DE102005023798A1

DE102005023798A1 - Auxiliary electrode starting device with arc gap for high pressure discharge lamp

Info

Publication number: DE102005023798A1
Application number: DE200510023798
Authority: DE
Inventors: Bernhard Siessegger
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2005-05-19
Filing date: 2005-05-19
Publication date: 2006-11-23

Abstract

The device has a voltage-dependent switching arrangement (16) for applying the ignition voltage for the high pressure discharge lamp (18) to the auxiliary ignition electrode (181). The switching threshold voltage of the voltage-dependent switching arrangement is greater than or equal to the ignition voltage of the high pressure discharge lamp. Independent claims are also included for the following: (A) a lamp socket for a high pressure discharge lamp (B) a lighting system (C) and a method of operating a high pressure discharge lamp.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben oder Zünden einer Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, einen Lampensockel und ein Beleuchtungssystem mit einer derartigen Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Hochdruckentladungslampe.The The invention relates to a device for operating or igniting a High-pressure discharge lamp according to the preamble of claim 1, a lamp cap and a lighting system with Such a device and a method for operating a High pressure discharge lamp.

Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise in der WO 98/18297 offenbart. Diese Offenlegungsschrift beschreibt eine Impulszündvorrichtung für eine mit einer Zündhilfselektrode versehene Hochdruckentladungslampe, insbesondere für eine Fahrzeugscheinwerfer-Hochdruckentladungslampe. Diese Impulszündvorrichtung weist als wesentliche Bauelemente eine Funkenstrecke, einen Zündkondensator und einen Zündtransformator auf. Zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe wird der Zündkondensator aufgeladen, um sich beim Erreichen der Durchbruchsspannung der Funkenstrecke über diese und über die Primärwicklung des Zündtransformators zu entladen, so dass in der Sekundärwicklung des Zündtransformators Hochspannungsimpulse induziert werden, die über die Zündhilfselektrode in die Hochdruckentladungslampe eingekoppelt werden und zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe führen. Nach dem Zünden der Gasentladung wird die Hochdruckentladungslampe mit einem hochfrequenten Strom wechselnder Polarität, dessen Frequenz im Megahertzbereich liegt, betrieben. Die oben beschriebene Zündschaltung ist galvanisch getrennt von der Betriebsschaltung der Hochdruckentladungslampe angeordnet. Die Betriebsschaltung und die Zündschaltung werden beide von demselben Push-Pull-Wechselrichter mit Energie versorgt. Zur galvanischen Trennung zwischen der Zündschaltung und der Betriebsschaltung sowie zur Kopplung an den Wechselrichter dient ein Übertrager mit zwei Sekundär wicklungen, von denen jeweils eine in der Zündschaltung und in der Betriebsschaltung angeordnet ist. Nach erfolgter Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe wird die Zündschaltung bzw. Zündvorrichtung mittels eines steuerbaren Halbleiterschalters deaktiviert.A Such device is disclosed, for example, in WO 98/18297. This publication describes a pulse ignition device for one with a starting aid electrode provided high-pressure discharge lamp, in particular for a vehicle headlight high-pressure discharge lamp. This pulse ignition device has as essential components a spark gap, a firing capacitor and an ignition transformer on. To ignite the Gas discharge in the high pressure discharge lamp becomes the ignition capacitor charged to reach the breakdown voltage of the spark gap over this and over the primary winding of the ignition transformer to discharge, leaving in the secondary winding of the ignition transformer High voltage pulses are induced, via the auxiliary ignition electrode in the high pressure discharge lamp be coupled and to ignite lead the gas discharge in the high pressure discharge lamp. To the ignition The gas discharge is the high pressure discharge lamp with a high frequency current changing polarity, whose frequency is in the megahertz range operated. The one described above ignition circuit is galvanically isolated from the operating circuit of the high pressure discharge lamp arranged. The operating circuit and the ignition circuit are both of powered by the same push-pull inverter. For galvanic Separation between the ignition circuit and the operating circuit and for coupling to the inverter is used a transformer with two secondary windings, one of each in the ignition circuit and is arranged in the operating circuit. After ignition of the Gas discharge in the high pressure discharge lamp becomes the ignition circuit or ignition device deactivated by means of a controllable semiconductor switch.

Darstellung der Erfindung Presentation of the invention

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit einem vereinfachten Aufbau bereitzustellen.It Object of the invention is a generic device with a simplified To provide construction.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.These The object is achieved by the Characteristics of claim 1 solved. Particularly advantageous versions of the invention are in the dependent claims described.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben oder Zünden einer mit einer Zündhilfselektrode versehenen Hochdruckentladungslampe weist ein spannungsabhängiges Schaltmittel zum Beaufschlagen der Zündhilfselektrode mit der Zündspannung für die Hochdruckentladungslampe, wobei die Schaltschwellenspannung des spannungsabhängigen Schaltmittels größer oder gleich der zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe erforderlichen Zündspannung ist. Unter der Zündspannung soll in diesem Zusammenhang die notwendige Spannung zwischen der Zündhilfselektrode und der zugehörigen Hauptelektrode verstanden werden, die zur Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe erforderlich ist,. sofern man eine entsprechende Spannung zwischen den beiden Hauptelektroden, die so genannte Leerlaufspannung, voraussetzt. Dadurch kann eine Zündvorrichtung für eine mit einer Hilfselektrode ausgestattete Hochdruckentladungslampe realisiert werden, die zur Erzeugung der Zündspannungsimpulse ohne Verwendung eines Zündtransformators auskommt. Außerdem können auch der steuerbare Halbleiterschalter zum deaktivieren der Zündvorrichtung nach erfolgter Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe und der Übertrager zur galvanischen Trennung von Zündschaltung und Betriebsschaltung eingespart werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt daher einen einfacheren Aufhau als die Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik.The inventive device to operate or ignite one with a Zündhilfselektrode provided high-pressure discharge lamp has a voltage-dependent switching means for applying the auxiliary ignition electrode with the ignition voltage for the High pressure discharge lamp, wherein the switching threshold voltage of the voltage-dependent switching means bigger or same as the ignition the gas discharge required in the high pressure discharge lamp ignition is. Under the ignition voltage should in this context the necessary tension between the auxiliary ignition and the associated Main electrode to be used to ignite the gas discharge in the High pressure discharge lamp is required. if you have an appropriate Voltage between the two main electrodes, the so-called open circuit voltage, presupposes. This may cause an ignition device for one high pressure discharge lamp equipped with an auxiliary electrode be realized, which is used to generate the ignition voltage pulses without using a ignition transformer gets along. Besides, too the controllable semiconductor switch for disabling the ignition device after ignition the gas discharge in the high pressure discharge lamp and the transformer for galvanic isolation of ignition circuit and operating circuit can be saved. The device according to the invention has therefore a simpler Aufhau than the device according to the state of the technique.

Um derart hohe Spannungen, wie zum Zünden der Gasentladung in einer mit einer Hilfselektrode versehenen Hochdruckentladungslampe erforderlich sind, erzeugen zu können, umfasst das spannungsabhängige Schaltmittel vorzugsweise mindestens eine Funkenstrecke. Die Schaltschwellenspannung, das heißt, die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke kann durch Verändern des Abstands ihrer Elektroden bzw. des Drucks des verwendeten Füllgases auf den gewünschten Wert bzw. auf einen Wert größer oder gleich der Zündspannung der Hochdruckentladungslampe eingestellt werden. Alternativ können statt einer Funkenstrecke auch mehrere in Serie geschaltete Funkenstrecken oder eine fremdtriggerbare Funkenstrecke mit zusätzlicher Zündelektrode verwendet werden. Anstelle von Funkenstrecken können aber auch andere spannungsabhängige Schaltmittel, beispielsweise Thyristoren oder spannungsabhängige Widerstände oder eine Kombination der vorgenannten Bauteile eingesetzt werden.Around such high voltages as to ignite the gas discharge in one required with an auxiliary electrode high pressure discharge lamp required are to be able to produce includes the voltage-dependent Switching means preferably at least one spark gap. The switching threshold voltage, this means, the breakdown voltage of the spark gap can be changed by changing the Distance between their electrodes and the pressure of the filling gas used to the desired Value or to a value greater than or equal to the ignition voltage the high-pressure discharge lamp can be adjusted. Alternatively, instead of a spark gap also several series spark gaps or an externally triggerable spark gap can be used with additional ignition electrode. Instead of spark gaps can but also other voltage-dependent Switching means, such as thyristors or voltage-dependent resistors or a combination of the aforementioned components are used.

Vorzugsweise ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein auf die Schaltschwellenspannung aufladbares Ladungsspeichermittel vorgesehen, um die Energie für den Durchbruch des spannungsabhängigen Schaltmittels bereitzustellen. Bei dem vorgenannten Ladungsspeichermittel handelt es sich vorzugsweise um einen oder mehrere Kondensatoren, die für hohe Spannungen ausgelegt sind.Preferably, in the device according to the invention, a charge storage means which can be charged to the switching threshold voltage is provided in order to provide the energy for the breakdown of the voltage-dependent switching means. The above charge storage means is preferably one or more capacitors designed for high voltages.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung wird das Ladungsspeichermittel vorzugsweise mit Hilfe eines Resonanzkreises oder einer Spannungsvervielfachungsschaltung oder eines Piezotransformators oder einer Kombination davon auf die Schaltschwellenspannung des spannungsabhängigen Schaltmittels aufgeladen. Mittels eines Resonanzkreises, der während der Zündphase nahe seiner Resonanz betrieben wird, oder mittels einer Spannungsvervielfachungsschaltung können auf relative einfache Weise die erforderlichen hohen Spannungen von mehreren Kilovolt erzeugt werden. Die Spannungsvervielfachungsschaltung kann beispielsweise über einen in den Lampenstromkreis geschalteten Transformator oder einen Resonanzkreis mit Energie versorgt werden.According to the preferred embodiments In accordance with the invention, the charge storage agent is preferably formed by means of a resonant circuit or a voltage multiplier circuit or a piezotransformer or a combination thereof charged the switching threshold voltage of the voltage-dependent switching means. By means of a resonant circuit, which during the ignition phase near its resonance is operated, or by means of a voltage multiplier circuit can in a relatively simple manner the required high voltages generated by several kilovolts. The voltage multiplier circuit can, for example, over a switched into the lamp circuit transformer or a Resonant circuit to be powered.

Vorteilhafterweise ist ein Spannungswandler vorgesehen, um aus der Netzspannung, beispielsweise aus dem 230 Volt Niederspannungswechselstromnetz, oder aus der Bordnetzspannung eines Kraftfahrzeugs, die Spannungsversorgung des spannungsabhängigen Schaltmittels während der Zündphase der Hochdruckentladungslampe sicherzustellen und die Versorgung der Hochdruckentladungslampe mit einem Strom wechselnder Polarität zu gewährleisten. Mit Hilfe des Spannungswandlers können unterschiedliche Betriebsmodi realisiert werden, um die unterschiedlichen Erfordernisse der Hochdruckentladungslampe während ihrer Zündphase und während des Lampenbetriebs nach Beendigung der Zündphase zu erfüllen. Vorzugsweise wird mittels des Spannungswandlers während der Zündphase der Hochdruckentladungslampe eine erste Versorgungsspannung für das spannungsabhängige Schaltmittel generiert und nach erfolgter Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe eine zweite Versorgungsspannung zum Erzeugen eines Lampenstroms mit wechselnder Polarität generiert.advantageously, a voltage converter is provided to disconnect from the mains voltage, for example from the 230 Volt low-voltage AC mains, or from the vehicle electrical system voltage a motor vehicle, the power supply of the voltage-dependent switching means while the ignition phase to ensure the high pressure discharge lamp and the supply the high-pressure discharge lamp to ensure a current of alternating polarity. With the help of the voltage converter different operating modes be realized to the different requirements of the high pressure discharge lamp while their ignition phase and while the lamp operation after completion of the ignition phase to meet. Preferably is by means of the voltage converter during the ignition phase of the high pressure discharge lamp a first supply voltage for the voltage-dependent switching means generated and after ignition of the Gas discharge in the high pressure discharge lamp a second supply voltage generates a lamp current with alternating polarity.

Der Spannungswandler ist daher vorzugsweise als Wechselrichter bzw. Wechselspannungsumrichter ausgebildet, der mit unterschiedlichen Takt- oder Schaltfrequenzen betreibbar ist. Zum Erzeugen der oben genannten ersten und zweiten Versorgungsspannung wird der Wechselrichter vorzugsweise mit Schaltfrequenzen aus unterschiedlichen Frequenzbereichen betrieben. Dadurch kann auf einfache Weise sichergestellt werden, dass nach erfolgter Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe an dem spannungsabhängigen Schaltmittel nur noch eine geringere Spannung als seine Schaltschwellenspannung anliegt und somit keine weiteren Zündspannungsimpulse generiert werden.Of the Voltage transformer is therefore preferably as an inverter or AC converter designed with different clock or switching frequencies is operable. To generate the above first and second supply voltage, the inverter is preferably operated with switching frequencies from different frequency ranges. This can be easily ensured that after completed ignition the gas discharge in the high-pressure discharge lamp to the voltage-dependent switching means only a lower voltage than its switching threshold voltage is applied and thus no further ignition voltage pulses are generated.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst nur wenige Bauelemente und kann daher im Lampensockel einer Hochdruckentladungslampe untergebracht werden. Daher lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders vorteilhaft bei mit einer Zündhilfselektrode versehenen Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampen für Kraftfahrzeugscheinwerfer, insbesondere auch bei quecksilberfreien Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampen für Kraftfahrzeugscheinwerfer verwenden.The inventive device includes only a few components and can therefore in the lamp base of a High-pressure discharge lamp can be accommodated. Therefore, it is possible the device according to the invention particularly advantageous when provided with a Zündhilfselektrode Metal halide high pressure discharge lamps for motor vehicle headlamps, especially in mercury-free metal halide high-pressure discharge lamps for motor vehicle headlights use.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele Description of the preferred embodiments

Nachstehend wird die Erfindung anhand mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:below the invention is based on several preferred embodiments explained in more detail. It demonstrate:

1 Eine Schaltskizze der Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung 1 A circuit diagram of the device according to the first embodiment of the invention

2 Eine Schaltskizze der Vorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung 2 A circuit diagram of the device according to the second embodiment of the invention

3 Eine Schaltskizze der Vorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung 3 A circuit diagram of the device according to the third embodiment of the invention

4 Eine Schaltskizze der Vorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung 4 A circuit diagram of the device according to the fourth embodiment of the invention

5 Eine Seitenansicht der von den erfindungsgemäßen Vorrichtungen betriebenen Hochdruckentladungslampe in schematischer Darstellung 5 A side view of the operated by the devices according to the invention high-pressure discharge lamp in a schematic representation

In 1 ist schematisch die Schaltskizze des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Die Vorrichtung zum Betreiben der mit einer Zündhilfselektrode 181 versehenen Fahrzeugscheinwerfer-Hochdruckentladungslampe 18 umfasst einen Spannungswandler 10, der aus der Bordnetzspannung des Kraftfahrzeugs eine hochfrequente Wechselspannung generiert. Die außerhalb des Entladungsgefäßes der Hochdruckentladungslampe angeordnete Zündhilfselektrode 181 der Hochdruckentladungslampe 18 ist kapazitiv an eine der innerhalb des Entladungsgefäßes angeordneten Gasentladungselektroden der Hochdruckentladungslampe 18 gekoppelt. Die Vorrichtung umfasst einen Spartransformator 11 mit einem Primär- 11a und einem Sekundärwicklungsabschnitt 11b, einen parallel zur Entladungsstrecke der Hochdruckentladungslampe 18 geschalteten Kondensator 12, eine Gleichrichterdiode 13, Widerstände 14, 17, einen Kondensator 15 und eine Funkenstrecke 16. Die Diode 13 ist für Spannungen bis 30 kV ausgelegt, beispielsweise eine Diode des Typs BY724. Der Kondensator 15 besitzt eine Kapazität von 100 pF und ist für eine Spannung von bis zu 15 kV ausgelegt. Der in 1 gestrichelt ge zeichnete Widerstand 17 ist optional und kann ggf. entfallen. Er besitzt einen Widerstandswert von 20 Megaohm und ist insbesondere im Fall einer Funkenstrecke mit geringem Isolationswiderstand zu verwenden, da er eine Aufladung der aus Zündhilfselektrode und Hauptelektrode resultierenden Kapazität verhindert. Die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 16 beträgt 12 kV. Die zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe 18 erforderliche Zündspannung beträgt bei einer Leerlaufspannung von 2 Kilovolt, gemessen von Spitze zu Spitze, typischerweise 5 Kilovolt bis 10 Kilovolt.. Der Widerstand 14 begrenzt den Strom durch Dio de 13 , insbesondere bei einem entladenen Kondensator 15, und besitzt einen Widerstandswert von 47 Kiloohm gewählt.In 1 is schematically illustrated the circuit diagram of the first embodiment of the device according to the invention. The device for operating the with a Zündhilfselektrode 181 provided vehicle headlight high pressure discharge lamp 18 includes a voltage converter 10 , which generates a high-frequency alternating voltage from the vehicle electrical system voltage of the motor vehicle. The auxiliary ignition electrode arranged outside the discharge vessel of the high-pressure discharge lamp 181 the high pressure discharge lamp 18 is capacitive to one of the arranged inside the discharge vessel gas discharge electrodes of the high pressure discharge lamp 18 coupled. The device comprises an autotransformer 11 with a primary 11a and a secondary winding section 11b , a parallel to the discharge path of the high pressure discharge lamp 18 switched capacitor 12 , a rectifier diode 13 , Resistors 14 . 17 , a capacitor 15 and a spark gap 16 , The diode 13 is designed for voltages up to 30 kV, for example a BY724 diode. The capacitor 15 has a capacity of 100 pF and is designed for a voltage of up to 15 kV. The in 1 dashed ge drew resistance 17 is optional and may be omitted. It has a resistance of 20 megohms, and is particularly useful in the case of a spark gap with low insulation resistance because it prevents charging of the resulting auxiliary starting electrode and main electrode capacity. The breakdown voltage of the spark gap 16 is 12 kV. The means for igniting the gas discharge in the high pressure discharge lamp 18 The required ignition voltage at an open circuit voltage of 2 kilovolts, measured from peak to peak, is typically 5 kilovolts to 10 kilovolts. The resistance 14 limits the current through Dio de 13 in particular with a discharged capacitor 15 , and has a resistance of 47 kilohms chosen.

Zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe 18 wird der Spannungswandler 10 mit einer Schaltfrequenz betrieben, die nahe bei der Resonanzfrequenz des aus den Bauteilen 11a und 12 bestehenden Serienresonanzkreises liegt. Im Sekundärwicklungsabschnitt 11b des Spartransformators 11 wird dadurch eine hohe Spannung induziert, die ausreicht, den Kondensator 15 über die Gleichrichterdiode 13 und den Widerstand 14 auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 16 aufzuladen. Erreicht die Spannung am Kondensator 15 die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 16, so entlädt sich dieser über die Funkenstrecke 16 und die Zündhilfselektrode 181 wird mit Hochspannungsimpulsen beaufschlagt, die zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe 18 führen. Nach erfolgter Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe 18 wird der Resonanzkondensator 12 durch die leitfähige Entladungsstrecke der Hochdruckentladungslampe überbrückt und der Serienresonanzkreis bedämpft, so dass in der Sekundärwicklung 11b keine ausreichend hohe Spannung induziert wird, um den Kondensator 15 auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 16 aufzuladen. Die Zündvorrichtung wird damit automatisch nach erfolgter Zündung der Gasentladung deaktiviert. Außerdem sorgt die Funkenstrecke 16 dadurch nach erfolgter Zündung der Gasentladung für eine galvanische Trennung der Zündhilfselektrode 181 von der Vorrichtung. Die Zündhilfselektrode 181 ist nach Beendigung der Zündphase potentialfrei und verursacht daher keine Natrium-Migration, die im Entladungsgefäß der Hochdruckentladungslampe 18 zu einem Natriumverlust und somit zu einem frühzeitigen Ausfall der Hochdruckentladungslampe 18 führen würde.To ignite the gas discharge in the high pressure discharge lamp 18 becomes the voltage transformer 10 operated at a switching frequency close to the resonant frequency of the components 11a and 12 existing series resonant circuit is located. In the secondary winding section 11b of the autotransformer 11 This induces a high voltage, which is sufficient, the capacitor 15 via the rectifier diode 13 and the resistance 14 on the breakdown voltage of the spark gap 16 charge. Reaches the voltage at the capacitor 15 the breakdown voltage of the spark gap 16 , so it discharges over the spark gap 16 and the auxiliary ignition electrode 181 is subjected to high voltage pulses, which are used to ignite the gas discharge in the high pressure discharge lamp 18 to lead. After ignition of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp 18 becomes the resonance capacitor 12 bridged by the conductive discharge path of the high pressure discharge lamp and attenuated the series resonant circuit, so that in the secondary winding 11b no sufficiently high voltage is induced to the capacitor 15 on the breakdown voltage of the spark gap 16 charge. The ignition device is thus deactivated automatically after ignition of the gas discharge. In addition, the spark gap ensures 16 characterized after ignition of the gas discharge for a galvanic separation of the auxiliary ignition electrode 181 from the device. The auxiliary ignition electrode 181 is potential-free after completion of the ignition phase and therefore does not cause any sodium migration in the discharge vessel of the high-pressure discharge lamp 18 to a loss of sodium and thus to an early failure of the high pressure discharge lamp 18 would lead.

Nach Beendigung der Zündphase der Hochdruckentladungslampe 18 wird die Schaltfrequenz des Spannungswandlers 10 mittels seiner Ansteuerungsvorrichtung so gewählt, dass die Hochdruckentladungslampe 18 im Fall einer quecksilberhaltigen Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe mit einer Brennspannung von ca. 85 Volt und im Fall einer quecksilberfreien Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe mit einer Brennspannung von ca. 40 Volt betrieben wird. Die Hochdruckentladungslampe 18 wird mit einem Wechselstrom gespeist, dessen Frequenz oberhalb von 100 kHz liegt. Der Kondensator 15 wird nach Beendigung der Zündphase auf eine Spannung aufgeladen, die unterhalb der Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 16 1iegt.After completion of the ignition phase of the high pressure discharge lamp 18 becomes the switching frequency of the voltage converter 10 selected by means of its drive device so that the high pressure discharge lamp 18 in the case of a mercury-containing metal halide high-pressure discharge lamp with a burning voltage of about 85 volts and in the case of a mercury-free metal halide high-pressure discharge lamp with a burning voltage of about 40 volts is operated. The high pressure discharge lamp 18 is fed with an alternating current whose frequency is above 100 kHz. The capacitor 15 is charged after completion of the ignition phase to a voltage which is below the breakdown voltage of the spark gap 16 1iegt.

In 2 ist die Schaltskizze des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Die Vorrichtung zum Betreiben der mit einer Zündhilfselektrode 281 versehenen Fahrzeugscheinwerfer-Hochdruckentladungslampe 28 umfasst einen Spannungswandler 20, der aus der Bordnetzspannung des Kraftfahrzeugs eine hochfrequente Wechselspannung generiert. Die außerhalb des Entladungsgefäßes der Hochdruckentladungslampe angeordnete Zündhilfselektrode 281 der Hochdruckentladungslampe 28 ist kapazitiv an eine der innerhalb des Entladungsgefäßes angeordneten Gasentladungselektroden der Hochdruckentladungslampe 28 gekoppelt. Die Vorrichtung umfasst einen Transformator 21 mit einer Primär- 21a und einer Sekundärwicklung 21b, einen parallel zur Entladungsstrecke der Hochdruckentladungslampe 28 geschalteten Kondensator 22, eine Funkenstrecke 26 und Widerstände 24, 27 sowie eine symmetrische Spannungsverdopplungsschaltung, die von den Dioden 231, 232 und den Kondensatoren 251, 252 gebildet wird. Die in 2 gestrichelt dargestellten Widerstände 24, 27 sind optional.In 2 the circuit diagram of the second embodiment of the device according to the invention is shown. The device for operating the with a Zündhilfselektrode 281 provided vehicle headlight high pressure discharge lamp 28 includes a voltage converter 20 , which generates a high-frequency alternating voltage from the vehicle electrical system voltage of the motor vehicle. The auxiliary ignition electrode arranged outside the discharge vessel of the high-pressure discharge lamp 281 the high pressure discharge lamp 28 is capacitive to one of the arranged inside the discharge vessel gas discharge electrodes of the high pressure discharge lamp 28 coupled. The device comprises a transformer 21 with a primary 21a and a secondary winding 21b , a parallel to the discharge path of the high pressure discharge lamp 28 switched capacitor 22 , a spark gap 26 and resistances 24 . 27 and a balanced voltage doubling circuit connected by the diodes 231 . 232 and the capacitors 251 . 252 is formed. In the 2 dashed lines shown resistors 24 . 27 are optional.

Zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe 28 wird der Spannungswandler 20 mit einer Schaltfrequenz betrieben, die nahe bei der Resonanzfrequenz des aus den Bauteilen 21a und 22 bestehenden Serienresonanzkreises liegt. In der Sekundärwicklung 21b des Transformators 21 wird dadurch eine hohe Spannung induziert, die von der vorgenannten Spannungsverdopplungsschaltung um den Faktor zwei erhöht wird, so dass die Kondensatoren 251, 252 auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 26 aufgeladen werden. Erreicht die Spannung am Kondensator 25 die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 26, so entlädt sich dieser über die Funkenstrecke 26 und die Zündhilfselektrode 281 wird mit Hochspannungsimpulsen beaufschlagt, die zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe 28 führen. Nach erfolgter Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe 28 wird der Resonanzkondensator 22 durch die leitfähige Entladungsstrecke der Hochdruckentladungslampe überbrückt und der Serienresonanzkreis bedämpft, so dass in der Sekundärwicklung 21b keine ausreichend hohe Spannung induziert wird, um die Kondensator 251, 252 auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 26 aufzuladen. Die Zündvorrichtung wird damit automatisch nach erfolgter Zündung der Gasentladung deaktiviert. Außerdem sorgt die Funkenstrecke 26 dadurch nach erfolgter Zündung der Gasentladung für eine galvanische Trennung der Zündhilfselektrode 281 von der Vorrichtung.To ignite the gas discharge in the high pressure discharge lamp 28 becomes the voltage transformer 20 operated at a switching frequency close to the resonant frequency of the components 21a and 22 existing series resonant circuit is located. In the secondary winding 21b of the transformer 21 is thereby induced a high voltage, which is increased by the aforementioned voltage doubling circuit by a factor of two, so that the capacitors 251 . 252 on the breakdown voltage of the spark gap 26 to be charged. Reaches the voltage at the capacitor 25 the breakdown voltage of the spark gap 26 , so it discharges over the spark gap 26 and the auxiliary ignition electrode 281 is subjected to high voltage pulses, which are used to ignite the gas discharge in the high pressure discharge lamp 28 to lead. After ignition of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp 28 becomes the resonance capacitor 22 bridged by the conductive discharge path of the high pressure discharge lamp and attenuated the series resonant circuit, so that in the secondary winding 21b no sufficiently high voltage is induced to the capacitor 251 . 252 on the breakdown voltage of the spark gap bridge 26 charge. The ignition device is thus deactivated automatically after ignition of the gas discharge. In addition, the spark gap ensures 26 characterized after ignition of the gas discharge for a galvanic separation of the auxiliary ignition electrode 281 from the device.

Nach Beendigung der Zündphase der Hochdruckentladungslampe 28 wird die Schaltfrequenz des Spannungswandlers 20 mittels seiner Ansteuerungsvorrichtung so gewählt, dass die Hochdruckentladungslampe 28 im Fall einer quecksilberhaltigen Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe mit einer Brennspannung von ca. 85 Volt und im Fall einer quecksilberfreien Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe mit einer Brennspannung von ca. 40 Volt betrieben wird. Die Hochdruckentladungslampe 28 wird mit einem nahezu rechteckförmigen Wechselstrom einer Frequenz von 400 Hertz gespeist. Die Kondensatoren 251, 252 werden nach Beendigung der Zündphase auf eine Spannung aufgeladen, die unterhalb der Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 26 liegt.After completion of the ignition phase of the high pressure discharge lamp 28 becomes the switching frequency of the voltage converter 20 chosen by means of its drive device so that the high-pressure discharge lamp 28 in the case of a mercury-containing metal halide high-pressure discharge lamp with a burning voltage of about 85 volts and in the case of a mercury-free metal halide high-pressure discharge lamp with a burning voltage of about 40 volts is operated. The high pressure discharge lamp 28 is fed with a nearly rectangular alternating current of a frequency of 400 hertz. The capacitors 251 . 252 are charged after completion of the ignition phase to a voltage below the breakdown voltage of the spark gap 26 lies.

In 3 ist die Schaltskizze des dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Die Vorrichtung zum Betreiben der mit einer Zündhilfselektrode 381 versehenen Fahrzeugscheinwerfer-Hochdruckentladungslampe 38 umfasst einen Spannungswandler 30, der aus der Bordnetzspannung des Kraftfahrzeugs eine hochfrequente Wechselspannung generiert. Die außerhalb des Entladungsgefä ßes der Hochdruckentladungslampe angeordnete Zündhilfselektrode 381 der Hochdruckentladungslampe 38 ist kapazitiv an eine der innerhalb des Entladungsgefäßes angeordneten Gasentladungselektroden der Hochdruckentladungslampe 38 gekoppelt. Die Vorrichtung umfasst einen Spartransformator 31 mit einem Primär- 31a und einem Sekundärwicklungsabschnitt 31b, einen parallel zur Entladungsstrecke der Hochdruckentladungslampe 38 geschalteten Kondensator 32, eine Funkenstrecke 36 und einem Widerstand 37 sowie eine unsymmetrische Spannungsverdopplungsschaltung, die von den Dioden 331, 332 und den Kondensatoren 351, 352 gebildet wird. Der in 3 gestrichelt dargestellte Widerstand 27 ist optional. Die Dioden 331, 332 sind jeweils für eine Spannung von 25 kV ausgelegt. die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 36 beträgt 22 kV. Die in 3 abgebildete Vorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel funktioniert vollkommen analog zu der in 2 abgebildeten Vorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Anstelle der hier beschriebenen einstufigen Kaskadenschaltung ist eine mehrstufige Kaskade, die auch als Cockroft-Walton-Schaltung bezeichnet wird, verwendbar.In 3 the circuit diagram of the third embodiment of the device according to the invention is shown. The device for operating the with a Zündhilfselektrode 381 provided vehicle headlight high pressure discharge lamp 38 includes a voltage converter 30 , which generates a high-frequency alternating voltage from the vehicle electrical system voltage of the motor vehicle. The outside of the discharge vessel of the high-pressure discharge lamp arranged Zündhilfselektrode 381 the high pressure discharge lamp 38 is capacitive to one of the arranged inside the discharge vessel gas discharge electrodes of the high pressure discharge lamp 38 coupled. The device comprises an autotransformer 31 with a primary 31a and a secondary winding section 31b , a parallel to the discharge path of the high pressure discharge lamp 38 switched capacitor 32 , a spark gap 36 and a resistance 37 and an unbalanced voltage doubling circuit connected by the diodes 331 . 332 and the capacitors 351 . 352 is formed. The in 3 dashed lines shown resistance 27 is optional. The diodes 331 . 332 are each designed for a voltage of 25 kV. the breakdown voltage of the spark gap 36 is 22 kV. In the 3 Pictured device according to the third embodiment works completely analogous to that in 2 pictured device according to the second embodiment of the invention. Instead of the one-stage cascade circuit described here, a multi-stage cascade, which is also referred to as Cockroft-Walton circuit, usable.

In 4 ist die Schaltskizze des vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Die Vorrichtung zum Betreiben der mit einer Zündhilfselektrode 481 versehenen Fahrzeugscheinwerfer-Hochdruckentladungslampe 48 umfasst einen Spannungswandler 40, der aus der Bordnetzspannung des Kraftfahrzeugs eine hochfrequente Wechselspannung generiert. Die außerhalb des Entladungsgefäßes der Hochdruckentladungslampe angeordnete Zündhilfselektrode 481 der Hochdruckentladungslampe 48 ist kapazitiv an eine der innerhalb des Entladungsgefäßes angeordneten Gasentladungselektroden der Hochdruckentladungslampe 48 gekoppelt. Die Vorrichtung umfasst einen Transformator mit einer parallel zur Entladungsstrecke der Hochdruckentladungslampe 48 geschalteten Primärwicklung 41a und einer Sekundärwicklung 41b, eine Gleichrichterdiode 43, Widerstände 44, 47, einen Kondensator 45 und eine Funkenstrecke 46. Der in 4 gestrichelt dargestellte Widerstand 47 ist optional.In 4 the circuit diagram of the fourth embodiment of the device according to the invention is shown. The device for operating the with a Zündhilfselektrode 481 provided vehicle headlight high pressure discharge lamp 48 includes a voltage converter 40 , which generates a high-frequency alternating voltage from the vehicle electrical system voltage of the motor vehicle. The auxiliary ignition electrode arranged outside the discharge vessel of the high-pressure discharge lamp 481 the high pressure discharge lamp 48 is capacitive to one of the arranged inside the discharge vessel gas discharge electrodes of the high pressure discharge lamp 48 coupled. The device comprises a transformer with a parallel to the discharge path of the high pressure discharge lamp 48 switched primary winding 41a and a secondary winding 41b , a rectifier diode 43 , Resistors 44 . 47 , a capacitor 45 and a spark gap 46 , The in 4 dashed lines shown resistance 47 is optional.

Während der Zündphase der Hochdruckentladungslampe 48 wird in der Sekundärwicklung 41b des Transformators eine ausreichend hohe Spannung induziert, um den Kondensator 45 über die Gleichrichterdiode 43 und den Widerstand 44 auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 46 aufzuladen. Erreicht die Spannung am Kondensator 45 die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 46, so entlädt sich dieser über die Funkenstrecke 46 und die Zündhilfselektrode 481 wird mit Hochspannungsimpulsen beaufschlagt, die zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe 48 führen.During the ignition phase of the high pressure discharge lamp 48 is in the secondary winding 41b of the transformer induces a sufficiently high voltage to the capacitor 45 via the rectifier diode 43 and the resistance 44 on the breakdown voltage of the spark gap 46 charge. Reaches the voltage at the capacitor 45 the breakdown voltage of the spark gap 46 , so it discharges over the spark gap 46 and the auxiliary ignition electrode 481 is subjected to high voltage pulses, which are used to ignite the gas discharge in the high pressure discharge lamp 48 to lead.

Nach Beendigung der Zündphase der Hochdruckentladungslampe 48 wird die Schaltfrequenz des Spannungswandlers 40 mittels seiner Ansteuerungsvorrichtung so gewählt, dass die Hochdruckentladungslampe 48 im Fall einer quecksilberhaltigen Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe mit einer Brennspannung von ca. 85 Volt und im Fall einer quecksilberfreien Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe mit einer Brennspannung von ca. 40 Volt betrieben wird. Die Hochdruckentladungslampe 48 wird mit einem Wechselstrom gespeist, dessen Frequenz oberhalb von 100 kHz liegt. Der Kondensator 45 wird nach Beendigung der Zündphase nur noch auf eine Spannung aufgeladen, die unterhalb der Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 46 liegt.After completion of the ignition phase of the high pressure discharge lamp 48 becomes the switching frequency of the voltage converter 40 selected by means of its drive device so that the high pressure discharge lamp 48 in the case of a mercury-containing metal halide high-pressure discharge lamp with a burning voltage of about 85 volts and in the case of a mercury-free metal halide high-pressure discharge lamp with a burning voltage of about 40 volts is operated. The high pressure discharge lamp 48 is fed with an alternating current whose frequency is above 100 kHz. The capacitor 45 is charged after completion of the ignition phase only to a voltage below the breakdown voltage of the spark gap 46 lies.

Bei der in 5 schematisch dargestellten Hochdruckentladungslampe 18, 28, 38, 48 gemäß der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung handelt es sich um eine Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer.At the in 5 schematically illustrated high pressure discharge lamp 18 . 28 . 38 . 48 According to the preferred embodiments of the invention is a high-pressure metal halide discharge lamp for a motor vehicle headlight.

Diese Hochdruckentladungslampe La besitzt ein Entladungsgefäß 1 aus Quarzglas, in dem eine ionisierbare Füllung gasdicht eingeschlossen ist. Die ionisierbare Füllung enthält Xenon und Metallhalogenidverbindungen, vorzugsweise Jodide der Metalle Natrium, Scandium, Zink und Indium und die ionisierbare Füllung enthält vorzugsweise kein Quecksilber. Der Xenon-Kaltfülldruck beträgt ca. 10 bar. Die beiden Enden 1a, 1b des Entladungsgefäßes 1 sind jeweils mittels einer Molybdänfolien-Einschmelzung 2a, 2b abgedichtet. Im Innenraum des Entladungsgefäßes 1 befinden sich zwei Elektroden E1, E2, zwischen denen sich während des Lampenbetriebes der für die Lichtemission verantwortliche Entladungsbogen ausbildet. Diese Hauptelektroden E1, E2 sind jeweils über eine der Molybdänfolien-Einschmelzungen 2a, 2b elektrisch leitend mit einer aus dem Entladungsgefäß 1 herausgeführten Stromzuführung 3a, 3b verbunden. Das Entladungsgefäß 1 wird von einem gläsernen Außenkolben 5 umhüllt. Die Zündhilfselektrode ZE, die in den 1 bis 4 mit den Bezugszeichen 181, 281, 381, 481 bezeichnet ist, wird hier von einer dünnen metallischen Beschichtung auf der inneren Oberfläche des Außenkolbens 5 gebildet. Alternativ kann diese Beschichtung aber auch auf der Außenseite des Entladungsgefäßes 1 angebracht sein. Die dünne metallische Beschichtung ZE besitzt die Form eines lang gestreckten Streifens, der sich vom sockelnahen Ende des Außenkolbens 5 ungefähr bis auf die Höhe des Entladungsgefäßmittelpunktes erstreckt. Die Lampengefäße 1, 5 sind im aus Kunststoff bestehenden Oberteil 411 eines Lampensockels 4 fixiert. Der quaderförmige Teil des Lampensockels 4 ist von einem zweiteiligen metallischen Gehäuse 41, 42 umgeben, das zur elektromagnetischen Abschirmung der im Innenraum des Lampensockels 4 untergebrachten Zünd- bzw. Betriebsvorrichtung der Hochdruckentladungslampe dient. Der elektrische Anschluss 40 der Hochdruckentladungslampe La dient zur Spannungsversorgung der Hochdruckentladungslampe und der im Lampensockel 4 angeordneten Zünd- bzw. Betriebsvorrichtung, die gemäß einem der in den 1 bis 4 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele ausgebildet ist.This high-pressure discharge lamp La has a discharge vessel 1 made of quartz glass, in which a ionizable filling is enclosed gas-tight. The ionizable filling contains xenon and metal halide compounds, preferably iodides of the metals sodium, scandium, zinc and indium and the ionizable filling preferably contains no mercury. The xenon cold filling pressure is approx. 10 bar. The two ends 1a . 1b of the discharge vessel 1 are each by means of a Molybdänfolien-melting 2a . 2 B sealed. In the interior of the discharge vessel 1 There are two electrodes E1, E2, between which forms during the lamp operation responsible for the light emission discharge arc. These main electrodes E1, E2 are in each case via one of the molybdenum foil melts 2a . 2 B electrically conductive with one of the discharge vessel 1 led out power supply 3a . 3b connected. The discharge vessel 1 is from a glass outer bulb 5 envelops. The auxiliary ignition electrode ZE, which in the 1 to 4 with the reference numerals 181 . 281 . 381 . 481 is here referred to as a thin metallic coating on the inner surface of the outer bulb 5 educated. Alternatively, this coating but also on the outside of the discharge vessel 1 to be appropriate. The thin metallic coating ZE has the shape of an elongated strip extending from the socket near the outer bulb 5 extends approximately to the height of the discharge vessel center. The lamp vessels 1 . 5 are in the upper part made of plastic 411 a lamp socket 4 fixed. The cuboid part of the lamp base 4 is of a two-piece metallic case 41 . 42 Surrounded by the electromagnetic shielding in the interior of the lamp base 4 accommodated ignition or operating device of the high-pressure discharge lamp is used. The electrical connection 40 The high-pressure discharge lamp La serves to supply power to the high-pressure discharge lamp and that in the lamp base 4 arranged ignition or operating device according to one of the in the 1 to 4 illustrated preferred embodiments is formed.

Claims

Device for operating or igniting a with a Zündhilfselektrode (ZE, 181 ) high pressure discharge lamp ( 18 ), the device having a voltage-dependent switching means ( 16 ) for applying the auxiliary starting electrode (ZE, 181 ) with the ignition voltage for the high-pressure discharge lamp ( 18 ), characterized in that the switching threshold voltage of the voltage-dependent switching means ( 16 ) greater than or equal to the ignition voltage of the high-pressure discharge lamp ( 18 ).

Apparatus according to claim 1, characterized in that the voltage-dependent switching means at least one spark gap ( 16 ).

Device according to claim 1, characterized in that a charge storage means ( 15 ) is provided, which is chargeable to the switching threshold voltage.

Device according to Claim 3, characterized in that the charge storage means comprise at least one capacitor ( 15 ).

Device according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that a voltage transformer ( 10 ) is provided, which is for supplying voltage to the voltage-dependent switching means ( 16 ) and for supplying the high-pressure discharge lamp ( 18 ) with a current of alternating polarity.

Apparatus according to claim 3 or 5, characterized in that for charging the charge storage means ( 15 ) a resonant circuit ( 11a . 12 ) and / or and a voltage multiplier circuit ( 231 . 232 . 251 . 252 ) and / or and a piezotransformer is or are provided.

Lamp base ( 4 ) for one with a Zündhilfselektrode (ZE, 181 ) high pressure discharge lamp ( 18 ) with a device according to one or more of claims 1 to 6.

Lighting system with at least one with a auxiliary ignition provided high-pressure discharge lamp and at least one device according to one or more of the claims 1 to 6.

Method for operating a with a auxiliary ignition electrode (ZE, 181 ) high pressure discharge lamp ( 18 ), wherein the auxiliary ignition electrode (ZE, 181 ) by means of a voltage-dependent switching means ( 16 ) with voltage pulses for igniting a gas discharge in the high-pressure discharge lamp (ZE, 18 ) is acted upon, characterized in that the switching threshold voltage of the voltage-dependent switching means ( 16 ) is greater than or equal to the ignition voltage required to ignite the gas discharge in the high pressure discharge lamp.

A method according to claim 9, characterized in that for igniting the gas discharge in the high-pressure discharge lamp ( 18 ) a charge storage means ( 15 ) to the switching threshold voltage of the voltage-dependent switching means ( 16 ) is charged.

Method according to claim 9 or 10, characterized in that by means of a voltage transformer ( 10 ) during the ignition phase of the high pressure discharge lamp ( 18 ) a first supply voltage for the voltage-dependent switching means ( 16 ) and after ignition of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp ( 18 ) a second supply voltage for the high-pressure discharge lamp ( 18 ) is provided for generating a lamp current of alternating polarity.

Method according to claim 11, characterized in that the voltage transformer ( 10 ) is designed as an inverter or AC converter, which is operated to generate the first and second supply voltage with switching frequencies from different frequency ranges.

Method according to one or more of claims 10 to 12, characterized in that the charge storage means ( 15 ) after ignition of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp ( 18 ) is charged to a voltage which is less than the switching threshold voltage of the voltage-dependent switching means ( 16 ).