Die
Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 und eine Hochdruckentladungslampe mit einer derartigen
Zündvorrichtung
sowie ein Verfahren zum Zünden
der Gasentladung in einer Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 15.The
The invention relates to an ignition device
according to the generic term
of claim 1 and a high pressure discharge lamp with such
detonator
and a method of ignition
the gas discharge in a high-pressure discharge lamp according to the preamble
of claim 15.
I. Stand der TechnikI. State of the art
Eine
derartige Zündvorrichtung
ist beispielsweise in der EP
1 659 835 A1 offenbart. Diese Schrift beschreibt eine Zündvorrichtung
für eine
mit einer Zündhilfselektrode
ausgestattete Hochdruckentladungslampe, wobei die Zündhilfselektrode
zum Zünden
der Gasentladung mittels einer Impulsquelle mit Spannungsimpulsen
mit einer Amplitude von ca. 5–30
kV beaufschlagt wird. Außerdem
wird mit Hilfe eines Serienresonanzkreises während des Zündzeitraums am Spannungseingang
der Impulsquelle und auch über
den Gasentladungselektroden der Hochdruckentladungslampe eine resonanzüberhöhte Spannung
bereitgestellt, um eine sichere Entladungsbogenübernahme zu gewährleisten.Such an ignition device is for example in the EP 1 659 835 A1 disclosed. This document describes an ignition device for a high-pressure discharge lamp equipped with a starting auxiliary electrode, wherein the auxiliary ignition electrode for igniting the gas discharge by means of a pulse source with voltage pulses having an amplitude of about 5-30 kV is applied. In addition, with the aid of a series resonant circuit during the firing period at the voltage input of the pulse source and also over the gas discharge electrodes of the high-pressure discharge lamp, a resonance-elevated voltage is provided to ensure a safe arc discharge.
II. Darstellung der ErfindungII. Presentation of the invention
Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Zündvorrichtung mit einem vereinfachten
Aufbau und ein entsprechendes Verfahren zum Zünden der Gasentladung in einer
Hochdruckentladungslampe bereitzustellen.It
Object of the invention, a generic ignition device with a simplified
Structure and a corresponding method for igniting the gas discharge in one
To provide high pressure discharge lamp.
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 15 gelöst. Besonders
vorteilhafte Ausführungen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
beschrieben.These
Task is achieved by
the features of claim 1 and of claim 15 solved. Especially
advantageous embodiments
of the invention are in the dependent
claims
described.
Die
erfindungsgemäße Zündvorrichtung
für eine
mit einer Zündhilfselektrode
und mit zwei, in einem Entladungsgefäß angeordneten Gasentladungselektroden
ausges tattete Hochdruckentladungslampe umfasst eine an die Zündhilfselektrode
koppelbare Impulsquelle, um die Zündhilfselektrode während eines
Zündzeitraums
mit Spannungsimpulsen zu beaufschlagen, und weist außerdem Mittel
auf, um mindestens eine der Gasentladungselektroden während des
Zündzeitraums
ebenfalls mit Spannungsimpulsen zu beaufschlagen. Durch die vorgenannten
Mittel werden an mindestens einer der Gasentladungselektroden Spannungsimpulse erzeugt,
die sich zeitlich mit den Spannungsimpulsen an der Zündhilfselektrode überlappen.
Die Kombination der Spannungsimpulse an der Zündhilfselektrode mit im gleichen
Zeitraum erzeugten Spannungsimpulsen an mindestens einer der Gasentladungselektroden
ermöglicht
bereits eine sichere Zündung
der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe sowie eine sichere
Entladungsbogenübernahme,
so dass auf einen zusatzlichen Resonanzkreis gemäß dem Stand der Technik verzichtet
werden kann.The
Ignition device according to the invention
for one
with a starting aid electrode
and with two gas discharge electrodes arranged in a discharge vessel
equipped high-pressure discharge lamp includes one to the auxiliary ignition electrode
coupled pulse source to the auxiliary ignition electrode during a
Zündzeitraums
to apply voltage pulses, and also has means
to at least one of the gas discharge electrodes during the
Zündzeitraums
also to apply voltage pulses. By the aforementioned
Means are generated at least one of the gas discharge electrodes voltage pulses,
which overlap in time with the voltage pulses at the auxiliary ignition electrode.
The combination of the voltage pulses at the auxiliary ignition electrode with in the same
Period generated voltage pulses on at least one of the gas discharge electrodes
allows
already a safe ignition
the gas discharge in the high-pressure discharge lamp and a safe
Discharge arc transfer,
so that dispenses with an additional resonant circuit according to the prior art
can be.
Vorteilhafterweise
umfassen die Mittel zum Beaufschlagen der mindestens einen Gasentladungselektrode
mit Spannungsimpulsen während
des Zündzeitraums
die Impulsquelle, die auch die Spannungsimpulse für die Zündhilfselektrode
generiert. Dadurch wird die Anzahl der für die erfindungsgemäße Zündvorrichtung erforderlichen
Bauteile gering gehalten und außerdem
kann dadurch auf einfache Weise eine Synchronisation der Spannungsimpulse
für die
Zündhilfselektrode
mit den Spannungsimpulsen für
die mindestens eine Gasentladungselektrode gewährleistet werden.advantageously,
comprise the means for applying to the at least one gas discharge electrode
with voltage pulses during
the firing period
the pulse source, which includes the voltage pulses for the auxiliary ignition electrode
generated. As a result, the number of required for the ignition device according to the invention
Components kept low and also
can thereby easily a synchronization of the voltage pulses
for the
auxiliary ignition
with the voltage pulses for
the at least one gas discharge electrode can be ensured.
Zur
Kopplung der Impulsquelle an die Zündhilfselektrode oder bzw.
und an die mindestens eine der Gasentladungselektroden ist vorteilhafterweise
ein Transformator vorgesehen. Der Transformator ermöglicht eine
Erhöhung
der Amplitude der Spannungsimpulse und eine Synchronisation der
Spannungsimpulse für
die Zündhilfselektrode
und für
die mindestens eine Gasentladungselektrode. Außerdem kann, wenn zumindest eine
Transformatorwicklung nach erfolgter Zündung der Gasentladung während des
nachfolgenden Lampenbetriebs vom Lampenwechselstrom durchflossen
wird, die Induktivität
der Transformatorwicklung zur Begrenzung des Lampenstroms bzw. zur
Stabilisierung der Entladung genutzt werden.to
Coupling of the pulse source to the auxiliary ignition electrode or or
and to the at least one of the gas discharge electrodes is advantageously
a transformer provided. The transformer allows a
increase
the amplitude of the voltage pulses and a synchronization of the
Voltage pulses for
the auxiliary ignition electrode
and for
the at least one gas discharge electrode. In addition, if at least one
Transformer winding after ignition of the gas discharge during the
the lamp alternating current flows through following lamp operation
is, the inductance
the transformer winding for limiting the lamp current or for
Stabilization of the discharge can be used.
Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist eine erste Sekundärwicklung des Transformators
während
des Zündzeitraums
mit der Zündhilfselektrode
verbunden und eine zweite Sekundärwicklung
des Transformators zumindest während
des Zündzeitraums
mit einer der Gasentladungselektroden verbunden, um sowohl die Zündhilfselektrode
als auch eine der Gasentladungselektroden während des Zündzeitraums mit Spannungsimpulsen
zu beaufschlagen. Die Primärwicklung
des Transformators ist dabei mit einem Spannungsausgang der Impulsquelle
verbunden, so dass durch die induktive Kopplung zwischen den Sekundärwicklungen
und der Primärwicklung
die von der Impulsquelle generierten Spannungsimpulse synchron und
gegebenenfalls mit unterschiedlicher Verstärkung an die Zündhilfselektrode
und an mindestens eine der Gasentladungselektroden weitergegeben
wird. Der Verstärkungsfaktor
ist dabei durch das Verhältnis
der Windungszahlen der Sekundärwicklungen
zu der Primärwicklung
festgelegt.According to a preferred embodiment of the invention, a first secondary winding of the transformer is connected to the auxiliary starting electrode during the firing period and a second secondary winding of the transformer is connected to one of the gas discharge electrodes at least during the firing period to supply both the auxiliary starting electrode and one of the gas discharge electrodes with voltage pulses during the firing period apply. The primary winding of the transformer is connected to a voltage output of the pulse source, so that by the inductive coupling between the secondary windings and the primary winding generated by the pulse source voltage pulses synchronously and optionally with different gain to the auxiliary ignition electrode and at least one of Gas discharge electrodes is passed. The amplification factor is determined by the ratio of the number of turns of the secondary windings to the primary winding.
Gemäß einem
anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist eine Sekundärwicklung des
Transformators während
des Zündzeitraums
mit der Zündhilfselektrode
verbunden und ein Spannungsausgang der Impulsquelle sowohl mit der
Primärwicklung
des Transformators als auch mit einer der Gasentladungselektroden
verbunden, um sowohl die Zündhilfselektrode
als auch eine der Gasentladungselektroden während des Zündzeitraums mit Spannungsimpulsen
zu beaufschlagen. In diesem Fall werden nur die Spannungsimpulse
für die
Zündhilfselektrode
gemäß dem Windungszahlenverhältnis der
Transformatorwicklungen verstärkt,
während
die Gasentladungselektrode mit den unverstärkten Spannungsimpulsen der
Impulsquelle beaufschlagt wird. Die Synchronisation der Spannungsimpulse
für die
Zündhilfselektrode
und die Gasentladungselektrode wird in diesem Fall dadurch gewährleistet,
dass ein Spannungsausgang der Impulsquelle sowohl mit der Primärwicklung
des Transformators als auch mit der Gasentladungselektrode verbunden
ist.According to one
another preferred embodiment
The invention is a secondary winding of
Transformer during
the firing period
with the auxiliary ignition electrode
connected and a voltage output of the pulse source with both the
primary
of the transformer as well as with one of the gas discharge electrodes
connected to both the auxiliary starting electrode
and one of the gas discharge electrodes during the ignition period with voltage pulses
to act on. In this case, only the voltage pulses
for the
auxiliary ignition
according to the turn number ratio of
Amplified transformer windings,
while
the gas discharge electrode with the unamplified voltage pulses of
Pulse source is applied. The synchronization of the voltage pulses
for the
auxiliary ignition
and the gas discharge electrode is ensured in this case by
that a voltage output of the pulse source with both the primary winding
of the transformer as well as connected to the gas discharge electrode
is.
Gemäß einem
weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist eine erste Sekundärwicklung des Transformators
während
des Zündzeitraums
mit der Zündhilfselektrode
verbunden und, zumindest während
des Zündzeitraums,
eine zweite Sekundärwicklung
des Transformators mit einer ersten Gasentladungselektrode verbunden
sowie eine dritte Sekundärwicklung
des Transformators mit der zweiten Gasentladungselektrode verbunden,
um sowohl die Zündhilfselektrode
als auch die Gasentladungselektroden während des Zündzeitraums mit Spannungsimpulsen
zu beaufschlagen. Die Primärwicklung
des Transformators ist dabei mit einem Spannungsausgang der Impulsquelle
verbunden, so dass durch die induktive Kopplung zwischen den Sekundärwicklungen
und der Primärwicklung
die von der Impulsquelle generierten Spannungsimpulse synchron und
gegebenenfalls mit unterschiedlicher Verstärkung an die Zündhilfselektrode
und an die Gasentladungselektroden weitergegeben wird. Die Polung
der zweiten und dritten Sekundärwicklung
ist dabei so gewählt,
dass die beiden Gasentladungselektroden während des Zündzeitraums mit Spannungsimpulsen unterschiedlicher
Polarität
beaufschlagt werden.According to one
another preferred embodiment
The invention is a first secondary winding of the transformer
while
the firing period
with the auxiliary ignition electrode
connected and, at least during
the firing period,
a second secondary winding
of the transformer connected to a first gas discharge electrode
and a third secondary winding
the transformer connected to the second gas discharge electrode,
to both the auxiliary ignition electrode
as well as the gas discharge electrodes during the ignition period with voltage pulses
to act on. The primary winding
The transformer is connected to a voltage output of the pulse source
connected so that by the inductive coupling between the secondary windings
and the primary winding
the voltage pulses generated by the pulse source synchronously and
optionally with different amplification to the auxiliary ignition electrode
and is passed to the gas discharge electrodes. The polarity
the second and third secondary winding
is chosen
that the two gas discharge electrodes during the firing period with voltage pulses of different
polarity
be charged.
Vorteilhafterweise
weist die Impulsquelle mindestens ein Ladungsspeichermittel, beispielsweise
einen Kondensator, und ein in Abhängigkeit von dem Ladungszustand
des mindestens einen Ladungsspeichermittels schaltbaren Schwellwertschalter
auf, um ein selbsttätiges
Auslösen
und Abschalten der Impulsquelle bzw. der Zündvorrichtung zu ermöglichen.
Als Schwellwertschalter eignet sich vorzugsweise ein spannungsabhängiges Schaltmittel,
wie zum Beispiel eine Funkenstrecke, ein DIAC oder eine Kombination
aus einem DIAC mit einem Thyristor.advantageously,
the pulse source has at least one charge storage means, for example
a capacitor, and a function of the state of charge
the at least one charge storage means switchable threshold
on to an automatic
Trigger
and switching off the pulse source or the ignition device to allow.
As a threshold value switch is preferably a voltage-dependent switching means,
such as a spark gap, a DIAC or a combination
from a DIAC with a thyristor.
Die
Impulsquelle umfasst vorteilhafterweise eine Spannungsvervielfacherschaltung,
um die Amplitude der von der Impulsquelle erzeugten Spannungsimpulse
in ausreichendem Maß erhöhen zu können. Durch
den Einsatz einer Spannungsvervielfacherschaltung kann außerdem ein
Transformator mit kleinerem Übersetzungsverhältnis und
entsprechend geringerer Sekundärwicklungsinduktivität zur Kopplung
zwischen Impulsquelle und Zündhilfselektrode
bzw. Gasentladungselektrode verwendet werden. Dadurch kann die Sekundärwicklung
nach erfolgter Zündung
der Gasentladung zusätzlich
auch als Lampendrossel, das heißt,
zur Begrenzung des Lampenstroms bzw. der Stabilisierung der Entladung,
genutzt werden, und zwar selbst im Fall eines hochfrequenten Lampenstroms
mit Frequenzen im Megahertzbereich, ohne dass durch den Blindwiderstand der
Sekundärwicklung
erhebliche Belastungen der elektronischen Bauteile zu befürchten sind.The
Pulse source advantageously comprises a voltage multiplier circuit,
by the amplitude of the voltage pulses generated by the pulse source
to increase sufficiently. By
the use of a voltage multiplier circuit can also be
Transformer with smaller gear ratio and
correspondingly lower secondary winding inductance for coupling
between pulse source and auxiliary ignition electrode
or gas discharge electrode can be used. This allows the secondary winding
after ignition
the gas discharge in addition
also as a lamp choke, that is,
for limiting the lamp current or the stabilization of the discharge,
be used, even in the case of a high-frequency lamp current
with frequencies in the megahertz range, without being affected by the reactance of the
secondary winding
significant burdens on electronic components are to be feared.
Anstelle
einer einzigen Impulsquelle kann die erfindungsgemäße Zündvorrichtung
mehrere Impulsquellen und Synchronisationsmittel aufweisen, um die
Zündhilfselektrode
und mindestens eine der Gasentladungselektroden während eines
Zündzeitraums
mit einander zeitlich überlappenden
Spannungsimpulsen zu beaufschlagen.Instead of
a single pulse source, the ignition device according to the invention
have a plurality of pulse sources and synchronization means to the
auxiliary ignition
and at least one of the gas discharge electrodes during a
Zündzeitraums
overlapping with each other in time
Apply voltage pulses.
Die
erfindungsgemäße Zündvorrichtung,
insbesondere die gemäß den besonders
bevorzugten Ausführungsbeispielen
mit nur einer einzigen Impulsquelle, weist nur eine geringe Anzahl
von Bauteilen auf und findet daher Platz im Innenraum eines Lampensockel
einer Hochdruckentladungslampe. Besonders vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Zündvorrichtung
im Sockel einer Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe, die
als Lichtquelle in einem Fahrzeugscheinwerfer dient, untergebracht
werden.The
Ignition device according to the invention,
in particular those according to the particular
preferred embodiments
with only a single pulse source, has only a small number
of components and therefore finds space in the interior of a lamp base
a high pressure discharge lamp. The ignition device according to the invention can be particularly advantageous
in the base of a metal halide high pressure discharge lamp, the
used as a light source in a vehicle headlight housed
become.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
zum Zünden
der Gasentladung in einer mit einer Zündhilfselektrode und mit zwei,
in einem Entladungsgefäß angeordneten
Gasentladungselektroden ausgestattete Hochdruckentladungslampe umfasst
das Beaufschlagen der Zündhilfselektrode
mit Spannungsimpulsen während
eines Zündzeitraums
und zeichnet sich dadurch aus, dass während des Zündzeitraums mindestens eine
der Gasentladungselektroden ebenfalls mit Spannungsimpulsen beaufschlagt
wird. Durch das zeitgleiche Beaufschlagen der Zündhilfselektrode und mindestens
einer der Gasentladungselektroden mit Spannungsimpulsen kann eine
sichere Zündung
der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe sowie eine sichere
Entladungsbogenübernahme
erreicht werden, so dass auf eine zusätzliche, resonanzüberhöhte Spannung
an den Gasentladungselektroden gemäß dem Stand der Technik verzichtet
werden kann.The inventive method for igniting the gas discharge in a high-pressure discharge lamp equipped with a starting aid electrode and with two arranged in a discharge vessel gas discharge electrodes comprises applying the Zündhilfselektrode with voltage pulses during an ignition period and is characterized in that during the ignition period at least one of the gas discharge electrodes also with voltage pulses is charged. By the simultaneous Beaufschla a reliable ignition of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp and a safe discharge arc transfer can be achieved so that can be dispensed with an additional, resonance-elevated voltage at the gas discharge electrodes according to the prior art.
Vorteilhafterweise
werden die Spannungsimpulse für
die Zündhilfselektrode
und mindestens eine der Gasentladungselektroden mittels einer Impulsquelle
erzeugt, die während
des Zündzeitraums
sowohl an die Zündhilfselektrode
als auch an mindes tens eine der Gasentladungselektroden gekoppelt
ist. Wie bereits oben erläutert
wurde, kann die Anzahl der Bauteile durch Verwendung einer einzigen
Impulsquelle gering gehalten werden.advantageously,
become the voltage pulses for
the auxiliary ignition electrode
and at least one of the gas discharge electrodes by means of a pulse source
generated during the
the firing period
both to the auxiliary ignition electrode
and coupled to at least one of the gas discharge electrodes
is. As already explained above
was, the number of components can be reduced by using a single
Pulse source can be kept low.
Die
Kopplung der Impulsquelle an die Zündhilfselektrode oder bzw.
und an mindestens eine der Gasentladungselektroden wird vorteilhafterweise
mit Hilfe eines Transformators durchgeführt, da sich hierdurch die
bereits oben erwähnten
Vorteile ergeben.The
Coupling of the pulse source to the auxiliary ignition electrode or or
and at least one of the gas discharge electrodes is advantageously
carried out with the help of a transformer, as this is the
already mentioned above
Benefits arise.
Die
Amplitude der Spannungsimpulse für
die Zündhilfselektrode
oder bzw. und die Amplitude der Spannungsimpulse für die mindestens
eine der Gasentladungselektroden wird vorzugsweise mittels einer Spannungsvervielfacherschaltung
vergrößert, um
zur vorgenannten Kopplung der Impulsquelle an die Zündhilfselektrode
oder bzw. und an mindestens eine der Gasentladungselektroden einen
Transformator mit kleinerem Übersetzungsverhältnis und
den daraus resultierenden, bereits oben aufgeführten Vorteilen verwenden zu
können.The
Amplitude of the voltage pulses for
the auxiliary ignition electrode
or or and the amplitude of the voltage pulses for the at least
one of the gas discharge electrodes is preferably by means of a voltage multiplier circuit
enlarged to
to the aforementioned coupling of the pulse source to the auxiliary ignition electrode
or or and at least one of the gas discharge electrodes a
Transformer with smaller gear ratio and
to use the resulting advantages already mentioned above
can.
III. Beschreibung der bevorzugten AusführungsbeispieleIII. Description of the preferred embodiments
Nachstehend
wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:below
The invention will be explained in more detail with reference to a preferred embodiment. Show it:
1 Ein
Blockschaltbild der Zündvorrichtung
gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung 1 A block diagram of the ignition device according to the first embodiment of the invention
2 Ein
Blockschaltbild der Zündvorrichtung
gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung 2 A block diagram of the ignition device according to the second embodiment of the invention
3 Eine
Schaltskizze der Zündvorrichtung
gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung 3 A circuit diagram of the ignition device according to the third embodiment of the invention
4 Eine
Schaltskizze der Zündvorrichtung
gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung 4 A circuit diagram of the ignition device according to the fourth embodiment of the invention
5 Eine
Schaltskizze der Zündvorrichtung
gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel
der Erfindung 5 A circuit diagram of the ignition device according to the fifth embodiment of the invention
6 Eine
Schaltskizze der Zündvorrichtung
gemäß dem sechsten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung 6 A circuit diagram of the ignition device according to the sixth embodiment of the invention
7 Eine
Seitenansicht einer Hochdruckentladungslampe mit im Lampensockel
angeordneter Zündvorrichtung 7 A side view of a high pressure discharge lamp arranged in the lamp base ignition device
Das
in 1 abgebildete Blockschaltbild zeigt das Prinzip
der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung für eine mit
einer Zündhilfselektrode
ausgestattete Hochdruckentladungslampe LA anhand eines ersten Ausführungsbeispiels.
Die Zündvorrichtung
besteht aus zwei Impulsquellen IQ1, IQ2 und zwei Transformatoren Tr1,
Tr2 sowie einer Einrichtung zum Synchronisieren der beiden Impulsquellen
IQ1, IQ2. Die Spannungsausgänge
der ersten Impulsquelle IQ1 sind mit der Primärwicklung Lp1 des ersten Transformators
Tr1 verbunden. Die Sekundärwicklung
Ls1 des ersten Transformators Tr1 ist mit der Zündhilfselektrode E3 der Hochdruckentladungslampe
LA und mit einem Anschluss der Wechselspannungsquelle Q sowie der
Gasentladungselektrode E2 der Hochdruckentladungslampe LA verbunden.
Die Spannungsausgänge
der zweiten Impulsquelle IQ2 sind mit der Primärwicklung Lp2 des zweiten Transformators
Tr2 verbunden. Die Sekundärwicklung
Ls2 des zweiten Transformators Tr2 ist mit der Gasentladungselektrode
E1 der Hochdruckentladungslampe LA und gegebenenfalls über den
optionalen Kondensator C mit einem Anschluss der Wechselspannungsquelle
Q verbunden. Der Kondensator C kann der partiellen Kompensation
der Sekundärinduktivität Ls2 dienen,
so dass die während
des Lampenbetriebes von der Quelle Q bereitzustellende Blindleistung
gering ist. Zudem verhindert der Kondensator C einen möglicherweise
von der Quelle Q ausgehenden, die Lampe LA schädigenden Gleichstromfluss.
Bei der in 7 schematisch dargestellten
Hochdruckentladungslampe gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung handelt es sich um eine Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe
LA für
einen Kraftfahrzeugscheinwerfer die an der Bordnetzspannung des
Kraftfahrzeugs betrieben wird. Die Wechselspannungsquelle Q beinhaltet
daher ei nen oder mehrere Spannungswandler, die aus der Bordnetzspannung
des Kraftfahrzeugs die für
die unterschiedlichen Betriebszustände der Hochdruckentladungslampe
LA erforderlichen Spannungen erzeugt.This in 1 Illustrated block diagram shows the principle of the ignition device according to the invention for a high-pressure discharge lamp LA equipped with a Zündhilfselektrode based on a first embodiment. The ignition device consists of two pulse sources IQ1, IQ2 and two transformers Tr1, Tr2 and a device for synchronizing the two pulse sources IQ1, IQ2. The voltage outputs of the first pulse source IQ1 are connected to the primary winding Lp1 of the first transformer Tr1. The secondary winding Ls1 of the first transformer Tr1 is connected to the auxiliary starting electrode E3 of the high-pressure discharge lamp LA and to a terminal of the alternating voltage source Q and the gas discharge electrode E2 of the high-pressure discharge lamp LA. The voltage outputs of the second pulse source IQ2 are connected to the primary winding Lp2 of the second transformer Tr2. The secondary winding Ls2 of the second transformer Tr2 is connected to the gas discharge electrode E1 of the high-pressure discharge lamp LA and optionally via the optional capacitor C to a terminal of the AC voltage source Q. The capacitor C may be used to partially compensate the secondary inductance Ls2 so that the reactive power to be provided by the source Q during lamp operation is small. In addition, the capacitor C prevents a possible outgoing from the source Q, damaging the lamp LA DC flow. At the in 7 schematically illustrated high-pressure discharge lamp according to the preferred embodiment of the invention is a metal halide high-pressure discharge lamp LA for a motor vehicle headlamp which operate on the vehicle electrical system voltage of the motor vehicle ben will. The AC voltage source Q therefore includes egg nen or more voltage converter, which generates the voltages required for the different operating states of the high-pressure discharge lamp LA from the vehicle electrical system voltage of the motor vehicle.
Diese
Hochdruckentladungslampe LA besitzt ein Entladungsgefäß 1 aus
Quarzglas, in dem eine ionisierbare Füllung gasdicht eingeschlossen
ist. Die ionisierbare Füllung
enthält
Xenon, Metallhalogenidverbindungen und gegebenenfalls Quecksilber.
Im Fall einer Hochdruckentladungslampe LA mit einer quecksilberhaltigen
ionisierbaren Füllung
besteht die Füllung
neben Quecksilber vorzugsweise aus den Jodiden der Metalle Natrium
und Scandium. Im Fall einer Hochdruckentladungslampe LA mit einer
quecksilberfreien ionisierbaren Füllung besteht die ionisierbare
Füllung
vorzugsweise aus den Jodiden der Metalle Natrium, Scandium, Zink
und Indium.This high-pressure discharge lamp LA has a discharge vessel 1 made of quartz glass, in which an ionizable filling is enclosed gas-tight. The ionizable filling contains xenon, metal halide compounds and optionally mercury. In the case of a high-pressure discharge lamp LA with a mercury-containing ionizable filling, the filling, besides mercury, preferably consists of the iodides of the metals sodium and scandium. In the case of a high-pressure discharge lamp LA with a mercury-free ionizable filling, the ionizable filling preferably consists of the iodides of the metals sodium, scandium, zinc and indium.
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
E3 wird hier bei diesem Ausführungsbeispiel
der Erfindung 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 E3 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
Im pulszündvorrichtung
dient. Der elektrische Anschluss 40 der Hochdruckentladungslampe
LA dient zur Spannungsversorgung der Hochdruckentladungslampe und
der im Lampensockel 4 angeordneten Impulszündvorrichtung.
Der elektrische Anschluss 40 ist über ein abgeschirmtes Verbindungskabel
(nicht abgebildet) mit dem Betriebsgerät Q für die Hochdruckentladungslampe
verbunden. Das Abschirmgeflecht des Verbindungskabels ist mit dem
schaltungsinternen Massepotential des Betriebsgerätes und über einen
Kontakt des elektrischen Anschlusses 40 mit dem Metallgehäuse 41, 42 verbunden,
so dass das Metallgehäuse 41, 42 ebenfalls
auf Massepotential liegt.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 E3 is here in this embodiment of the invention of 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 E3 is in the form of an elongate 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 in the pulszündvorrichtung serves. The electrical connection 40 The high-pressure discharge lamp LA is used to supply power to the high-pressure discharge lamp and in the lamp base 4 arranged pulse ignition device. The electrical connection 40 is connected to the high-pressure discharge lamp Q via a shielded connection cable (not shown). The shielding of the connection cable is connected to the internal circuit ground potential of the operating device and via a contact of the electrical connection 40 with the metal case 41 . 42 connected so that the metal case 41 . 42 also at ground potential.
Zum
Zünden
der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA mittels der
in 1 abgebildeten Zündvorrichtung werden mit Hilfe
der synchron angesteuerten Impulsquellen IQ1, IQ2 Spannungsimpulse erzeugt,
die durch die Transformatoren Tr1, Tr2, um das Übersetzungsverhältnis des
entsprechenden Transformators verstärkt, an die Zündhilfselektrode
E3 bzw. die Hauptelektrode E1 übertragen
werden. Da die Impulsquellen IQ1, IQ2 synchron arbeiten, werden
die Elektroden E3 und E1 mit einander zeitlich überlappenden Spannungsimpulsen
mit Amplituden von einigen Kilovolt beaufschlagt, die zum Zünden der
Gasentladung in dem Entladungsmedium der Hochdruckentladungslampe
LA führen.
Nach erfolgter Zündung
der Gasentladung werden die Impulsquellen IQ1, IQ2 deaktiviert,
so dass keine weiteren Zündimpulse
erzeugt werden. Im anschließenden
Betrieb der Hochdruckentladungslampe LA wird diese mit einem nahezu
sinusförmigen Wechselstrom
im Frequenzbereich von vorzugsweise 0,1 MHz bis 10 MHz gespeist.
Während
dieses quasistationären
Lampenbetriebs fließt
der Wechselstrom durch die Sekundärwicklung Ls2 des zweiten Transformators
Tr2, die zudem zur Begrenzung des Lampenstroms bzw. der Stabilisierung
der Entladung verwendet wird. Falls ausschließlich die Induktivität der Sekundärwicklung
Ls2 des zweiten Transformators Tr2 zur Begrenzung bzw. Stabilisierung
des Lampenstroms genutzt wird, wird die Sekundärwicklung Ls2 derart dimensioniert,
dass ihr Blindwiderstand bei der Frequenz des Lampenstroms dem 0,25-fachen
bis 7-fachen der Impedanz der Hochdruckentladungslampe LA entspricht.
Für kleinere
Werte des Blindwiderstands der Sekundärwicklung Ls2 ist im allgemeinen
keine Stabilisierung des nach der Zündung der Gasentladung über die
Entladungsstrecke der Hochdruckentladungslampe LA fließenden Lampenstroms
möglich,
und für
größere Werte
des Blindwiderstands der Sekundärwicklung
Ls2 ist kein effizienter Lampenbetrieb mehr möglich, da die Wechselspannungsquelle
Q dann wegen der hohen Blindleistung und Verluste im Transformator
Tr2 eine sehr hohe Ausgangsspannung für den Lampenbetrieb bereitstellen
muss. Der optionale Kondensator C dient während dieses quasistationären Lampenbetriebs
zur partiellen Kompensation der Induktivität der Sekundärwicklung
Ls2. Er kann weggelassen werden, wenn eine partielle Kompensation
der Induktivität
der Sekundärwicklung
Ls2 nicht erforderlich ist. In den 3 bis 5 sind
weitere, ausführlicher
beschriebene Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung
dargestellt, die auf dem Prinzip des in 1 abgebildeten
Blockschaltbilds beruhen.For igniting the gas discharge in the high pressure discharge lamp LA by means of in 1 illustrated ignition device are generated by means of the synchronously driven pulse sources IQ1, IQ2 voltage pulses, which are amplified by the transformers Tr1, Tr2 to the gear ratio of the corresponding transformer to the auxiliary ignition electrode E3 and the main electrode E1. Since the pulse sources IQ1, IQ2 operate synchronously, the electrodes E3 and E1 are subjected to time-overlapping voltage pulses with amplitudes of a few kilovolts, which lead to the ignition of the gas discharge in the discharge medium of the high-pressure discharge lamp LA. After ignition of the gas discharge, the pulse sources IQ1, IQ2 are deactivated, so that no further ignition pulses are generated. In the subsequent operation of the high-pressure discharge lamp LA, this is supplied with a nearly sinusoidal alternating current in the frequency range of preferably 0.1 MHz to 10 MHz. During this quasi-stationary lamp operation, the alternating current flows through the secondary winding Ls2 of the second transformer Tr2, which is also used to limit the lamp current or to stabilize the discharge. If only the inductance of the secondary winding Ls2 of the second transformer Tr2 is used for limiting or stabilizing the lamp current, the secondary winding Ls2 is dimensioned such that its reactance at the frequency of the lamp current is 0.25 to 7 times the impedance of the high-pressure discharge lamp LA corresponds. For smaller values of the reactance of the secondary winding Ls2, stabilization of the lamp current flowing after the discharge of the high-pressure discharge lamp LA after ignition of the gas discharge is generally not possible, and for larger values of the reactance of the secondary winding Ls2 efficient lamp operation is no longer possible since the AC source Q is then because of the high reactive power and losses in the transformer Tr2 must provide a very high output voltage for lamp operation. The optional capacitor C serves during this quasi-stationary lamp operation for partial compensation of the inductance of the secondary winding Ls2. It can be omitted if a partial compensation of the inductance of the secondary winding Ls2 is not required. In the 3 to 5 Further exemplary embodiments of the ignition device according to the invention described in greater detail are shown, which are based on the principle of the invention 1 are based on the block diagram.
Das
in 2 abgebildete Blockschaltbild zeigt das Prinzip
der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung für eine mit
einer Zündhilfselektrode
ausgestattete Hochdruckentladungslampe LA anhand eines zweiten Ausführungsbeispiels.
Die Zündvorrichtung
besteht aus drei Impulsquellen IQ3, IQ4, IQ5 und drei Transformatoren Tr3,
Tr4, Tr5 sowie einer Einrichtung zum Synchronisieren der drei Impulsquellen
IQ3, IQ4, IQ5. Die Spannungsausgänge
der ersten Impulsquelle IQ3 sind mit der Primärwicklung Lp3 des ersten Transformators
Tr3 verbunden. Die Sekundärwicklung
Ls3 des ersten Transformators Tr3 ist mit der Zündhilfselektrode E3 der Hochdruckentladungslampe
LA und mit der Sekundärwicklung
Ls5 des dritten Transformators Tr5 sowie mit der Gasentladungselektroden
E2 der Hochdruckentladungslampe LA verbunden. Die Spannungsausgänge der
zweiten Impulsquelle IQ4 sind mit der Primärwicklung Lp4 des zweiten Transformators
Tr4 verbunden. Die Sekundärwicklung
Ls4 des zweiten Transformators Tr4 ist mit der Gasentladungselektrode
E1 der Hochdruckentladungslampe LA und mit einem ersten Anschluss
der Wechselspannungsquelle Q verbunden. Die Spannungsausgänge der
dritten Impulsquelle IQ5 sind mit der Primärwicklung Lp5 des dritten Transformators
Tr5 verbunden. Die Sekundärwicklung
Ls5 des dritten Transformators Tr5 ist mit der Gasentladungselektrode
E2 der Hochdruckentladungslampe LA und mit der Sekundärwicklung
Ls3 des ersten Transfor mators Tr3 sowie mit einem zweiten Anschluss
der Wechselspannungsquelle Q verbunden. Die drei Impulsquellen IQ3,
IQ4, IQ5 werden während
des Zündzeitraums,
das heißt,
zum Zünden
der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA gleichzeitig
angesteuert.This in 2 Illustrated block diagram shows the principle of the ignition device according to the invention for a high-pressure discharge lamp LA equipped with a Zündhilfselektrode using a second embodiment. The ignition device consists of three pulse sources IQ3, IQ4, IQ5 and three transformers Tr3, Tr4, Tr5 and a device for synchronizing the three pulse sources IQ3, IQ4, IQ5. The voltage outputs of the first pulse source IQ3 are connected to the primary winding Lp3 of the first transformer Tr3. The secondary winding Ls3 of the first transformer Tr3 is connected to the auxiliary starting electrode E3 of the high-pressure discharge lamp LA and to the secondary winding Ls5 of the third transformer Tr5 and to the gas discharge electrodes E2 of the high-pressure discharge lamp LA. The voltage outputs of the second pulse source IQ4 are connected to the primary winding Lp4 of the second transformer Tr4. The secondary winding Ls4 of the second transformer Tr4 is connected to the gas discharge electrode E1 of the high pressure discharge lamp LA and to a first terminal of the AC power source Q. The voltage outputs of the third pulse source IQ5 are connected to the primary winding Lp5 of the third transformer Tr5. The secondary winding Ls5 of the third transformer Tr5 is connected to the gas discharge electrode E2 of the high pressure discharge lamp LA and to the secondary winding Ls3 of the first transformer Tr3 and to a second terminal of the AC source Q. The three pulse sources IQ3, IQ4, IQ5 are simultaneously driven during the ignition period, that is to ignite the gas discharge in the high-pressure discharge lamp LA.
Zum
Zünden
der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA mittels der
in 2 abgebildeten Zündvorrichtung werden mit Hilfe
der synchron angesteuerten Impulsquellen IQ3, IQ4, IQ5 Spannungsimpulse
erzeugt, die durch die Transformatoren Tr3, Tr4, Tr5 um das Übersetzungsverhältnis des
entsprechenden Transformators verstärkt, an die Zündhilfselektrode
E3 bzw. die Hauptelektrode E2 bzw. die Hauptelektrode E1 übertragen
werden. Da die Impulsquellen IQ3, IQ4, IQ5 synchron arbeiten, werden
die Elektroden E3, E2 und E1 mit einander zeitlich überlappenden
Spannungsimpulsen mit Amplituden von einigen Kilovolt beaufschlagt,
die zum Zünden
der Gasentladung in dem Entladungsmedium der Hochdruckentladungslampe
LA führen.
Die Transformatoren Tr4, Tr5 oder die Impulsquellen IQ4, IQ5 sind
dabei derart ausgebildet, dass die Hauptelektroden E1, E2 zum Zünden der
Gasentladung mit einander zeitlich überlappenden Spannungsimpulsen
unterschiedlicher Polarität
beaufschlagt werden. Nach erfolgter Zündung der Gasentladung werden
die Impulsquellen IQ3, IQ4, IQ5 deaktiviert, so dass keine weiteren
Zündimpulse
erzeugt werden. Im anschließenden
Betrieb der Hochdruckentladungslampe LA wird diese mit einem nahezu
sinusförmigen
Wechselstrom im Frequenzbereich von vorzugsweise 0,1 MHz bis 10
MHz gespeist. Während
dieses quasistationären
Lampenbetriebs fließt
der Wechselstrom durch die Sekundärwicklungen Ls4, Ls5 des zweiten
Tr4 und dritten Transformators Tr5, die zudem zur Begrenzung des
Lampenstroms bzw. der Stabilisierung der Entladung verwendet werden.
In der 6 ist ein weiteres, ausführlicher beschriebenes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung
dargestellt, das auf dem Prinzip des in 2 abgebildeten
Blockschaltbilds beruht.For igniting the gas discharge in the high pressure discharge lamp LA by means of in 2 illustrated ignition device are generated by means of the synchronously driven pulse sources IQ3, IQ4, IQ5 voltage pulses which are amplified by the transformers Tr3, Tr4, Tr5 to the gear ratio of the corresponding transformer, to the auxiliary ignition electrode E3 and the main electrode E2 and the main electrode E1 , Since the pulse sources IQ3, IQ4, IQ5 operate synchronously, the electrodes E3, E2 and E1 are subjected to time-overlapping voltage pulses with amplitudes of a few kilovolts, which lead to the ignition of the gas discharge in the discharge medium of the high-pressure discharge lamp LA. The transformers Tr4, Tr5 or the pulse sources IQ4, IQ5 are designed such that the main electrodes E1, E2 are acted upon for ignition of the gas discharge with time-overlapping voltage pulses of different polarity. After ignition of the gas discharge, the pulse sources IQ3, IQ4, IQ5 are deactivated, so that no further ignition pulses are generated. In the subsequent operation of the high-pressure discharge lamp LA, this is supplied with a nearly sinusoidal alternating current in the frequency range of preferably 0.1 MHz to 10 MHz. During this quasi-stationary lamp operation, the alternating current flows through the secondary windings Ls4, Ls5 of the second Tr4 and third transformer Tr5, which are also used to limit the lamp current or to stabilize the discharge. In the 6 a further, more fully described embodiment of the ignition device according to the invention is shown, which is based on the principle of in 2 based block diagram is based.
Die
Zündvorrichtung
gemäß dem in 3 abgebildeten
dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung besteht aus einer Impulsquelle IQ und einem Zündtransformator Tr.
Die Spannungseingänge
der Impulsquelle IQ sind mit den Anschlüssen der Wechselspannungsquelle
Q verbunden. Die Spannungsausgänge
der Impulsquelle IQ sind mit den Anschlüssen der Primärwicklung
Lp des Zündtransformators
Tr verbunden. Der Zündtransformator
Tr weist eine Sekundärwicklung
mit einem ersten Sekundärwicklungsabschnitt
Ls und einem zweiten Sekundärwicklungsabschnitt
Lh auf. Der erste Sekundärwicklungsabschnitt
Ls ist mit einem ersten Anschluss der Wechselspannungsquelle Q und
mit der Elektrode E1 der Hochdruckentladungslampe LA sowie mit dem
zweiten Sekundärwicklungsabschnitt
Lh verbunden. Der zweite Sekundärwicklungsabschnitt
Lh des Transformators Tr ist einerseits über den Kondensator C30 mit
der Zündhilfselektrode
E3 der Hochdruckentladungslampe LA und andererseits mit dem ersten
Sekundärwicklungsabschnitt
Ls sowie mit der Elektrode E1 der Hochdruckentladungslampe LA verbunden.
Die zweite Elektrode E2 der Hochdruckentladungslampe LA ist mit
dem zweiten Anschluss der Wechselspannungsquelle Q verbunden. Die
Impulsquelle IQ umfasst eine Gleichrichterdiode D, einen Widerstand
R, einen Zündkondensator
C und eine Funkenstrecke FS. Die Serienschaltung bestehend aus der
Gleichrichterdiode D, dem Widerstand R und dem Zündkondensator C ist parallel zu
der Wechselspannungsquelle Q geschaltet. Die Funkenstrecke FS ist
in Serie zur Primärwicklung
Lp des Transformators Tr geschaltet. Die Serienschaltung aus Primärwicklung
Lp und Funkenstrecke FS ist parallel zu dem Zündkondensator C geschaltet.
Angaben zur Dimensionierung der Bauteile sind in der Tabelle 1 angegeben.The ignition device according to the in 3 illustrated third embodiment of the invention consists of a pulse source IQ and an ignition transformer Tr. The voltage inputs of the pulse source IQ are connected to the terminals of the AC voltage source Q. The voltage outputs of the pulse source IQ are connected to the terminals of the primary winding Lp of the ignition transformer Tr. The ignition transformer Tr has a secondary winding with a first secondary winding section Ls and a second secondary winding section Lh. The first secondary winding section Ls is connected to a first terminal of the AC voltage source Q and to the electrode E1 of the high-pressure discharge lamp LA and to the second secondary winding section Lh. The second secondary winding section Lh of the transformer Tr is connected, on the one hand, via the capacitor C30 to the auxiliary starting electrode E3 of the high-pressure discharge lamp LA and, on the other hand, to the first secondary winding section Ls and to the electrode E1 of the high-pressure discharge lamp LA. The second electrode E2 of the high-pressure discharge lamp LA is connected to the second terminal of the AC voltage source Q. The pulse source IQ comprises a rectifier diode D, a resistor R, a firing capacitor C and a spark gap FS. The series circuit consisting of the rectifier diode D, the resistor R and the ignition capacitor C is connected in parallel with the AC voltage source Q. The spark gap FS is connected in series with the primary winding Lp of the transformer Tr. The series circuit of primary winding Lp and spark gap FS is connected in parallel to the ignition capacitor C. Information on the dimensioning of the components are given in Table 1.
Zum
Zünden
der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA mittels der
in der 3 abgebildeten Schaltungsanordnung wird der Zündkondensator
C über
die Gleichrichterdiode D und den Widerstand R auf die Durchbruchsspannung
der Funkenstrecke FS aufgeladen. Während der Zündphase liefert die Wechselspannungsquelle
Q eine Wechselspannung mit einer Amplitude von 350 V. Erreicht die
Spannung am Zündkondensator
C die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke FS, so entlädt sich
der Zündkondensator
C stoßweise über die
Funkenstrecke FS und die Primärwicklung
Lp des Zündtransformators
Tr. In den beiden Abschnitten Ls und Lh der Sekundärwicklung
werden dadurch Hochspannungsimpulse induziert. Die von dem ersten
Sekundärwicklungsabschnitt
Ls generierten Hochspannungsimpulse werden der Hauptelektrode E1 der
Hochdruckentladungslampe LA zugeführt. Die Zündhilfselektrode E3 wird mit
Hochspannungsimpulsen beaufschlagt, die von der gesamten Sekundärwicklung
des Zündtransformators
Tr generiert werden. Das heißt,
an der Zündhilfselektroden
E3 liegt während
des Zündzeitraums
die Summe der Induktionsspannungen der Sekundärwicklungsabschnitte Ls und
Lh an, während
an der Hauptelektrode E1 nur die Induktionsspannung des ersten Sekundärwicklungsabschnitts
Ls anliegt. Der optionale Kondensator C30 ist derart dimensioniert,
dass er für
die von den Sekundärwicklungsabschnitten
Ls, Lh erzeugten Hochspannungsimpulse einen Kurzschluss darstellt.
Der Kondensator C30 dient zur Reduktion der Natriummigration aus
dem Entladungsgefäß der Hochdruckentladungslampe
LA und verhindert ferner einen Gleichstromfluss zwischen der Zündhilfselektrode
E3 und der ersten Gasentladungselektrode E1. Der Kondensator C30
kann auch bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen gemäß den 4 bis 6 in
die Schaltung integriert werden. Die Punkte an den in 3 dargestellten
Wicklungen bzw. Wicklungsabschnitten Lp, Ls, Lh des Transformators geben
deren Wicklungssinn an. Da der Wicklungssinn der Abschnitte Ls und
Lh gleichsinnig ist, werden die Elektroden E1 und E3 zum Zünden der
Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA mit Spannungsimpulsen
gleicher Polarität,
beispielsweise positiver Polarität,
beaufschlagt. Die Spannungsimpulse an der Zündhilfselektrode E3 besitzen
aufgrund des größeren Windungszahlenverhältnisses
eine höhere
Amplitude als die Spannungsimpulse an der Hauptelektrode E1. Da
beide Sekundärwicklungsabschnitte
Ls, Lh induktiv an die Primärwicklung
Lp gekoppelt sind, werden die Elektroden E1 und E3 synchron mit
Spannungsimpulsen beaufschlagt, die zum Zünden der Gasentladung in der
Hochdruckentladungslampe LA führen.
Nach erfolgter Zündung
der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA ist die Entladungsstrecke,
das heißt,
das Entladungsplasma zwischen den Hauptelektroden E1, E2 leitfähig, so
dass die Quelle Q stärker
belastet wird, was aufgrund ihrer Innen- bzw. Quellimpedanz zu einer
reduzierten Ausgangsspannung führt.
Der Zündkondensator
C kann sich daher dann nicht mehr auf die Durchbruchsspannung der
Funkenstrecke FS aufladen und die Impulsquelle IQ kann nach erfolgter
Zündung
der Gasentladung in der Hoch druckentladungslampe LA keine weiteren
Spannungsimpulse generieren. Nach erfolgter Zündung der Gasentladung wird
Hochdruckentladungslampe LA mittels der Wechselspannungsquelle Q
mit einem nahezu sinusförmigen
Wechselstrom mit einer Frequenz von ca. 1,3 MHz betrieben. Die Nennleistung
der Hochdruckentladungslampe LA beträgt 30 W und die Impedanz der
Hochdruckentladungslampe beträgt
nach erfolgter Zündung
der Gasentladung, im quasistationären Betriebszustand bei der
vorgenannten Frequenz ca. 40 Ohm. Aus der 3 ist ersichtlich,
dass der erste Sekundärwicklungsabschnitt
Ls während
des quasistationären
Lampenbetriebs vom Lampenstrom durchflossen wird. Der Sekundärwicklungsabschnitt
Ls dient zur Begrenzung bzw. Stabilisierung des Lampenstroms. Der
Blindwiderstand des Sekundärwicklungsabschnitts
Ls beträgt
während
des Lampenbetriebs bei der vorgenannten Betriebsfrequenz 123 Ohm.For igniting the gas discharge in the high-pressure discharge lamp LA by means of in the 3 shown circuit arrangement of the ignition capacitor C is charged via the rectifier diode D and the resistor R to the breakdown voltage of the spark gap FS. During the ignition phase, the AC voltage source Q provides an AC voltage with an amplitude of 350 V. When the voltage at the ignition capacitor C reaches the breakdown voltage of the spark gap FS, the ignition capacitor C discharges way over the spark gap FS and the primary winding Lp of the ignition transformer Tr. In the two sections Ls and Lh of the secondary winding thereby high voltage pulses are induced. The high-voltage pulses generated by the first secondary winding section Ls are supplied to the main electrode E1 of the high-pressure discharge lamp LA. The auxiliary starting electrode E3 is subjected to high-voltage pulses, which are generated by the entire secondary winding of the ignition transformer Tr. That is, at the Zündhilfselektroden E3 is during the ignition period, the sum of the induced voltages of the secondary winding sections Ls and Lh, while applied to the main electrode E1, only the induction voltage of the first secondary winding section Ls. The optional capacitor C30 is dimensioned to short-circuit the high voltage pulses generated by the secondary winding sections Ls, Lh. The capacitor C30 serves to reduce the sodium migration from the discharge vessel of the high-pressure discharge lamp LA and also prevents a direct current flow between the auxiliary starting electrode E3 and the first gas discharge electrode E1. The capacitor C30 can also be used in the embodiments described below according to the 4 to 6 be integrated into the circuit. The points to the in 3 shown windings or winding sections Lp, Ls, Lh of the transformer indicate their sense of winding. Since the winding sense of the sections Ls and Lh is in the same direction, the electrodes E1 and E3 for igniting the gas discharge in the high-pressure discharge lamp LA with voltage pulses of the same polarity, for example, positive polarity acted upon. The voltage pulses at the auxiliary ignition electrode E3 have a higher amplitude than the voltage pulses at the main electrode E1 due to the larger number of turns ratio. Since both secondary winding sections Ls, Lh are inductively coupled to the primary winding Lp, the electrodes E1 and E3 are acted upon synchronously with voltage pulses which lead to the ignition of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp LA. After ignition of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp LA, the discharge path, that is, the discharge plasma between the main electrodes E1, E2 is conductive, so that the source Q is more heavily loaded, which leads to a reduced output voltage due to their internal or source impedance. The ignition capacitor C can therefore no longer charge to the breakdown voltage of the spark gap FS and the pulse source IQ can generate no further voltage pulses after the ignition of the gas discharge in the high pressure discharge lamp LA. After ignition of the gas discharge high-pressure discharge lamp LA is operated by means of the AC voltage source Q with a nearly sinusoidal alternating current with a frequency of about 1.3 MHz. The rated power of the high-pressure discharge lamp LA is 30 W and the impedance of the high-pressure discharge lamp after ignition of the gas discharge, in quasi-steady state operating condition at the aforementioned frequency about 40 ohms. From the 3 It can be seen that the first secondary winding section Ls is traversed by the lamp current during the quasi-stationary lamp operation. The secondary winding section Ls serves to limit or stabilize the lamp current. The reactance of the secondary winding section Ls during operation of the lamp at the aforementioned operating frequency is 123 ohms.
Die
Zündvorrichtung
gemäß dem in 4 abgebildeten
vierten Ausführungsbeispiel
der Erfindung besteht aus einer Impulsquelle IQ6 und einem Zündtransformator
Tr6. Die Spannungseingänge
der Impulsquelle IQ6 sind mit den Anschlüssen der Wechselspannungsquelle
Q verbunden. Die Spannungsausgänge
der Impulsquelle IQ6 sind mit den Anschlüssen der Primärwicklung
Lp6 des Zündtransformators
Tr6 verbunden. Der Zündtransformator
Tr6 weist zwei Sekundärwicklungen
Ls61, Ls62 auf. Die erste Sekundärwicklung
Ls61 ist mit einem ersten Anschluss der Wechselspannungsquelle Q
und mit der Elektrode E1 der Hochdruckentladungslampe LA verbunden.
Die zweite Sekundärwicklung
Ls62 des Transformators Tr6 ist mit der Zündhilfselektrode E3 der Hochdruckentladungslampe
LA und mit dem zweiten Anschluss der Wechselspannungsquelle Q sowie
mit der Elektrode E2 der Hochdruckentladungslampe LA verbunden.
Die zweite Elektrode E2 der Hochdruckentladungslampe LA ist mit
dem zweiten Anschluss der Wechselspannungsquelle Q verbunden. Die
Impulsquelle IQ6 umfasst zwei Gleichrichterdiode D41, D42, einen
Widerstand R4, zwei Zündkondensatoren
C41, C42 und eine Funkenstrecke FS4. Während einer Halbperiode der
von der Wechselspannungsquelle Q bereitgestellten Wechselspannung
ist die Serienschaltung bestehend aus der ersten Gleichrichterdiode
D41, dem ersten Zündkondensator
C41 und dem Widerstand R4 parallel zu der Wechselspan nungsquelle Q
geschaltet. Während
der anderen Halbperiode der von der Wechselspannungsquelle Q bereitgestellten Wechselspannung
ist die Serienschaltung bestehend aus der zweiten Gleichrichterdiode
D42, dem zweiten Zündkondensator
C42 und dem Widerstand R4 parallel zu der Wechselspannungsquelle
Q geschaltet. Die Gleichrichterdioden D41, D42 und die Zündkondensatoren
C41, C42 sowie der Widerstand R4 sind als symmetrische Spannungsverdopplungsschaltung
ausgebildet, so dass über
der Serienschaltung der beiden Kondensatoren C41, C42 eine Gleichspannung
in doppelter Höhe
der Spitzenspannung der Wechselspannungsquelle Q bereitgestellt
werden könnte,
wenn die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke FS dieses erlauben würde. Die
Funkenstrecke FS4 ist in Serie zur Primärwicklung Lp6 des Transformators
Tr6 geschaltet. Die Serienschaltung aus Primärwicklung Lp6 und Funkenstrecke
FS4 ist parallel zur Serienschaltung der Zündkondensatoren C41, 42 geschaltet.
Angaben zur Dimensionierung der Bauteile sind in der Tabelle 2 angegeben.The ignition device according to the in 4 illustrated fourth embodiment of the invention consists of a pulse source IQ6 and an ignition transformer Tr6. The voltage inputs of the pulse source IQ6 are connected to the terminals of the AC power source Q. The voltage outputs of the pulse source IQ6 are connected to the terminals of the primary winding Lp6 of the ignition transformer Tr6. Ignition transformer Tr6 has two secondary windings Ls61, Ls62. The first secondary winding Ls61 is connected to a first terminal of the AC voltage source Q and to the electrode E1 of the high-pressure discharge lamp LA. The second secondary winding Ls62 of the transformer Tr6 is connected to the auxiliary starting electrode E3 of the high-pressure discharge lamp LA and to the second terminal of the AC voltage source Q and to the electrode E2 of the high-pressure discharge lamp LA. The second electrode E2 of the high-pressure discharge lamp LA is connected to the second terminal of the AC voltage source Q. The pulse source IQ6 comprises two rectifier diodes D41, D42, a resistor R4, two firing capacitors C41, C42 and a spark gap FS4. During a half-period of the alternating voltage provided by the AC voltage source Q, the series circuit consisting of the first rectifier diode D41, the first ignition capacitor C41 and the resistor R4 is connected in parallel to the AC voltage source Q voltage. During the other half-period of the AC voltage provided by the AC voltage source Q, the series circuit consisting of the second rectifier diode D42, the second firing capacitor C42 and the resistor R4 is connected in parallel to the AC voltage source Q. The rectifier diodes D41, D42 and the ignition capacitors C41, C42 and the resistor R4 are formed as a symmetrical voltage doubling circuit, so that over the series connection of the two capacitors C41, C42, a DC voltage could be provided in double height of the peak voltage of the AC voltage source Q, if the breakdown voltage of Spark gap FS would allow this. The spark gap FS4 is connected in series with the primary winding Lp6 of the transformer Tr6. The series connection of primary winding Lp6 and spark gap FS4 is connected in parallel with the series connection of the ignition capacitors C41, 42. Information on the dimensioning of the components are given in Table 2.
Zum
Zünden
der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA mittels der
in der 4 abgebildeten Schaltungsanordnung werden die
Zündkondensatoren
C41, C42 über
die Gleichrichterdiode D41 bzw. D42 und den Widerstand R4 aufgeladen,
bis über
der Serienschaltung der beiden Kondensatoren C41, C42 die Durchbruchsspannung
der Funkenstrecke FS erreicht ist. Die Spannung über der Serienschaltung der
beiden Zündkondensatoren
C41, C42 ist während
der Zündphase
zeitweise größer als
die Amplitude der von der Wechselspannungsquelle Q bereitgestellten
Wechselspannung. Die Amplitude der von der Wechselspannungsquelle
Q bereitgestellten Wechselspannung beträgt während der Zündphase 700 V. Erreicht die
Spannung an der Serienschaltung der beiden Zündkondensatoren C41, C42 die
Durchbruchsspannung der Funkenstrecke FS4, so entladen sich der
Zündkondensatoren
C41, C42 stoßweise über die
Funkenstrecke FS4 und die Primärwicklung
Lp6 des Zündtransformators
Tr6. In den beiden Sekundärwicklungen
Ls61, Ls62 des Zündtransformators
werden dadurch Hochspannungsimpulse induziert. Die von der ersten
Sekundärwicklung Ls61
generierten Hochspannungsimpulse werden der Hauptelektrode E1 der
Hochdruckentladungslampe LA zugeführt. Die Zündhilfselektrode E3 wird mit
Hochspannungsimpulsen beaufschlagt, die von der zweiten Sekundärwicklung
Ls62 des Zündtransformators
Tr6 generiert werden. Die Punkte an den in 4 dargestellten Wicklungen
Lp6, Ls61, Ls62 des Transformators Tr6 geben deren Wicklungssinn
an. Aufgrund des Wicklungssinns der Sekundärwicklungen Ls61 und Ls62 werden
die Elektroden E1 und E3 zum Zünden
der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA mit Spannungsimpulsen
gleicher Polarität,
beispielsweise positiver Polarität,
beaufschlagt. Die Spannungsimpulse an der Zündhilfselektrode E3 besitzen
aufgrund des größeren Windungszahlenverhältnisses
eine höhere
Amplitude als die Spannungsimpulse an der Hauptelektrode E1. Da beide
Sekundärwicklungen
Ls61, Ls61 induktiv an die Primärwicklung
Lp6 gekoppelt sind, werden die Elektroden E1 und E3 synchron mit
Spannungsimpulsen beaufschlagt, die zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe
LA führen.
Zum Zünden
der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA werden zwischen
den Hauptelektroden E1, E2 Impulse mit einer Spitzenspannung von
1,7 kV und zwischen der Zündhilfselektrode
E3 und der Hauptelektrode E2 mit einer Spitzenspannung von 19 kV
erzeugt. Nach erfolgter Zündung
der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA ist die Entladungsstrecke,
das heißt, das
Entladungsplasma zwischen den Hauptelektroden E1, E2 leitfähig, so
dass die Quelle Q stärker
belastet wird, was aufgrund ihrer Innen- bzw. Quellimpedanz zu einer
reduzierten Ausgangsspannung führt.
Die Zündkondensatoren
C41, C42 können
sich daher dann nicht mehr auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke
FS4 aufladen und die Impulsquelle IQ6 kann nach erfolgter Zündung der
Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA keine weiteren Spannungsimpulse
generieren. Nach erfolgter Zündung
der Gasentladung wird Hochdruckentladungslampe LA mittels der Wechselspannungsquelle
Q mit einem nahezu sinusförmigen
Wechselstrom mit einer Frequenz von ca. 3 MHz betrieben. Die Nennleistung
der Hochdruckentladungslampe LA beträgt 35 W und die Impedanz der
Hochdruckentladungslampe beträgt
nach erfolgter Zündung
der Gasentladung, im quasistationären Betriebszustand bei der
vorgenannten Frequenz ca. 50 Ohm. Aus der 4 ist ersichtlich,
dass die erste Sekundärwicklung
Ls61 während
des quasistationären
Lampenbetriebs vom Lampenstrom durchflossen wird. Die erste Sekundärwicklung
Ls61 dient zur Begrenzung bzw. Stabilisierung des Lampenstroms.
Der Blindwiderstand der ersten Sekundärwicklung Ls61 beträgt während des
Lampenbetriebs bei der vorgenannten Betriebsfrequenz 94 Ohm.For igniting the gas discharge in the high-pressure discharge lamp LA by means of in the 4 In the illustrated circuit arrangement, the ignition capacitors C41, C42 are charged via the rectifier diode D41 or D42 and the resistor R4 until the breakdown voltage of the spark gap FS is reached across the series connection of the two capacitors C41, C42. The voltage across the series connection of the two ignition capacitors C41, C42 is temporarily greater during the ignition phase than the amplitude of the AC voltage provided by the AC voltage source Q. The amplitude of the alternating voltage provided by the AC voltage source Q is 700 V during the ignition phase. If the voltage across the series connection of the two ignition capacitors C41, C42 reaches the breakdown voltage of the spark gap FS4, then the ignition capacitors C41, C42 discharge intermittently across the spark gap FS4 and the primary winding Lp6 of ignition transformer Tr6. In the two secondary windings Ls61, Ls62 of the ignition transformer thereby high voltage pulses are induced. The high-voltage pulses generated by the first secondary winding Ls61 are supplied to the main electrode E1 of the high-pressure discharge lamp LA. The auxiliary starting electrode E3 is supplied with high-voltage pulses, which are generated by the second secondary winding Ls62 of the ignition transformer Tr6. The points to the in 4 shown windings Lp6, Ls61, Ls62 of the transformer Tr6 indicate their sense of winding. Due to the winding sense of the secondary windings Ls61 and Ls62, the electrodes E1 and E3 for igniting the gas discharge in the high-pressure discharge lamp LA are subjected to voltage pulses of the same polarity, for example positive polarity. The voltage pulses at the auxiliary ignition electrode E3 have a higher amplitude than the voltage pulses at the main electrode E1 due to the larger number of turns ratio. Since both secondary windings Ls61, Ls61 are inductively coupled to the primary winding Lp6, the electrodes E1 and E3 are acted upon synchronously with voltage pulses which lead to the ignition of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp LA. For igniting the gas discharge in the high-pressure discharge lamp LA, pulses with a peak voltage of 1.7 kV and between the auxiliary starting electrode E3 and the main electrode E2 with a peak voltage of 19 kV are generated between the main electrodes E1, E2. After ignition of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp LA, the discharge path, that is, the discharge plasma between the main electrodes E1, E2 is conductive, so that the source Q is more heavily loaded, which leads to a reduced output voltage due to their internal or source impedance. The ignition capacitors C41, C42 can therefore no longer charge to the breakdown voltage of the spark gap FS4 and the pulse source IQ6 can generate no further voltage pulses after ignition of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp LA. After ignition of the gas discharge high-pressure discharge lamp LA is operated by means of the AC voltage source Q with a nearly sinusoidal alternating current with a frequency of about 3 MHz. The rated power of the high-pressure discharge lamp LA is 35 W and the impedance of the high-pressure discharge lamp is about 50 ohms after ignition of the gas discharge, in the quasi-steady state operating condition at the aforementioned frequency. From the 4 It can be seen that the first secondary winding Ls61 flows through the lamp current during the quasi-stationary lamp operation. The first secondary winding Ls61 serves to limit or stabilize the lamp current. The reactance of the first secondary winding Ls61 during operation of the lamp at the aforementioned operating frequency is 94 ohms.
Das
fünfte
Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung
besitzt dieselbe Schaltungsanordnung wie das vierte Ausführungsbeispiel.
Die 4 zeigt daher auch den Schaltungsaufbau der Zündvorrichtung
gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Das fünfte
Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich vom vierten Ausführungsbeispiel nur durch eine
andere Dimensionierung der Bauteile der Zündvorrichtung. In Tabelle 3
ist eine Dimensionierung der elektrischen Bauteile der Zündvorrichtung
gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel
angegeben. Die Zündung
der Gasentladung läuft ähnlich ab,
wie oben beim vierten Ausführungsbeispiel
bereits erläutert
wurde. Während
der Zündphase
generiert die Wechselspannungsquelle eine Wechselspannung mit einer
Amplitude von 400 V. Zum Zünden
der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA werden zwischen
den Hauptelektroden E1, E2 Impulse mit einer Spitzenspannung von 4,5
kV und zwischen der Zündhilfselektrode
E3 und der Hauptelektrode E2 mit einer Spitzenspannung von 15 kV
erzeugt. Nach erfolgter Zündung
der Gasentladung wird Hochdruckentladungslampe LA mittels der Wechselspannungsquelle
Q mit einem nahezu sinusförmigen
Wechselstrom mit einer Frequenz von ca. 0,6 MHz betrieben. Die Nennleistung
der Hochdruckentladungslampe LA beträgt 35 W und die Impedanz der
Hochdruckentladungslampe beträgt
nach erfolgter Zündung
der Gasentladung, im quasistationären Betriebszustand bei der
vorgenannten Frequenz ca. 200 Ohm. Aus der 4 ist ersichtlich,
dass die erste Sekundärwicklung
Ls61 während
des quasistationären
Lampenbetriebs vom Lampenstrom durchflossen wird. Die erste Sekundärwicklung
Ls61 dient zur Begrenzung bzw. Stabilisierung des Lampenstroms.
Der Blindwiderstand der ersten Sekundärwicklung Ls61 beträgt während des
Lampenbetriebs bei der vorgenannten Betriebsfrequenz 57 Ohm. Er übernimmt
zusammen mit der Innen- oder
Quellimpedanz der Quelle Q die Stabilisierung der Entladung.The fifth embodiment of the ignition device according to the invention has the same circuit arrangement as the fourth embodiment. The 4 Therefore, also shows the circuit construction of the ignition device according to the fifth embodiment of the invention. The fifth embodiment differs from the fourth embodiment only by a different dimensioning of the components of the ignition device. Table 3 shows a dimensioning of the electrical components of the ignition device according to the fifth embodiment. The ignition of the gas discharge proceeds similarly, as has already been explained above in the fourth embodiment. During the ignition phase, the AC voltage source generates an alternating voltage with an amplitude of 400 V. To ignite the gas discharge in the high-pressure discharge lamp LA between the main electrodes E1, E2 pulses with a peak voltage of 4.5 kV and between the auxiliary ignition electrode E3 and the main electrode E2 with a Peak voltage of 15 kV generated. After ignition of the gas discharge high-pressure discharge lamp LA is operated by means of the AC voltage source Q with a nearly sinusoidal alternating current with a frequency of about 0.6 MHz. The nominal power of the high-pressure discharge lamp LA is 35 W and the impedance of the high-pressure discharge lamp is about 200 ohms after ignition of the gas discharge, in the quasi-stationary operating state at the aforementioned frequency. From the 4 It can be seen that the first secondary winding Ls61 flows through the lamp current during the quasi-stationary lamp operation. The first secondary winding Ls61 serves to limit or stabilize the lamp current. The reactance of the first secondary winding Ls61 is 57 ohms during lamp operation at the aforementioned operating frequency. It takes over the stabilization of the discharge together with the source or source impedance of the source Q.
Die
Zündvorrichtung
gemäß dem in 5 abgebildeten
sechsten Ausführungsbeispiel
der Erfindung besteht aus einer Impulsquelle IQ7 und einem Zündtransformator
Tr7. Die Spannungseingänge
der Impulsquelle IQ7 sind mit den Anschlüssen der Wechselspannungsquelle
Q verbunden. Die Spannungsausgänge der
Impulsquelle IQ7 sind mit den Anschlüssen der Primärwicklung
Lp7 des Zündtransformators
Tr7 verbunden. Der Zündtransformator
Tr7 weist eine Sekundärwicklung
Ls7 und eine Primärwicklung
Lp7 auf. Die Primärwicklung
Lp7 ist mit einem ersten Anschluss der Wechselspannungsquelle Q
und mit der Elektrode E1 der Hochdruckentladungslampe LA sowie mit
dem Spannungsausgang der Impulsquelle IQ7 verbunden. Die Sekundärwicklung
Ls7 ist mit dem zweiten Anschluss der Wechselspannungsquelle Q und
mit der Elektrode E2 der Hochdruckentladungslampe LA sowie mit der
Zündhilfselektrode
E3 verbunden. Die Impulsquelle IQ7 umfasst vier Gleichrichterdioden
D51, D52, D53, D54, einen Widerstand R5, vier Kondensatoren C51,
C52, C53, C54 und eine Funkenstrecke FS5. Die Kondensatoren C51,
C52, C53, C54 und Dioden D51, D52, D53, D54 sind in einer Kaskadenschaltung,
die auch als Cockroft-Walton-Schaltung
bekannt ist, zur Spannungsvervielfachung angeordnet. Den Spannungsausgang
der Kaskadenschaltung bzw. der Impulsquelle IQ7 bildet die Funkenstrecke
FS5. Die von der Wechselspannungsquelle Q am Spannungseingang der
Kaskadenschaltung bereitgestellte Spannung wird durch die Kaskadenschaltung
gleichgerichtet und so weiterhöht,
dass die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke FS5 erreicht wird.
Die Funkenstrecke FS5 ist in Serie zur Primärwicklung Lp7 des Transformators
Tr7 geschaltet, so dass die Kondensatoren C53 und C54 beim Durchbrechen
der Funkenstrecke FS5 sich über
die Primärwicklung
Lp7 entladen. Parallel zu der Wechselspannungsquelle Q ist ein Rückschlusskondensator
C55 geschaltet, der für
hochfrequente Impulse einen Kurzschluss darstellt und somit die
Wechselspannungsquelle Q vor den Impulsen der Impulsquelle und des
Zündtransformators
Tr7 schützt. Der
Kondensator C55 ist optional und daher in 5 nur mit
gestrichelten Linien dargestellt. Anstelle eines Rückschlusskondensators
kann auch eine bidirektionale Transildiode, die mitunter auch als
Suppressordiode bezeichnet wird, oder zwei entgegengesetzt in Reihe
geschaltete Z-Dioden Verwendung finden. In Fall eines Schutzes der
Quelle Q durch einen oder mehrere Halbleiter ist die resultierende Schwellenspannung
dieses Schutzelements höher
als die Leerlaufspannung der versorgenden Quelle Q zu wählen, um
ein ungewolltes Ansprechen des Schutzelements zu verhindern.The ignition device according to the in 5 illustrated sixth embodiment of the invention consists of a pulse source IQ7 and an ignition transformer Tr7. The voltage inputs of the pulse source IQ7 are connected to the terminals of the AC power source Q. The voltage outputs of the pulse source IQ7 are connected to the terminals of the primary winding Lp7 of the ignition transformer Tr7. The ignition transformer Tr7 has a secondary winding Ls7 and a primary winding Lp7. The primary winding Lp7 is connected to a first terminal of the AC voltage source Q and to the electrode E1 of the high-pressure discharge lamp LA and to the voltage output of the pulse source IQ7. The secondary winding Ls7 is connected to the second terminal of the AC voltage source Q and to the electrode E2 of the high-pressure discharge lamp LA and to the auxiliary starting electrode E3. The pulse source IQ7 comprises four rectifier diodes D51, D52, D53, D54, a resistor R5, four capacitors C51, C52, C53, C54 and a spark gap FS5. The capacitors C51, C52, C53, C54 and diodes D51, D52, D53, D54 are arranged in a cascade circuit, also known as the Cockroft-Walton circuit, for voltage multiplication. The voltage output of the cascade circuit or the pulse source IQ7 forms the spark gap FS5. The voltage provided by the AC voltage source Q at the voltage input of the cascade circuit is rectified by the cascade circuit and further increased so that the breakdown voltage of the spark gap FS5 is reached. The spark gap FS5 is connected in series with the primary winding Lp7 of the transformer Tr7, so that the capacitors C53 and C54 discharge when breaking the spark gap FS5 via the primary winding Lp7. In parallel with the AC voltage source Q, a return capacitor C55 is connected, which represents a short circuit for high-frequency pulses and thus protects the AC voltage source Q from the pulses of the pulse source and the ignition transformer Tr7. The capacitor C55 is optional and therefore in 5 shown only with dashed lines. Instead of a return capacitor, it is also possible to use a bidirectional transild diode, which is sometimes also referred to as suppressor diode, or two oppositely connected series diodes. In case of protection of the source Q by one or more semiconductors, the resulting threshold voltage of this protection element is to be selected higher than the open circuit voltage of the supplying source Q in order to prevent an unwanted response of the protection element.
Zum
Zünden
der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA mittels der
in der 5 abgebildeten Schaltungsanordnung werden die
Kondensatoren C53 und C54 der Spannungsvervielfacherschaltung aufgeladen,
bis an der Funkenstrecke FS5 die Durchbruchsspannung erreicht ist.
Dann entladen sich der Kondensatoren C53 und C54 stoßweise über die
Funkenstrecke FS5 und die Primärwicklung
Lp7 des Zündtransformators
Tr7. In der Sekundärwicklung
Ls7 des Zündtransformators
Tr7 werden dadurch Hochspannungsimpulse induziert, die der Zündhilfselektrode
E3 der Hochdruckentladungslampe LA zugeführt werden. Die Punkte an den
in 5 dargestellten Wicklungen Lp7, Ls7 des Transformators
Tr7 geben deren Wicklungssinn an. Die Hauptelektrode E1 der Hochdruckentladungslampe
LA wird mit den von der Spannungsvervielfacherschaltung C51, C52,
C53, C54, D51, D52, D53, D54, R5 generierten Spannungsimpulsen beaufschlagt.
Diese Spannungsimpulse sind synchron zu den von der Sekundärwicklung
Ls7 generierten Hochspannungsimpulsen. Nach erfolgter Zündung der
Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA ist die Entladungsstrecke,
das heißt,
das Entladungsplasma zwischen den Hauptelektroden E1, E2 leitfähig, so
dass die Quelle Q stärker
belastet wird, was aufgrund ihrer Innen- bzw. Quellimpedanz zu einer
reduzierten Ausgangsspannung führt.
Die Kondensatoren C53 und C54 können
sich daher dann nicht mehr auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke
FS5 aufladen und die Impulsquelle IQ7 kann nach erfolgter Zündung der Gasentladung
in der Hochdruckentladungslampe LA keine weiteren Spannungsimpulse
generieren. Nach erfolgter Zündung
der Gasentladung wird Hochdruckentladungslampe LA mittels der Wechselspannungsquelle Q
mit einem nahezu sinusförmigen
Wechselstrom betrieben. Aus der 5 ist ersichtlich,
dass die Primärwicklung
Lp7 während
des quasistationären
Lampenbetriebs vom Lampenstrom durchflossen wird. Die Primärwicklung
Lp7 dient zur Begrenzung bzw. Stabilisierung des Lampenstroms.For igniting the gas discharge in the high-pressure discharge lamp LA by means of in the 5 As shown, the capacitors C53 and C54 of the voltage multiplier circuit are charged until the breakdown voltage is reached at the spark gap FS5. Then, the capacitors C53 and C54 discharge abruptly across the spark gap FS5 and the primary winding Lp7 of the ignition transformer Tr7. In the secondary winding Ls7 of the ignition transformer Tr7 thereby high voltage pulses are induced, which are supplied to the auxiliary ignition electrode E3 of the high pressure discharge lamp LA. The points to the in 5 shown windings Lp7, Ls7 of the transformer Tr7 indicate their sense of winding. The main electrode E1 of the high-pressure discharge lamp LA is supplied with the voltage pulses generated by the voltage multiplier circuit C51, C52, C53, C54, D51, D52, D53, D54, R5. These voltage pulses are synchronous with the high voltage pulses generated by the secondary winding Ls7. After ignition of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp LA, the discharge path, that is, the discharge plasma between the main electrodes E1, E2 is conductive, so that the source Q is more heavily loaded, which leads to a reduced output voltage due to their internal or source impedance. The capacitors C53 and C54 can therefore no longer charge to the breakdown voltage of the spark gap FS5 and the pulse source IQ7 can generate no further voltage pulses after ignition of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp LA. After ignition of the gas discharge high-pressure discharge lamp LA is operated by means of the AC voltage source Q with a nearly sinusoidal alternating current. From the 5 It can be seen that the primary winding Lp7 is traversed by the lamp current during quasi-stationary lamp operation. The primary winding Lp7 serves to limit or stabilize the lamp current.
Die
Zündvorrichtung
gemäß dem in 6 abgebildeten
siebten Ausführungsbeispiel
der Erfindung besteht aus einer Impulsquelle IQ8 und einem Zündtransformator
Tr8. Die Spannungseingänge
der Impulsquelle IQ8 sind mit den Anschlüssen der Wechselspannungsquelle
Q verbunden. Die Spannungsausgänge
der Impulsquelle IQ8 sind mit den Anschlüssen der Primärwicklung
Lp8 des Zündtransformators
Tr8 verbunden. Der Zündtransformator
Tr8 weist eine erste Sekundärwicklung
Ls81 und eine zweite Sekundärwicklung
Ls82 sowie eine dritte Wicklung mit einem ersten Wicklungsabschnitt
Lp8 und einem zweiten Wicklungsabschnitt Ls83 auf. Die Primärwicklung
wird von dem ersten Wicklungsabschnitt Lp8 der dritten Wicklung
des Transformators Tr8 gebildet. Der zweite Wicklungsabschnitt Ls83
der dritten Wicklung des Transformators Tr8 bildet eine dritte Sekundärwicklung
Ls83, die mit der Hauptelektrode E1 der Hochdruckentladungslampe
LA und mit einem Anschluss der Funkenstrecke FS6 verbunden ist.
Die Primärwicklung
Lp8 ist ebenfalls mit diesem Anschluss der Funkenstrecke Fs6 sowie
mit einem ersten Anschluss der Wechselspannungsquelle Q verbunden.
Die erste Sekundärwicklung
Ls81 ist einerseits mit der Zündhilfselektrode
E3 und andererseits mit der Hauptelektrode E2 sowie mit der zweiten
Sekundärwicklung
Ls82 verbunden. Die zweite Sekundärwicklung Ls82 ist einerseits mit
der Hauptelektrode E2 der Hochdruckentladungslampe LA und mit der
ersten Sekundärwicklung
verbunden sowie andererseits mit dem zweiten Anschluss der Wechselspannungsquelle
Q verbunden. Die Impulsquelle IQ8 umfasst vier Gleichrichterdioden
D61, D62, D63, D64, einen Widerstand R6, vier Kondensatoren C61,
C62, C63, C64 und eine Funkenstrecke FS6. Die Kondensatoren C61,
C62, C63, C64 und Dioden D61, D62, D63, D64 sind in einer zweistufigen
Kaskadenschaltung zur Spannungsvervielfachung angeordnet. Den Spannungsausgang
der Kaskadenschaltung bzw. der Impulsquelle IQ8 bildet die Funkenstrecke
FS8. Die von der Wechselspannungsquelle Q am Spannungseingang der
Kaskadenschaltung bereitgestellte Spannung wird durch die Kaskadenschaltung
gleichgerichtet und so weit erhöht,
dass die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke FS6 erreicht wird.
Die Funkenstrecke FS6 ist in Serie zur Primärwicklung Lp8 des Transformators Tr8
geschaltet, so dass die Kondensatoren C63 und C64 beim Durchbrechen
der Funkenstrecke FS6 sich über die
Primärwicklung
Lp8 entladen. Parallel zu der Wechsel spannungsquelle Q ist ein Rückschlusskondensator C65
geschaltet, der für
hochfrequente Impulse einen Kurzschluss darstellt und somit die
Wechselspannungsquelle Q vor den Impulsen der Impulsquelle IQ8 und
des Zündtransformators
Tr8 schützt.
Der Kondensator C65 ist optional und daher in 6 nur
mit gestrichelten Linien gestrichelt.The ignition device according to the in 6 Illustrated seventh embodiment of the invention consists of a pulse source IQ8 and an ignition transformer Tr8. The voltage inputs of the pulse source IQ8 are connected to the terminals of the AC voltage source Q. The voltage outputs of the pulse source IQ8 are connected to the terminals of the primary winding Lp8 of the ignition transformer Tr8. The ignition transformer Tr8 has a first secondary winding Ls81 and a second secondary winding Ls82 and a third winding having a first winding section Lp8 and a second winding section Ls83. The primary winding is formed by the first winding section Lp8 of the third winding of the transformer Tr8. The second winding section Ls83 of the third winding of the transformer Tr8 forms a third secondary winding Ls83, which is connected to the main electrode E1 of the high-pressure discharge lamp LA and to a terminal of the spark gap FS6. The primary winding Lp8 is also connected to this terminal of the spark gap Fs6 and to a first terminal of the AC voltage source Q. The first secondary winding Ls81 is connected on the one hand to the auxiliary starting electrode E3 and on the other hand to the main electrode E2 and to the second secondary winding Ls82. The second secondary winding Ls82 is on the one hand is connected to the main electrode E2 of the high-pressure discharge lamp LA and to the first secondary winding and, on the other hand, to the second terminal of the AC voltage source Q. The pulse source IQ8 comprises four rectifier diodes D61, D62, D63, D64, a resistor R6, four capacitors C61, C62, C63, C64 and a spark gap FS6. The capacitors C61, C62, C63, C64 and diodes D61, D62, D63, D64 are arranged in a two-stage cascade circuit for voltage multiplication. The voltage output of the cascade circuit or the pulse source IQ8 forms the spark gap FS8. The voltage provided by the AC voltage source Q at the voltage input of the cascade circuit is rectified by the cascade circuit and increased so far that the breakdown voltage of the spark gap FS6 is reached. The spark gap FS6 is connected in series with the primary winding Lp8 of the transformer Tr8, so that the capacitors C63 and C64 discharge when the spark gap FS6 breaks through the primary winding Lp8. Parallel to the AC voltage source Q, a return capacitor C65 is connected, which represents a short circuit for high-frequency pulses and thus protects the AC voltage source Q from the pulses of the pulse source IQ8 and the ignition transformer Tr8. The capacitor C65 is optional and therefore in 6 dashed only with dashed lines.
Zum
Zünden
der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA mittels der
in der 6 abgebildeten Schaltungsanordnung werden die
Kondensatoren C63 und C64 der Spannungsvervielfacherschaltung aufgeladen,
bis an der Funkenstrecke FS6 die Durchbruchsspannung erreicht ist.
Dann entladen sich der Kondensatoren C63 und C64 stoßweise über die
Funkenstrecke FS6 und die Primärwicklung
Lp8 des Zündtransformators
Tr8. In der ersten Sekundärwicklung
Ls81 des Zündtransformators
Tr8 werden dadurch Hochspannungsimpulse induziert, die der Zündhilfselektrode
E3 der Hochdruckentladungslampe LA zugeführt werden. Synchron dazu werden
in der zweiten Sekundärwicklung
Ls82 Spannungsimpulse für
die Hauptelektrode E2 und in der dritten Sekundärwicklung Ls83 Spannungsimpulse
für die
Hauptelektrode E1 der Hochdruckentladungslampe LA generiert. Die
Zeitgleichheit der Spannungsimpulse wird dadurch erreicht, dass
alle Sekundärwicklungen
Ls81, Ls82, Ls83 induktiv an die Primärwicklung Lp8 gekoppelt sind.
Die Punkte an den in 6 dargestellten Wicklungen Lp8,
Ls81, Ls82, Ls83 des Transformators Tr8 geben deren Wicklungssinn an.
Der Wicklungssinn der Sekundärwicklungen
Ls82, Ls83 ist derart ausgebildet, dass die Hauptelektroden E1,
E2 der Hochdruckentladungslampe LA während der Zündphase mit Spannungsimpulsen
unterschiedlicher Polarität
beaufschlagt werden. Die Spannungsimpulse an der Zündhilfselektrode
E3 besitzen aufgrund des größeren Windungszahlenverhältnisses
eine höhere
Amplitude als die Spannungsimpulse an den Hauptelektroden E1 und
E2. Nach erfolgter Zündung
der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA ist die Entladungsstrecke,
das heißt,
das Entladungsplasma zwischen den Hauptelektroden E1, E2 leitfähig, so
dass die Quelle Q stärker
belastet wird, was aufgrund ihrer Innen- bzw. Quellimpedanz zu einer
reduzierten Ausgangsspannung führt.
Die Kondensatoren C61, C62, C63, C64 können sich daher dann nicht
mehr auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke FS6 aufladen
und die Impulsquelle IQ8 kann nach erfolgter Zündung der Gasentladung in der
Hochdruckentladungslampe LA keine weiteren Spannungsimpulse generieren.
Nach erfolgter Zündung
der Gasentladung wird Hochdruckentladungslampe LA mittels der Wechselspannungsquelle Q
mit einem nahezu sinusförmigen
Wechselstrom betrieben. Aus der 6 ist ersichtlich,
dass die zweite Sekundärwicklung
Ls82 und die dritte Wicklung, bestehend aus Lp8 und Ls83, des Transformators
Tr8 während des
quasistationären
Lampenbetriebs vom Lampenstrom durchflossen wird. Die zweite Sekundärwicklung Ls82
und die dritte Wicklung Lp8 und Ls83 dienen zur Begrenzung bzw.
Stabilisierung des Lampenstroms.For igniting the gas discharge in the high-pressure discharge lamp LA by means of in the 6 As shown, the capacitors C63 and C64 of the voltage multiplier circuit are charged until the breakdown voltage is reached at the spark gap FS6. Then, the capacitors C63 and C64 discharge intermittently across the spark gap FS6 and the primary winding Lp8 of the ignition transformer Tr8. In the first secondary winding Ls81 of the ignition transformer Tr8 thereby high voltage pulses are induced, which are supplied to the auxiliary ignition electrode E3 of the high pressure discharge lamp LA. In synchronism, voltage pulses for the main electrode E2 are generated in the second secondary winding Ls82, and voltage pulses for the main electrode E1 of the high-pressure discharge lamp LA are generated in the third secondary winding Ls83. The equality of the voltage pulses is achieved in that all secondary windings Ls81, Ls82, Ls83 are inductively coupled to the primary winding Lp8. The points to the in 6 shown windings Lp8, Ls81, Ls82, Ls83 of the transformer Tr8 indicate their sense of winding. The winding sense of the secondary windings Ls82, Ls83 is designed such that the main electrodes E1, E2 of the high-pressure discharge lamp LA are subjected to voltage pulses of different polarity during the ignition phase. The voltage pulses at the auxiliary ignition electrode E3 have a higher amplitude than the voltage pulses at the main electrodes E1 and E2 due to the larger number of turns ratio. After ignition of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp LA, the discharge path, that is, the discharge plasma between the main electrodes E1, E2 is conductive, so that the source Q is more heavily loaded, which leads to a reduced output voltage due to their internal or source impedance. The capacitors C61, C62, C63, C64 can therefore no longer charge to the breakdown voltage of the spark gap FS6 and the pulse source IQ8 can generate no further voltage pulses after ignition of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp LA. After ignition of the gas discharge high-pressure discharge lamp LA is operated by means of the AC voltage source Q with a nearly sinusoidal alternating current. From the 6 It can be seen that the second secondary winding Ls82 and the third winding, consisting of Lp8 and Ls83, of the transformer Tr8 flows through the lamp current during the quasi-stationary lamp operation. The second secondary winding Ls82 and the third winding Lp8 and Ls83 serve to limit or stabilize the lamp current.
Für den Kern
des Zündtransformators
der erfindungsgemäßen Zündvorrichtungen
eignen sich besonders weichmagnetische Materialien, insbesondere
Ferrite. Besonders vorteilhaft sind Nickel-Zink-Ferrite, da diese
einen sehr hohen spezifischen Widerstand besitzen und somit eine
Isolation der erzeugten Hochspannung einfacher ermöglichen.
Der Zündtransformator
besitzt vorteilhafterweise einen weitgehend im weichmagnetischen
Kernmaterial geschlossenen Kreis. Sofern der Zündtransformator während des
nachfolgenden Lampenbetriebs, nach erfolgter Zündung der Gasentladung, zur
Stabilisierung der Entladung beiträgt, ist ein Luftspalt im Kern
erforderlich. Dann dient der Zündtransformator
während
des Betriebs als Lampendrossel, das heißt, die Wicklung bzw. Wicklungen
des Zündtransformators,
die vom Lampenwechselstrom durchflossen werden, wirken als Induktivität zur Stabilisierung
der Entladung und zur Begrenzung des Lampenstroms bzw. der Stabilisierung
der Entladung. Dazu ist eine Energiespeicherung im Transformator
erforderlich, was durch den Luftspalt ermöglicht wird. Der Luftspalt
darf jedoch nicht zu groß sein,
da anderenfalls aufgrund von Streufeldern sich eine schlechte elektromagnetische
Verträglichkeit
und eine geringe Effizienz aufgrund hoher Verluste in der Schaltung
ergeben. Aus diesem Grund sollte der Luftspalt bzw. die Summe aller
Luftspaltlängen im
Kern im Bereich von 0,1 Prozent bis 30 Prozent der gesamten mittleren
magnetischen Länge
des Kerns liegen. Tabelle
1: Dimensionierung der Bauteile der Zündvorrichtung gemäß dem in
Figur 3 abgebildeten dritten Ausführungsbeispiel C 330
nF
R 10000
Ohm
D US1M
Lp 2
Windungen
Ls 10
Windungen, 15 μH
Lh 30
Windungen
Tr Kern
aus Nickel-Zink-Ferrit mit Luftspalt
FS 300
V
Tabelle
2: Dimensionierung der Bauteile der Zündvorrichtung gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
(Figur 4) C41,
C42 70
nF
R4 47000
Ohm
D1,
D2 jeweils
zwei US1M in Reihe
Lp6 3
Windungen
Ls61 6
Windungen, 5 μH
Ls62 88
Windungen
Tr6 Kern
aus Nickel-Zink-Ferrit mit Luftspalt
FS4 1200
V
Tabelle
3: Dimensionierung der Bauteile der Zündvorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel
(Figur 4) C41,
C42 70
nF
R4 120000
Ohm
D1,
D2 jeweils
zwei US1M in Reihe
Lp6 1
Windung
Ls61 20
Windungen, 15 μH
Ls62 60
Windungen
Tr6 Ringkern
aus Nickel-Zink-Ferrit
mit einem Außendurchmesser
von 32 mm, einem Innendurchmesser von 19 mm und mit einem Luftspalt
von 0,7 mm
FS4 600
V
Particularly soft magnetic materials, in particular ferrites, are suitable for the core of the ignition transformer of the ignition devices according to the invention. Nickel-zinc ferrites are particularly advantageous because they have a very high specific resistance and thus make it easier to isolate the generated high voltage. The ignition transformer advantageously has a closed circuit largely in the soft magnetic core material. If the ignition transformer during the subsequent lamp operation, after the ignition of the gas discharge, contributes to the stabilization of the discharge, an air gap in the core is required. Then the ignition transformer serves during operation as a lamp inductor, that is, the winding or windings of the ignition transformer, which are traversed by the lamp AC, act as an inductor to stabilize the discharge and to limit the lamp current or the stabilization of the discharge. For this purpose, an energy storage in the transformer is required, which is made possible by the air gap. However, the air gap should not be too large, otherwise due to stray fields will result in poor electromagnetic compatibility and low efficiency due to high losses in the circuit. For this reason, the air gap or the sum of all air gap lengths in the core should be in the range of 0.1 percent to 30 percent of the total mean magnetic length of the core. Table 1: Dimensioning of the components of the ignition device according to the third embodiment shown in Figure 3 C 330 nF
R 10000 ohms
D US1M
Lp 2 turns
ls 10 turns, 15 μH
lh 30 turns
Tr Core of nickel-zinc ferrite with air gap
FS 300V
Table 2: Dimensioning of the components of the ignition device according to the fourth embodiment (Figure 4) C41, C42 70 nF
R4 47000 ohms
D1, D2 two US1M in each row
Lp6 3 turns
Ls61 6 turns, 5 μH
Ls62 88 turns
tr6 Core of nickel-zinc ferrite with air gap
FS4 1200V
Table 3: Dimensioning of the components of the ignition device according to the fifth embodiment (FIG. 4) C41, C42 70 nF
R4 120000 ohms
D1, D2 two US1M in each row
Lp6 1 turn
Ls61 20 turns, 15 μH
Ls62 60 turns
tr6 Nickel-zinc ferrite ring core with an outer diameter of 32 mm, an inner diameter of 19 mm and an air gap of 0.7 mm
FS4 600V