DE102008051824A1

DE102008051824A1 - Zündvorrichtung für eine Entladungslampe sowie Entladungslampe

Info

Publication number: DE102008051824A1
Application number: DE200810051824
Authority: DE
Inventors: Grigorios Dr. Tsilimis
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2008-10-15
Publication date: 2010-04-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für eine Entladungslampe (3), mit einem Zündtransformator (6), wobei der Zündtransformator (6) mehrstufig aufgebaut ist. Die Erfindung betrifft auch eine Entladungslampe mit einer Zündvorrichtung (5).

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für eine Entladungslampe mit einem Zündtransformator. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Entladungslampe mit einer derartigen Zündvorrichtung.
Stand der Technik
Beim Hochfrequenzbetrieb von Entladungslampen muss die Frequenz so gewählt werden, dass keine akustischen Resonanzen in der Lampe angeregt werden. Dazu ist insbesondere auch der Frequenzbereich größer 500 kHz bis hin zum Megahertzbereich vorteilhaft, da akustische Resonanzen dort schwer anregbar sind. Des Weiteren ist die Elektrodentemperatur im Wechsel von Anoden- auf Kathodenphase dort relativ stabil und darüber hinaus kann ein elektronisches Betriebsgerät kostengünstiger realisiert werden. Bei den herkömmlichen Zündvorrichtungen für Entladungslampen ist jedoch eine Induktivität, welche die Sekundärspule eines Zündtransformators darstellt, in einem Schaltkreis, in dem auch Lampen enthalten sind, erforderlich. Daraus resultiert ein Spannungsabfall an der Zündspule, der die Betriebsfrequenz nach oben begrenzt, so dass gerade die oben genannten interessanten Betriebsfrequenzbereiche nicht oder nur eingeschränkt zugänglich sind. Darüber hinaus sind Ausführungen bekannt, bei der die Zündung einer Lampe ohne einen Transformator bzw. ohne eine Induktivität im Lampenkreis erfolgt und diesbe züglich beispielsweise eine dritte Elektrode erforderlich ist. Dies erfordert jedoch ein komplexes und aufwendiges Lampendesign, was wiederum sehr kostenintensiv ist.
Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Zündvorrichtung für eine Entladungslampe sowie eine derartige Entladungslampe zu schaffen, mit der auf eine derartige dritte Elektrode bzw. Hilfselektrode verzichtet werden kann und die Anregung von akustischen Resonanzen in der Lampe zumindest deutlich reduziert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Zündvorrichtung, welche die Merkmale nach Anspruch 1 aufweist, und eine Entladungslampe, welche die Merkmale nach Anspruch 15 aufweist, gelöst.
Eine erfindungsgemäße Zündvorrichtung für eine Entladungslampe umfasst einen Zündtransformator. Der Zündtransformator ist mehrstufig ausgebildet bzw. aufgebaut. Durch dieses Prinzip des Zündtransformators können Betriebsfrequenzen im Hochfrequenzbereich, insbesondere größer 500 kHz bis hin zu MHz erreicht werden. Dadurch kann das Anregen von akustischen Resonanzen in der Entladungslampe zumindest deutlich reduziert werden. Insbesondere ist es somit auch nicht mehr erforderlich, eine dritte Elektrode bzw. eine Hilfselektrode zur Zündung der Lampe vorzusehen, wodurch das Lampendesign im Hinblick auf die Komplexität und die Aufwendigkeit deutlich reduziert werden kann. Darüber hinaus durch den Hochfrequenzbetrieb auch eine stabilere Elektrodentemperatur im Wechsel von Anoden- auf Kathodenphase im Betrieb der Entla dungslampe erreicht werden und darüber hinaus können auch kostengünstigere Betriebsgeräte realisiert und verwendet werden.
Eine mehrstufige Ausgestaltung des Zündtransformators ist auch dahingehend zu verstehen, dass quasi mehrere unabhängige separate Transformatoren vorgesehen sein können.
Vorzugsweise ist der Zündtransformator bzw. die Zündtransformatoreinrichtung zweistufig aufgebaut. Insbesondere sind in diesem Zusammenhang zwei separate nacheinander geschaltete Transformatoren vorgesehen, welche jeweils eine Zündstufe der Zündtransformatoreinrichtung darstellen.
Dadurch kann in besonders vorteilhafter Weise der Betrieb der Lampen mit 500 kHz oder mehr ermöglicht werden.
Vorzugsweise ist eine erste Zündstufe des Transformators mit einer zweiten Zündstufe elektrisch verbunden und die zweite Zündstufe ist mit einem die Entladungslampe umfassenden Schaltkreis elektrisch gekoppelt. Insbesondere ist vorgesehen, dass eine Induktivität der zweiten Zündstufe in den die Entladungslampe umfassenden Schaltkreis geschaltet ist. Das mehrstufige Konzept des Zündtransformators umfasst somit mehrere nacheinander geschaltete Transformatoren, von denen einer, die zweite Zündstufe, auch teilweise in den Schaltkreis mit der Entladungslampe integriert ist.
Demgegenüber hat die erste Zündstufe keine unmittelbare direkte elektrische Verbindung mit diesen die Entladungslampe umfassenden Schaltkreis.
Vorzugsweise sind die Induktivitäten der ersten Zündstufe um mindestens einen Faktor 4, insbesondere mindestens einen Faktor 4,5 größer als die Induktivitäten der zweiten Zündstufe. Durch diese Faktorverhältnisse kann erreicht werden, dass die Induktivitäten der zweiten Zündstufe, welche direkt und unmittelbar mit dem Schaltkreis der Entladungslampe gekoppelt ist, sehr klein ausgebildet werden können. Gerade dadurch kann das Auftreten von akustischen Resonanzen in der Lampe zumindest vermindert werden, da der Betrieb bei deutlich höheren Betriebsfrequenzen gewährleistet ist und somit auch diese Dämpfung der Anregung von akustischen Resonanzen wesentlich verbessert ist.
Vorzugsweise beträgt der Transformationsfaktor der ersten Zündstufe, insbesondere einer nicht unmittelbar mit einem die Entladungslampe umfassenden Schaltkreis koppelnden Zündstufe, zwischen 5 und 20, insbesondere zwischen 8 und 12. So kann beispielsweise vorzugsweise vorgesehen sein, dass eine von einer einen Spannungspuls erzeugenden Pulsquelle erzeugte Spannung von beispielsweise 1 kV auf annähernd die nötige Zündspannung, beispielsweise bis 10 kV transformiert wird. Die wesentliche Spannungstransformation wird somit in dem Teil des mehrstufigen Zündtransformators durchgeführt, welcher nicht unmittelbar mit dem Schaltkreis, welcher die Entladungslampe aufweist, gekoppelt ist. Große Induktivitäten sind somit lediglich in der Zündstufe angeordnet, welche nicht unmittelbar mit dem Schaltkreis der Entladungslampe gekoppelt ist. Indem vermieden wird, dass in der Zündstufe, die direkt mit dem Schaltkreis elektrisch gekoppelt ist, große Induktivitäten enthalten sind, kann die Begrenzung der Betriebsfre quenz der Lampe aufgehoben werden bzw. deutlich nach oben gehoben werden.
Vorzugsweise beträgt der Transformationsfaktor der zweiten Zündstufe, insbesondere der unmittelbar mit einem die Entladungslampe umfassenden Schaltkreis gekoppelten Zündstufe, zwischen 1,5 und 4, insbesondere zwischen 2 und 3. Im Vergleich zum Transformationsfaktor der ersten Zündstufe ist der Transformationsfaktor der zweiten Zündstufe somit sehr klein, wodurch auch hier die Begünstigung relativ hoher Betriebsfrequenzen der Lampe erreicht werden kann.
Vorzugsweise unterscheiden sich die Induktivitäten der unmittelbar mit dem die Entladungslampe umfassenden Schaltkreis gekoppelten zweiten Zündstufe maximal um einen Faktor 4, insbesondere maximal um einen Faktor 2. Es kann vorgesehen sein, dass beispielsweise eine erste Induktivität der zweiten Zündstufe einen Wert zwischen 0,020 mH und 0,1 mH, insbesondere zwischen 0,06 mH und 0,08 mH aufweist. Vorzugsweise kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass eine zweite Induktivität der zweiten Zündstufe einen Wert zwischen 0,110 mH und 0,18 mH, insbesondere einen Wert zwischen 0,140 mH und 0,150 mH aufweist.
Vorzugsweise ist die erste Induktivität die Primärseite und die zweite Induktivität die Sekundärseite der zweiten Zündstufe.
Vorzugsweise ist vorgesehen, die Induktivitäten der nicht unmittelbar mit dem die Entladungslampe umfassenden Schaltkreis gekoppelten ersten Zündstufe mindestens um einen Faktor 100, insbesondere mindestens um einen Faktor 140, unterschiedlich sind. Beispielsweise kann in diesem Zusammenhang vorgesehen sein, dass eine erste Induktivität der ersten Zündstufe einen Wert zwischen 0,01 mH und 0,08 mH, insbesondere zwischen 0,04 mH und 0,06 mH aufweist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine zweite Induktivität der ersten Zündstufe einen Wert zwischen 0,700 mH und 0,780 mH, insbesondere zwischen 0,730 mH und 0,740 mH aufweist.
Vorzugsweise ist bei derartigen Wertbildungen der Induktivitäten der beiden Zündspulen vorgesehen, dass der Spannungspuls, welcher durch die Pulsquelle erzeugt wird, beispielsweise größer 750 V, insbesondere zwischen 750 V und 1100 V, insbesondere 800 V beträgt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die nicht unmittelbar mit einem die Entladungslampe umfassenden Schaltkreis gekoppelte erste Zündstufe mit einer zur Erzeugung eines Spannungspuls ausgebildeten Pulsquelle elektrisch verbunden ist. Vorzugsweise umfasst die Pulsquelle einen über eine Funkenstrecke entladbaren Kondensator.
Es kann vorgesehen sein, dass der Zündtransformator außerhalb eines elektronischen Betriebsgeräts, insbesondere eines elektronischen Vorschaltgeräts, für die Entladungslampe angeordnet ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Zündtransformator innerhalb eines elektronischen Betriebsgeräts für die Entladungslampe angeordnet ist.
Vorzugsweise ist das elektronische Betriebsgerät in den die Entladungslampe umfassenden Schaltkreis geschaltet.
Eine erfindungsgemäße Entladungslampe umfasst eine erfindungsgemäße Zündvorrichtung oder vorteilhafte Ausgestal tung davon. Durch die Ausgestaltung der Zündvorrichtung und der Entladungslampe kann eine Verringerung der Induktivität im Lampenschaltkreis bei gleichzeitig hohem Zündpuls erreicht werden. Vorzugsweise können somit die Induktivitäten in der mit dem die Entladungslampe umfassenden Schaltkreis direkt gekoppelten Zündstufe etwa gleich ausgebildet werden und dies kann mit relativ kleinen Werten geschehen. Im Lampenschaltkreis ist damit nur eine sehr kleine Induktivität geschaltet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Schaltungsanordnung mit einer erfindungsgemäßen Zündvorrichtung;
2 ein Diagramm, bei dem der Spannungsverlauf in Abhängigkeit von der Zeit an der ersten Zündstufe der Zündvorrichtung gezeigt ist; und
3 ein Diagramm, bei dem der Spannungsverlauf in Abhängigkeit von der Zeit an der zweiten Zündstufe gezeigt ist.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
In 1 ist eine Schaltungsanordnung 1 gezeigt, welche einen Schaltkreis 2 umfasst, in dem eine Entladungslampe 3 geschaltet ist. Darüber hinaus ist in den Schaltkreis 2 ein elektronisches Betriebsgerät 4, welches als elektro nisches Vorschaltgerät ausgebildet ist, geschaltet, welches im Betrieb der Lampe 3 vorgesehen ist.
Die Schaltungsanordnung 1 umfasst darüber hinaus eine Zündvorrichtung 5 zum Zünden der Lampe 3. Die Zündvorrichtung 5 umfasst eine Zündtransformatoreinrichtung bzw. einen Zündtransformator 6, welcher mehrstufig aufgebaut ist. Im Ausführungsbeispiel ist der Zündtransformator 6 zweistufig aufgebaut, wobei in diesem Zusammenhang eine erste Zündstufe 7 und eine zweite Zündstufe 8 vorgesehen ist. Die Zündstufen 7 und 8 können auch als separate Transformatoren betrachtet werden, welche miteinander elektrisch verbunden und quasi nachgeschaltet zueinander angeordnet sind.
Darüber hinaus umfasst die Schaltungsanordnung 1 eine Pulsquelle 9 zur Erzeugung eines Spannungspulses, welcher an die erste Zündstufe 7 übertragen wird. Die Pulsquelle 9 umfasst bevorzugterweise einen über eine Funkenstrecke entladbaren Kondensator.
Wie aus der Darstellung in 1 gezeigt ist, ist die erste Zündstufe 7 nicht unmittelbar mit dem Schaltkreis 2 gekoppelt. Demgegenüber ist die zweite Zündstufe 8 unmittelbar mit diesem Schaltkreis 2 elektrisch gekoppelt. Dazu ist eine zweite Induktivität 10 dieser zweiten Zündstufe in den Schaltkreis 2 geschaltet. Diese zweite Induktivität 10 stellt die Sekundärseite der zweiten Zündstufe 8 dar. Darüber hinaus umfasst die zweite Zündstufe 8 eine erste Induktivität 11.
Die erste Zündstufe 7 umfasst ebenfalls eine erste Induktivität 12 und eine zweite Induktivität 13. die Induktivitäten 12 und 13 der ersten Zündstufe 7 sind mindestens einen Faktor 4,5 größer als die Induktivitäten 10 und 11 der zweiten Zündstufe 8. Vorzugsweise ist darüber hinaus vorgesehen, dass der Transformationsfaktor der ersten Zündstufe 7 einen Wert zwischen 8 und 12, insbesondere im Wesentlichen etwa 10, beträgt. Des Weiteren ist vorgesehen, dass der Transformationsfaktor der zweiten Zündstufe 8 einen Wert zwischen 1,5 und 4, insbesondere zwischen 2 und 3, beträgt. Darüber hinaus sind die Induktivitäten 10 und 11 der zweiten Zündstufe maximal um einen Faktor 4, insbesondere maximal um einen Faktor 2, unterschiedlich. Ferner ist vorgesehen, dass die Induktivitäten 12 und 13 der ersten Zündstufe 7 mindestens um einen Faktor 100, insbesondere mindestens um einen Faktor 140, unterschiedlich sind.
Vorzugsweise ist im Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die erste Induktivität 12 der ersten Zündstufe 7 einen Wert von etwa 0,05 mH und die zweite Induktivität 13 einen Wert von 0,735 mH aufweisen. Vorzugsweise wird diese Wertzuordnung dann vorgesehen, wenn die Pulsquelle 9 zur Erzeugung von Spannungspulsen von etwa 800 V ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist im Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die erste Induktivität 11 der zweiten Zündstufe 8 einen Wert von 0,073 mH und die zweite Induktivität 10 einen Wert von 0,147 mH aufweisen.
Damit ist die Induktivität im Lampenkreis 2 um etwa einen Faktor 5 kleiner.
In 2 ist ein Diagramm gezeigt, bei dem die Spannung in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt ist, wobei diesbezüglich der Spannungsverlauf an der ersten Zündstufe 7 gezeigt ist. Diesbezüglich kann auch der Zündpuls am Anfang des Spannungsverlaufs erkannt werden. Die Höhe des Zündpulses beträgt etwa 10 kV.
Im Diagramm gemäß 3 ist der Spannungsverlauf in Abhängigkeit von der Zeit an der zweiten Zündstufe 8 dargestellt, wobei auch hier der Zündpuls zu erkennen ist. Die Höhe des Zündpulses beträgt in der zweiten Zündstufe 8 etwa 12 kV, wobei dieser Zündpuls dann auch an der Lampe 3 anliegt.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, insbesondere die in den Figuren und/oder der Figurenbeschreibung, sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

Zündvorrichtung für eine Entladungslampe (3), mit einem Zündtransformator (6), dadurch gekennzeichnet, dass der Zündtransformator (6) mehrstufig aufgebaut ist.
Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündtransformator (6) zweistufig aufgebaut ist.
Zündvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Zündstufe (7) des Transformators mit einer zweiten Zündstufe (8) des Transformators elektrisch verbunden ist und die zweite Zündstufe (8) mit einem die Entladungslampe (3) umfassenden Schaltkreis (2) elektrisch gekoppelt ist.
Zündvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Induktivität (10) der zweiten Zündstufe (8) in den die Entladungslampe (3) umfassenden Schaltkreis (2) geschaltet ist.
Zündvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktivitäten (12, 13) der ersten Zündstufe (7) um mindestens einen Faktor 4, insbesondere mindestens einen Faktor 4,5, größer sind als die Induktivitäten (10, 11) der zweiten Zündstufe (8).
Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformationsfaktor der ersten Zündstufe (7), insbesondere einer nicht unmittelbar mit einem die Entladungslampe (3) umfassenden Schaltkreis (2) gekoppelten ersten Zündstufe (7), zwischen 5 und 20, insbesondere zwischen 8 und 12, beträgt.
Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformationsfaktor der zweiten Zündstufe (8), insbesondere einer unmittelbar mit einem die Entladungslampe (3) umfassenden Schaltkreis (2) gekoppelten zweiten Zündstufe (8), zwischen 1,5 und 4, insbesondere zwischen 2 und 3, beträgt.
Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktivitäten (12, 13) der unmittelbar mit dem die Entladungslampe (3) umfassenden Schaltkreis (2) gekoppelten zweiten Zündstufe (8) maximal um einen Faktor 4, insbesondere maximal um einen Faktor 2, unterschiedlich sind.
Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktivitäten (12, 13) der nicht unmittelbar mit dem die Entladungslampe (3) umfassenden Schaltkreis (2) gekoppelten ersten Zündstufe (7) mindestens um einen Faktor 100, insbesondere mindestens um einen Faktor 140, unterschiedlich sind.
Zündvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht unmittelbar mit einem die Entladungslampe (3) umfassenden Schaltkreis (2) gekoppelte erste Zündstufe (7) mit einer zur Erzeugung eines Spannungspulses ausgebildeten Pulsquelle (9) elektrisch verbunden ist.
Zündvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsquelle (9) einen über eine Funkenstrecke entladbaren Kondensator umfasst.
Zündvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündtransformator (6) außerhalb eines elektronischen Betriebsgeräts (4) für die Entladungslampe (3) angeordnet ist.
Zündvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündtransformator (6) innerhalb eines elektronischen Betriebsgeräts für die Entladungslampe (3) angeordnet ist.
Zündvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Betriebsgerät (4) in den die Entladungslampe (3) umfassenden Schaltkreis (2) geschaltet ist.
Entladungslampe mit einer Zündvorrichtung (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.