CN1802061A - 具有脉冲点火装置的高压放电灯及高压放电灯的驱动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高压放电灯，具有布置在它的放电容器(1)中的电极(E1，E2)，这些电极为在放电容器(1)中的气体放电规定放电路径；并且具有布置在高压放电灯(La)的灯座(4)内的、作为脉冲点火装置构造的点火装置，用于触发在放电容器(1)中的气体放电；以及具有布置在它的放电容器(1)外的、耦合到该脉冲点火装置上的辅助点火电极(ZE)，其中脉冲点火装置的电压输入端与高压放电灯(La)的放电路径并联，使得在放电路径上的电压根据本发明用作脉冲点火装置的供电电压。此外，还公开了一种用于这种高压放电灯的驱动方法。

Description

具有脉冲点火装置的高压放电灯及高压放电灯的驱动方法
技术领域
本发明涉及按照权利要求1的前序部分的高压放电灯以及高压放电灯的驱动方法。
背景技术
例如在WO 98/18297中公开了这种高压放电灯。该公开文献说明了一种高压放电灯，其具有辅助点火电极和在灯座内设置的脉冲点火装置，该脉冲点火装置用于触发高压放电灯的放电容器中的气体放电。用于该高压放电灯的脉冲点火装置和驱动电路用一个变压器彼此在电流上分开。不仅脉冲点火装置而且驱动电路都为了其电压供给而分别连接到该变压器的副绕组上，变压器的原绕组作为推挽变流器的组成部分来构造。在成功触发气体放电后使用一个半导体开关来切断脉冲点火装置。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种高压放电灯，其具有用于点火装置的简化的电压供给，并给出一种相应的驱动方法。
根据本发明，该任务通过权利要求1的特征来解决。本发明的特别有利的实施方案在从属权利要求中说明。
本发明的高压放电灯具有布置在它的放电容器内的电极，这些电极确定放电路径；和布置在其灯座内的、作为脉冲点火装置构造的点火装置，用于触发该放电容器内的气体放电；以及布置在该放电容器外的辅助点火电极，其中脉冲点火装置的电压输入端按照本发明与高压放电灯的放电路径并联。
由此脉冲点火装置可以直接由高压放电灯的放电路径上的电压降供给能量。因此取消为点火装置单独产生供电电压。此外，不需要在成功触发灯内的气体放电后用于去激活脉冲点火装置的开关，因为在实现了气体放电的触发后放电路径上的电压降显著下降，因此施加在脉冲点火装置上的电压不再足以产生点火电压脉冲。
在本发明的高压放电灯中，优选地在与高压放电灯的放电路径并联的直流路径中设置脉冲点火装置的点火电容器。由此用于点火电容器的充电电流直接由高压放电灯的放电路径上的电压降产生。在高压放电灯的点火阶段期间，该放电路径是电气绝缘的，因此点火电容器被充电到足够高的电压，以便能够经由火花隙或者等价的阈值元件实现其间歇的放电以及借助点火变压器和辅助点火电极产生点火电压脉冲。在点火阶段结束后，高压放电灯的放电路径是导电的，并且该放电路径上的电压降仅还相应于高压放电灯的燃烧电压，该燃烧电压不再足以借助脉冲点火装置产生另外的点火电压脉冲。
优选地在本发明的高压放电灯的灯座内附加地设置一个串联谐振电路，其中至少一个电气元件与放电路径并联，所述电气元件被构造作为该串联谐振电路的组成部分、例如谐振电容或者谐振电感。借助该串联谐振电路和上述与放电路径并联的电气元件，至少在高压放电灯的点火阶段期间产生谐振过高(resonanzueberhoeht)的交流电压，该交流电压落在放电路径上，并因此也施加在脉冲点火装置的电压输入端上。由此高压放电灯的电接触件以及至高压放电灯的馈电线可以被批量生产用于较小的电压，因为所有引导高压的电气元件都被设置在灯座内。此外，该串联谐振电路还保证可靠接管，也就是说从高压放电灯的两个电极之间的放电路径被首次击穿的时刻直到利用发射热电子的阴极而出现弧光放电的可靠过渡。该接管也被称为“辉光到弧光过渡”。
根据本发明的一个优选的实施例，还有利地设置一个隔直电容器，以便减少由钠离子到放电容器壁的扩散引起的放电等离子体中的钠损耗。在此，这样确定隔直电容器的电容尺寸，使得一方面给辅助点火电极施加足够高的用于点火气体放电的电压，而另一方面充分减少上述钠扩散。在隔直电容器的电容过大或者泄漏电流过大时不能实现充分减少钠扩散，而在电容过小时不能给辅助点火电极施加足够高的用于触发气体放电的电压。优选地，隔直电容器连接在点火变压器的副绕组和辅助点火电极之间。
附图说明
下面根据一个优选的实施例来更详细地说明本发明。
图1表示具有脉冲点火装置的本发明高压放电灯的电路示意图，
图2表示图1的具有脉冲点火装置的细节的电路图，
图3表示具有脉冲点火装置的本发明高压放电灯的第一实施例的电路示意图，
图4表示具有脉冲点火装置的本发明高压放电灯的第二实施例的电路示意图，
图5以示意图表示根据本发明的优选实施例的高压放电灯的侧视图，
图6表示具有脉冲点火装置的本发明高压放电灯的第三实施例的电路示意图。
具体实施方式
在图5中示意性表示的根据本发明优选实施例的高压放电灯是用于机动车前灯的金属卤化物高压放电灯。
该高压放电灯La具有由石英玻璃制造的放电容器1，可离子化的填充物被气密地封闭在该放电容器内。该被离子化的填充物包含氙和金属卤化物混合物，优选地金属钠、钪、锌和铟的碘化物，并且该可离子化的填充物优选地不包含汞。氙冷填充压力约为10巴。放电容器1的两端1a、1b分别借助于钼膜密封件2a、2b密封。两个电极E1、E2位于放电容器1的内腔，在这两个电极之间在灯运行期间构成负责光辐射的放电电弧。这些主电极E1、E2分别通过钼膜密封件2a、2b之一与从放电容器1引出的馈电线3a、3b导电连接。放电容器1被外部玻璃灯泡5包围。在此，辅助点火电极ZE在本发明的这一实施例中由外部灯泡5的内表面上的薄金属镀膜构成。但是作为替代方案，该镀膜也可以被涂覆在放电容器1的外侧。该薄金属镀膜ZE具有纵向延伸的条带的形状，该条带从外部灯泡5的靠近灯座一端大约延伸至放电容器中点的高度。灯容器1、5被固定在灯座4的由塑料组成的上部411中。灯座4的长方六面体形的部分被由两部分组成的金属壳体41、42包围，该由两部分组成的金属壳体用于电磁屏蔽在灯座4的内腔中设置的脉冲点火装置。高压放电灯La的电连接端子40用于给高压放电灯和布置在灯座4内的脉冲点火装置供电。该电连接端子40通过一根被屏蔽的连接电缆(未示出)与用于高压放电灯的驱动设备EVG(未示出)连接。该连接电缆的屏蔽编织层与驱动设备的电路内部的地电位连接，并通过电连接端子40的触点与金属壳体41、42连接，使得金属壳体41、42同样位于地电位。
在图1中示出本发明高压放电灯、布置在灯座4内的脉冲点火装置(在图1中被表示为脉冲源)和驱动设备EVG的电路示意图。驱动设备EVG用作高压放电灯和在灯座4内设置的脉冲点火装置的交流电压源Q。驱动设备EVG通过一根被屏蔽的连接电缆(未示出)与高压放电灯的电连接端子40连接，因此给高压放电灯La的电极E1、E2和脉冲点火装置(脉冲源)的电压输入端施加由驱动设备EVG产生的交流电压。脉冲点火装置的电压输入端与由电极E1、E2确定的高压放电灯的放电路径并联。脉冲点火装置的脉冲变压器T的副绕组n2与高压放电灯La的辅助点火电极ZE连接。
在图2中示出脉冲点火装置(脉冲源)的细节。由交流电压源Q提供的交流电压被输送给脉冲点火装置的输入端，并借助二极管D被整流，以便通过电阻器R对与高压放电灯La的放电路径并联的直流路径中的点火电容器C1充电。火花隙FS和点火变压器T的原绕组n1与点火电容器C1并联。如果点火电容器C1上的电压达到火花隙FS的击穿电压，则点火电容器C1通过火花隙FS和原绕组n1放电。在变压器T的与辅助点火电极ZE连接的副绕组n2中由此感生高电压脉冲，其被输送给辅助点火电极ZE并导致在高压放电灯的放电容器1中触发气体放电。
在图3中示意性地示出包括在灯座4内设置的脉冲点火装置的元件D、R、FS、C1、T和串联谐振电路L、C2在内的本发明高压放电灯La的第一实施例。该串联谐振电路的元件L、C2同样设置在灯座4内。谐振电容器C2与高压放电灯La的放电路径并联。点火变压器T的副绕组n2的第一连接端子与电路内部的参考地电位连接。点火变压器T的副绕组n2的第二连接端子与辅助点火电极ZE连接。在高压放电灯La的点火阶段期间，串联谐振电路L、C2在谐振下运行，以致在谐振电容C2以及因此也在高压放电灯La的放电路径上和在脉冲点火装置的电压输入端上提供谐振过高的(resonanzueberhoeht)交流电压，该交流电压具有比由交流电压源Q产生的交流电压高2到10倍的振幅。借助脉冲点火装置的元件D、R、FS、C1、T，从中产生用于辅助点火电极的电压范围为大约5kV到30kV的高电压脉冲。在表1或者表2中公开了用于产生大约30kV的点火电压或者大约5kV的点火电压的、脉冲点火装置和串联谐振电路的电气元件的合适的尺寸确定。
驱动设备EVG是一个电压互感器，它从机动车的机载电网电压中产生几乎正弦的交流电压，其振幅约为100V到500V，频率在高压放电灯的点火阶段期间约为2.6MHz，而在点火阶段结束后约为1MHz。
在图4中示意性示出的本发明的第二实施例与图3中所示实施例的区别仅在于，点火变压器T的副绕组n2的第一连接端子与处于高电位的电极E1而不是与电路内部的参考地电位连接。在所有其他的细节上图3和图4中所示的实施例一致。因此在这些图中相同的元件配备有相同的附图标记。
在成功触发高压放电灯La的放电容器1中的气体放电后，现在在两个电极E1、E2之间具有导电能力的放电路径构成通向谐振电容C2和脉冲点火装置的电压输入端的旁路，以致在放电路径上的并由此也在脉冲点火装置的电压输入端上的电压取显著较小的值。由此在点火电容器C1上不再达到火花隙FS的击穿电压，并且脉冲点火装置不产生用于高压放电灯La的其他点火脉冲。因此实现脉冲点火装置的切断，而无需另外的元件耗费。
为了高压放电灯La和在灯座4内设置的脉冲点火装置的电压供给，在驱动设备EVG和高压放电灯La的连接端子40之间的双导线连接就足够了，因为脉冲点火装置直接由施加在高压放电灯上的交流电压供电。
在图6中示出本发明的另一个实施例，其与图1中所示的本发明的第一实施例的不同之处仅在于隔直电容器C0，它被连接在点火变压器T的副绕组n2和辅助点火电极ZE之间。该电容器C0的电容可以在宽广的界限内自由选择，而对点火过程不施加值得一提的影响。优选地这样确定电容器C0的大小，使得在点火过程期间在电容器C0上的电压降小于在辅助点火电极ZE和高压放电灯La的两个电极之间出现的电压。因此对于电容器C0来说非常小的电容值、例如33pF就已足够。不过对于电容器C0的电容来说显著较大的值、例如10nF也是可以的。类似于此，隔直电容器C0也可以集成在按照图2到图4的电路装置中。它阻止直流流过辅助点火电极ZE，并且有助于减少由钠扩散引起的高压放电灯La的放电容器中的钠损耗。也即高压放电灯La的放电容器中的可离子化的填充物除氙外还包含金属钠、钪、锌和铟的卤化物。
表1：图3和图4中所示的、用于产生大约30kV的点火电压的电气元件的大小确定
C1         10nF
C2         120pF
D          BY505
FS         2000V
L          30μH
R    33k欧姆
T    n1＝10匝，n2＝190匝
表2：图3和图4中所示的、用于产生大约5kV的点火电压的电气元件的替代的大小确定
C1    33nF
C2    120pF
D     两个US1M串联
FS    800V
L     30μH
R     10k欧姆
T     n1＝10匝，n2＝75匝

Claims (8)

1.一种高压放电灯，具有布置在它的放电容器(1)中的电极(E1，E2)，这些电极为在放电容器(1)中的气体放电规定放电路径；并且具有布置在高压放电灯(La)的灯座(4)内的、作为脉冲点火装置构造的点火装置，用于触发在放电容器(1)中的气体放电；以及具有布置在它的放电容器(1)外的、耦合到该脉冲点火装置上的辅助点火电极(ZE)，其特征在于，脉冲点火装置的电压输入端与高压放电灯(La)的放电路径并联。
2.根据权利要求1的高压放电灯，其特征在于，脉冲点火装置的点火电容器(C1)被布置在与高压放电灯(La)的放电路径并联的直流路径中。
3.根据权利要求1的高压放电灯，其特征在于，至少一个电气元件(C2或者L)与放电路径并联，该电气元件作为串联谐振电路(L，C2)的组成部分来构造。
4.根据权利要求1的高压放电灯，其特征在于，设置有隔直电容器(C0)。
5.一种用于驱动高压放电灯的方法，其中，为触发在高压放电灯(La)的放电容器(1)中的气体放电所需要的点火电压借助脉冲点火装置来产生，在点火阶段期间该脉冲点火装置对高压放电灯(La)的布置在放电容器(1)外的辅助点火电极(ZE)施加电压脉冲，其特征在于，高压放电灯(La)的放电路径上的电压作为供电电压被输送给脉冲点火装置。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，用于对脉冲点火装置的点火电容器(C1)充电的电流由高压放电灯(La)的放电路径上的电压产生。
7.根据权利要求5的方法，其特征在于，高压放电灯(La)的放电路径在触发了在放电容器(1)中的气体放电后构成通向点火电容器(C1)的旁路。
8.根据权利要求5的方法，其特征在于，在高压放电灯(La)的放电路径上至少在高压放电灯(La)的点火阶段期间提供谐振过高的交流电压。
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