DE102006058538A1

DE102006058538A1 - Zündvorrichtung für eine Hochdruckentladungslampe und Hochdruckentladungslampe mit Zündvorrichtung

Info

Publication number: DE102006058538A1
Application number: DE102006058538A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Siessegger
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2006-12-12
Filing date: 2006-12-12
Publication date: 2008-06-19
Also published as: US20100026202A1; EP2100484A1; JP2010512630A; CN101536612A; WO2008071547A1; TW200843560A; KR20090088948A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für eine Entladungslampe (100) mit einem Spiral-Line-Puls-Generator (104) und einem Ladestromkreis zum Aufladen des Spiral-Line-Puls-Generators, wobei im Ladestromkreis Mittel (108) zum Gleichrichten des Ladestroms angeordnet sind. Dadurch ist die mit dem Spiral-Line-Puls-Generator (104) ausgestattete Zündvorrichtung geeignet für den Hochfrequenzbetrieb. Insbesondere kann sie im Sockel einer Kraftfahrzeugscheinwerfer-Hochdruckentladungslampe untergebracht werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für eine Entladungslampe, die mit einem Spiral-Line-Puls-Generator ausgestattet ist, welcher die zum Zünden der Gasentladung in der Entladungslampe erforderliche Zündspannung generiert.
I. Stand der Technik
Eine derartige Zündvorrichtung ist beispielsweise in der US 4,325,004 B1 und in der US 4,325,012 B1 offenbart.
Die US 4,325,004 B1 beschreibt eine Zündvorrichtung für eine mit einer Zündhilfselektrode versehene Entladungslampe, wobei die Zündvorrichtung einen Spiral-Line-Puls-Generator besitzt, dessen Hochspannungsanschluss mit der Zündhilfselektrode verbunden ist. Die Entladungslampe und die Zündvorrichtung werden mit der Netzwechselspannung betrieben. Parallel zu den im Ladekreis angeordneten Kontakten bzw. Anschlüssen des Spiral-Line-Puls-Generators ist eine Funkenstrecke geschaltet, die durchbricht, sobald die Ladung auf dem Spiral-Line-Puls-Generator die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke erreicht.
Die US 4,325,012 B1 beschreibt eine Zündvorrichtung für eine Hochdruckentladungslampe, wobei die Zündvorrichtung einen Spiral-Line-Puls-Generator aufweist, dessen Hochspannungsanschluss mit einer Gasentladungselektrode der Hochdruckentladungslampe verbunden ist. Die Hochdruckentladungslampe und die Zündvorrichtung werden mit der Netzwechselspannung betrieben. Parallel zu den im Ladekreis angeordneten Kontakten bzw. Anschlüssen des Spiral-Line-Puls-Generators ist eine Funkenstrecke geschaltet, die durchbricht, sobald die Ladung auf dem Spiral-Line-Puls-Generator die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke erreicht.
Ein Nachteil der oben beschriebenen Zündvorrichtungen besteht darin, dass diese nur mit Netzwechselspannung betrieben werden können, die eine vergleichsweise gerin ge Frequenz besitzt, und für den Betrieb im Hochfrequenzbereich, beispielsweise im Megahertzbereich, untauglich sind.
II. Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Zündvorrichtung bereitzustellen, die auch für den Hochfrequenzbetrieb geeignet ist, und eine Entladungslampe mit einer derartigen Zündvorrichtung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 9 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung umfasst einen Spiral-Line-Puls-Generator und einen Ladestromkreis zum Aufladen des Spiral-Line-Puls-Generators, wobei erfindungsgemäß im Ladestromkreis Mittel zum Gleichrichten des Ladestroms vorgesehen sind. Durch die Mittel zum Gleichrichten des Ladestroms ist gewährleistet, dass der Spiral-Line-Puls-Generator während des Hochfrequenzbetriebs auf eine ausreichend hohe Spannung aufgeladen wird, um beim Kurzschließen seiner Ladekontakte bzw. bei seinem Entladen Impulse ausreichend hoher Amplitude erzeugen zu können, die ein Zünden der Gasentladung in der Entladungslampe ermöglichen. Insbesondere gewährleisten die vorgenannten, den Ladestrom gleichrichtenden Mittel, dass der Ladevorgang des Spiral-Line-Puls-Generators sich im Fall eines Hochfrequenzbetriebs der Zündvorrichtung und der Entladungslampe über mehrere Perioden der hochfrequenten Wechselspannung erstrecken kann. Die in den Ladekreis geschalteten Mittel zum Gleichrichten des Ladestroms des Spiral-Line-Puls-Generators ermöglichen somit, dass der Spiral-Line-Puls-Generator beim Hochfrequenzbetrieb der Hochdruckentladungslampe (beispielsweise bei Frequenzen im Bereich von 0,1 MHz bis 5 MHz) als Zündimpulsgenerator zum Erzeugen der zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe erforderlichen Zündspannungsimpulse eingesetzt werden kann.
Vorteilhafterweise umfassen die Mittel zum Gleichrichten des Ladestroms des Spiral-Line-Puls-Generators mindestens eine Diode. Mittels der mindestens einen Diode kann auf einfache und kostengünstige Weise eine Gleichrichtung des Ladestroms gewährleistet werden und erreicht werden, dass das Aufladen des Spiral-Line-Puls-Generators sich über mehrere Perioden der hochfrequenten Wechselspannung erstrecken kann, um eine ausreichende Aufladung des Spiral-Line-Puls-Generators zu ermöglichen.
Um den Spiral-Line-Puls-Generator auf eine höhere Spannung als die von der Wechselspannungsquelle bereitgestellte Versorgungsspannung aufladen zu können, umfassen die Mittel zum Gleichrichten des Ladestroms des Spiral-Line-Puls-Generators vorteilhafterweise eine Spannungsvervielfacherschaltung, beispielsweise eine Spannungsverdoppelungsschaltung.
Vorzugsweise ist in Serie zu dem Spiral-Line-Puls-Generator mindestens ein Kondensator geschaltet. Dieser mindestens eine Kondensator bietet mehrere Vorteile. Für den Fall, dass die vom Spiral-Line-Puls-Generator erzeugte Hochspannung einer außen am Entladungsgefäß angeordneten Zündhilfselektrode der Entladungslampe zugeführt wird, unterbindet der mindestens eine Kondensator eine Diffusion von Metallionen aus dem Entladungsmedium zur Entladungsgefäßwand. Insbesondere verhindert der mindestens eine Kondensator bei Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampen die Diffusion von Natriumionen zur Entladungsgefäßwand und trägt somit zur Reduktion des Natriumverlusts in dem Entladungsmedium bei. Für den Fall, dass die vom Spiral-Line-Puls-Generator erzeugte Hochspannung einer in dem Entladungsgefäß angeordneten Gasentladungselektrode der Entladungslampe zugeführt wird und nach erfolgter Zündung der Gasentladung in der Lampe der hochfrequente Lampenstrom über den Spiral-Line-Puls-Generator fließt, ermöglicht der mindestens eine Kondensator eine partielle Kompensation der Induktivität des Spiral-Line-Puls-Generator. Durch die partielle Kompensation der Induktivität des Spiral-Line-Puls-Generators werden die Verluste in dem Betriebsgerät der Lampe reduziert, da die geringere wirksame Induktivität des Spiral-Line-Puls-Generators entsprechend reduzierte Blindleistungen nach sich zieht. Der mindestens eine, in Serie zu dem Spiral-Line-Puls-Generator geschaltete Kondensator verhindert ferner einen Gleichstromfluss durch die Entladungslampe und sorgt somit dafür, dass keine Entmischung des Entladungsplasmas stattfindet. Außerdem bildet der mindestens eine, in Serie zu dem Spiral-Line-Puls-Generator geschaltete Kondensator mit dem Spiral-Line-Puls-Generator einen Serienresonanzkreis, der aufgrund seiner Charakteristik mittels einer geringfügigen Frequenzvariation der von der Wechselspannungsquelle bereitgestellten hochfrequenten Wechselspannung eine Regelung der Amplitude des Lampenstroms bzw. der in die Lampe eingekoppelten elektrischen Leistung über einen großen Wertebereich ermöglicht. Insbesondere ermöglicht der vorgenannte Serienresonanzkreis den sogenannten Leistungsanlauf bei einer Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe, die als Lichtquelle in einem Fahrzeugscheinwerfer dient. Während dieses Leistungsanlaufs, der unmittelbar nach der Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe stattfindet, wird die Hochdruckentladungslampe mit dem drei- bis fünffachen ihrer Nennleistung betrieben, um ein schnelles Verdampfen der Metallhalogenide im Entladungsplasma zu erreichen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind der Spiral-Line-Puls-Generator und der mindestens eine, in Serie zu dem Spiral-Lene-Puls-Generator geschaltete Kondensator als gemeinsames Bauteil ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Funktionen des Spiral-Line-Puls-Generators und des mindestens einen in Serie geschalteten Kondensators durch ein integriertes Bauteil realisiert wird. Dadurch kann eine Platz sparende Anordnung dieser beiden Komponenten erzielt werden und beide Komponenten lassen sich beispielsweise in dem Lampensockel oder im Innenraum des Außenkolbens der Lampe unterbringen.
Das vorgenannte, gemeinsame Bauteil ist vorzugsweise als keramisches Bauteil ausgebildet, damit es den hohen Betriebstemperaturen einer Hochdruckentladungslampe standhält.
Vorteilhafterweise weist die erfindungsgemäße Zündvorrichtung ein Schaltmittel zum Kurzschließen der im Ladekreis angeordneten Kontakte des Spiral-Line-Puls-Generators auf, um ein schlagartiges Entladen des Spiral-Line-Puls-Generators und damit die Erzeugung von Spannungsimpulsen in dem Spiral-Line-Puls-Generator zu ermöglichen.
Das vorgenannte Schaltmittel zum Kurzschließen der Kontakte des Spiral-Line-Puls-Generators ist vorzugsweise als Schwellwertschalter, beispielsweise als Funkenstrecke, ausgebildet, um den Spiral-Line-Puls-Generator auf eine ausreichend hohe Spannung aufladen zu können, so dass die beim Entladen des Spiral-Line-Puls-Generators erzeugten Spannungsimpulse eine Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe bewirken können.
Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung ist vorzugsweise im Innenraum des Lampensockels einer Entladungslampe oder im Außenkolben einer Entladungslampe, insbesondere einer Hochdruckentladungslampe untergebracht, um eine kompakte Bauweise zu ermöglichen und Hochspannung führende Leitungen zur Lampe zu vermeiden.
Um eine möglichst Platz sparende Anordnung der Zündvorrichtung im Lampensockel zu gewährleisten, ist der Spiral-Line-Puls-Generator als Bauteil ausgebildet, das den in den Lampensockel hineinragenden Lampengefäßabschnitt des Entladungsgefäßes oder eines Außenkolbens der Entladungslampe umschließt.
III. Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Nachstehend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 Eine Schaltskizze der Zündvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung
2 Eine Schaltskizze der Zündvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung
3 Eine Schaltskizze der Zündvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung
4 Eine Schaltskizze der Zündvorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung
5 Eine schematische Darstellung der Verschaltung des Spiral-Line-Puls-Generators und des Kompensationskondensators, die als gemeinsames Keramikbauteil ausgebildet sind, gemäß der in 4 abgebildet Zündvorrichtung
6 Eine schematische Darstellung des Aufbaus der in 5 abgebildeten Baueinheit aus Spiral-Line-Puls-Generator und Kompensationskondensator
7 Eine schematische Darstellung der Schichtfolge des Spiral-Line-Puls-Generators
8 Eine Schaltskizze der Zündvorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung
Bei der in 1 schematisch dargestellten Schaltskizze der Zündvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich um eine Impulszündvorrichtung für eine Hochdruckentladungslampe, beispielsweise für eine Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe, die als Lichtquelle in einem Fahrzeugscheinwerfer oder in einer Projektionsvorrichtung verwendet wird. Zur Spannungsversorgung der Zündvorrichtung und der Hochdruckentladungslampe 100 dient ein Vorschaltgerät 101, das beispielsweise aus der Bordnetzspannung des Kraftfahrzeugs oder aus der Netzwechselspannung während der Zündphase und dem nachfolgenden Betrieb der Hochdruckentladungslampe eine hochfrequente Ausgangsspan nung im Frequenzbereich von ca. 0,1 MHz bis 5 MHz erzeugt. An die Spannungsausgänge 102, 103 des Vorschaltgerätes 101 ist ein Ladestromkreis für den Spiral-Line-Puls-Generator 104 angeschlossen, in den die innen liegenden Anschlüsse 105, 106 des Spiral-Line-Puls-Generators 104, eine Gleichrichterdiode 108 und ein Widerstand 109 geschaltet sind. Parallel zu den beiden innen liegenden Anschlüssen 105, 106 des Spiral-Line-Puls-Generators 104 ist eine Funkenstrecke 112 geschaltet.
Der außen liegende Anschluss 107 des Spiral-Line-Puls-Generators 104 ist mit einer ersten Elektrode 110 der Hochdruckentladungslampe 100 verbunden. Dadurch ist die erste Elektrode 110 auch mit dem Ausgang 102 des Vorschaltgeräts 101 verbunden. Die andere Elektrode 111 der Hochdruckentladungslampe 100 ist mit dem zweiten Spannungsausgang 103 des Vorschaltgeräts 101 verbunden. Der zweite außen liegende Kontakt 108 des Spiral-Line-Puls-Generators 104 ist an kein Bauteil angeschlossen.
Der Spiral-Line-Puls-Generator 104 ist im Wesentlichen ein Kondensator mit einer Kapazität und einer nicht vernachlässigbaren Induktivität. Er besteht aus zwei elektrischen Leitern 701, 702, die parallel zueinander angeordnet, spiralförmig gewunden und durch zwei dielektrische Schichten 703, 704 voneinander getrennt und isoliert sind. Die beiden dielektrischen Schichten 703, 704 bestehen jeweils aus Keramik, insbesondere aus einer sogenannten LTCC-Keramik. Die Abkürzung LTCC steht für low temperature co-fired ceramic. Die elektrischen Leiter 701, 702 bestehen aus Silber. Die Schichtdicke der Keramikschichten 703, 704 liegt vorzugsweise im Bereich von 30 μm bis 60 μm. Die Keramik hält Temperaturen bis zu 800°C aus und besitzt eine relative Permeabilität von 65. Die Dicke der Silberschichten 701, 702 liegt vorzugsweise im Bereich von 1 μm bis 17 μm. Die Anzahl n der Windungen des Spiral-Line-Puls-Generators 104 liegt beispielsweise im Bereich von 10 bis 20. Der Innendurchmesser des Spiral-Line-Puls-Generators 104 beträgt ungefähr 20 mm und seine Höhe liegt beispielsweise im Bereich von 4 mm bis 6 mm. Die Schichtenfolge des Spiral-Line-Puls-Generators 104 ist schematisch in 7 dargestellt. Die in 7 abgebildete Sandwich-Struktur ist spiralförmig gewickelt und ergibt so den Spiral-Line-Puls-Generator 104.
Der erste elektrische Leiter 701 besitzt den innen liegenden Anschluss 105 und den außen liegenden Anschluss 107. Der andere elektrische Leiter 702 besitzt den innen liegenden Anschluss 106 und den außen liegenden Kontakt 108, der nicht zum Anschluss eines Bauteils genutzt wird. Die beiden innen liegenden Anschlüsse 105, 106 des Spiral-Line-Puls-Generators 104 sind in den Ladestromkreis geschaltet, der mit hochfrequenten Ausgangsspannung des Vorschaltgeräts 101 versorgt wird. Der hochfrequente Ladestrom für den Spiral-Line-Puls-Generator 104 wird mittels der Diode 108 gleichgerichtet und durch den Widerstand 109 begrenzt. Die Aufladung des Spiral-Line-Puls-Generators 104 erstreckt sich daher über mehrere Perioden der hochfrequenten Ausgangsspannung des Vorschaltgeräts 101. Ist das Aufladen des Spiral-Line-Puls-Generators 104 so weit fortgeschritten, dass die Dürchbruchsspannung der Funkenstrecke 112 erreicht wird, so entlädt sich der Spiral-Line-Puls-Generator 104 schlagartig über die nun leitfähige Funkenstrecke 112. Dadurch werden in dem Spiral-Line-Puls-Generator 104 Spannungsimpulse erzeugt und die Spannung an dem außen liegenden Anschluss 107 steigt an bis auf den Wert 2·n·U₀, wenn die Zahl der Windungen des Spiral-Line-Puls-Generators 104 mit n und die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 112 mit U₀ bezeichnet wird. An dem außen liegenden Anschluss 107 des Spiral-Line-Puls-Generators 104 wird somit eine Spannung erzeugt, die ausreicht, um die Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe 100 zu zünden. Nach erfolgter Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe 100 werden der Ladestromkreis und auch die Funkenstrecke 112 durch die nun leitfähige Entladungsstrecke der Hochdruckentladungslampe 100 kurzgeschlossen. Der hochfrequente Entladungsstrom der Hochdruckentladungslampe 100 fließt über die Anschlüsse 105, 107 durch den elektrischen Leiter 701 des Spiral-Line-Puls-Generators 104. Die Induktivität des Spiral-Line-Puls-Generators 104 kann nach erfolgter Zündung der Gasentladung während des Lampenbetriebs zur Begrenzung des Lampenstroms verwendet werden.
In 2 ist die Schaltskizze eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung mit angeschlossener Hochdruckentladungslampe 100' dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch, dass an die erfindungsgemäße Zündvorrichtung anstelle der Hochdruckentladungslampe 100 eine mit einer Zündhilfselektrode 113' ausgestattet Hochdruckentladungslampe 100' angeschlossen ist. In den 1 und 2 werden daher für identische Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet. Die Hochdruckentladungslampe 100' besitzt neben den beiden, in den Innenraum des Entladungsgefäßes der Hochdruckentladungslampe 100' hineinragenden Gasentladungselektroden 110', 111' eine Zündhilfselektrode 113', die außerhalb des vom Entladungsgefäß umschlossenen Innenraumes angeordnet ist und mit den Zündspannungsimpulsen zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe 100' beaufschlagt wird. Zu diesem Zweck ist der außen liegende Anschluss 107 des ersten elektrischen Leiters des Spiral-Line-Puls-Generators 104 mit der Zündhilfselektrode 112' verbunden. Zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe 100' wird der Spiral-Line-Puls-Generator 104 auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 112 aufgeladen. Beim Erreichen der Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 112 wird der Spiral-Line-Puls-Generator 104, wie bereits oben erläutert wurde, entladen, wodurch an dem außen liegenden Anschluss 107 des Spiral-Line-Puls-Generators 104 Spannungsimpulse erzeugt werden, die der Zündhilfselektrode 113' der Hochdruckentladungslampe 100' zugeführt werden, um die Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe 100' zu zünden. Nach erfolgter Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe 100 werden der Ladestromkreis des Spiral-Line-Puls-Generators 104 und die Funkenstrecke 112 durch die nun leitfähige Entladungsstrecke der Hochdruckentladungslampe 100' kurzgeschlossen. Der Entladungsstrom der Hochdruckentladungslampe 100' fließt beim Knotenpunkt A1 in den Strompfad 114' über die Gasentladungselektroden 110', 111' der Hochdruckentladungslampe 100'. Der Spiral-Line-Puls-Generator 104 ist nach erfolgter Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe 100' funktionslos.
Bei der oben beschriebene Lampe mit einer Zündhilfselektrode 113', die außerhalb des vom Entladungsgefäß umschlossenen Innenraumes angeordnet ist, handelt es sich um eine Lampe mit kapazitiv angekoppelter Zündhilfselektrode. Ist die Zündhilfselektrode auf andere Weise angekoppelt, so lässt sich die erfindungsgemäße Schaltung entsprechend anwenden. Beispielsweise bei einer Lampe mit galvanisch angekoppelter Hilfselektrode, bei der die Zündhilfselektrode, bis in den vom Entladungsgefäß umschlossenen Innenraumes hineinragt.
In 3 ist schematisch die Schaltskizze eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung dargestellt. Dieses dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel dadurch, dass in dem Ladestromkreis des Spiral-Line-Puls-Generators 104 eine Spannungsverdopplungsschaltung 308, 310, 311 angeordnet ist, die an den inneren Anschlüssen 105, 106 des Spiral-Line-Puls-Generators 104 die doppelte, gleichgerichtete Ausgangsspannung des Vorschaltgerätes 101 bereitstellt. Identische Bauteile sind daher in den 1 und 3 mit demselben Bezugszeichen versehen. Die Spannungsverdopplungsschaltung besteht aus den Gleichrichterdioden 308, 310 und dem Kondensator 311. Mittels der Spannungsverdopplungsschaltung 308, 310, 311 wird aus der hochfrequenten Ausgangsspannung, die an den Anschlüssen 102, 103 des Vorschaltgerätes 101 bereitsteht, an den innen liegenden Anschlüssen 105, 106 des Spiral-Line-Puls-Generators 104 eine bis zu doppelt so hohe Gleichspannung wie die Amplitude der Ausgangsspannung des Vorschaltgerätes 101 erzeugt. Der Spiral-Line-Puls-Generator 104 kann dadurch auf eine deutlich höhere Spannung aufgeladen werden als beim ersten Ausführungsbeispiel, sofern die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 312 ebenfalls entsprechend höher ausgelegt ist. Eine Spannungsverdopplung der Eingangsspannung an den innen liegenden Anschlüssen 105, 106 des Spiral-Line-Puls-Generators 104 führt zu einer Verdopplung der am außen liegenden Anschluss 107 des Spiral-Line-Puls-Generators 104 verfügbaren Zündspannungsimpulse für die Elektrode 110 der Hochdruckentladungslampe 100. Die Funktionsweise der Zündvorrichtung und des Spiral-Line-Puls-Generators 104 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist, abgesehen von der Spannungsverdopplung, identisch zu der Funktionsweise des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung.
In 4 ist die Schaltskizze eines vierten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung dargestellt. Dieses vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch, dass zwischen dem außen liegenden Anschluss 107 des Spiral-Line-Puls-Generators 104 und der Elektrode 110 der Hochdruckentladungslampe 100 ein Kondensator 400 geschaltet ist. In allen anderen Details stimmen die Zündvorrichtungen gemäß dem ersten und vierten Ausführungsbeispiel überein. Daher werden in den 1 und 4 für identische Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet. Der Kondensator 400 stellt für die vom Spiral-Line-Puls-Generator 104 erzeugten und am Anschluss 107 bereitgestellten Hochspannungsimpulse zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe 100 in sehr guter Näherung einen Kurzschluss dar. Der Kondensator 400 dient zur partiellen Kompensation der Induktivität des Spiral-Line-Puls-Generators 104 während des Lampenbetriebs nach Beendigung der Zündphase der Hochdruckentladungslampe 100, wenn der erste Leiter 701 des Spiral-Line-Puls-Generators 104 vom hochfrequenten Lampenstrom durchflossen wird. Während der Zündphase ist die Funktionsweise der Zündvorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel identisch zu der oben beschriebenen Funktionsweise der Zündvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Nach erfolgter Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe 100 fließt ein hochfrequenter Strom durch den elektrischen Leiter 701 des Spiral-Line-Puls-Generators 104 und über den Kompensationskondensator 400 sowie über die Entladungsstrecke der Hochdruckentladungslampe 100. Die Induktivität des Spiral-Line-Puls-Generators 104 wird zur Begrenzung diese Strom genutzt. Allerdings verursacht eine hohe Induktivität, die während der Zündphase, wegen der mit ihr oftmals einhergehenden erstrebenswerten Eigenschaften des Spiral-Line-Puls-Generators, durchaus erwünscht sein kann, während des Lampenbetriebs nach Beendigung der Zündphase Verluste in dem Vorschaltgerät. Daher ist in Serie zu dem Leiter 701 des Spiral-Line-Puls-Generators 104 der Kondensator 400 geschaltet, dessen Kapazität derart dimensioniert ist, dass er während der Zündphase einen Kurzschluss für die Zündspannungsimpulse darstellt und während des nachfolgenden Lampenbetriebs die wirksame Induktivität des vom Lampenstrom durchflossenen Spiral-Line-Puls-Generators 104 reduziert.
Ferner verhindert der Kondensator 400 einen Gleichstromfluss durch die Entladungslampe und sorgt somit dafür, dass keine Entmischung des Entladungsplasmas stattfindet. Letzteres wäre beispielsweise der Fall, wenn das Vorschaltgerät 101 im Wesentlichen aus einer Halbbrückenschaltung bestehen würde, wobei der Spannungsausgange 102 mit dem Mittelpunkt der Halbbrücke und der Spannungsausgange 103 mit dem positiven oder negativen Versorgungsspannung der Halbbrücke verbunden wäre. Der Kondensator 400 hat in diesem Fall die Aufgabe eines Gleichspannungs-Abblock-Kondensators.
Außerdem bildet der in Serie zu dem Spiral-Line-Puls-Generator geschaltete Kondensator 400 mit dem Spiral-Line-Puls-Generator einen Serienresonanzkreis, der aufgrund seiner Charakteristik mittels einer geringfügigen Frequenzvariation der von der Wechselspannungsquelle bereitgestellten hochfrequenten Wechselspannung eine Regelung der Amplitude des Lampenstroms bzw. der in die Lampe eingekoppelten elektrischen Leistung über einen großen Wertebereich ermöglicht. Insbesondere ermöglicht der vorgenannte Serienresonanzkreis den sogenannten Leistungsanlauf bei einer Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe, die als Lichtquelle in einem Fahrzeugscheinwerfer dient. Während dieses Leistungsanlaufs, der unmittelbar nach der Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe stattfindet, wird die Hochdruckentladungslampe mit dem drei- bis fünffachen ihrer Nennleistung betrieben, um ein schnelles Verdampfen der Metallhalogenide im Entladungsplasma zu erreichen.
In 8 ist die Schaltskizze eines fünften Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung mit angeschlossener Hochdruckentladungslampe 100' dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel nur dadurch, dass zwischen dem außen liegende Anschluss 107 des ersten elektrischen Leiter des Spiral-Line-Puls-Generators 104 und der Zündhilfs elektrode 112' der Kondensator 800 geschaltet ist. In den 1 und 2 werden daher für identische Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet. Der Kondensator 800 unterbindet eine Diffusion von Metallionen aus dem Entladungsmedium zur Entladungsgefäßwand. Insbesondere verhindert der Kondensator bei Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampen die Diffusion von Natriumionen zur Entladungsgefäßwand und trägt somit zur Reduktion des Natriumverlusts in dem Entladungsmedium bei. Diese Funktion des Kondensators 800 ist bei allen Lampen mit Zündhilfselektrode, insbesondere solcher mit kapazitiv oder galvanisch angekoppelter Zündhilfselektrode, wirksam, unabhängig davon, dass in der 8 eine Lampe mit kapazitiv angekoppelter Zündhilfselektrode dargestellt ist. Die Funktionsweise der Zündvorrichtung und des Spiral-Line-Puls-Generators 104 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel ist, abgesehen von dem Kondensator 800, identisch zu der Funktionsweise des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung. Der Spiral-Line-Puls-Generators 104 und der Kompensationskondensator 400 gemäß der in 4 abgebildeten Zündvorrichtung können vorteilhaft als gemeinsames Bauteil 500 ausgebildet sein. In 5 ist schematisch eine Schaltskizze des Keramikbauteils 500 dargestellt, das sowohl den Spiral-Line-Puls-Generators 501 als auch den Kompensationskondensator 502 enthält. Der Spiral-Line-Puls-Generator 501 ist hier zur Vereinfachung der Schaltskizze nicht als Spirale dargestellt. Die im Keramik-Dielektrikum eingeschlossenen elektrischen Leiter 503, 504, 505 bilden sowohl den Spiral-Line-Puls-Generator 501 als auch den Kompensationskondensator 502. Die Anschlüsse 506, 507 bilden die innen liegenden Anschlüsse des Spiral-Line-Puls-Generators 501, die in den Ladestromkreis der Zündvorrichtung für den Spiral-Line-Puls-Generator 501 geschaltet sind. Der elektrische Leiter 503 gehört sowohl zum Spiral-Line-Puls-Generator 501 als auch zum Kompensationskondensator 502. Die im Spiral-Line-Puls-Generator 501 und im Kompensationskondensator 502 verlaufenden Abschnitte des elektrischen Leiters 503 sind über ein so genanntes Via 5061 elektrisch leitend miteinander verbunden. Der Anschluss 508 des Kompensationskondensators 502 bildet den Hochspannungsausgang des Keramikbauteils 500, der an die Elektrode 110 bzw. an die Zündhilfselektrode 113' der Hochdruckentladungslampe 100 bzw. 100' angeschlossen ist.
In der 6 ist ein Querschnitt durch das Keramikbauteil 500 schematisch dargestellt. Im Unterschied zur 5 ist in 6 auch die Spiralform schematisch dargestellt. Außerdem sind in 6 neben den elektrischen Leitern 503, 504, 505 die als Dielektrikum wirkenden Keramikschichten 509, 510 und das Via 5061 dargestellt. Die dielektrischen Keramikschichten 509, 510 und die elektrischen Leiter 503, 504, 505 bilden eine Sandwich-Struktur wie in 7 dargestellt, die spiralförmig gewunden ist. Die Keramikschichten 509, 510 bestehen aus einer LTCC-Keramik und die elektrischen Leiter 503, 504, 505 sowie das Via 5061 bestehen aus Silber. Das Via 5061 ist ein mit Silber gefüllter Durchbruch im Keramikdielektrikum. Anstelle eines Vias kann auch eine anderweitige Verbindung der entsprechenden Stellen, innerhalb der beiden zu einem Wickel aufgerollten und entsprechend metallisierten dielektrischen Keramikschichten, erfolgen. Die spiralförmig gebogenen elektrischen Leiter 503, 504, 505 sind in 6 mit durchgezogenen Strichen gezeichnet. Die spiralförmig verlaufenden, gestrichelten Linien in 6 zeigen Bereiche, in denen kein metallischer Leiter zwischen den Keramikschichten 509, 510 angeordnet ist. In der schematischen Darstellung der 6 sind der Übersichtlichkeit halber nur wenige Windungen der Spirale des Spiral-Line-Puls-Generators 501 und des als Wickelkondensator ausgeführten Kompensationskondensators 502 abgebildet.
Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung ist vorzugsweise im Sockel einer Hochdruckentladungslampe, beispielsweise einer Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe, die als Lichtquelle für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer vorgesehen ist, untergebracht. Eine derartige Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe für die Zündvorrichtungen gemäß den 1, 3 und 4 ist zum Beispiel in der EP 0 975 007 A1 offenbart und eine derartige Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe mit Zündhilfselektrode für die Zündvorrichtung gemäß 2 ist beispielsweise in der WO 98/18297 A1 beschrieben. Der Innendurchmesser des Spiral-Line-Puls-Generators 104 bzw. 501 ist vorzugsweise größer als der Außendurchmesser des Außenkolbens der in den vorgenannten Offenlegungsschriften offenbarten Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampen. Dadurch ist eine Platz sparende Anordnung des Spiral-Line-Puls-Generators 104 im Sockel dieser Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampen möglich, und zwar so, dass der Spiral-Line-Puls-Generator 104 den in den Lampensockel hineinragenden Endabschnitt des Außenkolbens oder bzw. und des Entladungsgefäßes ringförmig umschließt. Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung ist besonders vorteilhaft für einen Hochfrequenzbetrieb dieser Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampen verwendbar.
Ferner kann die erfindungsgemäße Zündvorrichtung vorzugsweise im Außenkolben einer Hochdruckentladungslampe, beispielsweise einer Halogen-Metalldampf- oder einer Natrium-Hochdruckentladungslampe, die als Lichtquelle der Allgemeinbeleuchtung dient, untergebracht sein.

Claims

Zündvorrichtung für eine Entladungslampe (100) mit einem Spiral-Line-Puls-Generator (104) und einem Ladestromkreis zum Aufladen des Spiral-Line-Puls-Generators, dadurch gekennzeichnet, dass im Ladestromkreis Mittel (108) zum Gleichrichten des Ladestroms angeordnet sind.
Zündvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Mittel zum Gleichrichten des Ladestroms mindestens eine Diode (108) umfassen.
Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Mittel zum Gleichrichten des Ladestroms eine Spannungsvervielfachungsschaltung (308, 310, 311) umfassen.
Zündvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, wobei in Serie zum Hochspannungsausgang (107) des Spiral-Line-Puls-Generators mindestens ein Kondensator (400, 800) geschaltet ist.
Zündvorrichtung nach Anspruch 4, wobei der mindestens eine Kondensator (502) und der Spiral-Line-Puls-Generator (501) als gemeinsames Bauteil (500) ausgebildet sind.
Zündvorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Bauteil als keramisches Bauteil (500) ausgebildet ist.
Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Schaltmittel (112) zum Kurzschließen der im Ladekreis angeordneten Kontakte (105, 106) des Spiral-Line-Puls-Generators (104) bzw. zum Entladen des Spiral-Line-Puls-Generators (104) vorgesehen ist.
Zündvorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Schaltmittel als Schwellwertschalter (104) ausgebildet ist.
Entladungslampe mit einem Lampensockel und einer im Lampensockel angeordneten Zündvorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8.
Entladungslampe nach Anspruch 9, wobei die Entladungslampe ein Lampengefäß mit einem in den Lampensockel hineinragenden Lampengefäßabschnitt aufweist und der Spiral-Line-Puls-Generator als Bauteil ausgebildet ist, das den Lampengefäßabschnitt umschließt.