高频灯及其操作方法_4

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和第二阻抗变换器50)的数量无关地,如图4所示的用于阻抗变换的装置是有利的。图4示出了具有玻壳22和压力隔离区54(玻璃套管)的高压气体放电灯10(参见图1)的电离室16作为灯头。几乎形成阻抗变换器26、50的输入端的短的输送导线56可以是波阻为50欧姆的纯同轴电缆。该输送导线以及该分布式电路的剩余部分位于圆形管58中,管58在末端具有类似于垫圈的带有孔62的盖60。该管58构成用于该非对称的分布式电路的地电势,并且盖60构成电极28的地电势。输送导线56与第一和第二导线弧64、66相连。第一导线弧64与设置在玻璃套管54中的例如由钼制造的内导体64相连。其又将高频信号14(参见图1)引导到被气体或气体金属蒸汽混合物包围的电极28。
[0091]电路技术地,第二导线弧66涉及相对于地电势连接的小的电感。第一导线弧64和内导体68构成明显更大的电感。由电极28和相应地电势构成的头部分可以通过小的电容器和并联连接的欧姆负载电阻来描述。因此,电路构成耦接有电感的并联振荡回路。电感必须与电容谐振。输送电路56的开始区域中耦接点处的电压明显朝着电极28被提高。
[0092]该单级的阻抗变换非常紧凑、简单和健壮。与其对应的单级变换作用的段至少包括输送导线56以及第一和第二导线弧64、66。经由第一和第二导线弧64、66将内导体68直接连接到地电势降低电极28的温度。机械结构是稳定的和紧凑的。但是,对于非常高的压力和/或非常小的功率或者还对于效率的改善,多级变换提供了优点。具有已知的集中的部件(参见H.Heuermann:“Hochfrequenztechnik”,出处如上)的转换具有相对差的品质,并因此具有相对大的损耗。在图5中示出了在这个方面再次改善的实施形式。
[0093]图5中的电路与图4中所示的电路的区别在于延长的导线片70的高欧姆设计,代替先前设置在其位置处的短的输送导线56用于实现串联电感,区别还在于纯电容地将延长的导线片70耦接到由管58构成的地电势。此外,以第一和第二导线弧64、66由于导线几何结构产生两个小的电容器72、74。后者涉及两个串联的伽玛变压器(参见H.Heuermann:“Hochfrequenztechnik”,出处如上)。图5中所示的具有多级变换作用段的电路具有延长的导线片70、两个电容器72、74以及第一和第二导线弧64、66。第一变换器由延长的导线片70的串联电感和通过导线几何结构产生的电容器72的连接到地电势的电容构成。第二变换器由通过导线几何结构构成的第二电容器74的串联电容60以及第二导线弧的连接到地电势的电感64构成。阻抗变换器的第三级如通常那样。这个略微复杂的电路的优点在于更高的变换比和更大的带宽。对于两个实施方式(图4和图5),高频信号经由屏蔽的波导结构(在具体例子中是管58)被馈送到玻壳22,其中屏蔽的波导结构通过内导体56、64、66,68 ;70、64、66、68的配置形成为使得包含阻抗变换。该结构相对于HF天线灯具有以下优点:不发生HF辐射,灯因此是可允许的。此外,效率提高了。HF负载(具有短的套管电极28的填充后的玻壳22)是非常高欧姆的,由此在匹配时在小功率的情况下提供非常大的电场强。
[0094]空腔模式非常好地在科学和技术方面被研宄,并且在很多部件、如HF滤波器中被实现。从某个低的所谓截止频率开始,该模式可以存在。其在技术中经常被使用,因为金属损耗非常低。图6示出了一种可能的空腔模式(Etll)。该空腔模式对于高频灯10 (图1、图2、图3)执行空间照明或者对于其他应用非常有吸引力,因为电场(并因此还有等离子)具有大球的优选形状。在相对大的电离室16中只存在只平行于地电势面传播的场力线。此夕卜,该最强的电场形成确保最大发光球的环。
[0095]在图7中示出了作为用于激励Etll模式的空腔谐振器灯76 (简称为HR灯)的高频灯10 (图1、图2、图3)的一种可能的实施方式。图7示出了用于以下情形的结构,即HR灯76以非对称的电路技术(对比图1或图2)被设计。对于两个可能的电路技术,通过环路形电极78激励磁场。其中,对称的方案(图3)比非对称的方案更好地阻止了其他不期望的空腔模式的出现。HR灯76的环路形电极78因此仅仅还是用于只由玻壳22的在可能的情况下略微金属化的表面的界限所构成的谐振器的耦接元件。借助于可调节的耦接k (参见H.Heuermann 'Hochfrequenztechnik”,出处如上),又可以进行电压变换。在H.Heuermann:“Hochfrequenztechnik”(出处如上)中,该变换(借助于弱的親接可以产生大的变换)被显示略微与谐振频率失谐的伽玛变换。随着变换值的增加,带宽降低。
[0096]在所述Etll模式的情况下,形成在电离室16中的等离子球(等离子最大流的区域)仅位于空腔中,并且既不与环路形电极78(电极78,为示出,在根据图3的对称方案中)接触,也不与地电势接触。当然,电离室16的整个内容在这里也被电离。电离路段在第一近似中可以被看作欧姆电阻(负载)。其使反应谐振器区域“变小”,使得这里在可能的情况下跳频也是有用的。
[0097]模式的选择以及电极的几何设计对HF灯76的最大等离子区域和所得到的输入电阻Z-有影响。借助于3D-HF场模拟器,可以在玻壳22的内部中以定向和绝对大小表现电磁场。具有最大电场强的区域是其中最大等离子流流动的区域。该因此最热的区域因此与该电极或每个电极78去耦接。
[0098]目前的电极配置只涉及使用金属电极28、52、78。本发明的一个非常有利的实施方式是,代替金属电极28、52、78,使用纯介电的电极或者由金属芯和介电包层构成的混合结构。如果只使用电介质(具有相对较大的介电常数)作为电极,则在HF技术中将其称为介电线路或介电谐振器。对于介电线路,优选选择混合基波HE1^t为路线模式。对于介质谐振器,根据耦接也能使用其他更低损耗的模式。相反,如果使用由金属芯和介电包层构成的混合结构,则产生Goubau表面线(也被称为Goubou-Harms线),它允许在两位数MHz范围中直到GHz范围中非常低损耗的传输。
[0099]可以使用这两个结构(一般地,介电电极),代替金属电极28 ;52或者用作为耦接元件的环路形电极78。在这种情况下,例如在根据图4的实施方式中为其描述的元件,即电极28、压力隔离区/玻璃套管54和内倒替68的耦接结构改变了。根据所期望的高频模式,能对机械结构应用更大的谱。图8示出了用于激励基本模式的一个例子(其能从OHz开始传播)。图9示出了另一个例子用于激励Etll模式,该模式的可执行性是非常有利的。图8所包括的文字是“HEn波”和“ λ/2”。图9所包含的文字是叩饥波”、“ ε 1= 81 εε2=ε 0,,、“ λ/2” 和“ λ = 14.4α < Ac= 23.6 α ”。
[0100]如前所述,可以使用介电电极,代替HF灯10、76(图1、2、3或图7)中的其他电极28、52、78。在HR灯76的情况下,对于波导模式,没有任何东西改变。只是介电线路的几何形状必须根据耦入条件被优化。因此,从同轴模式到达介电导线模式,最后到达球波导模式。这在高频灯10的情况下略有不同。这里,在光学方面改变更少。例如,图10在其中借助于纯金属的混合或者纯介电的电极材料可以转换的一个实施方式中示出了从一侧在对称控制、即具有两个电极82、84的情况下用于点状光发生的地电势板80 (未示出玻壳22)之上的高频灯10,其在使用介电电极时也被称为介电灯。然而,金属电极涉及LC振荡电路,并且介电电极涉及介电谐振器的模式。图10中所示的实现形式在这两种情况下产生位于这两个电极82、84之间的点光源的照明。该设置是用于高压应用的高频灯10的一有利构造。
[0101]如果作为对这里提到的用于提高电场的措施的附加或替代,谐振器电压还进一步被提高,则其在“加载的质量”被改善的情况下实现。在DE102004054443 (Heuermann, H.,Sadeghfam, A., Luenebach, Μ.: ‘‘Resonatorsystem und Verfahren zur Erhoehung derbelasteten Guete eines Schwingkreises”)中包含大量也可以在这里使用的电路技术方案。相应地,上述DE102004054443的与此相关的公开内容在此完整地引入到这里的本发明。
[0102]以下至少粗略地给出本发明的其他设计或可能的实施方式:磁体的使用允许简单地操纵电离路段的设计。因为电极设计、即其关于形状和尺寸的设计基本上是任意的,所以高频灯10也可以被用作为用于效果显著的广告灯的照明装置。通过合适的频率选择,可以非常快地控制不同的电离路径,这允许灯涉及的新方式。此外,具有不同发光器(荧光体)的区域、并且因此还有不同颜色可以被电离。这允许对等离子电视机形式的显示设备的变体。
[0103]传统等离子电视机设计也可以被HF激励替代。代替NF控制信号,可以使用两个推挽运行的HF控制信号。阻抗变换在这里还允许在非常小的功率的情况下实现大的电压。此外,目前,还可以通过3*2数据线控制一个像素的三个颜色。相反,可以以频率复合方法通过仅仅两个导线控制一个像素。该涉及会改善图像分辨率。除了效率之外,由此可以改善所有所述等离子电视机变体
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