторов и катушек (многоступенчатый гамма-трансформатор), и ее описание приведено в учебнике Hochfrequenztechnik" («Высокочастотная техника»), Н.Heuermann, Vieweg-Verlag. Преобразователь 26 полного сопротивления может быть выполнен одноступенчатым и многоступенчатым. Наряду с преобразованием вверх уровня полного сопротивления и тем самым также напряжения, содержащаяся в преобразователе 26 полного сопротивления схема должна осуществлять также согласование с электродом 26 ионизационной камеры 16. Выходное сопротивление Z_aus должно по возможности лежать в диапазоне десятков Ом или диапазоне нескольких кОм или выше.

Напряжение на электроде 28 в ионизационной камере 16 вычисляется непосредственно из выходной мощности P_out усилителя 20 и сопротивления Z_aus:

Следовательно, рабочую точку необходимо выбирать так, что она лежит явно выше частоты wp плазмы.

Для получения максимально возможной эффективности в предпочтительном варианте выполнения изобретения предусмотрено, что отражается возможно меньшая высокочастотная мощность. Для этого особенно пригодна схема, показанная схематично в упрощенном виде на фиг.2. Содержащаяся в зоне 12 создания сигнала схема активируется управляющим сигналом 32 (смотри также фиг.1). Обрабатывающий блок 34 типа микропроцессора устанавливает высокочастотный генератор 18 на частоту f_r2 для режима зажигания. Генерируемый для этого обрабатывающим блоком 34 сигнал управления называется для отличия от сигнала 32 регулирования также возбуждающим сигналом 35. Генерируемый высокочастотный сигнал 14 усиливается с помощью усилителя 20 мощности, проходит через имеющий низкие потери элемент связи 36 и попадает через преобразователь 26 полного сопротивления на электрод 28 ионизационной камеры 16, в которой заключена газовая смесь с помощью оболочки из кварцевого стекла стеклянной колбы 22. Как только зажигается высокочастотная лампа 10, от электрода 28 отражается значительно более высокая высокочастотная мощность. Она попадает на элемент 36 связи и через него в ослабленном виде подается на высокочастотный детектор 38. Измененный при этом выходной сигнал высокочастотного детектора 38 принимается обрабатывающим блоком 34, который вызывает скачок частоты посредством установки высокочастотного генератора 18 на частоту f_r2 режима свечения.

Для этого режима свечения имеется следующая оптимизация: обрабатывающий блок 34 изменяет частоту высокочастотного сигнала 14 вокруг частоты f_r2 на небольшую положительную и небольшую отрицательную величину f_rΔ и выдает соответствующий возбуждающий сигнал 35. Отраженные мощности измеряются для трех частотных точек f_r2-f_rΔ, f_r2, f_r2+f_rΔ. Затем величина с наименьшей отраженной мощностью становится новой выходной величиной. Это регулирование непрерывно повторяется. Таким образом, обеспечивается, что всегда возможно больше высокочастотной мощности подается в ионизационную камеру 16 и возможно меньше преобразуется в тепловые потери.

На фиг.3 показан предпочтительный вариант выполнения высокочастотной лампы 10, которая отличается симметричной конструкцией. При этом после высокочастотного генератора 18 включен имеющий небольшие потери делитель 40 сигнала с первым и вторым выходом 42, 44 делителя сигнала. Усилитель 20 мощности (смотри фиг.1 или 2) соединен с первым выходом 42 делителя сигнала, после него включены схемные компоненты, описание которых уже приведено выше применительно к фиг.1 или фиг.2. Со вторым выходом 44 делителя сигнала соединено средство 46 для сдвига фазы, после которого включены последовательно второй усилитель 48 мощности, второй преобразователь 50 полного сопротивления и второй электрод 52. Создаваемый с помощью высокочастотного генератора 18 высокочастотный сигнал 14 разделяется с помощью делителя 40 сигнала, в частности, на две равные доли, т.е. на высокочастотный сигнал 14 и второй высокочастотный сигнал 14'.

«Верхний» путь сигнала через усилитель 20, преобразователь 26 полного сопротивления вплоть до первого электрода 28 (слева) является неизменным по сравнению с состоянием, показанным на фиг.1 или фиг.2. В «нижнем» пути сигнала находится сначала в качестве средства 46 для сдвига фазы фазовращатель с поворотом фазы на 180º, который может быть реализован, например, в виде длинной линии. После этого противофазный сигнал усиливается с помощью второго усилителя 48 по мощности и по напряжению с помощью второго преобразователя 50 полного сопротивления для подачи в конечном итоге на второй электрод 52 (справа).

Эта конструкция имеет те преимущества, что усиление обоих усилителей 20, 48 просто суммируется без дополнительных схем, что плазма в ионизационной камере 16 находится точечно в середине, и что к стеклянной колбе 22 не надо подводить массу (смотри фиг.1 или 2, позиция 30).

Эту высокочастотную лампу 10 с показанным управляемом режимом можно, естественно, применять также в регулируемом режиме, т.е. в показанном на фиг.1 варианте выполнения, описание которого приведено выше.

Независимо от количества преобразований полного сопротивления (на фиг.1, фиг.2 лишь один преобразователь 26 полного сопротивления, на фиг.3 два преобразователя полного сопротивления, а именно, преобразователь 26 полного сопротивления и второй преобразователь 50 полного сопротивления), предпочтительным является устройство для преобразования полного сопротивления, показанное на фиг.4. На фиг.4 показана в качестве головки лампы ионизационная камера 16 высокочастотной газоразрядной лампы 10 (смотри фиг.1) со стеклянной колбой 22 и зоной 54 изоляции давления (проходом через стекло). При коротком подводящем проводнике 56, который как бы образует вход преобразователя 26, 50 полного сопротивления, это может быть чисто коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. Он, так же как и остальная часть этой распределенной схемы, находится в круглой трубке 58, которая имеет на конце колпачок 60 с отверстием 62, который выполнен в виде шайбы. Эта трубка 58 образует массу для этой симметрично распределенной схемы, а колпачок 60 образует массу для электрода 28. Подводящий проводник 56 соединен с первой и второй проводящей дугой 64, 66. Первая проводящая дуга 64 соединена с расположенным в проходе 54 через стекло внутренним проводником 68, который изготовлен, например, из молибдена. Этот проводник передает в свою очередь высокочастотный сигнал 14 (смотри фиг.1) на электрод 28, который окружен газом или смесью газа и паров металла.

Вторая проводящая дуга 66 является в схеме небольшой, включенной на массу индуктивностью. Первая проводящая дуга 64 и внутренний проводник 68 образуют значительно большую индуктивность. Головная часть из элемента 28 и соответствующей массы может быть представлена небольшим конденсатором и включенным параллельно высокоомным сопротивлением. Следовательно, схема образует параллельный колебательный контур со связью через индуктивность. Индуктивность должна быть в резонансе с емкостью. Напряжение в точке связи в зоне начала подводящего проводника 56 заметно трансформируется вверх к электроду 28.

Это преобразование полного сопротивления является очень компактным, простым и устойчивым, действующий в качестве трансформатора участок содержит, по меньшей мере, подводящий проводник 56, а также первую и вторую проводящую дугу 64, 66. Непосредственное соединение внутреннего проводника 68 через первую и вторую проводящую дугу 64, 66 с массой понижает температуру электрода 28. Механическая конструкция является стабильной и компактной. Однако при очень высоких давлениях и/или очень малых мощностях или же для увеличения коэффициента полезного действия могут быть предпочтительней многоступенчатые преобразования. Преобразования с помощью концентрированных конструктивных элементов, которые известны, смотри H.Heuermann, «Высокочастотная техника», имеют относительно низкие добротности и тем самым относительно большие потери. Улучшенный в этом отношении вариант выполнения показан на фиг.5.

Схема на фиг.5 отличается от схемы на фиг.4 высокоомным выполнением удлиненного проводящего участка 70, вместо предусмотренного ранее на этом месте короткого подводящего проводника 56, для реализации последовательной индуктивности и чисто емкостной связью удлиненного проводящего участка 70 с образованной трубкой 58 массой. Кроме того, с помощью первой и второй проводящей дуги 64, 66 образуются на основании симметрии проводников два небольших конденсатора 72, 74. Последние являются двумя включенными параллельно гамма-трансформаторами (смотри H.Heuermann, «Высокочастотная техника»). Показанная на фиг.5 схема с действующим в качестве многоступенчатого трансформатора участком содержит удлиненный проводящий участок 70, оба конденсатора 72, 74, а также первую и вторую проводящую дугу 64, 66. Первый трансформатор образован последовательной индуктивностью удлиненного проводящего участка 70 и включенной на массу емкостью одного из образованных за счет симметрии проводников конденсаторов 72. Второй трансформатор образован последовательной емкостью второго образованного за счет симметрии проводников конденсатора 74 и включенной на массу индуктивностью 64 второй проводящей дуги. Третья ступень преобразования полного сопротивления остается без изменений. Преимущества этой несколько более сложной схемы состоят в более высоком коэффициенте трансформации и большей ширине полосы. Для обоих вариантов выполнения (фиг.4 и фиг.5) справедливо, что высокочастотный сигнал через экранированную волноводную структуру (в данном случае трубку 58), которая за счет выполнения внутренних проводников 56, 64, 66, 68; 70, 64, 66, 68 имеет такую форму, что обеспечивается преобразование полного сопротивления, подается на стеклянную колбу 22. Эта конструкция имеет по сравнению с высокочастотными антенными лампами то преимущество, что не происходит высокочастотное излучение и тем самым лампа допускается к использованию. Кроме того, повышается коэффициент полезного действия. Высокочастотная нагрузка (заполненная стеклянная колба 22 с коротким проходным электродом 28) является очень высокоомной, за счет чего при согласовании получаются очень большие силы электрического поля при небольших мощностях.

Моды полых пространств глубоко изучены научно и технически и реализованы во многих компонентах, таких как высокочастотные фильтры. Эти моды могут существовать, начиная с определенной нижней, так называемой граничной частоты. Они часто применяются в технике, поскольку потери в металле являются очень малыми. На фиг.6 показана возможная мода (Е₀₁) полого пространства. Она представляет интерес для осуществления в высокочастотной лампе 10 (смотри фиг.1, 2, 3) для освещения помещений или для других применений, поскольку электрическое поле (и тем самым также плазма) имеет оптимальную форму большого шара. В относительно большой ионизационной камере 16 имеются лишь линии поля, которые распространяются только параллельно к поверхностям массы. Дополнительно к этому эти наиболее сильные электрические поля образуют кольцо, которое обеспечивает шар максимального свечения.

Возможный вариант выполнения высокочастотной лампы 10 (смотри фиг.1, 2, 3) в виде лампы 76 с пустотелым резонатором (коротко HR-лампы) для возбуждения моды Е₀₁ показана на фиг.7. На фиг.7 показана система для случая выполнения HR-лампы 76 в не симметричном виде (смотри фиг.1 и 2). Для обеих возможных схем магнитное поле возбуждается с помощью петлевидного электрода 78. При этом симметричное решение (смотри фиг.3) предотвращает намного лучше, чем не симметричное решение возникновение других не желательных мод полого пространства. Таким образом, петлевидный электрод 78 HR-лампы 76 является всего лишь элементом связи для резонатора, который образован лишь из ограничения возможно слегка металлизированных поверхностей стеклянной колбы 22. С помощью регулируемой связи k (смотри H.Heuermann, «Высокочастотная техника») можно снова выполнять трансформацию напряжения. Эта трансформация (с помощью слабой связи можно обеспечивать высокую трансформацию) представлена в H.Heuermann, «Высокочастотная техника» в качестве гамма-трансформации, которая слегка расстраивает резонансную частоту. При увеличении величины трансформации уменьшается ширина полосы.

В показанном случае моды Е₀₁, подлежащий образованию в ионизационной камере 16 плазменный шар (зона наибольших токов в плазме) находится лишь в полом пространстве и не находится в контакте ни с петлевидным электродом 78 (петлевыми электродами 78, не изображены, при симметричном решении, согласно фиг.3), ни с массой. Естественно, что в этом случае также ионизируется все содержимое ионизационной камеры 16. Пути ионизации можно в первом приближении рассматривать в качестве активных сопротивлений (потребителей). Они уменьшают реактивную зону резонатора, так что здесь может быть также полезной скачкообразная перестройка частоты.

Выбор моды и геометрическое выполнение электрода оказывает влияние на максимальную плазменную зону и получаемое входное сопротивление Z_ein HR-лампы 76. С помощью трехмерных имитаторов высокочастотного поля можно представлять электромагнитные поля внутри стеклянной колбы 22 по ориентации и по абсолютной величине. Зоны с наибольшими силами электрического поля являются зонами, в которых протекают наибольшие плазменные токи. Эти тем самым наиболее горячие зоны развязаны, соответственно, с электродом или с каждым электродом 78.

Приведенные выше выполнения электродов относились лишь к применению металлического электрода 28, 52, 78. Согласно особенно предпочтительному варианту выполнения изобретения, вместо металлического электрода 28, 52, 78 применяется чисто диэлектрический электрод или смешанная конструкция из металлического сердечника и диэлектрической оболочки. Если применяется лишь диэлектрик (с относительно большой диэлектрической постоянной) в качестве электрода, то это называется в высокочастотной технике диэлектрическим проводом или диэлектрическим резонатором. При диэлектрическом проводе предпочтительно выбирается гибридная основная волна НЕ₁₁ в качестве проводящей моды. Для диэлектрического резонатора можно использовать также другие имеющие низкие потери моды в зависимости от связи. Если же применяется смешанная конструкция из металлического сердечника и диэлектрической оболочки, то возникает поверхностный проводник Гоубау (называемый также проводником Гоубау-Хармша), который обеспечивает передачу с очень низкими потерями в диапазоне сотен МГц вплоть до диапазона ГГц.

Эти обе конструкции (в целом диэлектрические электроды) можно использовать вместо металлических электродов 28; 52 или выполняющих функцию элемента связи петлевидных электродов 78. При этом изменяется структура связи указанных, например, в варианте выполнения, согласно фиг.4, элементов, а именно, электрода 28, зоны изоляции давления/ прохода 54 через стекло и внутреннего проводника 68. В зависимости от желаемой высокочастотной моды можно применять широкий спектр механических конструкций. Пример возбуждения основной моды (способной распространяться от 0 Гц) показан на фиг.8. Другой пример показан на фиг.9 для возбуждения моды Е₀₁, осуществление которой является очень предпочтительным. Содержащийся на фиг.8 текст гласит «волна Н₁₁» и «λ/2». Содержащийся на фиг.9 текст гласит «волна Е₀₁», «ε₁=81ε₀», «ε₂=ε₀», «λ/2» и «λ=14,4а<λ_С=23,6а».

Как указывалось выше, диэлектрический электрод можно применять вместо другого электрода 28, 52, 78 в ВЧ-лампе 10 или HR-лампе 76 (смотри фиг.1, 2, 3, соответственно, 7). В HR-лампе 76 ничего не изменяется в волноводной моде. Необходимо лишь оптимировать геометрическую форму диэлектрического провода в соответствии с условиями связи. Следовательно, переходят с коаксиальной моды на моду диэлектрического проводника и в конечном итоге на моду шарового волновода. Несколько другое происходит в высокочастотной лампе 10. Здесь чисто внешне изменяется мало что. Например, на фиг.10 показана высокочастотная лампа 10, которая при применении диэлектрического электрода называется также диэлектрической лампой, над тарелкой 80 массы (стеклянная колба 22 не изображена) для генерирования точечного света при симметричном управлении с одной стороны, т.е. с двумя электродами 82, 84, в варианте выполнения, который может быть осуществлен с помощью металлических, смешанных или чисто диэлектрических материалов электрода. Однако в случае металлического электрода речь идет о колебательном контуре LC, а при диэлектрическом электроде - о моде диэлектрического резонатора. Показанный на фиг.10 вариант выполнения создает в обоих случаях свечение точечного источника, который расположен между обоими электродами 82, 84. Это расположение является предпочтительным для выполнения высокочастотной лампы 10 для применений при высоком давлении.

Если необходимо дополнительно или в качестве альтернативного решения к предложенным здесь мерам еще больше повышать напряжение резонатора для усиления электрического поля, то это возможно за счет улучшения добротности под нагрузкой. В DE 10 2004 054 443 (H.Heuermann, A.Sadeghfam, M.Luenebach «Резонаторная система и способ для повышения добротности под нагрузкой колебательного контура») содержится большое количество схемных решений, которые можно использовать также в данном случае. В соответствии с этим, полное содержание раскрытия указанного выше DE 10 2004 054 443 включается в данное описание.

Ниже представлены другие варианты выполнения или возможности выполнения изобретения, по меньшей мере, конспективно. Использование магнитов обеспечивает возможность простого манипулирования формой пути ионизации. Поскольку выполнение электродов, т.е. их выполнение относительно формы и конструкции, в принципе является произвольным, то высокочастотную лампы 10 можно использовать также в качестве осветительного средства для эффектных рекламных ламп. За счет подходящего выбора частот можно очень быстро управлять различными путями ионизации, что открывает новые пути для выполнения ламп. Среди прочего, можно подвергать ионизации зоны с различными светящимися материалами (фосфорами) и тем самым получать различные цвета. Это обеспечивает возможность создания индикаторных устройств типа плазменного телевидения.

Может быть также заменен классический принцип плазменного телевидения высокочастотным возбуждением. Вместо низкочастотных управляющих сигналов можно применять два противотактных высокочастотных управляющих сигнала. Преобразование полного сопротивления обеспечивает также в этом случае высокие напряжения при очень небольших мощностях. Кроме того, в настоящее время управление тремя цветами одного пикселя осуществляется через 3×2 линии передачи данных. В противоположность этому, с помощью способа частотного уплотнения можно управлять пикселем лишь через две линии. Это выполнение, среди прочего, приводит к повышению разрешения изображения. За счет этого, наряду с коэффициентом полезного действия, можно улучшать время реакции во всех вариантах плазменного телевидения.

В качестве вывода данное изобретение можно коротко характеризовать следующим образом. Предложена новая конструкция для выполнения высокочастотной лампы 10 для применения с низким и высоким давлением, а также способ ее работы, которые пригодны, в частности, для улучшения свойств относительно коэффициента полезного действия, спектра излучения, стоимости и длительности срока службы тем, что на основании включенного после усилителя 20 мощности преобразователя 26 полного сопротивления также при очень небольших высокочастотных мощностях нет больше необходимости в блоке зажигания, поскольку с помощью преобразования полного сопротивления обеспечивается приложение по возможности наиболее высокого напряжения к ионизационной камере 16. Эту высокочастотную лампу 10 можно использовать в качестве газоразрядной лампы как высокого давления, так и низкого давления. Классический стартер не требуется. Высокочастотная лампа 10 имеет в зависимости от выполнения небольшую точечную или имеющую форму большого шара ионизационную зону с большими потоками тока и тем самым с высокими цветовыми температурами с площадью до нескольких квадратных дециметров и обеспечивает возможность любого регулирования световой мощности. Эта возможность регулирования и лучший световой спектр позволяют использовать высокочастотную лампу для освещения внутренних помещений. Большой срок службы, спектр дневного света, небольшая стоимость и выдерживание больших мощностей позволяют использовать высокочастотную лампу 10 с точечной зоной высокого тока в приборах, таких как так называемые маячки и проекторы, а также в качестве лампы для фары автомобиля. Большой коэффициент полезного действия и наивысшие цветовые температуры можно обеспечивать с помощью этой высокочастотной лампы 10, среди прочего, за счет использования диэлектрических электродов. Высокочастотную лампу 10 можно изготавливать очень экономично с помощью высокочастотных электронных конструктивных элементов, которые на основе телекоммуникационного рынка являются очень дешевыми, и обычной технологии газоразрядных ламп, тем более, что требования в высокому напряжению являются значительно меньшими по сравнению с классическими пусковыми схемами.

Перечень ссылочных позиций

10 Высокочастотная лампа, ВЧ-лампа

12 Зона создания сигнала

14 Высокочастотный сигнал

14 Высокочастотный сигнал

16 Ионизационная камера

18 Высокочастотный генератор

20 Усилитель мощности

22 Стеклянная колба

24 Газ

26 Преобразователь полного сопротивления

28 Электрод

30 Масса

32 Сигнал регулирования

34 Обрабатывающий блок

35 Возбуждающий сигнал

36 Элемент связи

38 Высокочастотный детектор

40 Делитель сигнала

42 Выход делителя сигнала

44 Выход делителя сигнала

46 Средство для сдвига фазы

48 Усилитель мощности

50 Преобразователь полного сопротивления

52 Второй электрод

54 Зона изоляции от давления

56 Подводящий проводник

58 Трубка

60 Колпачок

62 Отверстие

64 Первая проводящая дуга

66 Вторая проводящая дуга

68 Внутренний проводник

70 Проводящий участок

72 Конденсатор

74 Конденсатор

76 Лампа с полым резонатором, HR-лампа

78 Петлевидный электрод

80 Тарелка массы

82 Электрод

84 Электрод

Изобретение относится к области светотехники. Технический результат - повышение коэффициента полезного действия, спектра излучения и срока службы. Высокочастотная лампа (10) снабжена включенным после усилителя (20) мощности преобразователем (26) полного сопротивления, который обеспечивает приложение наиболее высокого напряжения к ионизационной камере (16). 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Высокочастотная лампа (10), содержащая зону (12) создания сигнала для генерирования высокочастотного сигнала (14) и включенную после нее ионизационную камеру (16), в которой зона (12) создания сигнала содержит переключаемый высокочастотный генератор (18) и на его выходе усилитель (20) мощности для повышения мощности высокочастотного сигнала (14), в которой ионизационная камера (16), которая содержит, по меньшей мере, одну заполненную газом стеклянную колбу (22), снабжена по меньшей мере одним ассоциированным электродом (28), и в которой после усилителя (20) мощности включен преобразователь (26) полного сопротивления, который на своем выходе соединен с электродом (28) или с каждым электродом (28), при этом зона (12) создания сигнала дополнительно содержит включенный после усилителя (20) мощности, в частности расположенный между усилителем (20) мощности и преобразователем (26) полного сопротивления, элемент (36) связи, высокочастотный детектор (38) и обрабатывающий блок (34),
при этом отраженный при работе высокочастотной лампы (10) на электроде (28) высокочастотный сигнал подается через элемент (36) связи на высокочастотный детектор (38), и
при этом создаваемый на основании выходного сигнала высокочастотного детектора (38) обрабатывающим блоком (34) в качестве возбуждающего сигнала (35) сигнал регулирования подается в высокочастотный генератор (18) для оптимизации высокочастотного сигнала (14) на основании отраженного сигнала.

2. Высокочастотная лампа (10) по п.1, в которой после высокочастотного генератора (18) включен делитель (40) сигнала с первым и вторым выходом (42, 44) делителя сигнала, и усилитель (20) мощности подключен к первому выходу (42) делителя сигнала, при этом ко второму выходу (44) делителя сигнала подключены последовательно друг за другом средство (46) для сдвига фазы, второй усилитель (48) мощности, второй преобразователь (50) полного сопротивления и второй электрод (52).

3. Высокочастотная лампа (10) по п.1, в которой преобразователь (26) полного сопротивления, или преобразователь (50) полного сопротивления, и/или второй преобразователь (50) полного сопротивления содержит одноступенчатый или многоступенчатый преобразовательный участок (56, 66, 64; 70, 74, 66, 64).

4. Высокочастотная лампа (10) по п.1, в которой электрод (28) или каждый электрод (28) являются диэлектрическими, в частности, образованы с помощью окруженного диэлектрической оболочкой металлического сердечника.

5. Высокочастотная лампа (10) по п.1, в которой предусмотрен петлевидный электрод (78).

6. Высокочастотная лампа (10) по п.1, в которой стеклянная колба (22) заполнена смесью по меньшей мере двух газов, в частности точно трех газов, с различными спектрами излучения.

7. Высокочастотная лампа (10) по п.1, в которой ионизационная камера (16) содержит по меньшей мере две стеклянные колбы (22), в частности три стеклянные колбы (22), которые заполнены каждая газом с различными спектрами излучения, и при этом с каждой стеклянной колбой (22) ассоциирован электрод (28) для подвода высокочастотного сигнала (14).

8. Способ работы высокочастотной лампы (10) по п.1, в котором с помощью высокочастотного генератора (18) генерируют высокочастотный сигнал (14), при этом мощность высокочастотного сигнала (14) повышают с помощью включенного за генератором усилителя (20) мощности, при этом высокочастотный сигнал (14) с помощью включенного после усилителя (20) мощности преобразователя (50) полного сопротивления преобразуют в диапазон высокого напряжения, и
при этом преобразованный высокочастотный сигнал (14) подают на электрод (28), в котором высокочастотный детектор (38) обнаруживает отраженный от электрода (28) при зажигании высокочастотной лампы (10) и подаваемый через элемент (36) связи высокочастотный сигнал, и при этом обрабатывающий блок (34) выполнен с возможностью оптимизации высокочастотного сигнала (14) согласует сигнал (32) регулирования на основании выходного сигнала высокочастотного детектора (38), в частности изменяет на заданное положительное или отрицательное значение, и генерирует соответствующий возбуждающий сигнал (35) на основании сигнала (32) регулирования и выходного сигнала высокочастотного детектора (38).

9. Способ по п.8 работы высокочастотной лампы (10) по п.2,
в котором делитель (40) сигнала отделяет от высокочастотного сигнала (14) второй высокочастотный сигнал (14'), в частности так, что остающийся в качестве высокочастотного сигнала (14) высокочастотный сигнал и второй высокочастотный сигнал (14') являются по меньшей мере, по существу, идентичными,
при этом средство (46) для фазового сдвига сдвигает по фазе второй высокочастотный сигнал (14'), включенный за ним усилитель (48) мощности повышает мощность сдвинутого по фазе второго высокочастотного сигнала (14') и при этом включенный за ним второй преобразователь (50) полного сопротивления преобразует одноступенчато или многоступенчато полученный второй высокочастотный сигнал (14') и подает его на второй электрод (52).

10. Способ по п.8 или 9, в котором преобразователь (26; 50) полного сопротивления трансформирует высокочастотный сигнал одноступенчато или многоступенчато.

11. Способ по п.8 работы высокочастотной лампы (10) по п.6, в котором с помощью высокочастотного генератора (18) генерируют по меньшей мере два высокочастотных сигнала (14) и подают по меньшей мере на один электрод (28).

12. Способ по п.8 работы высокочастотной лампы (10) по п.7,
в котором с помощью высокочастотного генератора (18) генерируют по меньшей мере два высокочастотных сигнала (14) и подают каждый высокочастотный сигнал (14) точно на один из по меньшей мере двух электродов (28).

13. Индикаторное устройство с множеством расположенных в виде строк и столбцов высокочастотных ламп (10) по любому из пп.6 или 7.

14. Способ работы индикаторного устройства по п.13, в котором каждая высокочастотная лампа (10) работает по способу по любому из пп.11 или 12.