高周波ランプおよび高周波ランプの駆動方法
低圧適用および高圧適用のための高周波ランプ（１０）の新規の構造ならびにその駆動方法が開示される。この高周波ランプないし駆動方法は、効率、放射スペクトル、コストおよび寿命の点で特性を改善するのに適する。この改善は、電力増幅器（２０）に後置接続されたインピーダンス変換器（２６）が存在するので、高周波電力が非常に小さい場合でも点弧ユニッが不要であることにより達成される。なぜならインピーダンス変換により、可能な最高電圧がイオン化室（１６）に印加されるからである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念による高周波ランプ（以下略してＨＦランプと称する）に関する。本発明はさらに、請求項９の上位概念によるこのような高周波ランプの駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の高周波ランプは一般に公知である。
【０００３】
ランプ、ひいては高周波ランプの役目はできるだけ効率的に光を放射することである。ランプは、ある程度の効率でエネルギーを光に変換する。しばしば変換の際に大きな損失熱が発生する。
【０００４】
ランプのさらなる役目は多種多様である。放射される光スペクトルが使用目的に対して非常に重要であることが多い。同様にいくつかの適用、例えば自動車前照灯およびスポットライトでは、できるだけ点状の光源を有するランプが必要である。
【０００５】
以下の従来技術の説明は電気ランプに限定する。この説明は大まかに発光ダイオードと、ガラス体を有するランプとに分けられる。ここでは後者のグループについて述べる。このグループは白熱ランプとガス放電ランプに分けられる。
【０００６】
白熱ランプはガラス体の中に（例えばタングステン製の）フィラメントと不活性ガスを有する。融点が３０００℃以上のフィラメントは、典型的には２５００℃にまで加熱される。したがってプランクの放射法則によれば、白熱ランプは日光に相当する光スペクトルではなく、黄赤色に発光する。白熱ランプは、直流電圧または周波数がｋＨｚ領域までの交流電圧により駆動される。白熱ランプは電子バラスト回路を必要としない。
【０００７】
本発明に関連するガス放電ランプはガス放電を使用する光源であり、原子または分子の電子的移行による自然の放射と、放電により形成されたプラズマの再結合ビームを利用する。水晶ガラス管（イオン化室）に含まれるガスは、金属蒸気（例えば水銀）と希ガス（例えばアルゴン）および場合によりハロゲンのような他のガスの混合気であることが多い。ガス放電ランプは、低圧放電ランプと高圧放電ランプの２つのクラスに分けられる。前者はグロー放電を使用し、後者はアーク放電を使用する。このランプは一般的にバラスト装置を必要とする。バラスト装置はスタータを含み、スタータはｋＶ領域の電圧パルスによってガスをイオン化する。さらに持続動作のために、周波数がｋＨｚ領域に変換されることがある。したがってこのようなランプは、ＭＨｚまたはＧＨｚ領域の高周波信号によって駆動されるランプではない。
【０００８】
ガス放電ランプの特別の形態は、硫黄ランプである。硫黄ランプは、硫黄とアルゴンが充填された水晶ガラス球をイオン化室として有する。ガラス球の中では高周波照射によってプラズマが形成される。従来のガス放電ランプとの相違は、硫黄ランプは導波管を使用するため電極を必要としないことである。球の水晶ガラスに発生する温度が極端に高いため、硫黄ランプは回転され、これにより冷却される。これは、タービンブレード状の羽根を有する下方の脚部に作用する。硫黄ランプは、マグネトロン（約１５００Ｗの高周波電力源）内のベンチレータにより形成される空気流中で回転する。この冷却が停止すると、ガス球は２０秒後に溶融する。
【０００９】
硫黄ランプは、省エネランプ（発光物質ランプ）のように高い発光効率を有する。硫黄ランプは、色温度が約５７００Ｋから６０００Ｋであるバランスのとれた発光スペクトルを有し、したがって非常に効率的は白色光源である。マグネトロンの電力を制御することによって硫黄ランプは良好に調光することができるが、その色スペクトルは安定したままである。光束が大きいため、このランプは通例、使用個所に直接設置されない。その代わりに光は光導体によって室内に導かれる。このことは、このランプ形式のメンテナンスを楽にする。
【００１０】
機器コスト（マグネトロン用の電流供給、マイクロ波のシールド、温度）が比較的高いため、このランプは長い間、市販されていなかった。２００６年から、ＬＧ電子が硫黄ランプを「パワー・ライティング・システム」（ＰＬＳランプ、硫黄プラズマランプ）として製造している。このランプはテレビジョンスタジオの照明として、または植物用の人工照明としてしばしば使用される。
【００１１】
非特許文献１ならびに非特許文献２から、小さな高周波電力（３０〜１００Ｗ）で動作する高周波ランプが公知であり、導波管結合の代わりにＴＥＭ線路（同軸線路）を介した内部電極との結合部を有する。このランプはガス放電ランプの長いワイヤをアンテナとして利用するから、このランプを以下、ＨＦアンテナランプと称する。
【００１２】
しかしこのランプは、硫黄ランプと同じようにインピーダンス変換器を備えていない。したがってこのランプでは、高周波発生器の周波数安定性への要求が小さい。
【００１３】
しかしこの公知のガス放電ランプの欠点は、このランプに対する技術が非常に面倒で、したがい高価なことである。とりわけこのランプは、電力が約１５００Ｗのランプとしてのみ使用可能である。さらにこれまで公知のガス放電ランプはすべて、プラズマを点弧するために別個の回路を必要とする。ここではｋＶ領域の電圧が必要である。これまで公知の、点弧用回路なしの高周波ランプには、非常に大きな電力（３０Ｗ以上のマイクロ波電力）を必要とするという欠点がある。さらにガス放電ランプはアンテナとして機能する。このことは実際には重大な欠点であり、大量の高周波ビームが放射される。この種のランプはこの放射のため許可されない。
【００１４】
エネルギーランプとして使用されるガス放電ランプは調光不能であり、このことは実際の使用上、大きな欠点である。
【００１５】
これまでの高周波ランプはインピーダンス変換器を高抵抗領域に有していないから、非常に大きな電流が電極を流れる。電極はタングステンのような表面品質の悪い材料からなるから、抵抗損失が非常に大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】ドイツ共和国特許公開第１０２００４０５６４４４３号
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】"Emission Properties of Compact Antenna-Excited Super-High Pres-sure Mercury Microwave Discharge Lamps", T. Mizojiri, Y. Morimoto, and M. Kando in Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 46, No. 6A, 2007
【非特許文献２】"Numerical analysis of antenna-excited microwave discharge lamp by finite element method", M. Kando, T. Fukaya and T. Mizojiri; 28th IC-PIG, July 15-20, 2007, Prague, Czech Republic
【非特許文献３】"Experimente mit Hochfrequenz" von H. Chmela, Franzis-Verlag
【非特許文献４】"A Novel Spark-Plug for Improved Ignition in Engines with Gasoline Direct Injection （GDI）" von K. Linkenheil ら, IEEE Transactions on Plasma Science, Vol. 33, No. 5, Oct. 2005
【非特許文献５】"Hochfrequenztechnik" von H. Heuermann, Vieweg-Verlag
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の課題は、上記の欠点を回避し、または少なくともその作用を低減し、高圧ガス放電ランプとしても、低圧ガス放電ランプとしても使用可能な高周波ランプの構造を提供し、さらに効率、放射スペクトル、コストおよび寿命のような特性を改善することである。本発明のさらなる課題は、このような高周波ランプの駆動方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この課題は本発明により、一方では請求項１の特徴を備える高周波ランプによって解決される。このために高周波ランプが、高周波信号を発生するための信号発生部と、この信号発生部に後置接続されたイオン化室とを備え、前記信号発生部は、切り換え可能な高周波発振器と、この高周波発振器の出力端での高周波信号の電力を増幅するための電力増幅器とを有し、前記イオン化室はガス充填された少なくとも１つのガラス球と少なくとも１つの電極を有し、前記電力増幅器にはインピーダンス変換器が後置接続されており、このインピーダンス変換器の出力端は電極と接続されている。
【００２０】
方法に関してこの課題は本発明により、請求項９の特徴によって解決される。ここでは冒頭に述べ、以下に説明する形式の高周波ランプを駆動するために高周波信号が高周波発振器により発生され、この高周波信号の電力が、後置接続された電力増幅器により増幅され、この高周波信号が、前記電力増幅器に後置接続されたインピーダンス変換器によって高電圧領域に変換され、変換された高周波信号が電極に供給される。
【００２１】
本発明の利点は、高周波ランプの信号発生部に、電圧により調整され、安価なモジュールとして市販されている高周波発振器を使用できることである。典型的にはｍＷ領域にある高周波発振器の出力信号は、高効率であり、かつ安価な電力増幅器によって１桁から２桁のＷ領域に増幅される。できるだけ高い電圧をイオン化室に印加するためにインピーダンス変換器を使用すれば、高周波出力が非常に小さい場合でも、点弧ユニットの使用が不要になる。さらに持続的に発生する大きな電界強度によって格段に高いイオン率が達成され、したがって効率が大きくなる。インピーダンス変換器によって高周波出力に高電圧が持続的に入力結合されるから、導電性の悪い材料から作製された電極先端での抵抗損失が小さくなり、これにより効率が上昇する。高周波領域で動作するので、多数の回路手段をインピーダンス変換器として使用することができる。そのためコンデンサおよびコイルのような安価な素子によりインピーダンス変換器を実現することができる。
【００２２】
さらにこのような信号発生部を備える高周波ランプの構造は、高周波ランプの外で高周波放射が行われず、したがって信頼性が高いという点で有利である。
【００２３】
イオン化室に配属された電極に対しては、種々異なる材料と形状を使用することができる。これにより同様に効率と適用領域が改善される。
【００２４】
本発明の有利な構成は従属請求項の対象である。ここで使用される引用請求項は、独立請求項の対象をそれぞれの従属請求項の特徴によってさらに構成することを示唆する。しかしこれは、引用された従属請求項の特徴組合せに対する自立的な保護の達成を放棄するものではないと理解されたい。さらに後続の請求項における特徴を詳細に具体化する際の請求項の解釈に関しては、この種の制限がそれぞれの先行する請求項には存在しないことを前提とする。
【００２５】
高周波ランプの有利な実施形態によれば、信号発生部は付加的に、電力増幅器に後置接続され、電力増幅器とインピーダンス変換器との間に配置されたカップラ、高周波検知器、および処理ユニットを有し、高周波ランプの動作時に電極で反射された高周波信号が、前記カップラを介して高周波検知器に供給され、高周波検知器の出力信号に基づき処理ユニットにより発生された制御信号または調整信号が高周波発振器に、反射された信号に基づき高周波信号を最適化するために供給される。反射された高周波信号を検出することによって、高周波ランプの点弧後に高周波信号の周波数をできるだけ低減するために高周波信号を最適化することができる。それに加えて、またはその代わりに、反射された高周波信号に基づき高周波発振器を制御することもできる。
【００２６】
高周波発振器に第１と第２の信号分配出力端を備える信号分配器が後置接続されており、電力増幅器が第１の信号分配出力端に接続されており、第２の信号分配出力端に、位相シフトのための手段（以下、移相器と称し、例えば１８０°位相シフトさせる線路の形態に実現可能である）と、第２の電力増幅器と、第２のインピーダンス変換器と、第２の電極とが順番に接続されるように高周波ランプが構成されていれば、高周波発振器によりイオン化室に逆相の信号を印加することができる。この実施形態を以下では、冒頭に述べた１つの電力増幅器、１つのインピーダンス変換器および１つの電極を備える実施形態と区別するために対称構造と称する。
【００２７】
さらに有利にはインピーダンス変換器、または対称構造の高周波ランプの場合にはインピーダンス変換器および／または第２のインピーダンス変換器が、変換器として作用する単段または多段の部分を有する。この単段の変換器の利点はそのコンタクトさと頑強性にあり、一方、多段の変換器によりインピーダンス変換器の効率の改善が達成される。
【００２８】
電極が誘電性であり、誘電材料から作製されていれば、とりわけ誘電性のジャケットにより包囲された金属コアにより形成されていれば、優秀な効率と最高の色温度が達成される。
【００２９】
電極がストライプ状に構成されていれば、不所望の空洞モードの発生が回避される。このことは対称構造の高周波ランプに対してはさらに強く当てはまる。ガラス球に少なくとも２つのガスの混合気、より正確には放射スペクトルの異なる３つのガスが充填されていれば、高周波信号の周波数を適切に変更することによって異なる色がイオン化される。高周波信号が、１つ以上のガスのイオン化に適する周波数スペクトルを有していれば、放射され、知覚される光に対して相応の色混合が生じる。このようにして２つ、３つ、またはそれ以上の色を、狭帯域の高周波信号によって直接イオン化することができる。一方、相応に選択された広帯域の高周波信号により、複数の色のイオン化と、その複数の色の重畳により混合色を形成することができる。この高周波ランプの実施形態は、例えば自立発光広告手段での光効果、または表示計器に適する。
【００３０】
前に説明した実施形態にとは択一的であるが、同様に好ましい実施形態では、イオン化室が少なくとも２つのガラス球、とりわけ３つのガラス球を有し、これらのガラス球にはそれぞれ放射スペクトルの異なるガスが充填されており、各ガラス球には高周波信号を供給するための電極が配属されている。この実施形態では、各ガラス球がその中に含有されるガスのイオン化の際に、それぞれ特徴的な放射スペクトルを出力する。簡単に表現すれば、各ガラス球は正確に１つの色を放射する。したがってそれぞれのガラス球に配属されている電極を制御することによって、高周波ランプに対して全体で、第１の色または第２の色（または第３の色および場合によりさらなる色）の放射が達成される。または複数の色を同時に放射する場合には色混合が達成される。高周波ランプのこの実施形態も、光効果の形成に適する。ここではモニタの形式の表示装置における画像形成素子としての適性がある。後者の場合に対しては通常、３つのガラス球が設けられる。これらのガラス球は、公知のＲＧＢモデルに相応して、赤、緑、および青の光を放射するように規定されている。
【００３１】
本発明のこの側面と関連して、行および列に配置された多数のこの種の高周波ランプを、１つの表示装置、すなわちモニタ、テレビジョン等に組み合わせることができる。本発明は、このような表示装置の駆動に適する方法にも関する。この方法では、この表示装置に含まれる各高周波ランプにおいて、高周波発振器により少なくとも２つの高周波信号が生成され、少なくとも１つの電極に供給されるか、または高周波発振器により少なくとも２つの高周波信号が生成され、各高周波信号は少なくとも２つの電極のそれぞれ１つに供給される。このようにして、表示装置により生成可能な可視画像において１つの画素、すなわち１つのピクセルに相応する高周波ランプが個別に制御され、それぞれの画素／ピクセルに対して所望の色混合、すなわち所望の色値が達成される。
【００３２】
上に述べた本発明の方法に関して本発明の実施形態によれば、高周波ランプのそれぞれの発展形態の駆動方法が提供される。
【００３３】
高周波ランプの好ましい実施形態を駆動するために、高周波検知器が、高周波ランプの点弧の際に電極で反射され、カップラを介してさらに導かれた高周波信号を検知し、処理ユニットが高周波信号の最適化のために、高周波検知器の出力信号に基づいて制御信号を適合し、これにより制御信号が所定の正または負の値だけ変化される。
【００３４】
高周波信号の適合の側面で有利には、高周波ランプの点弧前または点弧時に、イオン化室が大きな並列抵抗を備える小さなキャパシタのように作用し、イオン化の直後（発光モード）にキャパシタが増大し、並列抵抗が減少し、したがって点弧が行われた後に、高周波信号に使用される周波数の共振周波数が変化する。この理由からランプの点弧が行われた後、信号発生部は急速な一度だけの周波数ジャンプを実行できなければならない。このようにして高周波信号は発光モードの状況に適合される。カップラと高周波検知器に対してこのことは、高周波ランプが点弧する限り、格段に大きな高周波電力が電極で反射されることを意味する。この電力はカップラに達し、このカップラを介して減衰されて高周波検知器に供給される。高周波検知器の出力信号の変化は処理ユニットで検知され、これにより発光モードのための周波数ジャンプが実行される。
【００３５】
高周波信号の変化の側面で有利には、小さな正または負の値だけ高周波信号が変化する場合に、反射された電力が複数の周波数ポイント、例えば中央周波数、低減された周波数、上昇された周波数について測定され、反射された電力の最小の値が高周波信号に対する新たな出発値として使用される。この制御は連続的に行われるか、または所定の時点で反復される。このようにして可及的に大きな高周波電力がイオン化室に常に供給され、熱損失への変換が可及的に小さいことが保証される。
【００３６】
対称構造の高周波ランプを駆動するためには相応に、信号分配器が高周波信号から第２の高周波信号を導出し、ここで高周波信号として残る高周波信号と、前記第２の高周波信号とは少なくとも同じであり、位相シフト手段が前記第２の高周波信号の位相をシフトし、後置接続された第２の電力増幅器が位相シフトされた第２の高周波信号の電力を増幅し、後置接続された第２のインピーダンス変換器が生じた第２の高周波信号を単段または多段に変換し、第２の電極にさらに供給する。
【００３７】
高周波ランプの別の構成に対しては、高周波発振器により少なくとも２つの高周波信号が生成され、少なくとも一方の電極に供給されるか、または高周波発振器により少なくとも２つの高周波信号が生成され、各高周波信号が少なくとも２つの電極のそれぞれ１つに供給される。
【００３８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。相互に相応する対象または素子にはすべての図面で同じ参照符合が付してある。
【００３９】
各実施形態は、本発明の限定として理解すべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】高周波ランプのいわゆる調整モードのための簡略ブロック回路図。
【図２】高周波ランプの制御モードのための簡略ブロック回路図。
【図３】差動制御（対称構造）を行う高周波ランプの簡略ブロック回路図。
【図４】単段のインピーダンス変換器、すなわち単段で変換を行う部分を備えるランプヘッドの概略図。
【図５】３段のインピーダンス変換器、すなわち３段で変換を行う部分を備えるランプヘッドの概略図。
【図６】円形導波管でのＥ01モードを示す概略図（Ｅフィールド破線、Ｈフィールド実線）。
【図７】非対称励起においてＥ01モードを励起するための単段インピーダンス変換器を備える空洞共振器ランプの概略図。
【図８】ＨＥ11基本モードを励起するための誘電電極の結合を示す概略図。
【図９】Ｅ01モードを励起するための誘電電極の結合を示す概略図。
【図１０】アース皿を介して点光源発生のために片面を対称制御する高周波ランプの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１は、全体が１０により示された本発明の高周波ランプの実施形態の構造を概略的に示す。この高周波ランプは、高周波信号１４を発生するための信号発生部１２と、この信号発生部１２に後置接続されたイオン化室１６を有する。前記信号発生部１２は、高周波発振器１８と、この高周波発振器の出力端での高周波信号１４の電力を増幅するための電力増幅器２０とを有する。イオン化室はさらに、ガスの充填された少なくとも１つのガラス球（ガス２４、場合により金属蒸気および／またはハロゲンが補充されている）を有し、このガラス球には任意に構成可能な少なくとも１つの電極２８が配属されている。信号発生部１２については、電力増幅器２０にインピーダンス変換器２６が後置接続されており、このインピーダンス変換器の出力端は電極２８と接続されている。信号発生部１２の外部シールドはアース３０を形成する。このアースとは、引込み電極として高周波信号１４をイオン化室１６の内部に導く電極２８が容量的に接合されている。
【００４２】
このようにして、比較的狭帯域の高周波信号１４（３桁のＭＨｚおよびＧＨｚ領域を含む）と任意に構成可能な光アーク領域に基づく高周波ランプ１０（ＨＦランプ）の構造が可能となる。前記高周波信号１４はインピーダンス変換器２６によって高電圧領域に変換される。前記光アーク領域はアース３０までは達していない。なぜなら光アーク領域はガラス球２２の内側表面、例えばその製作に使用した水晶ガラスで終端しているからである。
【００４３】
設けられたインピーダンス変換器２６は、高周波電力が非常に小さい場合でも、これまで高周波ランプ１０に必要であった点弧ユニットを不要にする。さらに持続的に発生する大きな電界強度によって格段に高いイオン率が達成され、したがって効率が大きくなる。高電圧の高周波電力が持続的に入力結合されるから、導電性の悪い材料を有する電極２８の先端での抵抗損失が低減される。このことも効率を向上させる。インピーダンス変換器２６の簡単な実施形態はコイルとコンデンサを有する。０４０２ＳＭＤ素子を使用する場合、必要スペースは２ｍｍ２以下であり、コストは４円以下である。
【００４４】
高周波信号１４の周波数を高く選択すれば、それだけ電極２８に印加される電圧を低くすることができる。すでにＧＨｚ領域以下でも（この領域に対しては多数の安価な電子構成素子が存在する）、電圧を所望の光アーク長に応じて、下方領域にある１桁のｋＶ値に低減することができる。最大電圧をこのように低減することにより、格段に安価な材料と素子による実現が可能となる。
【００４５】
狭帯域の高周波信号１４によって動作するから、高周波に適した構造が非常に簡単に可能となる。例えばλ／２線路のすべての利点が使用される。すなわち線路は所要の反復インピーダンスを有する必要がない。このことは高周波ランプ１０の高周波に適した設計を簡単にする。
【００４６】
電極２８はエネルギーを、複数の経路または１つの大きな面を介して放射する。電磁エネルギーは、イオン化領域に電極２８の周囲で高周波電流を形成する。この高周波電流は加熱により、光学領域にある光アーク状のビームエネルギーを放射する。したがって電極２８からのエネルギー放出は電流としてではなく、電磁界として行われる。電極２８は、電流によってもはや負荷されない。測定により、物質は放出されないことが示された。したがって高周波ランプ１０を、比較的長期の寿命にわたって使用することができる。
【００４７】
電力増幅器２０として、ＧＳＭ移動無線適用およびハンドセット用の安価な集積高周波電力増幅器を使用することができる。この電力増幅器は６０％以上の効率を有する。８０％の効率も前記のクラスＥモードで達成可能である。
【００４８】
短い線路が、下方のＧＨｚ領域でほぼ損失なしで実現される。したがって高周波バラストユニットとして機能する信号発生部１２に、同様に非常に高い効率と高集積率での実現可能性が与えられる。この信号発生部１２は好ましくは高周波ランプの脚部（ランプ脚部）に組み込むことができる。
【００４９】
電極構造に対する材料選択により、金属の他に誘電材料も使用することができる。例えば電極２８を、高い誘電率と非常に高い融点を備えるセラミック材料から作製することができる。この構成は、色温度およびしばしば達成しようとする昼間の光に相当するスペクトルに関して非常に重要なポイントである。これによって格段に改善された効率も達成される。
【００５０】
すべての省エネランプに対するこのランプの付加的利点は、ここに提案された高周波ランプが調光可能なことである。
【００５１】
物理の基本教科書から、ガスのイオン化は電子衝突イオン化、すなわち電子ビーム衝突によってのみ励起され、この電子ビーム衝突は非常に高い温度（１０6Ｋ）での熱的イオン化または紫外線光による光子イオン化により行われることが知られている。さらに本明者は、ＧＨｚ領域での実験物理的構造を実現した。この実験物理的構造によってイオン化された領域が、比較的低い高周波エネルギーの供給で発生した。この結果は、非特許文献３の結果と一致するが、この実験はＭＨｚ領域で実施された。このことを以下では、高周波イオン化と称する。非特許文献４でもこの高周波イオン化が証明され、付加的なＵＶビームによりこのイオン化が小さな電界強度でも可能になることが強調されている。
【００５２】
イオン化されたガスが同数の電子とイオンを有していれば、これは平均として空間電荷のないガスであり、プラズマと称される。
【００５３】
マクスウェルの方程式に基づき、イオン化されたガスに対しては次の数学的関係が成り立つことが示された。
【００５４】
比誘電率：
ｅｒ＝１−（Ｎｅ２）／ｅ０／ｍ／（ｕ２＋ｗ２） （１）
比導電率：
ｋ＝（Ｎｅ２ ｕ）／ｍ／（ｕ２＋ｗ２） （２）
プラズマ周波数：
ｗｐ＝ｅ（Ｎｅ２／ｍ／ｅ０） （３）
ただしパラメータは：
Ｎ：容積当たりの電子数
ｅ：電子の電荷
ｍ：電子の質量
ｅ0：電界定数
ｕ：電子とガス分子との衝突頻度
ｗ：高周波信号の周波数
である。
【００５５】
詳細な研究により、プラズマ周波数以下では電磁エネルギーが伝播せず、プラズマに損失が発生しないことが示された。これに対して空間は、プラズマ周波数より上では実数の波動インピーダンスＺｆを有する。Ｚｆは周波数が高くなると低下し、約３７７Ｗの自由空間インピーダンスＺ０に指数的に近似する。すなわち周波数が比較的高ければ、同じ電力を変換するのに周波数が低い場合よりも低い電圧で間に合う。前記式（２）は、（小さな）抵抗および損失が周波数の上昇とともに増大することを示す。結果として、周波数が比較的に高ければ、ガスがより良好に加熱される。
【００５６】
高周波信号の伝達特性に対する大気分析から、２桁から３桁のＭＨｚ領域ではビームがほとんど吸収されず、一方、５０ＧＨｚではビーム全体が分子吸収として水素ないし酸素に蒸発することが示された。ＭＨｚ領域の下方ではいわゆるテスラ変換が、５ｋＶの出力電圧を備える１００Ｗ発電機を製作するために使用され、これにより１０ｃｍ長の無線区間が空気中に形成される。すでに上に述べた非特許文献３参照。本発明者は、２．５ＧＨｚにおいて１０Ｗ送信器と２ｋＶの電圧を用いて、すでに１ｃｍ長の無線区間を形成した。
【００５７】
以下では、高周波ランプ１０における信号形成を説明する。出発状態（点弧モード）では、イオン化室１６が高抵抗の並列抵抗を有する小容量のキャパシタンスのように作用する。イオン化が生じると直ちに（発光モード）、キャパシタンスが増大し、並列抵抗が減少する。したがって点弧が行われると共振周波数ｆｒが変化する。この理由から、信号発生部１２が高周波ランプ１０の点弧後に、高速に一度だけｆｒ１からｆｒ２へ周波数ジャンプできると有利である。重要なことは、信号発生部１２の出力インピーダンスＺausがイオン化室１６の入力インピーダンスＺeinに点弧後に相当するか、または共役複素的に適合されることである。
【００５８】
いわゆる３Ｄ−ＨＦシミュレータによって、電磁界と入力インピーダンスＺeinがランプの点弧時点前に計算される。シミュレータは、高周波イオン化と点弧をもちろん考慮しない。点弧後に変化する入力インピーダンスＺeinを検出すべき場合、このことはいわゆるホットな制御パラメータの測定により可能である。これは電力トランジスタの電気特性測定から公知である。
【００５９】
上記の周波数ジャンプは、電圧を介して可変の発振器１８、例えば実施形態ではいわゆるＶＣＯ（電圧制御発振器）により、または２つの固定発振器を高速に電子的に切り換えることにより実現される。ＧＨｚ領域で下方のＶＣＯは非常に安価にモジュールとして市販されているから、これが好ましい。図１には高周波発振器１８が切り換え可能な高周波発振器１８として図示されている。この高周波発振器には制御信号３２が印加される。高周波信号１４、すなわち発振器１８の出力信号は点滴にはｍＷ領域にあり、これが電力増幅器２０によって１桁から２桁のＷ領域に増大される。１桁ＧＨｚの下方にある高集積電子電力増幅器２０は６０％以上の効率を有し、非常に安価であり、したがって決定的である。
【００６０】
イオン化室１６でできるだけ大きな電圧が印加されるように、インピーダンス変換器２６によってインピーダンス変換が行われる。そのために高周波の場合には、回路に非常に大きなスペクトルが存在する。安価な回路はコンデンサとコイル（多段のガンマ変換器）からなり、非特許文献５に示されている。インピーダンス変換器２６は単段または多段に構成することができる。インピーダンスレベルおよび電圧の高変換の他に、インピーダンス変換器２６に含まれる回路もイオン化室１６の電極２８に適合すべきである。出力インピーダンスＺausは、できるだけ２桁のΩ領域または１桁のｋΩ領域またはそれ以上であるべきである。
【００６１】
イオン化室１６の電極２８における電圧は、増幅器２０の出力電力Poutと出力インピーダンスＺausから直接計算される。
【００６２】
Ｕ＝ｅ（Ｐout＊Ｚaus） （４）
したがって動作点は、プラズマ周波数ｗｐより格段に上に選択すべきである。
【００６３】
できるだけ良い効率を達成するために、本発明の好ましい実施形態では反射される高周波電力ができるだけ小さくなるようにする。これには、図２に概略的に示した回路が適する。信号発生部１２に含まれる回路は、制御信号３２（図１参照）により作動される。マイクロプロセッサの形式の処理ユニット３４が高周波発振器１８を、点弧モードのための周波数ｆr1に調整する。このための処理ユニット３４により発生される制御信号は、制御信号３２と区別するための調整信号３５と称する。生成された高周波信号１４は増幅器２０により電力が増幅され、低損失のカップラ３６を通過して、インピーダンス変換器26を介してイオン化室１６の電極２８に達する。イオン化室１６には、ガラス球２２の水晶ガラス外套により混合ガス２４が封鎖されている。高周波ランプ１０が点弧すると、格段に大きな高周波電力が電極２８で反射される。この電力はカップラ３６に達し、このカップラ３６を介して減衰されて高周波検知器３８に供給される。ここで変化した高周波検知器３８の出力信号が処理ユニット３４により検出され、この処理ユニット３４は高周波発振器１８を周波数ｆr2へ調整することにより、発光モードのための周波数ジャンプを行わせる。
【００６４】
この発光モードに対して次の最適化が存在する。処理ユニット３４は高周波信号１４の周波数を、周波数ｆr2を中心に小さな正の値と小さな負の値ｆrΔだけ変化させ、相応の調整信号３５を出力する。反射された電力が３つの周波数ポイントｆr2−ｆrΔ、ｆr2、ｆr2＋ｆrΔについて測定される。もっとも小さい反射された電力値が次に新たな出発値となる。この制御は絶え間なく繰り返される。このようにして可及的に大きな高周波電力がイオン化室１６に常に供給され、熱損失への変換が可及的に小さいことが保証される。
【００６５】
図３には高周波ランプ１０の好ましい実施形態が示されている。この実施形態は対称構造を特徴とする。ここで高周波発振器１８には、第１と第２の信号分配出力端４２、４４を備える低損失の信号分配器１０が後置接続されている。電力増幅器２０（図１または図２参照）が第１の信号分配出力端４２に接続されており、これにすでに図１と図２で説明した回路素子が接続されている。第２の信号分配出力端４４には位相シフト手段４６が接続されており、この位相シフト手段４６には第２の電力増幅器４８、第２のインピーダンス変換器５０および第２の電極５２が順次接続されている。高周波発振器１８により形成された高周波信号１４は信号分配器４０により、２つの同じ大きさの成分、すなわち第１の高周波信号１４と第２の高周波信号１４’に分配される。
【００６６】
増幅器２０、変換器２６を介し第1の電極２８（左）に至る「上方の」信号経路は、図1または図２に基づき説明した状況と変化していない。「下方の」信号経路にはまず位相シフト手段４６として、１８０°の位相回転を行う位相シフタが存在する。この位相シフタは例えば１８０°長の線路の形態に実現することができる。その後、逆相の信号が第２の増幅器４８により電力増幅され、インピーダンス変換器５０により昇圧され、最終的に第２の電極５２（右）に供給される。
【００６７】
この構成の利点は、２つの増幅器２０、４８の増幅が付加的な回路なしで単純に加算され、プラズマがイオン化室１６内で点状に中央となり、アース（図１または図２の参照符合３０参照）をガラス球２２に導く必要のないことである。
【００６８】
図示の調整モードを備える高周波ランプ１０は、もちろん制御モードでも使用することができる。すなわち図２に示し、これと関連して説明した実施形態でも使用することができる。
【００６９】
信号発生部におけるインピーダンス変換器の数に関係なく（図１、図２では１つのインピーダンス変換器２６；図３では２つのインピーダンス変換器２６と５０）、図４に示すようにインピーダンス変換装置が有利である。図４はランプ頭部として、ガラス球２２と圧力絶縁領域５４（ガラスブッシュ）を備える高圧ガス放電ランプ１０（図１参照）のイオン化室１６を示す。インピーダンス変換器２６、５０を形成する給電線路５６が短い場合、反復インピーダンスが５０Ωの純粋な同軸線路とすることができる。この給電線路５６は、この分割された回路の残りと同じように円形パイプ５８内に存在する。この円形パイプ５８は、孔部６２を備えるキャップ６０を有し、このキャップ６０は座金に類似する。このパイプは、非対称に分割されたこの回路に対するアースを形成し、キャップ６０は電極２８に対するアースを形成する。給電線路５６は、第１および第２の線路湾曲部６４、６６と接続されている。第１の線路湾曲部６４は、ガラスブッシュ５４に配置された内部導体６８と接続されている。この内部導体は例えばモリブデンから作製される。この内部導体６８はさらに高周波信号１４（図１参照）を、ガスまたはガス金属蒸気混合気により包囲された極２８に導く。
【００７０】
回路技術的に第２の線路湾曲部６６は、アースに対して接続された小さなインダクタンスである。第１の線路湾曲部６４と内部導体６８は、格段に大きなインダクタンスを形成する。電極２８と所属のアースからなる頭部は、小さなコンデンサとこれに並列に接続された高抵抗の負荷抵抗によって表すことができる。したがってこの回路は、インダクタンスが接続された並列共振回路を形成する。このインダクタンスはキャパシタンスと共振しなければならない。給電線路５６の始端領域にある結合点の電圧が、電極２８に対して著しく高く変換される。
【００７１】
この単段のインピーダンス変換器は非常に小型、単純かつ頑強である。これに相当する単段の変換作用部分は少なくとも１つの給電線路５６と、第１および第２の線路湾曲部６４、６６を有する。内部導体６８を第１および第２の線路湾曲部６４、６６を介してアースに直接接続することは、電極２８の温度を低下させる。機械的構造は安定しており、小型である。しかし圧力が非常に高い場合、および／または電力が非常に小さい場合、または効率の改善のためには多段の変換が有利である。例えば非特許文献５から公知の集積素子による変換は、Ｑが比較的低く、したがって損失が大きい。この観点でさらに改善された実施形態が図５に示されている。
【００７２】
図５の回路は図４に示した回路とは、直列インダクタンスを実現するために設けられた短い給電線路５６の代わりに高抵抗の延長された線路区間７０が使用されることと、この延長された線路区間７０がパイプ５８により形成されたアースに純粋に容量的に結合されている点で異なる。さらに第１と第２の線路湾曲部６４、６６の線路幾何形状に基づき、２つの小さなコンデンサ７２、７４が生じる。後者は直列に接続された２つのガンマ変換器である（非特許文献５参照）。図５に示された、多段に作用する変換区間を備えている回路は、延長された線路区間７０と、２つのコンデンサ７２、７４ならびに６４、６６と、第１および第２の線路湾曲部６４、６６とを有する。第１の変換器は、延長された線路区間７０と、線路幾何形状により生じたコンデンサ７２の、アースに接続されたキャパシタンスとの直列インダクタンスにより形成される。第２の変換器は、線路幾何形状により生じたコンデンサ７４と、第２の線路湾曲部のアースに接続されたインダクタンス６４との直列キャパシタンス６０により形成される。インピーダンス変換器の第３の段は例のとおりである。このやや面倒な回路の利点は、変換比が比較的に大きく、帯域幅も大きいことである。この２つの実施形態（図４と図５）では、高周波信号がシールドされた導波体構造（具体的にはパイプ５８）を介してガラス球２２に供給される。この導波体構造は、内部導体５６、６４、６８；７０、６４、６６、６８の幾何形状によりインピーダンス変換が行われるように成型されている。この構成は高周波アンテナランプに対して、高周波輻射が発生せず、したがってランプが認可されるという利点を有する。さらに効率も上昇する。高周波負荷（短い引込み電極２８を備える充填されたガラス球２２）は非常に高抵抗であるため、適合の際には非常に大きな電界強度が小さな電力の下で生じる。
【００７３】
空洞モードは科学的および技術的によく研究されており、高周波フィルタのような多くの素子に実現されている。下方のいわゆるカットオフ周波数より下では、このモードが存在し得る。空洞モードは技術的には好んで使用される。なぜなら金属における損失が非常に小さいからである。図６は可能な空洞モード（Ｅ01）を示す。この空洞モードは、空間照明用の高周波ランプ１０（図１、２、３）の実現およびその他の適用に対して非常に興味深い。なぜなら電界（およびプラズマも）が巨球の理想形を有しているからである。比較的大きなイオン化室１６には、アース面に対して平行にのみ伝播する電界線だけが存在する。この非常に強力な電界は付加的に、最大の照明球を保証するリングを形成する。
【００７４】
Ｅ01モードを励起するための空洞共振器ランプ７６（略してＨＲランプ）としての高周波ランプ１０（図1、2、3）の可能な実施形態が図7に示されている。図７は、ＨＲランプ７６が非対称の回路技術（図１と２参照）に構成された場合に対する配置を示す。２つの可能な回路技術に対して、磁界がループ状の電極７８により励起される。ここで対称性の解決手段（図３）は、非対称の解決手段よりもさらに良好に、他の不所望の空洞モードの発生を阻止する。したがってＨＲランプ７６のループ状電極７８は、ガラス球２２の金属化面を制限することだけで形成される共振器に対する結合素子である。さらに調整可能な結合ｋ（非特許文献５参照）によって、電圧変換を実現することができる。この（弱い結合によって大きな変換が形成される）変換は、非特許文献５ではガンマ変換と称されており、共振周波数を容易に離調する。返還値が増大すると、帯域幅が減少する。
【００７５】
Ｅ01モードが想定される場合、イオン化室１６に形成されたプラズマ球（プラズマ中で電流が最大の領域）は空洞にのみ存在し、このループ状電極７８（図３による対称性解決手段の場合の電極７８は図示されていない）にもアースにも接触しない。もちろんここでもイオン化室１６の中味全体がイオン化される。イオン化区間は１次近似でオーム性抵抗（負荷）と見なすことができる。このイオン化区間は、反応性共振器領域を「縮小」し、したがってここでも周波数ホッピングが有益である。
【００７６】
モードの選択と電極の幾何形状は、最大プラズマ領域と、ＨＲランプ７６の生じる入力インピーダンスＺeinに影響する。３Ｄ高周波フィールドシミュレーションによって、ガラス球２２内部の電磁界の配向と大きさが示された。電界強度のもっとも大きい領域は、最大のプラズマ電流が流れる領域である。したがってこのもっとも熱い領域が電極７８により分離される。
【００７７】
これまでの電極配置構成は、金属電極２８、５２、７８の使用にのみ関連するものであった。本発明の非常に有利な構成では、金属電極２８、５２、７８の代わりに、純粋な誘電電極または金属コアと誘電外套とのハイブリッド構造を使用する。比較的に大きな誘電率を有する誘電体だけが電極として使用される場合、これを高周波技術では、誘電ワイヤまたは誘電性共振器と呼ぶ。誘電ワイヤの場合、好ましくはハイブリッド基本波ＨＥ１１が線路モードとして選択される。誘電性共振器に対しては、結合に応じて別の低損失のモードを使用することができる。これに対して金属コアと誘電外套とのハイブリッド構造が使用される場合、Ｇ表面線路（Ｇ高調波線路）が発生する。このＧ線路は、2桁ＭＨｚ領域からＧＨｚ領域への非常に低損失の移行を可能にする。
【００７８】
この２つの構造形式（一般的に誘電電極）は、金属電極２８、５２の代わりに、または結合素子つぃて機能するループ状電極７８の代わりに使用することができる。ここでは例えば図４の実施形態で説明した素子、すなわち電極２８、圧力絶縁領域／ガラスブッシュ５４および内部導体６８の結合構造が変化する。所望の高周波モードに依存して、大きなスペクトルを機械的構造に適用することができる。０Ｈｚ以上で伝播することのできる基本モードの励起例が図８に示されている。図９には、Ｅ01モードを励起するための別の例が示されている。このモードの実現は非常に有利である。図８に含まれるテキストはＨＥ11波とλ／２である。図９に含まれるテキストは、ＨＥ01波、ε1＝８１ε0、ε2＝ε0、λ／２およびλ＝１４．４α＜λc＝２３．６αである。
【００７９】
すでに述べたように誘電電極を、高周波ランプおよびＨＲランプ１０、７６（図１、２、３ないし図７）の通常の電極２８、５２、７８の代わりに使用することができる。HRランプ７７６の場合、空洞モードでは何も変化しない。誘電ワイヤの幾何形状だけを、入力結合条件に応じて最適化しなければならない。したがって同軸モードから誘電導体のモードそして最後に球空洞モードに移行する。高周波ランプ１０の場合はやや異なる。ここでは光学的にはほとんど変化しない。図１０は例として高周波ランプ１０を示す。この高周波ランプ１０は使用される誘電電極および誘電ランプとして示されており、対称制御の場合に、アース皿８０（ガラス球２２は図示されていない）を介して一方の側から点光源を発生するために、２つの電極８２、８４を備えている。この電極は実施形態では、純粋な金属電極材料、ハイブリッド電極材料、または純粋な誘電電極材料によって実現することができる。しかし金属電極の場合はＬＣ共振回路であり、誘電電極の場合は誘電性共振器のモードである。図１０に示された実現形態は、両方の場合とも２つの電極８２、８４の間にある点光源の発光体を形成する。この構成は、高圧適用のための高周波ランプに対して有利である。
【００８０】
電界を高めるために、ここに提案した手段に加えて、またはその代わりに共振器電圧をさらに上昇させることができる。これは「負荷されたＱ」が改善される場合に当てはまる。特許文献１には、ここでも使用することのできる多数の回路技術的解決手段が示されている。特許文献１の開示内容をすべて本発明の説明に取り入れる。
【００８１】
以下では本発明の別の構成または実施可能形態を簡単に紹介する。磁石を使用することによってイオン化区間の形状を簡単に調整することができる。電極形状の形と大きさが基本的に任意であるので、高周波ランプ１０を効率の良い広告ランプのための発光手段としても使用することができる。適切な周波数選択により種々異なるイオン化経路を高速に制御することができる。このことはランプ構成に新しい道を開く。とりわけ発光物質（蛍光体）の種々異なる領域、したがって色の種々異なる領域をイオン化することができる。これによりプラズマテレビジョンの形式の表示装置の変形実施形態が可能である。
【００８２】
古典的なプラズマテレビジョンコンセプトも高周波励起と置換することができる。低周波制御信号の代わりに、逆相で駆動される２つの高周波制御信号が使用される。インピーダンス変換によりここでも、非常に小さな電力の下で大きな電圧を達成することができる。さらに１つのピクセルの３色が、３×２データ線路を介し制御される。それとは異なり周波数マルチプレクス法により、１つのピクセルを２つの線路だけを介して制御することができる。この構成はとりわけ画像解像度を改善するであろう。これにより前記すべてのプラズマテレビジョン変形実施形態の応答時間も、効率とともに改善することができる。
【００８３】
まとめると本発明は次のように短く述べることができる。低圧適用および高圧適用のための高周波ランプ１０の新規の構造ならびにその駆動方法が開示される。
この高周波ランプないし駆動方法は、効率、放射スペクトル、コストおよび寿命の点で特性を改善するのに適する。
【００８４】
この改善は、電力増幅器２０に後置接続されたインピーダンス変換器２６が存在するので、高周波電力が非常に小さい場合でも点弧ユニッが不要であることにより達成される。
なぜならインピーダンス変換により、可能な最高電圧がイオン化室１６に印加されるからである。高周波ランプ１０は高圧ガス放電ランプとしても低圧ガス放電ランプとしても使用することができる。古典的なスタータは不要である。高周波ランプ１０は設計に応じて、小さな点状のイオン化領域または球状のイオン化領域を有し、これにより光出力を任意に調整することができる。このイオン化領域の電流は大きく、色温度は高く、数ｄｍ２までを網羅する。この調光可能性と改善された光スペクトルは、高周波ランプ１０を内部照明に適したものにする。長い寿命、日光スペクトル、低価格および大きな電力消費性は、点状高電流領域を有する高周波ランプ１０を、自動車前照灯ランプとしてのいわゆるスポットライトおよびプロジェクタなどの機器での使用に適したものにする。優れた効率および高い色温度は、この高周波ランプ１０においてとりわけ誘電電極を使用することにより達成される。高周波ランプ１０は、通信市場で非常に安価に提供されている高周波電子構成素子と通常のガス放電ランプ技術によって非常に安価に作製され、とりわけ古典的なスタータ回路と比較して高電圧への要求が非常に小さい。
【符号の説明】
【００８５】
１０ 高周波ランプ
１２ 信号発生部
１４ 高周波信号
１４’ 高周波信号
１６ イオン化室
１８ 高周波発振器
２０ 電力増幅器
２２ ガラス球
２４ ガス
２６ インピーダンス変換器
２８ 電極
３０ アース
３２ 制御信号
３４ 処理ユニット
３５ 調整信号
３６ カップラ
３８ 高周波検知器
４０ 信号分配器
４２ 信号分配出力端
４４ 信号分配出力端
４６ 位相シフト
４８ 電力増幅器
５０ インピーダンス変換器
５２ 第２の電極
５４ 圧力絶縁領域
５６ 給電線路
５８ パイプ
６０ キャップ
６２ 孔部
６４ 第１の線路湾曲部
６６ 第２の線路湾曲部
６８ 内部導体
７０ 線路区間
７２ コンデンサ
７４ コンデンサ
７６ 空洞共振器ランプ
７８ ループ状電極
８０ アース皿
８２ 電極
８４ 電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念による高周波ランプ（以下略してＨＦランプと称する）に関する。本発明はさらに、請求項９の上位概念によるこのような高周波ランプの駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の高周波ランプは一般に公知である。
【０００３】
ランプ、ひいては高周波ランプの役目はできるだけ効率的に光を放射することである。ランプは、ある程度の効率でエネルギーを光に変換する。しばしば変換の際に大きな損失熱が発生する。
【０００４】
ランプのさらなる役目は多種多様である。放射される光スペクトルが使用目的に対して非常に重要であることが多い。同様にいくつかの適用、例えば自動車前照灯およびスポットライトでは、できるだけ点状の光源を有するランプが必要である。
【０００５】
以下の従来技術の説明は電気ランプに限定する。この説明は大まかに発光ダイオードと、ガラス体を有するランプとに分けられる。ここでは後者のグループについて述べる。このグループは白熱ランプとガス放電ランプに分けられる。
【０００６】
白熱ランプはガラス体の中に（例えばタングステン製の）フィラメントと不活性ガスを有する。融点が３０００℃以上のフィラメントは、典型的には２５００℃にまで加熱される。したがってプランクの放射法則によれば、白熱ランプは日光に相当する光スペクトルではなく、黄赤色に発光する。白熱ランプは、直流電圧または周波数がｋＨｚ領域までの交流電圧により駆動される。白熱ランプは電子バラスト回路を必要としない。
【０００７】
本発明に関連するガス放電ランプはガス放電を使用する光源であり、原子または分子の電子的移行による自然の放射と、放電により形成されたプラズマの再結合ビームを利用する。水晶ガラス管（イオン化室）に含まれるガスは、金属蒸気（例えば水銀）と希ガス（例えばアルゴン）および場合によりハロゲンのような他のガスの混合気であることが多い。ガス放電ランプは、低圧放電ランプと高圧放電ランプの２つのクラスに分けられる。前者はグロー放電を使用し、後者はアーク放電を使用する。このランプは一般的にバラスト装置を必要とする。バラスト装置はスタータを含み、スタータはｋＶ領域の電圧パルスによってガスをイオン化する。さらに持続動作のために、周波数がｋＨｚ領域に変換されることがある。したがってこのようなランプは、ＭＨｚまたはＧＨｚ領域の高周波信号によって駆動されるランプではない。
【０００８】
ガス放電ランプの特別の形態は、硫黄ランプである。硫黄ランプは、硫黄とアルゴンが充填された水晶ガラス球をイオン化室として有する。ガラス球の中では高周波照射によってプラズマが形成される。従来のガス放電ランプとの相違は、硫黄ランプは導波管を使用するため電極を必要としないことである。球の水晶ガラスに発生する温度が極端に高いため、硫黄ランプは回転され、これにより冷却される。これは、タービンブレード状の羽根を有する下方の脚部に作用する。硫黄ランプは、マグネトロン（約１５００Ｗの高周波電力源）内のベンチレータにより形成される空気流中で回転する。この冷却が停止すると、ガス球は２０秒後に溶融する。
【０００９】
硫黄ランプは、省エネランプ（発光物質ランプ）のように高い発光効率を有する。硫黄ランプは、色温度が約５７００Ｋから６０００Ｋであるバランスのとれた発光スペクトルを有し、したがって非常に効率的は白色光源である。マグネトロンの電力を制御することによって硫黄ランプは良好に調光することができるが、その色スペクトルは安定したままである。光束が大きいため、このランプは通例、使用個所に直接設置されない。その代わりに光は光導体によって室内に導かれる。このことは、このランプ形式のメンテナンスを楽にする。
【００１０】
機器コスト（マグネトロン用の電流供給、マイクロ波のシールド、温度）が比較的高いため、このランプは長い間、市販されていなかった。２００６年から、ＬＧ電子が硫黄ランプを「パワー・ライティング・システム」（ＰＬＳランプ、硫黄プラズマランプ）として製造している。このランプはテレビジョンスタジオの照明として、または植物用の人工照明としてしばしば使用される。
【００１１】
非特許文献１ならびに非特許文献２から、小さな高周波電力（３０〜１００Ｗ）で動作する高周波ランプが公知であり、導波管結合の代わりにＴＥＭ線路（同軸線路）を介した内部電極との結合部を有する。このランプはガス放電ランプの長いワイヤをアンテナとして利用するから、このランプを以下、ＨＦアンテナランプと称する。
【００１２】
しかしこのランプは、硫黄ランプと同じようにインピーダンス変換器を備えていない。したがってこのランプでは、高周波発生器の周波数安定性への要求が小さい。
【００１３】
しかしこの公知のガス放電ランプの欠点は、このランプに対する技術が非常に面倒で、したがい高価なことである。とりわけこのランプは、電力が約１５００Ｗのランプとしてのみ使用可能である。さらにこれまで公知のガス放電ランプはすべて、プラズマを点弧するために別個の回路を必要とする。ここではｋＶ領域の電圧が必要である。これまで公知の、点弧用回路なしの高周波ランプには、非常に大きな電力（３０Ｗ以上のマイクロ波電力）を必要とするという欠点がある。さらにガス放電ランプはアンテナとして機能する。このことは実際には重大な欠点であり、大量の高周波ビームが放射される。この種のランプはこの放射のため許可されない。
【００１４】
エネルギーランプとして使用されるガス放電ランプは調光不能であり、このことは実際の使用上、大きな欠点である。
【００１５】
これまでの高周波ランプはインピーダンス変換器を高抵抗領域に有していないから、非常に大きな電流が電極を流れる。電極はタングステンのような表面品質の悪い材料からなるから、抵抗損失が非常に大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】ドイツ共和国特許公開第１０２００４０５６４４４３号
【非特許文献】
【００１７】
【非特許文献１】"Emission Properties of Compact Antenna-Excited Super-High Pres-sure Mercury Microwave Discharge Lamps", T. Mizojiri, Y. Morimoto, and M. Kando in Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 46, No. 6A, 2007
【非特許文献２】"Numerical analysis of antenna-excited microwave discharge lamp by finite element method", M. Kando, T. Fukaya and T. Mizojiri; 28th IC-PIG, July 15-20, 2007, Prague, Czech Republic
【非特許文献３】"Experimente mit Hochfrequenz" von H. Chmela, Franzis-Verlag
【非特許文献４】"A Novel Spark-Plug for Improved Ignition in Engines with Gasoline Direct Injection （GDI）" von K. Linkenheil ら, IEEE Transactions on Plasma Science, Vol. 33, No. 5, Oct. 2005
【非特許文献５】"Hochfrequenztechnik" von H. Heuermann, Vieweg-Verlag
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の課題は、上記の欠点を回避し、または少なくともその作用を低減し、高圧ガス放電ランプとしても、低圧ガス放電ランプとしても使用可能な高周波ランプの構造を提供し、さらに効率、放射スペクトル、コストおよび寿命のような特性を改善することである。本発明のさらなる課題は、このような高周波ランプの駆動方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この課題は本発明により、一方では請求項１の特徴を備える高周波ランプによって解決される。このために高周波ランプが、高周波信号を発生するための信号発生部と、この信号発生部に後置接続されたイオン化室とを備え、前記信号発生部は、切り換え可能な高周波発振器と、この高周波発振器の出力端での高周波信号の電力を増幅するための電力増幅器とを有し、前記イオン化室はガス充填された少なくとも１つのガラス球と少なくとも１つの電極を有し、前記電力増幅器にはインピーダンス変換器が後置接続されており、このインピーダンス変換器の出力端は電極と接続されている。
【００２０】
方法に関してこの課題は本発明により、請求項９の特徴によって解決される。ここでは冒頭に述べ、以下に説明する形式の高周波ランプを駆動するために高周波信号が高周波発振器により発生され、この高周波信号の電力が、後置接続された電力増幅器により増幅され、この高周波信号が、前記電力増幅器に後置接続されたインピーダンス変換器によって高電圧領域に変換され、変換された高周波信号が電極に供給される。
【００２１】
本発明の利点は、高周波ランプの信号発生部に、電圧により調整され、安価なモジュールとして市販されている高周波発振器を使用できることである。典型的にはｍＷ領域にある高周波発振器の出力信号は、高効率であり、かつ安価な電力増幅器によって１桁から２桁のＷ領域に増幅される。できるだけ高い電圧をイオン化室に印加するためにインピーダンス変換器を使用すれば、高周波出力が非常に小さい場合でも、点弧ユニットの使用が不要になる。さらに持続的に発生する大きな電界強度によって格段に高いイオン率が達成され、したがって効率が大きくなる。インピーダンス変換器によって高周波出力に高電圧が持続的に入力結合されるから、導電性の悪い材料から作製された電極先端での抵抗損失が小さくなり、これにより効率が上昇する。高周波領域で動作するので、多数の回路手段をインピーダンス変換器として使用することができる。そのためコンデンサおよびコイルのような安価な素子によりインピーダンス変換器を実現することができる。
【００２２】
さらにこのような信号発生部を備える高周波ランプの構造は、高周波ランプの外で高周波放射が行われず、したがって信頼性が高いという点で有利である。
【００２３】
イオン化室に配属された電極に対しては、種々異なる材料と形状を使用することができる。これにより同様に効率と適用領域が改善される。
【００２４】
本発明の有利な構成は従属請求項の対象である。ここで使用される引用請求項は、独立請求項の対象をそれぞれの従属請求項の特徴によってさらに構成することを示唆する。しかしこれは、引用された従属請求項の特徴組合せに対する自立的な保護の達成を放棄するものではないと理解されたい。さらに後続の請求項における特徴を詳細に具体化する際の請求項の解釈に関しては、この種の制限がそれぞれの先行する請求項には存在しないことを前提とする。
【００２５】
高周波ランプの有利な実施形態によれば、信号発生部は付加的に、電力増幅器に後置接続され、電力増幅器とインピーダンス変換器との間に配置されたカップラ、高周波検知器、および処理ユニットを有し、高周波ランプの動作時に電極で反射された高周波信号が、前記カップラを介して高周波検知器に供給され、高周波検知器の出力信号に基づき処理ユニットにより発生された制御信号または調整信号が高周波発振器に、反射された信号に基づき高周波信号を最適化するために供給される。反射された高周波信号を検出することによって、高周波ランプの点弧後に高周波信号の周波数をできるだけ低減するために高周波信号を最適化することができる。それに加えて、またはその代わりに、反射された高周波信号に基づき高周波発振器を制御することもできる。
【００２６】
高周波発振器に第１と第２の信号分配出力端を備える信号分配器が後置接続されており、電力増幅器が第１の信号分配出力端に接続されており、第２の信号分配出力端に、位相シフトのための手段（以下、移相器と称し、例えば１８０°位相シフトさせる線路の形態に実現可能である）と、第２の電力増幅器と、第２のインピーダンス変換器と、第２の電極とが順番に接続されるように高周波ランプが構成されていれば、高周波発振器によりイオン化室に逆相の信号を印加することができる。この実施形態を以下では、冒頭に述べた１つの電力増幅器、１つのインピーダンス変換器および１つの電極を備える実施形態と区別するために対称構造と称する。
【００２７】
さらに有利にはインピーダンス変換器、または対称構造の高周波ランプの場合にはインピーダンス変換器および／または第２のインピーダンス変換器が、変換器として作用する単段または多段の部分を有する。この単段の変換器の利点はそのコンタクトさと頑強性にあり、一方、多段の変換器によりインピーダンス変換器の効率の改善が達成される。
【００２８】
電極が誘電性であり、誘電材料から作製されていれば、とりわけ誘電性のジャケットにより包囲された金属コアにより形成されていれば、優秀な効率と最高の色温度が達成される。
【００２９】
電極がストライプ状に構成されていれば、不所望の空洞モードの発生が回避される。このことは対称構造の高周波ランプに対してはさらに強く当てはまる。ガラス球に少なくとも２つのガスの混合気、より正確には放射スペクトルの異なる３つのガスが充填されていれば、高周波信号の周波数を適切に変更することによって異なる色がイオン化される。高周波信号が、１つ以上のガスのイオン化に適する周波数スペクトルを有していれば、放射され、知覚される光に対して相応の色混合が生じる。このようにして２つ、３つ、またはそれ以上の色を、狭帯域の高周波信号によって直接イオン化することができる。一方、相応に選択された広帯域の高周波信号により、複数の色のイオン化と、その複数の色の重畳により混合色を形成することができる。この高周波ランプの実施形態は、例えば自立発光広告手段での光効果、または表示計器に適する。
【００３０】
前に説明した実施形態にとは択一的であるが、同様に好ましい実施形態では、イオン化室が少なくとも２つのガラス球、とりわけ３つのガラス球を有し、これらのガラス球にはそれぞれ放射スペクトルの異なるガスが充填されており、各ガラス球には高周波信号を供給するための電極が配属されている。この実施形態では、各ガラス球がその中に含有されるガスのイオン化の際に、それぞれ特徴的な放射スペクトルを出力する。簡単に表現すれば、各ガラス球は正確に１つの色を放射する。したがってそれぞれのガラス球に配属されている電極を制御することによって、高周波ランプに対して全体で、第１の色または第２の色（または第３の色および場合によりさらなる色）の放射が達成される。または複数の色を同時に放射する場合には色混合が達成される。高周波ランプのこの実施形態も、光効果の形成に適する。ここではモニタの形式の表示装置における画像形成素子としての適性がある。後者の場合に対しては通常、３つのガラス球が設けられる。これらのガラス球は、公知のＲＧＢモデルに相応して、赤、緑、および青の光を放射するように規定されている。
【００３１】
本発明のこの側面と関連して、行および列に配置された多数のこの種の高周波ランプを、１つの表示装置、すなわちモニタ、テレビジョン等に組み合わせることができる。本発明は、このような表示装置の駆動に適する方法にも関する。この方法では、この表示装置に含まれる各高周波ランプにおいて、高周波発振器により少なくとも２つの高周波信号が生成され、少なくとも１つの電極に供給されるか、または高周波発振器により少なくとも２つの高周波信号が生成され、各高周波信号は少なくとも２つの電極のそれぞれ１つに供給される。このようにして、表示装置により生成可能な可視画像において１つの画素、すなわち１つのピクセルに相応する高周波ランプが個別に制御され、それぞれの画素／ピクセルに対して所望の色混合、すなわち所望の色値が達成される。
【００３２】
上に述べた本発明の方法に関して本発明の実施形態によれば、高周波ランプのそれぞれの発展形態の駆動方法が提供される。
【００３３】
高周波ランプの好ましい実施形態を駆動するために、高周波検知器が、高周波ランプの点弧の際に電極で反射され、カップラを介してさらに導かれた高周波信号を検知し、処理ユニットが高周波信号の最適化のために、高周波検知器の出力信号に基づいて制御信号を適合し、これにより制御信号が所定の正または負の値だけ変化される。
【００３４】
高周波信号の適合の側面で有利には、高周波ランプの点弧前または点弧時に、イオン化室が大きな並列抵抗を備える小さなキャパシタのように作用し、イオン化の直後（発光モード）にキャパシタが増大し、並列抵抗が減少し、したがって点弧が行われた後に、高周波信号に使用される周波数の共振周波数が変化する。この理由からランプの点弧が行われた後、信号発生部は急速な一度だけの周波数ジャンプを実行できなければならない。このようにして高周波信号は発光モードの状況に適合される。カップラと高周波検知器に対してこのことは、高周波ランプが点弧する限り、格段に大きな高周波電力が電極で反射されることを意味する。この電力はカップラに達し、このカップラを介して減衰されて高周波検知器に供給される。高周波検知器の出力信号の変化は処理ユニットで検知され、これにより発光モードのための周波数ジャンプが実行される。
【００３５】
高周波信号の変化の側面で有利には、小さな正または負の値だけ高周波信号が変化する場合に、反射された電力が複数の周波数ポイント、例えば中央周波数、低減された周波数、上昇された周波数について測定され、反射された電力の最小の値が高周波信号に対する新たな出発値として使用される。この制御は連続的に行われるか、または所定の時点で反復される。このようにして可及的に大きな高周波電力がイオン化室に常に供給され、熱損失への変換が可及的に小さいことが保証される。
【００３６】
対称構造の高周波ランプを駆動するためには相応に、信号分配器が高周波信号から第２の高周波信号を導出し、ここで高周波信号として残る高周波信号と、前記第２の高周波信号とは少なくとも同じであり、位相シフト手段が前記第２の高周波信号の位相をシフトし、後置接続された第２の電力増幅器が位相シフトされた第２の高周波信号の電力を増幅し、後置接続された第２のインピーダンス変換器が生じた第２の高周波信号を単段または多段に変換し、第２の電極にさらに供給する。
【００３７】
高周波ランプの別の構成に対しては、高周波発振器により少なくとも２つの高周波信号が生成され、少なくとも一方の電極に供給されるか、または高周波発振器により少なくとも２つの高周波信号が生成され、各高周波信号が少なくとも２つの電極のそれぞれ１つに供給される。
【００３８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき詳細に説明する。相互に相応する対象または素子にはすべての図面で同じ参照符合が付してある。
【００３９】
各実施形態は、本発明の限定として理解すべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】高周波ランプのいわゆる調整モードのための簡略ブロック回路図。
【図２】高周波ランプの制御モードのための簡略ブロック回路図。
【図３】差動制御（対称構造）を行う高周波ランプの簡略ブロック回路図。
【図４】単段のインピーダンス変換器、すなわち単段で変換を行う部分を備えるランプヘッドの概略図。
【図５】３段のインピーダンス変換器、すなわち３段で変換を行う部分を備えるランプヘッドの概略図。
【図６】円形導波管でのＥ01モードを示す概略図（Ｅフィールド破線、Ｈフィールド実線）。
【図７】非対称励起においてＥ01モードを励起するための単段インピーダンス変換器を備える空洞共振器ランプの概略図。
【図８】ＨＥ11基本モードを励起するための誘電電極の結合を示す概略図。
【図９】Ｅ01モードを励起するための誘電電極の結合を示す概略図。
【図１０】アース皿を介して点光源発生のために片面を対称制御する高周波ランプの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
図１は、全体が１０により示された本発明の高周波ランプの実施形態の構造を概略的に示す。この高周波ランプは、高周波信号１４を発生するための信号発生部１２と、この信号発生部１２に後置接続されたイオン化室１６を有する。前記信号発生部１２は、高周波発振器１８と、この高周波発振器の出力端での高周波信号１４の電力を増幅するための電力増幅器２０とを有する。イオン化室はさらに、ガスの充填された少なくとも１つのガラス球（ガス２４、場合により金属蒸気および／またはハロゲンが補充されている）を有し、このガラス球には任意に構成可能な少なくとも１つの電極２８が配属されている。信号発生部１２については、電力増幅器２０にインピーダンス変換器２６が後置接続されており、このインピーダンス変換器の出力端は電極２８と接続されている。信号発生部１２の外部シールドはアース３０を形成する。このアースとは、引込み電極として高周波信号１４をイオン化室１６の内部に導く電極２８が容量的に接合されている。
【００４２】
このようにして、比較的狭帯域の高周波信号１４（３桁のＭＨｚおよびＧＨｚ領域を含む）と任意に構成可能な光アーク領域に基づく高周波ランプ１０（ＨＦランプ）の構造が可能となる。前記高周波信号１４はインピーダンス変換器２６によって高電圧領域に変換される。前記光アーク領域はアース３０までは達していない。なぜなら光アーク領域はガラス球２２の内側表面、例えばその製作に使用した水晶ガラスで終端しているからである。
【００４３】
設けられたインピーダンス変換器２６は、高周波電力が非常に小さい場合でも、これまで高周波ランプ１０に必要であった点弧ユニットを不要にする。さらに持続的に発生する大きな電界強度によって格段に高いイオン率が達成され、したがって効率が大きくなる。高電圧の高周波電力が持続的に入力結合されるから、導電性の悪い材料を有する電極２８の先端での抵抗損失が低減される。このことも効率を向上させる。インピーダンス変換器２６の簡単な実施形態はコイルとコンデンサを有する。０４０２ＳＭＤ素子を使用する場合、必要スペースは２ｍｍ２以下であり、コストは４円以下である。
【００４４】
高周波信号１４の周波数を高く選択すれば、それだけ電極２８に印加される電圧を低くすることができる。すでにＧＨｚ領域以下でも（この領域に対しては多数の安価な電子構成素子が存在する）、電圧を所望の光アーク長に応じて、下方領域にある１桁のｋＶ値に低減することができる。最大電圧をこのように低減することにより、格段に安価な材料と素子による実現が可能となる。
【００４５】
狭帯域の高周波信号１４によって動作するから、高周波に適した構造が非常に簡単に可能となる。例えばλ／２線路のすべての利点が使用される。すなわち線路は所要の反復インピーダンスを有する必要がない。このことは高周波ランプ１０の高周波に適した設計を簡単にする。
【００４６】
電極２８はエネルギーを、複数の経路または１つの大きな面を介して放射する。電磁エネルギーは、イオン化領域に電極２８の周囲で高周波電流を形成する。この高周波電流は加熱により、光学領域にある光アーク状のビームエネルギーを放射する。したがって電極２８からのエネルギー放出は電流としてではなく、電磁界として行われる。電極２８は、電流によってもはや負荷されない。測定により、物質は放出されないことが示された。したがって高周波ランプ１０を、比較的長期の寿命にわたって使用することができる。
【００４７】
電力増幅器２０として、ＧＳＭ移動無線適用およびハンドセット用の安価な集積高周波電力増幅器を使用することができる。この電力増幅器は６０％以上の効率を有する。８０％の効率も前記のクラスＥモードで達成可能である。
【００４８】
短い線路が、下方のＧＨｚ領域でほぼ損失なしで実現される。したがって高周波バラストユニットとして機能する信号発生部１２に、同様に非常に高い効率と高集積率での実現可能性が与えられる。この信号発生部１２は好ましくは高周波ランプの脚部（ランプ脚部）に組み込むことができる。
【００４９】
電極構造に対する材料選択により、金属の他に誘電材料も使用することができる。例えば電極２８を、高い誘電率と非常に高い融点を備えるセラミック材料から作製することができる。この構成は、色温度およびしばしば達成しようとする昼間の光に相当するスペクトルに関して非常に重要なポイントである。これによって格段に改善された効率も達成される。
【００５０】
すべての省エネランプに対するこのランプの付加的利点は、ここに提案された高周波ランプが調光可能なことである。
【００５１】
物理の基本教科書から、ガスのイオン化は電子衝突イオン化、すなわち電子ビーム衝突によってのみ励起され、この電子ビーム衝突は非常に高い温度（１０6Ｋ）での熱的イオン化または紫外線光による光子イオン化により行われることが知られている。さらに本明者は、ＧＨｚ領域での実験物理的構造を実現した。この実験物理的構造によってイオン化された領域が、比較的低い高周波エネルギーの供給で発生した。この結果は、非特許文献３の結果と一致するが、この実験はＭＨｚ領域で実施された。このことを以下では、高周波イオン化と称する。非特許文献４でもこの高周波イオン化が証明され、付加的なＵＶビームによりこのイオン化が小さな電界強度でも可能になることが強調されている。
【００５２】
イオン化されたガスが同数の電子とイオンを有していれば、これは平均として空間電荷のないガスであり、プラズマと称される。
【００５３】
マクスウェルの方程式に基づき、イオン化されたガスに対しては次の数学的関係が成り立つことが示された。
【００５４】
比誘電率：
ｅｒ＝１−（Ｎｅ２）／ｅ０／ｍ／（ｕ２＋ｗ２） （１）
比導電率：
ｋ＝（Ｎｅ２ ｕ）／ｍ／（ｕ２＋ｗ２） （２）
プラズマ周波数：
ｗｐ＝ｅ（Ｎｅ２／ｍ／ｅ０） （３）
ただしパラメータは：
Ｎ：容積当たりの電子数
ｅ：電子の電荷
ｍ：電子の質量
ｅ0：電界定数
ｕ：電子とガス分子との衝突頻度
ｗ：高周波信号の周波数
である。
【００５５】
詳細な研究により、プラズマ周波数以下では電磁エネルギーが伝播せず、プラズマに損失が発生しないことが示された。これに対して空間は、プラズマ周波数より上では実数の波動インピーダンスＺｆを有する。Ｚｆは周波数が高くなると低下し、約３７７Ｗの自由空間インピーダンスＺ０に指数的に近似する。すなわち周波数が比較的高ければ、同じ電力を変換するのに周波数が低い場合よりも低い電圧で間に合う。前記式（２）は、（小さな）抵抗および損失が周波数の上昇とともに増大することを示す。結果として、周波数が比較的に高ければ、ガスがより良好に加熱される。
【００５６】
高周波信号の伝達特性に対する大気分析から、２桁から３桁のＭＨｚ領域ではビームがほとんど吸収されず、一方、５０ＧＨｚではビーム全体が分子吸収として水素ないし酸素に蒸発することが示された。ＭＨｚ領域の下方ではいわゆるテスラ変換が、５ｋＶの出力電圧を備える１００Ｗ発電機を製作するために使用され、これにより１０ｃｍ長の無線区間が空気中に形成される。すでに上に述べた非特許文献３参照。本発明者は、２．５ＧＨｚにおいて１０Ｗ送信器と２ｋＶの電圧を用いて、すでに１ｃｍ長の無線区間を形成した。
【００５７】
以下では、高周波ランプ１０における信号形成を説明する。出発状態（点弧モード）では、イオン化室１６が高抵抗の並列抵抗を有する小容量のキャパシタンスのように作用する。イオン化が生じると直ちに（発光モード）、キャパシタンスが増大し、並列抵抗が減少する。したがって点弧が行われると共振周波数ｆｒが変化する。この理由から、信号発生部１２が高周波ランプ１０の点弧後に、高速に一度だけｆｒ１からｆｒ２へ周波数ジャンプできると有利である。重要なことは、信号発生部１２の出力インピーダンスＺausがイオン化室１６の入力インピーダンスＺeinに点弧後に相当するか、または共役複素的に適合されることである。
【００５８】
いわゆる３Ｄ−ＨＦシミュレータによって、電磁界と入力インピーダンスＺeinがランプの点弧時点前に計算される。シミュレータは、高周波イオン化と点弧をもちろん考慮しない。点弧後に変化する入力インピーダンスＺeinを検出すべき場合、このことはいわゆるホットな制御パラメータの測定により可能である。これは電力トランジスタの電気特性測定から公知である。
【００５９】
上記の周波数ジャンプは、電圧を介して可変の発振器１８、例えば実施形態ではいわゆるＶＣＯ（電圧制御発振器）により、または２つの固定発振器を高速に電子的に切り換えることにより実現される。ＧＨｚ領域で下方のＶＣＯは非常に安価にモジュールとして市販されているから、これが好ましい。図１には高周波発振器１８が切り換え可能な高周波発振器１８として図示されている。この高周波発振器には制御信号３２が印加される。高周波信号１４、すなわち発振器１８の出力信号は点滴にはｍＷ領域にあり、これが電力増幅器２０によって１桁から２桁のＷ領域に増大される。１桁ＧＨｚの下方にある高集積電子電力増幅器２０は６０％以上の効率を有し、非常に安価であり、したがって決定的である。
【００６０】
イオン化室１６でできるだけ大きな電圧が印加されるように、インピーダンス変換器２６によってインピーダンス変換が行われる。そのために高周波の場合には、回路に非常に大きなスペクトルが存在する。安価な回路はコンデンサとコイル（多段のガンマ変換器）からなり、非特許文献５に示されている。インピーダンス変換器２６は単段または多段に構成することができる。インピーダンスレベルおよび電圧の高変換の他に、インピーダンス変換器２６に含まれる回路もイオン化室１６の電極２８に適合すべきである。出力インピーダンスＺausは、できるだけ２桁のΩ領域または１桁のｋΩ領域またはそれ以上であるべきである。
【００６１】
イオン化室１６の電極２８における電圧は、増幅器２０の出力電力Poutと出力インピーダンスＺausから直接計算される。
【００６２】
Ｕ＝ｅ（Ｐout＊Ｚaus） （４）
したがって動作点は、プラズマ周波数ｗｐより格段に上に選択すべきである。
【００６３】
できるだけ良い効率を達成するために、本発明の好ましい実施形態では反射される高周波電力ができるだけ小さくなるようにする。これには、図２に概略的に示した回路が適する。信号発生部１２に含まれる回路は、制御信号３２（図１参照）により作動される。マイクロプロセッサの形式の処理ユニット３４が高周波発振器１８を、点弧モードのための周波数ｆr1に調整する。このための処理ユニット３４により発生される制御信号は、制御信号３２と区別するための調整信号３５と称する。生成された高周波信号１４は増幅器２０により電力が増幅され、低損失のカップラ３６を通過して、インピーダンス変換器26を介してイオン化室１６の電極２８に達する。イオン化室１６には、ガラス球２２の水晶ガラス外套により混合ガス２４が封鎖されている。高周波ランプ１０が点弧すると、格段に大きな高周波電力が電極２８で反射される。この電力はカップラ３６に達し、このカップラ３６を介して減衰されて高周波検知器３８に供給される。ここで変化した高周波検知器３８の出力信号が処理ユニット３４により検出され、この処理ユニット３４は高周波発振器１８を周波数ｆr2へ調整することにより、発光モードのための周波数ジャンプを行わせる。
【００６４】
この発光モードに対して次の最適化が存在する。処理ユニット３４は高周波信号１４の周波数を、周波数ｆr2を中心に小さな正の値と小さな負の値ｆrΔだけ変化させ、相応の調整信号３５を出力する。反射された電力が３つの周波数ポイントｆr2−ｆrΔ、ｆr2、ｆr2＋ｆrΔについて測定される。もっとも小さい反射された電力値が次に新たな出発値となる。この制御は絶え間なく繰り返される。このようにして可及的に大きな高周波電力がイオン化室１６に常に供給され、熱損失への変換が可及的に小さいことが保証される。
【００６５】
図３には高周波ランプ１０の好ましい実施形態が示されている。この実施形態は対称構造を特徴とする。ここで高周波発振器１８には、第１と第２の信号分配出力端４２、４４を備える低損失の信号分配器１０が後置接続されている。電力増幅器２０（図１または図２参照）が第１の信号分配出力端４２に接続されており、これにすでに図１と図２で説明した回路素子が接続されている。第２の信号分配出力端４４には位相シフト手段４６が接続されており、この位相シフト手段４６には第２の電力増幅器４８、第２のインピーダンス変換器５０および第２の電極５２が順次接続されている。高周波発振器１８により形成された高周波信号１４は信号分配器４０により、２つの同じ大きさの成分、すなわち第１の高周波信号１４と第２の高周波信号１４’に分配される。
【００６６】
増幅器２０、変換器２６を介し第1の電極２８（左）に至る「上方の」信号経路は、図1または図２に基づき説明した状況と変化していない。「下方の」信号経路にはまず位相シフト手段４６として、１８０°の位相回転を行う位相シフタが存在する。この位相シフタは例えば１８０°長の線路の形態に実現することができる。その後、逆相の信号が第２の増幅器４８により電力増幅され、インピーダンス変換器５０により昇圧され、最終的に第２の電極５２（右）に供給される。
【００６７】
この構成の利点は、２つの増幅器２０、４８の増幅が付加的な回路なしで単純に加算され、プラズマがイオン化室１６内で点状に中央となり、アース（図１または図２の参照符合３０参照）をガラス球２２に導く必要のないことである。
【００６８】
図示の調整モードを備える高周波ランプ１０は、もちろん制御モードでも使用することができる。すなわち図２に示し、これと関連して説明した実施形態でも使用することができる。
【００６９】
信号発生部におけるインピーダンス変換器の数に関係なく（図１、図２では１つのインピーダンス変換器２６；図３では２つのインピーダンス変換器２６と５０）、図４に示すようにインピーダンス変換装置が有利である。図４はランプ頭部として、ガラス球２２と圧力絶縁領域５４（ガラスブッシュ）を備える高圧ガス放電ランプ１０（図１参照）のイオン化室１６を示す。インピーダンス変換器２６、５０を形成する給電線路５６が短い場合、反復インピーダンスが５０Ωの純粋な同軸線路とすることができる。この給電線路５６は、この分割された回路の残りと同じように円形パイプ５８内に存在する。この円形パイプ５８は、孔部６２を備えるキャップ６０を有し、このキャップ６０は座金に類似する。このパイプは、非対称に分割されたこの回路に対するアースを形成し、キャップ６０は電極２８に対するアースを形成する。給電線路５６は、第１および第２の線路湾曲部６４、６６と接続されている。第１の線路湾曲部６４は、ガラスブッシュ５４に配置された内部導体６８と接続されている。この内部導体は例えばモリブデンから作製される。この内部導体６８はさらに高周波信号１４（図１参照）を、ガスまたはガス金属蒸気混合気により包囲された極２８に導く。
【００７０】
回路技術的に第２の線路湾曲部６６は、アースに対して接続された小さなインダクタンスである。第１の線路湾曲部６４と内部導体６８は、格段に大きなインダクタンスを形成する。電極２８と所属のアースからなる頭部は、小さなコンデンサとこれに並列に接続された高抵抗の負荷抵抗によって表すことができる。したがってこの回路は、インダクタンスが接続された並列共振回路を形成する。このインダクタンスはキャパシタンスと共振しなければならない。給電線路５６の始端領域にある結合点の電圧が、電極２８に対して著しく高く変換される。
【００７１】
この単段のインピーダンス変換器は非常に小型、単純かつ頑強である。これに相当する単段の変換作用部分は少なくとも１つの給電線路５６と、第１および第２の線路湾曲部６４、６６を有する。内部導体６８を第１および第２の線路湾曲部６４、６６を介してアースに直接接続することは、電極２８の温度を低下させる。機械的構造は安定しており、小型である。しかし圧力が非常に高い場合、および／または電力が非常に小さい場合、または効率の改善のためには多段の変換が有利である。例えば非特許文献５から公知の集積素子による変換は、Ｑが比較的低く、したがって損失が大きい。この観点でさらに改善された実施形態が図５に示されている。
【００７２】
図５の回路は図４に示した回路とは、直列インダクタンスを実現するために設けられた短い給電線路５６の代わりに高抵抗の延長された線路区間７０が使用されることと、この延長された線路区間７０がパイプ５８により形成されたアースに純粋に容量的に結合されている点で異なる。さらに第１と第２の線路湾曲部６４、６６の線路幾何形状に基づき、２つの小さなコンデンサ７２、７４が生じる。後者は直列に接続された２つのガンマ変換器である（非特許文献５参照）。図５に示された、多段に作用する変換区間を備えている回路は、延長された線路区間７０と、２つのコンデンサ７２、７４ならびに６４、６６と、第１および第２の線路湾曲部６４、６６とを有する。第１の変換器は、延長された線路区間７０と、線路幾何形状により生じたコンデンサ７２の、アースに接続されたキャパシタンスとの直列インダクタンスにより形成される。第２の変換器は、線路幾何形状により生じたコンデンサ７４と、第２の線路湾曲部のアースに接続されたインダクタンス６４との直列キャパシタンス６０により形成される。インピーダンス変換器の第３の段は例のとおりである。このやや面倒な回路の利点は、変換比が比較的に大きく、帯域幅も大きいことである。この２つの実施形態（図４と図５）では、高周波信号がシールドされた導波体構造（具体的にはパイプ５８）を介してガラス球２２に供給される。この導波体構造は、内部導体５６、６４、６８；７０、６４、６６、６８の幾何形状によりインピーダンス変換が行われるように成型されている。この構成は高周波アンテナランプに対して、高周波輻射が発生せず、したがってランプが認可されるという利点を有する。さらに効率も上昇する。高周波負荷（短い引込み電極２８を備える充填されたガラス球２２）は非常に高抵抗であるため、適合の際には非常に大きな電界強度が小さな電力の下で生じる。
【００７３】
空洞モードは科学的および技術的によく研究されており、高周波フィルタのような多くの素子に実現されている。下方のいわゆるカットオフ周波数より下では、このモードが存在し得る。空洞モードは技術的には好んで使用される。なぜなら金属における損失が非常に小さいからである。図６は可能な空洞モード（Ｅ01）を示す。この空洞モードは、空間照明用の高周波ランプ１０（図１、２、３）の実現およびその他の適用に対して非常に興味深い。なぜなら電界（およびプラズマも）が巨球の理想形を有しているからである。比較的大きなイオン化室１６には、アース面に対して平行にのみ伝播する電界線だけが存在する。この非常に強力な電界は付加的に、最大の照明球を保証するリングを形成する。
【００７４】
Ｅ01モードを励起するための空洞共振器ランプ７６（略してＨＲランプ）としての高周波ランプ１０（図1、2、3）の可能な実施形態が図7に示されている。図７は、ＨＲランプ７６が非対称の回路技術（図１と２参照）に構成された場合に対する配置を示す。２つの可能な回路技術に対して、磁界がループ状の電極７８により励起される。ここで対称性の解決手段（図３）は、非対称の解決手段よりもさらに良好に、他の不所望の空洞モードの発生を阻止する。したがってＨＲランプ７６のループ状電極７８は、ガラス球２２の金属化面を制限することだけで形成される共振器に対する結合素子である。さらに調整可能な結合ｋ（非特許文献５参照）によって、電圧変換を実現することができる。この（弱い結合によって大きな変換が形成される）変換は、非特許文献５ではガンマ変換と称されており、共振周波数を容易に離調する。返還値が増大すると、帯域幅が減少する。
【００７５】
Ｅ01モードが想定される場合、イオン化室１６に形成されたプラズマ球（プラズマ中で電流が最大の領域）は空洞にのみ存在し、このループ状電極７８（図３による対称性解決手段の場合の電極７８は図示されていない）にもアースにも接触しない。もちろんここでもイオン化室１６の中味全体がイオン化される。イオン化区間は１次近似でオーム性抵抗（負荷）と見なすことができる。このイオン化区間は、反応性共振器領域を「縮小」し、したがってここでも周波数ホッピングが有益である。
【００７６】
モードの選択と電極の幾何形状は、最大プラズマ領域と、ＨＲランプ７６の生じる入力インピーダンスＺeinに影響する。３Ｄ高周波フィールドシミュレーションによって、ガラス球２２内部の電磁界の配向と大きさが示された。電界強度のもっとも大きい領域は、最大のプラズマ電流が流れる領域である。したがってこのもっとも熱い領域が電極７８により分離される。
【００７７】
これまでの電極配置構成は、金属電極２８、５２、７８の使用にのみ関連するものであった。本発明の非常に有利な構成では、金属電極２８、５２、７８の代わりに、純粋な誘電電極または金属コアと誘電外套とのハイブリッド構造を使用する。比較的に大きな誘電率を有する誘電体だけが電極として使用される場合、これを高周波技術では、誘電ワイヤまたは誘電性共振器と呼ぶ。誘電ワイヤの場合、好ましくはハイブリッド基本波ＨＥ１１が線路モードとして選択される。誘電性共振器に対しては、結合に応じて別の低損失のモードを使用することができる。これに対して金属コアと誘電外套とのハイブリッド構造が使用される場合、Ｇ表面線路（Ｇ高調波線路）が発生する。このＧ線路は、2桁ＭＨｚ領域からＧＨｚ領域への非常に低損失の移行を可能にする。
【００７８】
この２つの構造形式（一般的に誘電電極）は、金属電極２８、５２の代わりに、または結合素子つぃて機能するループ状電極７８の代わりに使用することができる。ここでは例えば図４の実施形態で説明した素子、すなわち電極２８、圧力絶縁領域／ガラスブッシュ５４および内部導体６８の結合構造が変化する。所望の高周波モードに依存して、大きなスペクトルを機械的構造に適用することができる。０Ｈｚ以上で伝播することのできる基本モードの励起例が図８に示されている。図９には、Ｅ01モードを励起するための別の例が示されている。このモードの実現は非常に有利である。図８に含まれるテキストはＨＥ11波とλ／２である。図９に含まれるテキストは、ＨＥ01波、ε1＝８１ε0、ε2＝ε0、λ／２およびλ＝１４．４α＜λc＝２３．６αである。
【００７９】
すでに述べたように誘電電極を、高周波ランプおよびＨＲランプ１０、７６（図１、２、３ないし図７）の通常の電極２８、５２、７８の代わりに使用することができる。HRランプ７７６の場合、空洞モードでは何も変化しない。誘電ワイヤの幾何形状だけを、入力結合条件に応じて最適化しなければならない。したがって同軸モードから誘電導体のモードそして最後に球空洞モードに移行する。高周波ランプ１０の場合はやや異なる。ここでは光学的にはほとんど変化しない。図１０は例として高周波ランプ１０を示す。この高周波ランプ１０は使用される誘電電極および誘電ランプとして示されており、対称制御の場合に、アース皿８０（ガラス球２２は図示されていない）を介して一方の側から点光源を発生するために、２つの電極８２、８４を備えている。この電極は実施形態では、純粋な金属電極材料、ハイブリッド電極材料、または純粋な誘電電極材料によって実現することができる。しかし金属電極の場合はＬＣ共振回路であり、誘電電極の場合は誘電性共振器のモードである。図１０に示された実現形態は、両方の場合とも２つの電極８２、８４の間にある点光源の発光体を形成する。この構成は、高圧適用のための高周波ランプに対して有利である。
【００８０】
電界を高めるために、ここに提案した手段に加えて、またはその代わりに共振器電圧をさらに上昇させることができる。これは「負荷されたＱ」が改善される場合に当てはまる。特許文献１には、ここでも使用することのできる多数の回路技術的解決手段が示されている。特許文献１の開示内容をすべて本発明の説明に取り入れる。
【００８１】
以下では本発明の別の構成または実施可能形態を簡単に紹介する。磁石を使用することによってイオン化区間の形状を簡単に調整することができる。電極形状の形と大きさが基本的に任意であるので、高周波ランプ１０を効率の良い広告ランプのための発光手段としても使用することができる。適切な周波数選択により種々異なるイオン化経路を高速に制御することができる。このことはランプ構成に新しい道を開く。とりわけ発光物質（蛍光体）の種々異なる領域、したがって色の種々異なる領域をイオン化することができる。これによりプラズマテレビジョンの形式の表示装置の変形実施形態が可能である。
【００８２】
古典的なプラズマテレビジョンコンセプトも高周波励起と置換することができる。低周波制御信号の代わりに、逆相で駆動される２つの高周波制御信号が使用される。インピーダンス変換によりここでも、非常に小さな電力の下で大きな電圧を達成することができる。さらに１つのピクセルの３色が、３×２データ線路を介し制御される。それとは異なり周波数マルチプレクス法により、１つのピクセルを２つの線路だけを介して制御することができる。この構成はとりわけ画像解像度を改善するであろう。これにより前記すべてのプラズマテレビジョン変形実施形態の応答時間も、効率とともに改善することができる。
【００８３】
まとめると本発明は次のように短く述べることができる。低圧適用および高圧適用のための高周波ランプ１０の新規の構造ならびにその駆動方法が開示される。
この高周波ランプないし駆動方法は、効率、放射スペクトル、コストおよび寿命の点で特性を改善するのに適する。
【００８４】
この改善は、電力増幅器２０に後置接続されたインピーダンス変換器２６が存在するので、高周波電力が非常に小さい場合でも点弧ユニッが不要であることにより達成される。
なぜならインピーダンス変換により、可能な最高電圧がイオン化室１６に印加されるからである。高周波ランプ１０は高圧ガス放電ランプとしても低圧ガス放電ランプとしても使用することができる。古典的なスタータは不要である。高周波ランプ１０は設計に応じて、小さな点状のイオン化領域または球状のイオン化領域を有し、これにより光出力を任意に調整することができる。このイオン化領域の電流は大きく、色温度は高く、数ｄｍ２までを網羅する。この調光可能性と改善された光スペクトルは、高周波ランプ１０を内部照明に適したものにする。長い寿命、日光スペクトル、低価格および大きな電力消費性は、点状高電流領域を有する高周波ランプ１０を、自動車前照灯ランプとしてのいわゆるスポットライトおよびプロジェクタなどの機器での使用に適したものにする。優れた効率および高い色温度は、この高周波ランプ１０においてとりわけ誘電電極を使用することにより達成される。高周波ランプ１０は、通信市場で非常に安価に提供されている高周波電子構成素子と通常のガス放電ランプ技術によって非常に安価に作製され、とりわけ古典的なスタータ回路と比較して高電圧への要求が非常に小さい。
【符号の説明】
【００８５】
１０ 高周波ランプ
１２ 信号発生部
１４ 高周波信号
１４’ 高周波信号
１６ イオン化室
１８ 高周波発振器
２０ 電力増幅器
２２ ガラス球
２４ ガス
２６ インピーダンス変換器
２８ 電極
３０ アース
３２ 制御信号
３４ 処理ユニット
３５ 調整信号
３６ カップラ
３８ 高周波検知器
４０ 信号分配器
４２ 信号分配出力端
４４ 信号分配出力端
４６ 位相シフト
４８ 電力増幅器
５０ インピーダンス変換器
５２ 第２の電極
５４ 圧力絶縁領域
５６ 給電線路
５８ パイプ
６０ キャップ
６２ 孔部
６４ 第１の線路湾曲部
６６ 第２の線路湾曲部
６８ 内部導体
７０ 線路区間
７２ コンデンサ
７４ コンデンサ
７６ 空洞共振器ランプ
７８ ループ状電極
８０ アース皿
８２ 電極
８４ 電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号（１４）を発生するための信号発生部（１２）と、後置接続されたイオン化室（１６）とを備える高周波ランプ（１０）であって、
前記信号発生部（１２）は、高周波発振器（１８）と、該高周波発振器の出力端での高周波信号（１４）の電力を増幅するための電力増幅器（２０）とを有し、
少なくとも１つのガス充填されたガラス球（２２）を有するイオン化室（１６）には少なくとも１つの電極（２８）が配属されており、
前記電力増幅器（２０）にはインピーダンス変換器（２６）が後置接続されており、該インピーダンス変換器の出力端は前記電極（２８）と接続されている高周波ランプ。
【請求項２】
請求項１記載の高周波ランプ（１０）であって、
前記信号発生部（１２）は付加的に、前記電力増幅器（２０）に後置接続され、該電力増幅器（２０）と前記インピーダンス変換器（２６）との間に配置されたカップラ（３６）、高周波検知器（３８）、および処理ユニット（３４）を有し、
前記高周波ランプ（１０）の動作時に前記電極（２８）で反射された高周波信号が、前記カップラ（３６）を介して前記高周波検知器（３８）に供給され、
前記高周波検知器（３８）の出力信号に基づき前記処理ユニット（３４）により発生された調整信号（３５）としての制御信号が前記高周波発振器（１８）に、前記反射された信号に基づき高周波信号（）１４）を最適化するために供給される高周波ランプ。
【請求項３】
請求項１記載の高周波ランプ（１０）であって、
前記高周波発振器（１８）には、第１および第２の信号分配出力端（４２、４４）を備える信号分配器（４０）が後置接続されており、前記電力増幅器（２４）が前記第１の信号分配出力端（４２）に接続されており、
前記第２の信号分配出力端（４４）には、位相シフト手段（４６）、第２の電力増幅器（４８）、第２のインピーダンス変換器（５０）および第２の電極（５２）が順次接続されている高周波ランプ。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項記載の高周波ランプ（１０）であって、
前記インピーダンス変換器（２６）および／または前記第２のインピーダンス変換器（５０）は単段または多段に変換に作用する区間（５６、６６、６４;７０、７４、６６、６４）を有する高周波ランプ。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項記載の高周波ランプ（１０）であって、
前記電極（２８）は誘電性であり、誘電性外套により包囲された金属コアによって形成されている高周波ランプ。
【請求項６】
ループ状電極（７８）を備える請求項１から５までのいずれか１項記載の高周波ランプ（１０）。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項記載の高周波ランプ（１０）であって、
前記ガラス球（２２）には、放射スペクトルの異なる少なくとも２つのガス、とりわけ３つのガスが充填されている高周波ランプ。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか１項記載の高周波ランプ（１０）であって、
前記イオン化室（１６）は少なくとも２つのガラス球（２２）、とりわけ３つのガラス球（２２）を有し、該ガラス球には放射スペクトルの異なるガスがそれぞれ充填されており、
各ガラス球（２２）には、高周波信号（１４）を供給するための電極（２８）が配属されている高周波ランプ。
【請求項９】
請求項１記載の高周波ランプ（１０）の駆動方法であって、
高周波信号（１４）が高周波発振器（１８）により生成され、
該高周波信号（１４）の電力が、後置接続された電力増幅器（２０）により増幅され、
該高周波信号（１４）が、前記電力増幅器（２０）に後置接続されたインピーダンス変換器（５０）によって高電圧領域に変換され、
変換された高周波信号（１４）が電極（２８）に供給される駆動方法。
【請求項１０】
請求項２記載の高周波ランプ（１０）の、請求項９記載の駆動方法であって、
高周波検知器（３８）が、前記高周波ランプ（１０）の点弧の際に前記電極（２８）で反射され、カップラ（３６）を介してさらに導かれた高周波信号を検知し、
処理ユニット（３４）が前記高周波信号（１４）の最適化のために、前記高周波検知器（３８）の出力信号に基づいて制御信号（３２）を適合し、これにより該制御信号が所定の正または負の値だけ変化され、
相応の調整信号（３５）が、前記制御信号（３２）と前記高周波検知器（３８）の出力信号とに基づいて生成される駆動方法。
【請求項１１】
請求項３記載の高周波ランプ（１０）の、請求項９または１０記載の駆動方法であって、
信号分配器（４０）が前記高周波信号（１４）から第２の高周波信号（１４’）を導出し、ここで高周波信号（１４）として残る高周波信号と、前記第２の高周波信号とは少なくとも同じであり、
位相シフト手段（４６）が前記第２の高周波信号（１４’）の位相をシフトし、後置接続された第２の電力増幅器（４８）が位相シフトされた前記第２の高周波信号（１４’）の電力を増幅し、
前記後置接続された第２のインピーダンス変換器（５０）が、生じた第２の高周波信号（１４’）を単段または多段で変換し、前記第２の電極（５２）にさらに導く駆動方法。
【請求項１２】
請求項９から１１までのいずれか１項記載の駆動方法であって、
前記インピーダンス変換器（２６；５０）は単段または多段で前記高周波信号を変換する駆動方法。
【請求項１３】
請求項７記載の高周波ランプ（１０）の、請求項９から１２までのいずれか１項記載の駆動方法であって、
前記高周波発振器（１８）により少なくとも２つの高周波信号（１４）が生成され、少なくとも一方の電極（２８）に供給される駆動方法。
【請求項１４】
請求項８記載の高周波ランプ（１０）の、請求項９から１２までのいずれか１項記載の駆動方法であって、
前記高周波発振器（１８）により少なくとも２つの高周波信号（１４）が生成され、各高周波信号（１４）が少なくとも２つの電極（２８）のそれぞれ１つに供給される駆動方法。
【請求項１５】
請求項７または８記載の高周波ランプ（１０）が行および列に複数配置された表示装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の表示装置の駆動方法であって、
各高周波ランプ（１０）が請求項１３または１４記載の方法により駆動される駆動方法。
【請求項１】
高周波信号（１４）を発生するための信号発生部（１２）と、後置接続されたイオン化室（１６）とを備える高周波ランプ（１０）であって、
前記信号発生部（１２）は、高周波発振器（１８）と、該高周波発振器の出力端での高周波信号（１４）の電力を増幅するための電力増幅器（２０）とを有し、
少なくとも１つのガス充填されたガラス球（２２）を有するイオン化室（１６）には少なくとも１つの電極（２８）が配属されており、
前記電力増幅器（２０）にはインピーダンス変換器（２６）が後置接続されており、該インピーダンス変換器の出力端は前記電極（２８）と接続されている高周波ランプ。
【請求項２】
請求項１記載の高周波ランプ（１０）であって、
前記信号発生部（１２）は付加的に、前記電力増幅器（２０）に後置接続され、該電力増幅器（２０）と前記インピーダンス変換器（２６）との間に配置されたカップラ（３６）、高周波検知器（３８）、および処理ユニット（３４）を有し、
前記高周波ランプ（１０）の動作時に前記電極（２８）で反射された高周波信号が、前記カップラ（３６）を介して前記高周波検知器（３８）に供給され、
前記高周波検知器（３８）の出力信号に基づき前記処理ユニット（３４）により発生された調整信号（３５）としての制御信号が前記高周波発振器（１８）に、前記反射された信号に基づき高周波信号（）１４）を最適化するために供給される高周波ランプ。
【請求項３】
請求項１記載の高周波ランプ（１０）であって、
前記高周波発振器（１８）には、第１および第２の信号分配出力端（４２、４４）を備える信号分配器（４０）が後置接続されており、前記電力増幅器（２４）が前記第１の信号分配出力端（４２）に接続されており、
前記第２の信号分配出力端（４４）には、位相シフト手段（４６）、第２の電力増幅器（４８）、第２のインピーダンス変換器（５０）および第２の電極（５２）が順次接続されている高周波ランプ。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項記載の高周波ランプ（１０）であって、
前記インピーダンス変換器（２６）および／または前記第２のインピーダンス変換器（５０）は単段または多段に変換に作用する区間（５６、６６、６４;７０、７４、６６、６４）を有する高周波ランプ。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか１項記載の高周波ランプ（１０）であって、
前記電極（２８）は誘電性であり、誘電性外套により包囲された金属コアによって形成されている高周波ランプ。
【請求項６】
ループ状電極（７８）を備える請求項１から５までのいずれか１項記載の高周波ランプ（１０）。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか１項記載の高周波ランプ（１０）であって、
前記ガラス球（２２）には、放射スペクトルの異なる少なくとも２つのガス、とりわけ３つのガスが充填されている高周波ランプ。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか１項記載の高周波ランプ（１０）であって、
前記イオン化室（１６）は少なくとも２つのガラス球（２２）、とりわけ３つのガラス球（２２）を有し、該ガラス球には放射スペクトルの異なるガスがそれぞれ充填されており、
各ガラス球（２２）には、高周波信号（１４）を供給するための電極（２８）が配属されている高周波ランプ。
【請求項９】
請求項１記載の高周波ランプ（１０）の駆動方法であって、
高周波信号（１４）が高周波発振器（１８）により生成され、
該高周波信号（１４）の電力が、後置接続された電力増幅器（２０）により増幅され、
該高周波信号（１４）が、前記電力増幅器（２０）に後置接続されたインピーダンス変換器（５０）によって高電圧領域に変換され、
変換された高周波信号（１４）が電極（２８）に供給される駆動方法。
【請求項１０】
請求項２記載の高周波ランプ（１０）の、請求項９記載の駆動方法であって、
高周波検知器（３８）が、前記高周波ランプ（１０）の点弧の際に前記電極（２８）で反射され、カップラ（３６）を介してさらに導かれた高周波信号を検知し、
処理ユニット（３４）が前記高周波信号（１４）の最適化のために、前記高周波検知器（３８）の出力信号に基づいて制御信号（３２）を適合し、これにより該制御信号が所定の正または負の値だけ変化され、
相応の調整信号（３５）が、前記制御信号（３２）と前記高周波検知器（３８）の出力信号とに基づいて生成される駆動方法。
【請求項１１】
請求項３記載の高周波ランプ（１０）の、請求項９または１０記載の駆動方法であって、
信号分配器（４０）が前記高周波信号（１４）から第２の高周波信号（１４’）を導出し、ここで高周波信号（１４）として残る高周波信号と、前記第２の高周波信号とは少なくとも同じであり、
位相シフト手段（４６）が前記第２の高周波信号（１４’）の位相をシフトし、後置接続された第２の電力増幅器（４８）が位相シフトされた前記第２の高周波信号（１４’）の電力を増幅し、
前記後置接続された第２のインピーダンス変換器（５０）が、生じた第２の高周波信号（１４’）を単段または多段で変換し、前記第２の電極（５２）にさらに導く駆動方法。
【請求項１２】
請求項９から１１までのいずれか１項記載の駆動方法であって、
前記インピーダンス変換器（２６；５０）は単段または多段で前記高周波信号を変換する駆動方法。
【請求項１３】
請求項７記載の高周波ランプ（１０）の、請求項９から１２までのいずれか１項記載の駆動方法であって、
前記高周波発振器（１８）により少なくとも２つの高周波信号（１４）が生成され、少なくとも一方の電極（２８）に供給される駆動方法。
【請求項１４】
請求項８記載の高周波ランプ（１０）の、請求項９から１２までのいずれか１項記載の駆動方法であって、
前記高周波発振器（１８）により少なくとも２つの高周波信号（１４）が生成され、各高周波信号（１４）が少なくとも２つの電極（２８）のそれぞれ１つに供給される駆動方法。
【請求項１５】
請求項７または８記載の高周波ランプ（１０）が行および列に複数配置された表示装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の表示装置の駆動方法であって、
各高周波ランプ（１０）が請求項１３または１４記載の方法により駆動される駆動方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公表番号】特表２０１１−５０５０６０（Ｐ２０１１−５０５０６０Ａ）
【公表日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５３５３８３（Ｐ２０１０−５３５３８３）
【出願日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０６６３５２
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０６８６１８
【国際公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＧＳＭ
【出願人】（５０９１３１３６２）ドリッテ パテントポートフォーリオ ベタイリグングスゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト (7)
【氏名又は名称原語表記】Ｄｒｉｔｔｅ Ｐａｔｅｎｔｐｏｒｔｆｏｌｉｏ Ｂｅｔｅｉｌｉｇｕｎｇｓｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｍｂＨ ＆ Ｃｏ． ＫＧ
【住所又は居所原語表記】Ｂｅｒｌｉｎｅｒ Ｓｔｒａｓｓｅ １， Ｄ−１２５２９ Ｓｃｈｏｅｎｅｆｅｌｄ／Ｗａｌｔｅｒｓｄｏｒｆ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００８／０６６３５２
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０６８６１８
【国際公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＧＳＭ
【出願人】（５０９１３１３６２）ドリッテ パテントポートフォーリオ ベタイリグングスゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフト (7)
【氏名又は名称原語表記】Ｄｒｉｔｔｅ Ｐａｔｅｎｔｐｏｒｔｆｏｌｉｏ Ｂｅｔｅｉｌｉｇｕｎｇｓｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｍｂＨ ＆ Ｃｏ． ＫＧ
【住所又は居所原語表記】Ｂｅｒｌｉｎｅｒ Ｓｔｒａｓｓｅ １， Ｄ−１２５２９ Ｓｃｈｏｅｎｅｆｅｌｄ／Ｗａｌｔｅｒｓｄｏｒｆ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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