DE19721149A1 - Zündvorrichtung für eine Entladungslampe und Verfahren zum Zünden einer Entladungslampe - Google Patents
Zündvorrichtung für eine Entladungslampe und Verfahren zum Zünden einer EntladungslampeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für eine Entladungslam
pe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 oder 12 und ein
Verfahren zum Zünden einer Entladungslampe.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Zündvorrichtung für eine
Hochdruckentladungslampe beispielsweise eine niederwattige Halo
gen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe für einen Kraftfahr
zeugscheinwerfer. Die Hochdruckentladungslampe besitzt ein gas
dicht verschlossenes Entladungsgefäß. In den Entladungsraum ragen
zwei Gasentladungselektroden hinein, die elektrisch leitend mit ex
ternen Stromzuführungen verbunden sind. Während des Betriebes
der Entladungslampe bildet sich zwischen ihren Gasentladungselek
troden ein lichtemittierender Entladungsbogen aus. Zum Lampenbe
trieb ist ein Betriebsgerät erforderlich, das die Entladungslampe mit
elektrischer Energie versorgt und das den Entladungsstrom über den
Entladungsbogen begrenzt. Das Betriebsgerät umfaßt auch eine die
Gasentladung initiierende Zündvorrichtung für die Entladungslampe.
Zum Zünden der Gasentladung in einer Hochdruckentladungslampe
ist bei kalter Lampe eine Zündspannung von einigen Kilovolt nötig,
während zum Heiß-Wiederzünden derselben Lampe - das heißt, zum
Zünden im noch heißen Zustand - eine Zündspannung von mehr als
20 kV erforderlich sein kann. Nach erfolgter Zündung der Gasentla
dung sinkt die Betriebsspannung der Hochdruckentladungslampe,
das heißt der zur Aufrechterhaltung des Entladungsbogens erforder
liche Spannungsabfall über der Entladungsstrecke, auf nur noch ca.
80 V bis 100 V. Die Zündvorrichtung kann beispielsweise als Impuls-Zünd
gerät ausgebildet sein, das eine der beiden Gasentladungselek
troden der Hochdruckentladungslampe während der Zündphase mit
unipolaren Hochspannungsimpulsen beaufschlagt.
In der PCT-Anmeldung mit der internationalen Veröffentlichungs
nummer WO 97/04624 ist eine dem Oberbegriff des Patentanspru
ches 1 entsprechende Zündvorrichtung offenbart. Bei dieser Zünd
vorrichtung handelt es sich um eine Impuls-Zündvorrichtung für eine
Hochdruckentladungslampe. Die Impuls-Zündvorrichtung weist ei
nen Zündtransformator mit einer Primär- und einer Sekundärwick
lung, einen Zündkondensator, ein Widerstandselement, über den der
Zündkondensator aufgeladen wird, und einen automatischen Schal
ter auf. Ein Anschluß der Sekundärwicklung ist mit einer der Gasent
ladungselektroden der Hochdruckentladungslampe verbunden, wäh
rend ihr anderer Anschluß an den Spannungseingang der Zündvor
richtung angeschlossen ist. Die Primärwicklung des Zündtransforma
tors und die Schaltstrecke des automatischen Schalters sind derart
angeordnet, daß sie von dem Entladestrom des Zündkondensators
durchflossen werden.
Da die zum Heiß-Wiederzünden der Hochdruckentladungslampe er
forderliche Zündspannung erheblich höher als die am Spannungs
eingang der Zündvorrichtung anliegende Spannung ist, muß der
Zündtransformator ein entsprechend großes Übersetzungsverhältnis
aufweisen. Das große Übersetzungsverhältnis des Zündtransforma
tors hat zur Folge, daß die bekannten und handelsüblichen Zünd
vorrichtungen aufgrund des großvolumigen Zündtransformators ei
nen hohen Platzbedarf beanspruchen. Deshalb ist es bei niederwatti
gen Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe, die zum Ein
satz in Kraftfahrzeugscheinwerfern vorgesehen sind, nicht möglich,
die Zündvorrichtung für diese Lampen im Lampensockel unterzu
bringen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Zündvorrichtung
für eine Entladungslampe und ein verbessertes Verfahren zum Zün
den einer Entladungslampe bereitzustellen. Insbesondere soll die
Zündvorrichtung einen möglichst kompakten Aufbau besitzen, so daß
sie selbst bei den in Kraftfahrzeugscheinwerfern verwendeten nieder
wattigen Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampen, die eine
sehr kleine Bauweise aufweisen, noch im Lampensockel unterge
bracht werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale des Patentanspruches 1 oder 12 gelöst. Besonders vorteil
hafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen be
schrieben.
Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung weist erfindungsgemäß einen
Transformator auf, der eine aus mindestens zwei Primärwicklungen
bestehende Parallelschaltung und mindestens eine Sekundärwick
lung besitzt, wobei die Parallelschaltung der Primärwicklungen in
duktiv an die mindestens eine Sekundärwicklung gekoppelt ist. Diese
Maßnahme erlaubt es, bei vorgegebenem Übersetzungsverhältnis des
Transformators, die Windungszahl auf der Sekundärseite des Trans
formators erheblich zu reduzieren, ohne daß die induktive Kopplung
zwischen Primär- und Sekundärseite durch die geringe Windungszahl
der Primärwicklungen beeinträchtigt wird. Die auf der Sekundärseite
verfügbare Induktionsspannung ändert sich nicht, wenn das Über
setzungsverhältnis beibehalten wird.
Die Primärwicklungen besitzen vorteilhafterweise jeweils höchstens
zwei Windungen. Dadurch verringert sich auch die Windungszahl der
mindestens einen Sekundärwicklung entsprechend dem gewünschten
Übersetzungsverhältnis. Es hat sich gezeigt, daß beispielsweise ein
Transformator mit zwei parallel geschalteten Primärwicklungen, die
jeweils zwei Windungen besitzen, eine genauso gute induktive Kopp
lung zwischen Primär- und Sekundärseite aufweist wie ein Transfor
mator mit nur einer Primärwicklung, die vier Windungen besitzt. Al
lerdings sind, bei vorgegebenem Übersetzungsverhältnis des Trans
formators, für den Fall der zwei parallel geschalteten Primärwicklun
gen mit jeweils zwei Windungen auf der Sekundärseite nur halb so
viele Windungen erforderlich wie für den Fall der einen Primärwick
lung mit vier Windungen. Um die induktive Kopplung zwischen Pri
mär- und Sekundärseite des Transformators noch weiter zu verbes
sern, können die parallel geschalteten Primärwicklungen vorteilhaf
terweise jeweils aus einem Kupferband bestehen.
Die Verringerung der Windungszahl auf der Sekundärseite ermöglicht
einen kompakten Aufbau des Transformators und der gesamten
Zündvorrichtung, so daß sämtliche Bauteile der Zündvorrichtung,
einschließlich des Transformators, im Lampensockel untergebracht
werden können. Dadurch entfallen die aufwendigen, mit hochspan
nungsfesten Isolierungen versehenen elektrischen Verbindungen zwi
schen der Lampenfassung und dem Zündgerät. Die Hochspan
nungsimpulse zum Zünden der Gasentladung werden dann inner
halb des Lampensockels erzeugt und sind daher von außen nicht
mehr zugänglich.
Als vorteilhaft hat sich die Verwendung eines Transformators mit ei
nem Ferritkern und einem Spulenkörper, der mindestens eine Kam
mer für die Transformatorwicklungen besitzt, erwiesen. Zur Vermei
dung von elektrischen Durchschlägen und zur Verhinderung von
Wirbelströmen in dem Ferritkörper besteht der Ferritkern vorteilhaf
terweise aus einem hochohmigen Material, so daß der Ferritkern ei
nen elektrischen Widerstand von mehr als 1 MΩ aufweist. Als Ferrit
körper werden vorteilhafterweise E-Kerne oder zylindrische Kerne,
wie zum Beispiel Zylinderkerne, Rohrkerne oder Gewindekerne einge
setzt.
Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung umfaßt einen Kondensator,
ein Widerstandselement, einen automatischen Schalter und einen
Transformator mit mindestens zwei parallel geschalteten Primärwick
lungen und mit mindestens einer Sekundärwicklung. Die Komponen
ten der Zündvorrichtung sind derart angeordnet und miteinander
verschaltet, daß der Kondendensator sich zum Zünden der Gasentla
dung in der Lampe stoßartig entlädt, wobei der Entladestrom des
Kondensators über die Parallelschaltung der Primärwicklungen und
über die Schaltstrecke des automatischen Schalters fließt, so daß ei
ne der Gasentladungselektroden der Lampe mit den in der minde
stens einen Sekundärwicklung induzierten Spannungsimpulsen be
aufschlagt wird.
Bei einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist
die Zündvorrichtung als asymmetrische Impuls-Zündvorrichtung
ausgebildet, die nur eine der Lampenelektroden mit unipolaren
Zündspannungsimpulsen beaufschlagt. Bei dieser Zündvorrichtung
besitzt der Transformator nur eine Sekundärwicklung, die mit einem
Anschluß des Zündspannungsausgangs für die Entladungslampe
verbunden ist.
Bei dem zweiten, besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Er
findung ist die Zündvorrichtung als symmetrische Impuls-Zündvor
richtung ausgeführt, die beide Gasentladungselektroden der Lampe
simultan mit unipolaren Zündspannungsimpulsen entgegengesetzter
Polarität beaufschlagt. Diese Betriebsweise hat gegenüber der asym
metrischen Impuls-Zündvorrichtung den Vorteil geringerer Leitungs
verluste und geringerer Anforderungen an die elektrische Isolation
der Hochspannung führenden Lampenteile. Das besonders bevorzug
te zweite Ausführungsbeispiel der Impuls-Zündvorrichtung besitzt
einen Transformator mit zwei parallel geschalteten Primärwicklun
gen, die während der Zündphase der Lampe beide vom Entladestrom
des sich stoßartig über die Schaltstrecke des automatischen Schal
ters entladenden Kondensators der Zündvorrichtung durchflossen
werden, und zwei Sekundärwicklungen, die beide induktiv an die
Parallelschaltung der Primärwicklungen gekoppelt sind. Die beiden
Sekundärwicklungen sind jeweils über einen Anschluß des Zünd
spannungsausgang mit einer Gasentladungselektrode der Lampe
verbunden und derart angeordnet, daß durch den vorgenannten
Entladestrom in den beiden Sekundärwicklungen unipolare Hoch
spannungsimpulse entgegengesetzter Polarität induziert werden.
Eine andere Lösung der Aufgabenstellung der Erfindung ist in dem
kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 12 und dem dritten
Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel der Impuls-Zündvorrichtung
weist der zur Zündvorrichtung gehörende Transformator eine Pri
märwicklung mit höchstens zwei Windungen auf, die erfindungsge
mäß aus einem breiten Metallband besteht, das die mindestens eine
Sekundärwicklung und vorteilhafterweise auch den Ferritkörper des
Transformators umschließt. Diese Maßnahme gestattet es, bei vorge
gebenem Übersetzungsverhältnis des Transformators, die Windungs
zahl auf der Sekundärseite des Transformators erheblich zu reduzie
ren, ohne daß die induktive Kopplung zwischen Primär- und Sekun
därseite durch die geringe Windungszahl der Primärwicklung beein
trächtigt wird. Als vorteilhaft hat sich die Verwendung eines Trans
formators mit einem Ferritkern und einem Spulenkörper, der minde
stens eine Kammer für die mindestens ein Sekundärwicklung besitzt,
erwiesen. Zur Vermeidung von elektrischen Durchschlägen und zur
Verhinderung von Wirbelströmen in dem Ferritkörper besteht der
Ferritkern vorteilhafterweise aus einem Material, das einen elektri
schen Widerstand von mehr als 1 MΩ aufweist. Als Ferritkörper wer
den vorteilhafterweise E-Kerne oder zylindrische Kerne, wie zum Bei
spiel Zylinderkerne, Rohrkerne oder Gewindekerne eingesetzt.
Nachstehend wird die Erfindung anhand mehrerer bevorzugter Aus
führungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schaltskizze einer asymmetrischen
Zündvorrichtung gemäß des ersten Ausführungsbeispiels
der Erfindung
Fig. 2 eine schematische Schaltskizze einer symmetrischen Zünd
vorrichtung gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels der
Erfindung
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Transformators der er
findungsgemäßen Zündvorrichtung mit einem 4-Kammer
spulenkörper und Ferritkern
Fig. 4 eine schematische Darstellung des Transformators der er
findungsgemäßen Zündvorrichtung mit einem 5-Kammer
spulenkörper und Ferritkern.
In Fig. 1 ist der Schaltplan einer asymmetrischen Impuls-Zünd
vorrichtung gemäß des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung
abgebildet. Diese Zündvorrichtung dient zur Zündung einer Gasent
ladung in einer Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe
LP1, die eine elektrische Nennleistung von 35 Watt besitzt und die
beispielsweise in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer betrieben wird. Die
Zündvorrichtung besteht aus einem Transformator TR1 mit zwei Pri
märwicklungen N10, N11 und einer Sekundärwicklung N12, einem
Kondensator C1, einem Widerstandselement R1, einer Funkenstrecke
F1 und einer Diode D1. Außerdem weist die Zündvorrichtung einen
Gleichspannungseingang mit einem ersten j10 und einem zweiten
Gleichspannungsanschluß j11 sowie einen Zündspannungsausgang
mit einem ersten j12 und einem zweiten Zündspannungsanschluß
j13 auf.
Am Gleichspannungseingang wird der Zündvorrichtung eine Gleich
spannung von ca. 400 V, die beispielsweise von einem Spannungs
wandler (nicht abgebildet) aus der Bordnetzspannung des Kraftfah
zeuges generiert wird, bereitgestellt. Der Gleichspannungsanschluß
j10 liegt auf +400 V und der andere Gleichspannungsanschluß liegt
auf Massepotential. Der positive Anschluß j10 ist über einen Verzwei
gungspunkt V10 mit einem Anschluß des Kondensators C1 verbun
den. Der andere Anschluß des Kondensators C1 ist über einen weite
ren Verzweigungspunkt V11 und über den ohmschen Widerstand R1
sowie über die in Vorwärtsrichtung gepolte Diode D1 mit dem auf
Massepotential liegende Gleichspannungsanschluß j11 verbunden.
Dadurch fließt über das Widerstandselement R1 und die Diode D1
ein Ladestrom für den Kondensator C1, so daß der Kondensator C1
auf ca. 350 V aufgeladen wird. Der Verzweigungspunkt V10 ist mit
dem Wicklungsanfang der Sekundärwicklung N12 des Transforma
tors TR1 und mit den Wicklungsanfängen der in einer Parallelschal
tung angeordneten Primärwicklungen N10, N11 des Transformators
TR1 verbunden. Das Wicklungsende der Sekundärwicklung N12 ist
an den Zündspannungsanschluß j12 des Zündspannungsausgangs
angeschlossen, der seinerseits, bei eingebauter Lampe LP1, mit einer
Gasentladungselektrode E10 der Lampe LP1 verbunden ist. Der an
dere Zündspannungsanschluß j13, der bei eingebauter Lampe die
zweite Gasentladungselektrode E11 der Lampe kontaktiert, ist mit
dem auf Massepotential liegenden Gleichspannungsanschluß j11 des
Gleichspannungseinganges der Zündvorrichtung verbunden.
Die beiden Primärwicklungen N10, N11 des Transformators TR1 sind
parallel geschaltet. Das heißt, der Wicklungsanfang der ersten Pri
märwicklung N10 ist mit dem Wicklungsanfang der zweiten Primär
wicklung N11 und das Wicklungsende der ersten Primärwicklung
N10 ist mit dem Wicklungsende der zweiten Primärwicklung N11 ver
bunden. Die Wicklungsanfänge der Transformatorwicklungen N10,
N11, N12 sind in Fig. 1 jeweils durch einen Punkt oberhalb der ent
sprechenden Wicklung gekennzeichnet. Der Wicklungsanfang beider
parallel geschalteten Primärwicklungen N10, N11 ist an den Verzwei
gungspunkt V10 angeschlossen, während das Wicklungsende beider
Primärwicklungen N10, N11 mit einem Anschluß der Funkenstrecke
F1 verbunden ist. Der andere Anschluß der Funkenstrecke F1 ist an
den zweiten Verzweigungspunkt V11 angeschlossen.
Der Transformator TR1 besitzt einen Spulenkörper S mit vier Kam
mern S1, S2, S3, S4 und einen zylindrischen Ferritkern K1, der in
einer axial verlaufenden Aussparung des Spulenkörpers S angeordnet
ist. Die Sekundärwicklung N12 besitzt 320 Windungen und besteht
aus einer Kupferlitze mit einem Durchmesser von 0,3 mm. Sie ist
gleichmäßig über die vier Kammern S1 bis S4 des Spulenkörpers S
gewickelt. Die beiden Primärwicklungen N10, N11 besitzen jeweils
zwei Windungen und bestehen jeweils aus einer zwanzig-aderigen
Kupferlitze, wobei jede Ader der Kupferlitze einen Durchmesser von
0,1 mm aufweist. Beide Primärwicklungen N10, N11 sind, durch eine
elektrische Isolierung getrennt, über die Sekundärwicklung N12 ge
wickelt. Der Ferritkern K1 ist annähernd in der Wickelachse der
Transformatorwicklungen N10, N11, N12 angeordnet. Der Ferritkör
per besitzt einen elektrischen Widerstand von mehr als 1 MΩ.
Zu Beginn der Zündphase wird der Kondensator C1 über den Wider
stand R1 und über die in Vorwärtsrichtung gepolte Diode D1 aufge
laden. Erreicht der Spannungsabfall am Kondensator C1 einen Wert
von ungefähr 350 V, so bricht die Funkenstrecke F1 durch, das
heißt, es treten an der Funkenstrecke Sprühentladungen auf, so daß
sich der Kondensator C1 über die Parallelschaltung der beiden Pri
märwicklungen N10, N11 und über die Funkenstrecke F1 stoßweise
entlädt. Dieser über die beiden Primärwicklungen N10, N11 fließende
Entladestrom induziert in der Sekundärwicklung N12, die induktiv
an beide Primärwicklung gekoppelt ist, Hochspannungsimpulse posi
tiver Polarität, mit denen die an das Wicklungsende der Sekundär
wicklung N12 angeschlossene Gasentladungselektrode E10 der Ent
ladungslampe LP1 beaufschlagt wird, und die die Gasentladung in
der Lampe LP1 zünden. Die Spannungsimpulse am Zündspannungs
ausgang j12 und an der Lampenelektrode E10 erreichen Werte von
bis zu +25 kV und haben eine Breite von ca. 300 ns. Die andere
Lampenelektrode E11 liegt auf Massepotential.
In Fig. 2 ist der Schaltplan einer symmetrischen Impuls-Zünd
vorrichtung gemäß des besonders bevorzugten zweiten Ausführungs
beispiels der Erfindung abgebildet. Diese Zündvorrichtung dient
ebenfalls zur Zündung einer Gasentladung in einer Halogen-Metall
dampf-Hochdruckentladungslampe LP2, die eine elektrische Nenn
leistung von 35 Watt besitzt und die beispielsweise in einem Kraft
fahrzeugscheinwerfer betrieben wird. Die Zündvorrichtung besteht
aus einem Transformator TR2 mit zwei Primärwicklungen N20, N21
und zwei Sekundärwicklungen N22, N23 einem Kondensator C2, ei
nem Widerstandselement R2, einer Funkenstrecke F2 und einer Di
ode D2. Außerdem weist die Zündvorrichtung einen Gleichspan
nungseingang mit einem ersten j20 und einem zweiten Gleichspan
nungsanschluß j21 sowie einen Zündspannungsausgang mit einem
ersten j22 und einem zweiten Zündspannungsanschluß j23 auf.
Am Gleichspannungseingang wird der Zündvorrichtung eine Gleich
spannung von ca. 400 V, die beispielsweise von einem Spannungs
wandler (nicht abgebildet) aus der Bordnetzspannung des Kraftfah
zeuges generiert wird, bereitgestellt. Der Gleichspannungsanschluß
j20 liegt auf +400 V und der andere Gleichspannungsanschluß j21
liegt auf Massepotential. Der positive Anschluß j20 ist über einen
Verzweigungspunkt V20 mit einem Anschluß des Kondensators C2
verbunden. Der andere Anschluß des Kondensators C2 ist über einen
weiteren Verzweigungspunkt V21 und über den ohmschen Wider
stand R2 sowie über die in Vorwärtsrichtung gepolte Diode D2 mit
dem auf Massepotential liegende Gleichspannungsanschluß j21 ver
bunden. Dadurch fließt über das Widerstandselement R2 und die Di
ode D2 ein Ladestrom für den Kondensator C2, so daß der Kondensa
tor C2 auf ca. 350 V aufgeladen wird. Der Verzweigungspunkt V20 ist
mit dem Wicklungsanfang der ersten Sekundärwicklung N22 des
Transformators TF2 und mit den Wicklungsanfängen der in einer
Parallelschaltung angeordneten Primärwicklungen N20, N21 des
Transformators TR2 verbunden. Das Wicklungsende der ersten Se
kundärwicklung N22 ist an den Zündspannungsanschluß j22 des
Zündspannungsausgangs angeschlossen, der seinerseits, bei einge
bauter Lampe LP2, mit einer Gasentladungselektrode E20 der Lampe
LP2 verbunden ist. Der andere Zündspannungsanschluß j23, der bei
eingebauter Lampe die zweite Gasentladungselektrode E21 der Lam
pe LP2 kontaktiert, ist mit dem Wicklungsanfang der zweiten Sekun
därwicklung N23 verbunden. Das Wicklungsende der zweiten Sekun
därwicklung N23 ist an den auf Massepotential liegenden Gleich
spannungsanschluß j21 des Gleichspannungseinganges der Zünd
vorrichtung angeschlossen.
Die beiden Primärwicklungen N20, N21 des Transformators TR2 sind
parallel geschaltet. Das heißt, der Wicklungsanfang der ersten Pri
märwicklung N20 ist mit dem Wicklungsanfang der zweiten Primär
wicklung N21 und das Wicklungsende der ersten Primärwicklung
N20 ist mit dem Wicklungsende der zweiten Primärwicklung N21 ver
bunden. Die Wicklungsanfänge der Transformatorwicklungen N20,
N21, N22, N23 sind in Fig. 2 jeweils durch einen Punkt oberhalb
der entsprechenden Wicklung gekennzeichnet. Der Wicklungsanfang
beider parallel geschalteten Primärwicklungen N20, N21 ist an den
Verzweigungspunkt V20 angeschlossen, während das Wicklungsende
beider Primärwicklungen N20, N21 mit einem Anschluß der Fun
kenstrecke F2 verbunden ist. Der andere Anschluß der Funkenstrec
ke F2 ist an den zweiten Verzweigungspunkt V21 angeschlossen. Die
beiden Sekundärwicklungen N22, N23 sind derart induktiv an die
Parallelschaltung der Primärwicklungen N20, N21 gekoppelt, daß in
ihnen Induktionsspannungen entgegengesetzter Polarität erzeugt
werden.
Der Transformator TF2 der Zündvorrichtung besitzt einen Spulen
körper S' mit fünf Kammern S1', S2', S3', S4', S5' und einen zylindri
schen Ferritkern K2, der in einer axial verlaufenden Aussparung des
Spulenkörpers S, angeordnet ist. Die beiden Primärwicklungen N20,
N21 des Transformators TR2 besitzen jeweils zwei Windungen und
bestehen jeweils aus einer zwanzig-aderigen Kupferlitze, wobei jede
Ader der Kupferlitze einen Durchmesser von 0, 1 mm aufweist. Die
beiden Sekundärwicklungen N22, N23 des Transformators TR2 besit
zen jeweils 160 Windungen und bestehen jeweils aus einer Kupferlit
ze mit einem Durchmesser von ungefähr 0,3 mm. Die beiden Pri
märwicklungen N20, N21 sind in der mittleren Kammer S3' des Spu
lenkörpers S' angeordnet, während die erste Sekundärwicklung N22
gleichmäßig über die ersten beiden Kammern S1', S2' und die zweite
Sekundärwicklung N23 über die letzten beiden Kammern S4', S5' des
Spulenkörpers S' verteilt gewickelt sind. Die beiden Sekundärwick
lungen N22, N23 sind gegensinnig gewickelt. Der Ferritkern K2 ist
annähernd in der Wickelachse der Transformatorwicklungen N20,
N21, N22, N23 angeordnet. Der Ferritkörper K2 besitzt einen elektri
schen Widerstand von mehr als 1 MΩ.
Zu Beginn der Zündphase wird der Kondensator C2 über den Wider
stand R2 und über die in Vorwärtsrichtung gepolte Diode D2 aufge
laden. Erreicht der Spannungsabfall am Kondensator C2 einen Wert
von ungefähr 350 V, so bricht die Funkenstrecke F2 durch, das
heißt, es treten an der Funkenstrecke Sprühentladungen auf, so daß
sich der Kondensator C2 über die Parallelschaltung der beiden Pri
märwicklungen N20, N21 und über die Funkenstrecke F2 stoßweise
entlädt. Dieser über die beiden Primärwicklungen N20, N21 fließende
Entladestrom induziert in den beiden Sekundärwicklungen N22 und
N23, die beide induktiv an beide Primärwicklungen N20, N21 gekop
pelt sind, unipolare Hochspannungsimpulse. Da die beiden Sekun
därwicklungen N22, N23 einen entgegengesetzten Wicklungssinn
besitzen, weisen die in ihnen induzierten Hochspannungsimpulse ei
ne entgegengesetzte Polarität auf, so daß die erste Lampenelektrode
E20 über den Anschluß j22 von der ersten Sekundärwicklung N22
mit postiven Hochspannungsimpulsen und die zweite Lampenelek
trode E21 über den Anschluß j23 von der zweiten Sekundärwicklung
N23 simultan mit negativen Hochspannungsimpulsen beaufschlagt
werden. Die positiven Spannungsimpulse am Zündspannungsaus
gang j22 und an der Lampenelektrode E20 erreichen Werte von bis
zu + 11 kV, während die negativen Spannungsimpulse am Zündspan
nungsausgang j23 und an der Lampenelektrode E2 1 Werte von bis zu
-11 kV annehmen, so daß der Spannungsabfall über der Entla
dungsstrecke der Lampe LP2 während der Zündphase bis zu 22 kV
beträgt.
Die folgende Tabelle enthält Angaben zu der Dimensionierung der
Bauteile der beiden oben näher beschriebenen Ausführungsbeispiele
der Erfindung.
C1, C2 | 330 nF, 400 V |
R1, R2 | 4,7 kΩ, 1 W |
D1, D2 | UF 4007 |
F1, F2 | KAS 03 |
Das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung ist weitgehend iden
tisch mit dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Es
unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel nur durch den
Transformator. Der Transformator des dritten Ausführungsbeispiels
besitzt, wie der in Fig. 3 abgebildete Transformator des ersten Aus
führungsbeispiels, einen Spulenkörper mit vier Kammern und einen
zylindrischen Ferritkern, der in einer axial verlaufenden Aussparung
des Spulenkörpers angeordnet ist. Die Sekundärwicklung besitzt 320
Windungen und besteht aus einer Kupferlitze mit einem Durchmes
ser von 0,3 mm. Sie ist gleichmäßig über die vier Kammern des Spu
lenkörpers gewickelt. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbei
spiel weist der Transformator gemäß des dritten Ausführnngsbei
spiels aber nur eine Primärwicklung auf. Diese Primärwicklung be
sitzt zwei Windungen und besteht aus einem breiten Kupferband,
das, getrennt durch eine elektrisch isolierende Lackschicht, gleich
mäßig über die Sekundärwicklung gewickelt ist, so daß es die Se
kundärwicklung umschließt. Der Ferritkern des Transformators ist
annähernd in der Wickelachse der Primär- und Sekundärwicklungen
angeordnet. Der Ferritkörper besitzt einen elektrischen Widerstand
von mehr als 1 MΩ. In allen anderen Details stimmt das dritte Aus
führungsbeispiel mit dem ersten überein.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die beiden oben näher erläu
terten Ausführungsbeispiele. Beispielsweise kann in allen oben erläu
terten Ausführungsbeispielen für den Transformator anstelle eines
zylindrischen Ferritkerns auch ein E-Kern verwendet werden. Außer
dem ist es auch möglich, die Funkenstrecke durch einen gleichwerti
gen automatischen Schalter, beispielsweise einen Halbleiterschalter
zu ersetzen. Die Diode D1 bzw. D2 dient zum Schutz des Kondensa
tors C1 bzw. C2 für den Fall, daß die Gleichspannungsanschlüsse
des Gleichspannungseinganges der Zündvorrichtung miteinander
vertauscht werden. Sie ist für die Funktionstüchtigkeit der erfin
dungsgemäßen Zündvorrichtung nicht unbedingt erforderlich.
Claims (18)
1. Zündvorrichtung für eine Entladungslampe (LP1; LP2) mit
- - einem Gleichspannungseingang (j10, j11; j20, j21) mit einem ersten (j10; j20) und einem zweiten Gleichspannungsan schluß (j11; j21),
- - einem Zündspannungsausgang mit zwei Zündspannungsan schlüssen (j12, j13; j22, j23) für die Entladungslampe (LP1; LP2),
- - einem Kondensator (C1; C2) mit zwei Anschlüssen,
- - einem automatischen Schalter (F1; F2),
- - einem Transformator (TR1; TR2) mit mindestens einer Pri märwicklung (N10; N20) und mindestens einer Sekundär wicklung (N12; N22), die jeweils einen Wicklungsanfang und ein Wicklungsende aufweisen,
2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wicklungsanfänge aller Primärwicklungen (N10, N11;
N20, N21) untereinander verbunden sind und die Wicklungs
enden aller Primärwicklungen (N10, N11; N20, N21) unterein
ander verbunden sind.
3. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Transformator (TR1) genau eine Sekundärwicklung
(N12) besitzt, deren Wicklungsanfang oder Wicklungsende mit
einem der Zündspannungsanschlüsse (j12) für die Entladungs
lampe (LP1) verbunden ist.
4. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Primärwicklungen (N10, N11; N20, N21) jeweils höch
stens zwei Windungen besitzen.
5. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß
- - der erste Gleichspannungsanschluß (j10) mit einem ersten Anschluß des Kondensators (C1) verbunden ist,
- - der zweite Anschluß des Kondensators (C1) über ein Wider standselement (R1) mit dem zweiten Gleichspannungsan schluß (j11) verbunden ist,
- - der erste Anschluß des Kondensators (C1) über die Parallel schaltung der Primärwicklungen (N10, N11) und über die Schaltstrecke des automatischen Schalters (F1) mit dem zweiten Anschluß des Kondensators (C1) verbunden ist,
- - der Wicklungsanfang bzw. das Wicklungsende der minde stens einen Sekundärwicklung (N12) mit dem ersten An schluß des Kondensators (C1) und das Wicklungsende bzw. der Wicklungsanfang der mindestens einen Sekundärwick lung (N12) mit dem ersten Zündspannungsanschluß (j12) verbunden ist,
- - der zweite Gleichspannungsanschluß (j11) mit dem zweiten Zündspannungsanschluß (j13) verbunden ist.
6. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der automatische Schalter (F1; F2) eine Funkenstrecke
oder ein Halbleiterschalter ist.
7. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Transformator (TR2) mindestens zwei Sekundärwick
lungen (N22, N23) besitzt, wobei
- - wenigstens eine erste (N22) der mindestens zwei Sekundär wicklungen (N22, N23) an den ersten Zündspannungsan schluß (j22) angeschlossen ist,
- - wenigstens eine zweite (N23) der mindestens zwei Sekun därwicklungen (N22, N23) an den zweiten Zündspannungs anschluß (j23) angeschlossen ist,
- - die wenigstens eine erste (N22) und die wenigstens eine zweite Sekundärwicklung (N23) derart angeordnet sind, daß in diesen Sekundärwicklungen (N22, N23) Induktionsspan nungen entgegengesetzter Polarität erzeugt werden.
8. Zündvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die wenigstens eine erste (N22) und die wenigstens eine
zweite Sekundärwicklung (N23) des Transformators (TR2) einen
entgegengesetzten Wicklungssinn aufweisen.
9. Zündvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der
- - der erste Gleichspannungsanschluß (j20) mit einem ersten Anschluß des Kondensators (C2) verbunden ist,
- - der zweite Anschluß des Kondensators (C2) über ein Wider standselement (R2) mit dem zweiten Gleichspannungsan schluß (j21) verbunden ist,
- - der erste Anschluß des Kondensators (C2) über die Parallel schaltung der Primärwicklungen (N20, N21) und über die Schaltstrecke des automatischen Schalters (F2) mit dem zweiten Anschluß des Kondensators (C2) verbunden ist,
- - der Wicklungsanfang bzw. das Wicklungsende der wenig stens einen ersten Sekundärwicklung (N22) mit dem ersten Anschluß des Kondensators (C2) und das Wicklungsende bzw. der Wicklungsanfang der mindestens einen ersten Se kundärwicklung (N22) mit dem ersten Zündspannungsan schluß (j22) verbunden ist,
- - das Wicklungsende bzw. der Wicklungsanfang der wenig stens einen zweiten Sekundärwicklung (N23) an den zweiten Gleichspannungsanschluß (j21) und der Wicklungsanfang bzw. das Wicklungsende der wenigstens einen zweiten Se kundärwicklung (N23) an den zweiten Zündspannungsan schluß (j23) angeschlossen ist.
10. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Transformator einen Ferritkörper (K1; K2) und einen
Spulenkörper (S; S') mit mindestens einer Kammer für die
Transformatorwicklungen besitzt.
11. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß jede der Primärwicklungen als Kupferband ausgebildet ist,
das elektrisch isoliert über die mindestens eine Sekundärwick
lung des Transformators gewickelt ist.
12. Zündvorrichtung für eine Entladungslampe mit
- - einem Gleichspannungseingang mit einem ersten und einem zweiten Gleichspannungsanschluß,
- - einem Zündspannungsausgang mit zwei Zündspannungsan schlüssen für die Entladungslampe,
- - einem Kondensator mit zwei Anschlüssen,
- - einem automatischen Schalter,
- - einem Transformator mit einer Primärwicklung und minde stens einer Sekundärwicklung, die jeweils einen Wicklungs anfang und ein Wicklungsende aufweisen,
13. Zündvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der Transformator einen Ferritkörper und einen Spulen
körper mit mindestens einer Kammer für die mindestens eine
Sekundärwicklung des Transformators besitzt, wobei die min
destens eine Primärwicklung den Ferritkörper und die minde
stens eine Sekundärwicklung umschließt.
14. Zündvorrichtung nach Anspruch 10 oder 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Ferritkörper (K1; K2) ein Zylinderkern, ein
Rohrkern, ein Gewindekern oder ein E-Kern ist.
15. Zündvorrichtung nach Anspruch 10 oder 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Ferritkörper (K1; K2) einen elektrischen Wi
derstand von mehr als 1 MΩ besitzt.
16. Verfahren zum Zünden einer Entladungslampe (LP1; LP2) an
einer Zündvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß zum Zünden der Entladungslampe (LP1; LP2) die
an dem ersten Zündspannungsanschluß (j12; j22) angeschlos
sene Elektrode (E10; E20) der Entladungslampe (LP1; LP2) mit
Spannungsimpulsen beaufschlagt wird, die in der mindestens
einen Sekundärwicklung (N12; N22) durch den über die Paral
lelschaltung der mindestens zwei Primärwicklungen (N10, N11;
N20, N21) und über die Schaltstrecke des automatischen
Schalters (F1; F2) fließenden Entladestrom des Kondensators
(C1; C2) induziert werden.
17. Verfahren zum Zünden einer Entladungslampe an einer Zünd
vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
zum Zünden der Entladungslampe (LP2) die an den beiden
Zündspannungsanschlüssen angeschlossenen Elektroden (E20,
E21) der Entladungslampe (LP2) mit Spannungsimpulsen ent
gegengesetzter Polarität beaufschlagt werden, die in den min
destens zwei Sekundärwicklungen (N22, N23) durch den über
die Parallelschaltung der mindestens zwei Primärwicklungen
(N20, N21) und über die Schaltstrecke des automatischen
Schalters (F2) fließenden Entladestrom des Kondensators (C2)
induziert werden.
18. Verfahren zum Zünden einer Entladungslampe nach Anspruch
17, dadurch gekennzeichnet, daß die an den beiden Zündspan
nungsanschlüssen (j22, j23) angeschlossenen Elektroden (E20,
E21) der Entladungslampe (LP2) simultan mit unipolaren
Spannungsimpulsen entgegengesetzter Polarität beaufschlagt
werden.
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1997121149 DE19721149A1 (de) | 1997-05-21 | 1997-05-21 | Zündvorrichtung für eine Entladungslampe und Verfahren zum Zünden einer Entladungslampe |
KR1019997000438A KR20000029460A (ko) | 1997-05-21 | 1998-05-08 | 방전램프용스타팅장치및방전램프를스타팅하기위한방법 |
PCT/DE1998/001272 WO1998053647A1 (de) | 1997-05-21 | 1998-05-08 | Zündvorrichtung für eine entladungslampe und verfahren zum zünden einer entladungslampe |
EP98933472A EP0914754A1 (de) | 1997-05-21 | 1998-05-08 | Zündvorrichtung für eine entladungslampe und verfahren zum zünden einer entladungslampe |
CN98800682A CN1227041A (zh) | 1997-05-21 | 1998-05-08 | 放电灯的引燃装置和放电灯的引燃方法 |
CA002261316A CA2261316C (en) | 1997-05-21 | 1998-05-08 | Ignition device for a discharge lamp and method for igniting a discharge lamp |
US09/230,098 US6181081B1 (en) | 1997-05-21 | 1998-05-08 | Ignition device for a discharge lamp and method for igniting a discharge lamp |
JP10549784A JP2001501027A (ja) | 1997-05-21 | 1998-05-08 | 放電ランプの始動装置及び放電ランプの始動方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1997121149 DE19721149A1 (de) | 1997-05-21 | 1997-05-21 | Zündvorrichtung für eine Entladungslampe und Verfahren zum Zünden einer Entladungslampe |
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DE1997121149 Withdrawn DE19721149A1 (de) | 1997-05-21 | 1997-05-21 | Zündvorrichtung für eine Entladungslampe und Verfahren zum Zünden einer Entladungslampe |
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---|---|
DE (1) | DE19721149A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008059495A1 (de) | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Integrierte Gasentladungslampe |
-
1997
- 1997-05-21 DE DE1997121149 patent/DE19721149A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102008059495A1 (de) | 2008-11-28 | 2010-06-10 | Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Integrierte Gasentladungslampe |
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