EP1869954A1 - Device for operating or starting a high-pressure discharge lamp, lamp socket and illumination system with such a device and method for operation of a high-pressure discharge lamp - Google Patents

Device for operating or starting a high-pressure discharge lamp, lamp socket and illumination system with such a device and method for operation of a high-pressure discharge lamp

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Publication number
EP1869954A1
EP1869954A1 EP06742240A EP06742240A EP1869954A1 EP 1869954 A1 EP1869954 A1 EP 1869954A1 EP 06742240 A EP06742240 A EP 06742240A EP 06742240 A EP06742240 A EP 06742240A EP 1869954 A1 EP1869954 A1 EP 1869954A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
voltage
pressure discharge
discharge lamp
lamp
ignition
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06742240A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Bernhard Siessegger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102005020773A external-priority patent/DE102005020773A1/en
Application filed by Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH filed Critical Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
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Publication of EP1869954A1 publication Critical patent/EP1869954A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/02—Details
    • H05B41/04—Starting switches
    • H05B41/042—Starting switches using semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters
    • H05B41/288—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps without preheating electrodes, e.g. for high-intensity discharge lamps, high-pressure mercury or sodium lamps or low-pressure sodium lamps
    • H05B41/2881—Load circuits; Control thereof
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Definitions

  • the invention relates to a device for operating or igniting a high-pressure discharge lamp according to the preamble of claim 1, a lamp base and a lighting system with such a device and a method for operating a high-pressure discharge lamp.
  • the high-pressure discharge lamp After ignition of the gas discharge, the high-pressure discharge lamp is usually operated with a substantially step-shaped current at a frequency below 1 kHz on a full-bridge inverter, as described, for example, in the book "Control gear and circuits for electric lamps” by CH, Sturm / E. Klein, 6th edition, 1992, Siemens Aktiengesellschaft, on pages 217 to 218.
  • the disadvantage here is the comparatively high circuit complexity, in particular the two-stage structure of the operating device with boost converter and downstream full bridge inverter and the required drive circuit for the semiconductor switches of the inverter
  • the low lamp current frequency causes continuous fluctuations in the electrode temperature, resulting in cracks in the discharge arc projection on the electrode tip. surface and thus lead to difficult shieldable electromagnetic interference and to rapid changes in the luminance.
  • WO 2005/011339 A1 discloses an operating device designed as a class E converter for applying a vehicle headlight high-pressure discharge lamp with a substantially sinusoidal, high-frequency alternating current.
  • the operating device comprises an ignition device for igniting the gas discharge in the high-pressure discharge lamp, wherein the ignition device is designed according to an embodiment as a pulse ignition device having as essential elements a spark gap, an ignition transformer and a starting capacitor.
  • the ignition device is designed according to an embodiment as a pulse ignition device having as essential elements a spark gap, an ignition transformer and a starting capacitor.
  • the disadvantage here is that the secondary winding of the ignition transformer is connected in the lamp circuit and thereby flows through after the ignition of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp from the high-frequency lamp current. Due to the at relatively high frequencies, in particular greater than or equal to 100 kHz, comparatively large impedance of the secondary winding of the ignition transformer, especially when ignition voltages greater than 8 kV are required, therefore, during lamp operation, a high voltage drop across the secondary winding, which may be a multiple of the lamp voltage , This leads to losses in the transformer core and, moreover, a correspondingly higher output voltage must be provided by the operating device or voltage converter. The reactive power to be provided, caused by the secondary winding leads to losses in the voltage converter.
  • US 6,194,844 discloses an ignition device for a high pressure discharge lamp in which the lamp current does not have to flow through the secondary winding of an ignition transformer.
  • a capacitor in series with the high-pressure discharge lamp which is of a DC voltage voltage source is charged to the ignition voltage of the high pressure discharge lamp.
  • FIG. 11 shows the basic diagram of this DC voltage ignition.
  • the DC voltage source 1104 charges the capacitor 1102 to ignite the high-pressure discharge lamp 1103 to the ignition voltage of the high-pressure discharge lamp.
  • a disadvantage of this solution is that the alternating lamp current provided by the voltage converter 1101 must flow through this capacitor 1102 during subsequent operation. This arrangement is therefore only suitable for lamp operation with extremely high frequency of the lamp current, since otherwise the capacitance of said capacitor would have to be very large and the energy stored in it would lead to their destruction upon breakthrough of the discharge path of the high-pressure discharge lamp.
  • Said capacitor may, in order to ensure high efficiency of the entire circuit, at the extremely high frequency of the lamp current cause only small losses, which makes this device very expensive.
  • the finite resistance of the lamp vessel of a hot high pressure discharge lamp in the case of instantaneous hot re-ignition immediately after the high pressure discharge lamp is turned off results in an additional load on the DC voltage source as some of the current it provides drains off via the hot lamp vessel.
  • the lamp vessel which is still hot after switching off the high-pressure discharge lamp and is usually made of quartz glass, has a resistance of only 15 megohms to 20 megohms in the unfavorable case, so that the resistance of the high-pressure discharge lamp when switched off also has only one resistance in this range. In FIG.
  • the high-pressure discharge lamp has a resistance of less than 20 megohms for a burning time of 5 minutes immediately after switching off. About 9 seconds after switching off, its resistance has increased to 100 megohms.
  • the rising speed of the resistance depends, in addition to the lamp itself, on the heat capacity of the lamp or the headlamp and their or its thermal coupling to the environment.
  • the DC voltage source disclosed in US Pat. No. 6,194,844 can therefore not be realized as a voltage converter with a small, low-power piezo transformer.
  • the device according to the invention for operating or igniting a high-pressure discharge lamp has a voltage-dependent switching means for generating the ignition voltage for the high-pressure discharge lamp, wherein the switching threshold voltage of the voltage-dependent switching means is greater than or equal to the ignition voltage of the high-pressure discharge lamp.
  • the device according to the invention also makes it possible to generate substantially shorter ignition voltage pulses, since no ignition transformer is involved whose parasitic elements would lead to a broadening of the ignition voltage pulses. Therefore, the device according to the invention can be particularly well in Use a combination with a control gear that supplies the high-pressure discharge lamp with a high-frequency lamp current.
  • the above-mentioned ignition voltage of the high-pressure discharge lamp is the voltage required for igniting the gas discharge in the high-pressure discharge lamp.
  • ignition voltages of up to 30 kilovolts are required.
  • the high-pressure discharge lamp is provided with a starting aid, for example a Zündosbe- layering capacitively coupled to the gas discharge electrodes of the high-pressure discharge lamp on the discharge vessel or on the outside or inside of an outer bulb surrounding the discharge vessel, the required ignition voltage still 8 IcV amount.
  • the switching threshold voltage of the voltage-dependent switching means is therefore preferably at least 8 kV.
  • the voltage-dependent switching means comprises at least one spark gap.
  • the switching threshold voltage that is, the spark gap breakdown voltage can be adjusted to the desired value or to a value greater than or equal to the ignition voltage of the high-pressure discharge lamp by changing the spacing of its electrodes or the pressure of the filling gas used.
  • a spark gap it is also possible to use a plurality of series-connected spark gap or a spark triggerable spark gap with additional ignition electrode.
  • other voltage-dependent switching means such as thyristors or voltage-dependent resistors or a combination of the aforementioned components can be used.
  • a charge storage means which can be charged to the switching threshold voltage is provided in order to provide the energy for the breakdown of the voltage-dependent switching means.
  • the aforementioned charge storage means is preferably one or more capacitors designed for high voltages.
  • the charge storage means is preferably charged by means of a piezotransformer or a voltage multiplier circuit or a combination thereof.
  • the piezotransformer or the voltage multiplier circuit or the combination thereof the required high voltages can be generated in a relatively simple manner.
  • the piezotransformer can be supplied with voltage directly from the voltage converter, which also generates the operating voltage for the high-pressure discharge lamp.
  • the voltage multiplier circuit is supplied with energy, for example, via a transformer connected to the lamp circuit and / or a series resonant circuit or is connected downstream of the piezotransformer in order to increase its output voltage again.
  • a voltage converter is provided in order to ensure the voltage supply of the voltage-dependent switching means during the ignition phase of the high-pressure discharge lamp from the mains voltage, for example from the 230 volt low-voltage AC mains or the vehicle electrical system voltage of a motor vehicle and to ensure the supply of the high-pressure discharge lamp with a current of alternating polarity.
  • the voltage converter With the aid of the voltage converter, different operating modes can be realized in order to meet the different requirements of the high-pressure discharge lamp during its ignition phase and during lamp operation after completion of the ignition phase.
  • a first supply voltage for the voltage-dependent switching means is generated by means of the voltage converter during the ignition phase of the high-pressure discharge lamp and generates a second supply voltage for generating a lamp current with alternating polarity after ignition of the gas discharge in the high pressure discharge lamp.
  • the voltage converter is therefore preferably designed as an inverter or AC converter, which is operable with different clock or switching frequencies.
  • the inverter is preferably operated with switching frequencies from different frequency ranges. This can be done easily be ensured that after the ignition of the gas discharge in the high pressure discharge lamp to the voltage-dependent switching means only a lower voltage than its switching threshold voltage is applied and thus no further ignition voltage pulses are generated.
  • a filter network is provided to protect the voltage converter during the ignition phase of the high pressure discharge lamp before the ignition voltage pulse or the ignition voltage pulses.
  • the filter network can be formed in the simplest case of the lamp inductor, which limits the lamp current during lamp operation after completion of the ignition phase of the high pressure discharge lamp.
  • the filtering network may include a low pass filter to further shield the voltage transformer from the ignition voltage pulses, which have voltages from a much higher frequency spectrum than the lamp current.
  • the device according to the invention comprises only a few components and can therefore be accommodated in the lamp base of a high-pressure discharge lamp. Therefore, the device according to the invention can be used particularly advantageously in metal halide high-pressure discharge lamps for motor vehicle headlights, in particular also in mercury-free metal halide high-pressure discharge lamps for motor vehicle headlights.
  • C 132 is the capacitance of the charge storage means or capacitor 132 and U s is the switching threshold voltage of the voltage dependent switching means and the breakdown voltage of the spark gap 131, respectively.
  • the series of measurements shown in FIG. 12 has been carried out by changing the capacitance of the capacitor 132 and thus of the energy E. It was found that the capacitance C 132 of the capacitor 132 should be dimensioned such that the energy E resulting from the switching threshold voltage is less than 0.5 Joule and preferably even less than 0.1 Joule. At the latter value for the energy E, the life of the high-pressure discharge lamps is still 70 percent of the comparison value L 0 . Lamps with a nominal power higher than 35 watts can be charged with higher energy during the ignition process with the same lifetime requirements. Generally, the capacitance C j 39 of the charge storage means or capacitor 132 should satisfy the following condition:
  • the capacity of the charge storage device of the device according to the invention is preferably less than 5.1 nF and more preferably even less than 3.2 nF.
  • the device according to the invention and the method according to the invention can be used both for high-pressure discharge lamps in which the ignition takes place via the two main electrodes, that is to say via their gas discharge electrodes, and for high-pressure discharge lamps which are provided with an auxiliary starting electrode.
  • Figure 1 The basic diagram of a circuit arrangement for igniting and operating a high-pressure discharge lamp with the device according to the invention
  • Figure 2 is a circuit diagram of the device according to the first embodiment of the invention.
  • Figure 3 is a circuit diagram of the device according to the second embodiment of the invention.
  • Figure 4 is a circuit diagram of the device according to the third embodiment of the invention.
  • Figure 5 is a circuit diagram of the device according to the fourth embodiment of the invention
  • Figure 6 is a circuit diagram of the device according to the fifth exemplary embodiment of the invention
  • Figure 7 is a circuit diagram of the device according to the sixth embodiment of the invention.
  • Figure 8 is a circuit diagram of the device according to the seventh embodiment of the invention.
  • Figure 9 is a circuit diagram of the device according to the eighth embodiment of the invention.
  • Figure 10 is a circuit diagram of the device according to the ninth embodiment of the invention.
  • Figure 11 The basic scheme of an apparatus for igniting and operating a high-pressure discharge lamp according to the prior art
  • FIG. 12 The service life of the high-pressure discharge lamp as a function of the energy stored in the charge storage means at the ignition time
  • FIG. 13 The resistance of the high-pressure discharge lamp in the switched-off state as a function of the time elapsed after the high-pressure discharge lamp has been switched off
  • the device for operating the high-pressure discharge lamp 10 comprises a voltage converter 11 which generates a high-frequency alternating voltage from the mains voltage, for example the vehicle electrical system voltage or the mains alternating voltage of 230 volts or 120 volts, and a filter network 12 and an ignition device 13.
  • the filter network 12 In the simplest case, it consists only of the lamp bulb 121, which is traversed by the lamp current during lamp operation after completion of the ignition phase of the high-pressure discharge lamp 10 and limits it. The filter network 12 can thus to stabilize the gas discharge in the high-pressure discharge lamp 10 serve.
  • the filter network 12 may optionally include a low-pass filter 122, 123, which is indicated in Figure 1 with dashed lines.
  • the voltage converter 11 is, for example, a class E converter according to WO 2005/011339 A1 or any other DC-AC converter or AC-AC converter.
  • the ignition device 13 consists of a spark gap 131 whose breakdown voltage is greater than or equal to the hot re-ignition voltage of the high-pressure discharge lamp 10, that is, greater than or equal to the highest possible ignition voltage at all, and a capacitor 132 which is responsive to the breakdown voltage of the spark gap 131 is rechargeable.
  • the voltage converter 11 is operated in a first operating mode in order to generate a first supply voltage for the ignition device 13 and to allow the charging of the capacitor 132 to the breakdown voltage of the spark gap 131.
  • the connection between voltage converter 1 1 and capacitor 132 and, if appropriate, additional elements of a charging arrangement are not shown in FIG. 1 for the sake of clarity. If the voltage across the capacitor 132 reaches the breakdown voltage of the spark gap 131, the high-pressure discharge lamp 10 is subjected to high-voltage pulses which lead to the ignition of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp.
  • the filter network 12 protects the voltage converter 1 1 during the ignition phase of the high-pressure discharge lamp 10 before these high-voltage pulses, which have a width or duration of about 10 to 950 nanoseconds. Subsequently, the voltage converter 11 is operated in a second operating mode to generate a second supply voltage for the high-pressure discharge lamp 10 and to supply it with an alternating current whose frequency is above 100 kHz.
  • the frequency of the lamp current which is understood as the fundamental frequency or fundamental in a Fourier analysis or Fourier decomposition of the time profile of the lamp current is significantly smaller than the frequency spectrum of the above-mentioned high-voltage pulses during the ignition phase of the high-pressure discharge lamp 10, which the operation of the high-pressure discharge lamp 10th by the voltage converter 11 despite the filter 12 permits, and at the same time the protection of the voltage converter 1 1 before the high-voltage voltage pulses of the ignition device 13 allows.
  • the capacitor 132 is only charged to a lower voltage than the breakdown voltage of the spark gap 131, so that the spark gap 131 causes a potential separation between igniter 13 and voltage converter 11 and high-pressure discharge lamp 10 during lamp operation, after completion of the ignition phase ,
  • the voltage converter 11 supplies the high-pressure discharge lamp 10 after ignition with a lamp current with a frequency of 1.3 MHz.
  • the choke 121 is designed as a high-voltage-resistant choke with an inductance of 11 ⁇ H or 38 ⁇ H.
  • the lamp 10 is a mercury-free or mercury-containing metal halide high-pressure discharge lamp with a rated power of 35 watts and a nominal burning voltage of 45 volts or 85 volts, which is intended for use in a motor vehicle headlight.
  • the spark gap 131 has a switching threshold voltage or breakdown voltage of 25 kV.
  • the capacitor 132 is designed for a voltage of up to 30 IcV and has a capacity of 100 pF.
  • the specified inductance values of the inductor 121 are chosen such that, in addition to the protection of the voltage converter 11, a stabilization of the gas discharge current is accomplished. If the high-pressure discharge lamp is operated after ignition with a lamp current with a frequency of 700 kHz instead of the above-mentioned 1.3 MHz, the inductor 121 is to be dimensioned such that its inductance 20 ⁇ H in the case of the mercury-free metal halide high-pressure discharge lamp and 70 ⁇ H in the case of the mercury-containing metal halide high-pressure discharge lamp.
  • FIG. 2 schematically shows a first exemplary embodiment of the device according to the invention.
  • the voltage converter is designed as a single-transistor converter comprising a field effect transistor 21 with integrated body diode and parasitic capacitance and a transformer 22 having a primary winding 221 and two Sekundärwicklungsabêten 222, 223 and a parallel to the field effect transistor 21 and in series with the primary winding 221 connected capacitor 23rd includes.
  • the Gate of the field effect transistor 21 is connected to a driver 211.
  • the power supply is a DC voltage source 24, for example, the vehicle electrical system voltage of a motor vehicle.
  • the first secondary winding section 222 serves to supply the voltage to the ignition device, which is formed by the rectifier diode 251, the resistor 252, the current-limiting element 253, the capacitor 254 and the spark gap 255.
  • the current-limiting element 253 hatched in FIG. 2 is optional.
  • a current-limiting element 253, for example, a resistor, a choke or a series circuit of the aforementioned components can be used.
  • the element 253 also increases the electromagnetic compatibility of the circuit or device. It serves to protect the gas discharge electrodes of the high-pressure discharge lamp 20 and the spark gap 255 from an excessively high discharge current of the capacitor 254 and prolongs the life of the capacitor due to a reduced pulse stress.
  • It can, in particular at a low switching frequency of the voltage converter, serve to extend the time extension of the high voltage pulse or the high voltage pulses, so that the low-resistance state of the high-pressure discharge lamp is maintained until the power supplied by the voltage converter ensures this.
  • the breakdown voltage of the spark gap 255 is matched to the ignition voltage of the high-pressure discharge lamp 20.
  • the second secondary winding section 223 of the transformer 22 supplies the lamp circuit, which is formed here by the filter network 26, consisting of the lamp inductor 261 and the diode 262, and the high-pressure discharge lamp 20.
  • the switching frequency of the transistor 21 is controlled by means of the driving device so as to be close to the resonance frequency of the series resonant circuit formed by the capacitor 23 and the primary winding 221.
  • a frequency modulation of the switching frequency can be performed in order to ensure an excitation of the resonance regardless of tolerances of the components used for the series resonant circuit. This will result in the first secondary winding
  • the voltage of the capacitor 254 is sufficiently high to charge the capacitor 254 to the breakdown voltage of the spark gap 255 via the rectifier diode 251 and the resistor 252 and the current limiting component 253.
  • the capacitor 254 Upon reaching the breakdown voltage of the spark gap 255, the capacitor 254 discharges via the current-limiting component 253 and the spark gap 255, so that the high-pressure discharge lamp 20 is subjected to one or more high-voltage pulses, which lead to the ignition of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp 20.
  • the switching frequency of the transistor 21 is controlled by the driving device 211 so that it is outside the resonance of the resonant circuit 23, 221 and at the second secondary winding section 223, a sufficiently high AC voltage is induced to the high pressure discharge lamp 20 with its burning voltage of about 45 volts in the case of a mercury-free metal halide high-pressure discharge lamp or of about 85 volts in the case of a mercury-containing metal halide high-pressure discharge lamp to operate.
  • the capacitor 254 is thereby no longer charged to the breakdown voltage of the spark gap 255, so that no further high voltage pulses are generated.
  • the switching frequency of the transistor 21 is above 100 kHz, preferably in the range of 0.3- 3.5 MHz, so that the current flowing through the lamp inductor 261 and the discharge path of the lamp 20 lamp current also has this frequency.
  • the lamp inductor 261 serves to limit the lamp current.
  • the transiod diode 262 protects the transformer 22 and the transistor 21 from the high voltage pulses of the spark gap 255 during the ignition phase of the lamp 20.
  • FIG. 3 a second embodiment of the invention is shown, which differs from the embodiment shown in Figure 2 only by an additional capacitor 263, which is connected in series with the lamp inductor 261 and is used for partial compensation of the inductance of the lamp inductor 261, and by the current limiting device 256, which is designed as a resistor.
  • the first and second embodiments agree. Therefore, the same reference numerals have been used in Figures 2 and 3 for identical components.
  • FIG. 4. a third embodiment of the invention shown.
  • the voltage converter is designed as a single-transistor converter comprising a field effect transistor 41 with integrated body diode and parasitic capacitance and a transformer 42 having a primary winding 421 and a secondary winding 422 and a capacitor 43 connected in parallel to the field effect transistor 41 and in series with the primary winding 421.
  • the gate of the field effect transistor 41 is connected to a drive device 411.
  • the power supply is a DC voltage source 44, for example, the vehicle electrical system voltage of a motor vehicle.
  • a filter network 46 is connected, which consists of a low-pass filter 461, 462, 464 and a parallel to the secondary winding arranged Transildiode 463, wherein the inductors 461, 464 also act as a lamp inductor for stabilizing the lamp current.
  • the high pressure discharge lamp 40 is connected to the filter network 46.
  • Connected to the center tap between the low-pass capacitor 462 and the inductors 461, 464 is the voltage input of a voltage multiplier circuit 47 with integrated rectifier, which is used to supply the components 453,
  • the switching frequency of the transistor 41 is controlled by the driving device 41 1 to be close to the resonance frequency of the series resonant circuit formed by the capacitor 462 and the reactor 461.
  • a correspondingly high input voltage is provided to the voltage multiplier circuit 47 in order to charge the capacitor 454 to the breakdown voltage of the spark gap 455.
  • the capacitor 454 discharges via the throttle 453 and the spark gap
  • the high-pressure discharge lamp 40 is supplied with one or more high-voltage pulses, which lead to the ignition of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp 40.
  • the choke 453 serves to protect the lamp electrodes and the spark gap 455 from an excessive discharge current of the capacitor 454.
  • the switching frequency of the transistor 41 is controlled by means of the driving device 41 1 such that in the secondary winding 422 a sufficiently high alternating voltage is induced in order to operate the high-pressure discharge lamp 40 with its burning voltage of about 40 volts in the case of a mercury-free metal halide high-pressure discharge lamp or of about 85 volts in the case of a mercury-containing metal halide high-pressure discharge lamp.
  • the capacitor 454 is no longer charged to the breakdown voltage of the spark gap 455, since the resonant circuit 461, 462 is no longer excited near its resonant frequency, or the damping of the resonant circuit by the now ignited high-pressure discharge lamp 40 is so large that generates no further high voltage pulses become.
  • the switching frequency of the transistor 41 is above 100 kHz, preferably in the range of 0.3-3.5 MHz, so that the current flowing through the lamp inductors 461, 464 and the discharge path of the lamp 40 lamp current also has this frequency.
  • the lamp chokes 461, 464 serve to limit the lamp current.
  • Transil diode 463 protects transformer 42 and transistor 41 from the high voltage pulses of spark gap 455 during the ignition phase of lamp 40.
  • FIG. 5 shows a fourth exemplary embodiment of the invention.
  • the voltage converter is designed as a single-transistor converter comprising a field effect transistor 51 with integrated body diode and parasitic capacitance and a transformer 52 having a primary winding 521 and a secondary winding 522 and a capacitor 53 connected in parallel to the field effect transistor 51 and in series with the primary winding 521.
  • the gate of the field effect transistor 51 is connected to a driving device 511.
  • the power supply is provided by a DC voltage source 54, for example the vehicle electrical system voltage of a motor vehicle.
  • a filter network 56 is connected, which consists of an autotransformer 561, 563, a capacitor 562, a parallel to the secondary winding 522 arranged Transildiode 565 and the inductor 564.
  • the primary winding section 561 of the autotransformer and the inductor 564 form a low pass with the capacitor 562.
  • the high pressure discharge lamp 50 is connected to the filter network 56.
  • the secondary winding section 563 of the autotransformer serves to supply the voltage to the ignition device, which is supplied by the Gleitzlirichterdiode 551, the resistor 552, the inductor 557, the capacitor 554 and the spark gap 555 is formed.
  • the resistor 556 and the choke 557 are optional.
  • the breakdown voltage of the spark gap 555 is, as already explained above, tuned in all embodiments of the ignition of the high pressure discharge lamp.
  • the switching frequency of the transistor 51 is controlled by the driving device 511 to be close to the resonance frequency of the series resonant circuit formed by the capacitor 562 and the primary winding 561.
  • a sufficiently high voltage is induced in the secondary winding section 563 of the autotransformer to charge the capacitor 554 to the breakdown voltage of the spark gap 555.
  • the capacitor 554 discharges via the resistor 556 and the choke 557 and the spark gap 555, so that the high-pressure discharge lamp 50 is acted upon by one or more high-voltage pulses, which lead to the ignition of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp 50 .
  • the switching frequency of the transistor 51 is controlled by means of the driving device 511 such that it is outside the resonance of the resonant circuit 561, 562 and in the secondary winding 562, a sufficiently high AC voltage is induced to the high pressure discharge lamp 50 with its burning voltage of about 45 volts in Case of a mercury-free metal halide high-pressure discharge lamp or of about 85 volts in the case of a mercury-containing metal halide high-pressure discharge lamp to operate.
  • the capacitor 554 is thereby no longer charged to the breakdown voltage of the spark gap 555, so that no further high voltage pulses are generated.
  • the switching frequency of the transistor 51 is above 100 kHz, preferably in the range of 0.3-3.5 MHz, so that the current flowing through the lamp inductor 564 and the discharge path of the lamp 50 lamp current also has this frequency.
  • the primary winding 561 and the inductor 564 serve to limit the lamp current.
  • the Transil diode 565 protects the transformer 52 and the transistor 51 from the high voltage pulses of the spark gap 555 during the ignition phase of the lamp 50.
  • the voltage converter is designed as a single-transistor converter comprising a field effect transistor 61 with integrated body diode and parasitic capacitance and a transformer 62 having a primary winding 621 and a secondary winding 622 and a capacitor 63 connected in parallel to the field effect transistor 61 and in series with the primary winding 621 includes.
  • the gate of the field effect transistor 61 is connected to a drive device 611.
  • the power supply is a DC voltage source 64, for example, the vehicle electrical system voltage of a motor vehicle.
  • a filter network 66 is connected, which consists of an autotransformer 661, 663, a capacitor 662, a parallel to the secondary winding 622 arranged Transildiode 665 and the throttle 664.
  • the primary winding section 661 of the autotransformer forms a low-pass filter with the capacitor 662.
  • the high pressure discharge lamp 60 is connected to the filter network 66.
  • the secondary winding section 663 of the autotransformer serves to supply voltage to a voltage multiplier circuit 67 with an integrated rectifier whose output voltage is in turn used to charge the capacitor 654 to the breakdown voltage of the spark gap 655.
  • the voltage multiplier circuit 61 with integrated rectifier can be embodied, for example, essentially by a single-stage or multistage cascade circuit, which is also referred to as a Cockroft-Walton circuit.
  • the choke 653 is used during the ignition to protect the high-pressure discharge lamp 60 and the spark gap 655 from too high a discharge current of the capacitor 654.
  • the choke 653 may alternatively be used in the circuit so that they are not ignited by the high-frequency lamp current after the ignition of the lamp 60 is flowed through and during the ignition phase is not flowed through by the charging current of the capacitor 654, but only by the discharge current of the capacitor 654.
  • the choke 653 may also serve to stabilize the discharge and to increase the electromagnetic compatibility during ignition and subsequent lamp operation.
  • the switching frequency of the transistor 61 is controlled by means of the driving device 611 to be close to the resonance frequency of the series resonant circuit formed by the capacitor 662 and the primary winding 661.
  • a sufficiently high input voltage is provided to the voltage multiplier circuit 67 to charge the capacitor 654 to the breakdown voltage of the spark gap 655.
  • the capacitor 654 discharges via the spark gap 655 and the inductor 653, so that the high-pressure discharge lamp 60 is supplied with one or more high-voltage pulses, which lead to the ignition of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp 60.
  • the switching frequency of the transistor 61 is controlled by means of the driving device 611 so that it is outside the resonance of the resonant circuit 661, 662 and in the secondary winding 622, a sufficiently high AC voltage is induced to the high-pressure discharge lamp 60 with its burning voltage of about 45 Volt in the case of a mercury-free metal halide high-pressure discharge lamp or of about 85 volts in the case of a mercury-containing metal halide high-pressure discharge lamp to operate.
  • the capacitor 654 is thus no longer charged to the breakdown voltage of the spark gap 655, so that no further high-voltage pulses are generated.
  • the switching frequency of the transistor 41 is above 100 kHz, preferably in the range of 0.3-3.5 MHz, so that the current flowing through the inductive components 661, 664 and 653 and the discharge path of the lamp 60 lamp current also has this frequency.
  • the primary winding 661 and the chokes 664 and 653 serve to limit the lamp current.
  • Transil diode 665 protects transformer 62 and transistor 61 from the high voltage pulses of spark gap 655 during the ignition phase of lamp 60.
  • FIG. 7 shows a sixth exemplary embodiment of the device according to the invention for igniting and operating the high-pressure discharge lamp 70.
  • the device comprises a voltage converter 71 which is made of the vehicle electrical system voltage of a
  • Motor vehicle generates a high-frequency AC voltage, a transformer 72 with primary winding 721 and secondary winding 722, a capacitor 73, a lamp inductor 74 and an ignition device for the high-pressure discharge lamp 70, which consists of the spark gap 75 and a balanced voltage doubling circuit.
  • the voltage doubler circuit is formed by the capacitors 761, 762 and the diodes 771, 772.
  • the primary winding 721 and the inductor 74 and the capacitor 73 form a low-pass filter which protects the voltage converter 71 during the ignition phase from the high-voltage pulses.
  • the voltage doubler circuit 761, 762, 771, 772 is supplied with a sufficiently high voltage from the voltage across the secondary winding 722 to supply the capacitors 761 and 762 at the output of the voltage doubler circuit to the breakdown voltage of the spark gap 75 so that the high-pressure discharge lamp 70 is charged with one or more high-voltage pulses for igniting the gas discharge.
  • FIG. 8 shows a seventh exemplary embodiment of the device according to the invention for igniting and operating the high-pressure discharge lamp 80.
  • the device comprises a voltage converter 81 which generates a high-frequency alternating voltage from the vehicle electrical system voltage of a motor vehicle, a transformer with primary winding 82 and secondary winding 83, an optional capacitor 89 in parallel with the voltage output of the voltage converter 81, a lamp inductor 84 and an ignition device for the high-pressure discharge lamp 80 consists of the spark gap 85 and a balanced voltage doubling circuit.
  • the voltage doubler circuit is provided by the capacitors 861, 862 and the diodes 871, 872 and an optional resistor 88 is formed.
  • the optional resistor 88 serves as a charging resistor and prevents damage to the diodes 871 and 872 by a too large current at approximately discharged capacitors 861 and 862.
  • the optional resistor 88 can be dispensed with the resistor 44, if the transformer 82, 83 with a sufficient low coupling between primary winding 82 and secondary winding 83 performs. Due to the relatively high internal impedance of the voltage converter 81 whose output voltage drops so much after completion of the ignition phase of the high-pressure discharge lamp 80 that the breakdown voltage of the spark gap 85 is no longer reached.
  • FIG. 9 shows an eighth exemplary embodiment of the device according to the invention for igniting and operating the high-pressure discharge lamp 90.
  • the device comprises a voltage converter 91 which generates a high-frequency alternating voltage from the vehicle electrical system voltage of a motor vehicle, a transformer with primary winding 92 and secondary winding 93, an optional capacitor 99 in parallel with the voltage output of the voltage converter 91, a lamp inductor 94 and an ignition device for the high-pressure discharge lamp 90 consists of the spark gap 95 and an unbalanced voltage doubling circuit.
  • the voltage doubler circuit is formed by the capacitors 961, 962, 963, 964 and the diodes 971, 972, 973, 974.
  • One electrode of the high-pressure discharge lamp 90 is connected to the ground reference potential 98 and its other electrode is connected to a terminal of the spark gap 95.
  • the voltage doubler circuit 961, 962, 963, 964, 971, 972, 973, 974 is supplied by the voltage on the secondary winding 93 with a sufficiently high voltage around the capacitors 962 and 964 at the output of the voltage doubler circuit to charge to the breakdown voltage of the spark gap 95, so that the high-pressure discharge lamp 90 is acted upon by one or more high-voltage pulses for igniting the gas discharge.
  • FIG. 10 shows a ninth embodiment of the invention.
  • the voltage converter is designed as a single-transistor converter comprising a field effect transistor 31 with integrated body diode and parasitic capacitance and a transformer 32 having a primary winding 321 and a secondary winding 322 and a capacitor 33 connected in parallel to the field effect transistor 31 and in series with the primary winding 321.
  • the gate of the field effect transistor 31 is connected to a drive device 311.
  • a DC voltage source 34 for example, the vehicle electrical system voltage of a motor vehicle.
  • a filter network 36 is connected, which consists of a parallel to the secondary winding arranged transiode 362 and the lamp inductor 361.
  • the high-pressure discharge lamp 30 is connected to the filter network 36.
  • the ignition device for the high-pressure discharge lamp 30 comprises a piezo transformer 37 whose voltage input is connected to the capacitor 33, connected to the voltage output of the piezo transformer 37 diodes 391, 392, which form a voltage doubling circuit with the internal capacitances of the piezotransformer 37 on the secondary side, and the resistors 393, 394 and the capacitor 38 and the spark gap 35.
  • the switching frequency of the transistor 61 is controlled by means of the drive device 611 such that a resonance of the piezo-transformer 37 is excited.
  • its output voltage is doubled by means of the voltage doubling circuit 391, 392, so that the capacitor 38 is charged via the resistors 393 and 394 to the breakdown voltage of the spark gap 35.
  • the capacitor 38 discharges via the resistor 393 and the spark gap 35, wherein the high-pressure discharge lamp 30 with a or several high voltage pulses is applied, which lead to the ignition of the gas discharge in the high pressure discharge lamp 30.
  • the switching frequency of the transistor 31 is controlled by means of the driving device 311 such that it is outside the resonance of the piezo transformer 37 and at the secondary winding 322, a sufficiently high AC voltage is induced to the high-pressure discharge lamp 30 with its burning voltage of about 45 volts in the case of a mercury-free metal halide high-pressure discharge lamp or of about 85 volts in the case of a mercury-containing metal halide high-pressure discharge lamp to operate.
  • the capacitor 38 is no longer charged to the breakdown voltage of the spark gap 35, since after completion of the ignition phase no resonance of the piezoelectric transformer 37 is excited, so that no further high voltage pulses are generated.
  • the switching frequency of the transistor 31 is above 100 kHz, preferably in the range of 0.3-3.5 MHz, so that the lamp current flowing through the lamp inductor 361 and the discharge path of the lamp 30 also has this frequency.
  • the lamp inductor 361 serves to limit the lamp current.
  • the transilluminating diode 362 protects the transformer 32 and the transistor 31 from the high-voltage pulses of the spark gap 35 during the ignition phase of the lamp 30.
  • the spark gap 35 ensures a potential separation between the secondary side of the piezotransformer 37 and the voltage converter 31, 32 after the ignition phase has ended ,
  • the piezotransformer is not loaded by the parasitic resistance of an optionally still high-pressure discharge lamp during charging of the capacitor 38, as shown in FIG. It can thereby be used much smaller and cheaper piezotransformers than this was possible in the prior art.

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Abstract

The invention relates to a device for operating or starting a high-pressure discharge lamp (10), whereby the device comprises a voltage-dependent switch (131), for generation of the starting voltage for the high-pressure discharge lamp (10), the switch threshold voltage of which is greater or equal to the starting voltage of the high-pressure discharge lamp (10) and a corresponding operating or starting method. The invention permits an impulse starting of the high-pressure discharge lamp (10) without use of a starter transformer. Said impulse starting device and said method may be advantageously combined with the high-frequency operation of the high-pressure discharge lamp (10), in particular, with a vehicle headlight high-pressure discharge lamp.

Description

Vorrichtung zum Betreiben oder Zünden einer Hochdruckentladungslampe, Lampensockel und Beleuchtungssystem mit einer derartigen Vorrichtung sowie Verfahren zum Betreiben einer HochdruckentladungslampeDevice for operating or igniting a high-pressure discharge lamp, lamp base and lighting system with such a device and method for operating a high-pressure discharge lamp
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben oder Zünden einer Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , einen Lampensockel und ein Beleuchtungssystem mit einer derartigen Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Hochdruckentladungslampe.The invention relates to a device for operating or igniting a high-pressure discharge lamp according to the preamble of claim 1, a lamp base and a lighting system with such a device and a method for operating a high-pressure discharge lamp.
I. Stand der Technik Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise in der WO 98/53647 offenbart. Diese Offenlegungsschrift beschreibt eine Impulszündvorrichtung für eine Hochdruckent- ladungslampe, insbesondere für eine Fahrzeugscheinwerfer-Hochdruckentladungslampe. Diese Impulszündvoπϊchtung weist als wesentliche Elemente eine Funkenstrecke, einen Zündtransformator und einen Zündkondensator auf. Zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe wird der Zündkondensator aufgeladen, um sich beim Erreichen der Durchbruchsspannung der Funkenstrecke über diese und über die Primärwicklung des Zündtransformators zu entladen, so dass in der Sekundärwicklung des Zündtransformators die zum Zünden erforderlichen Hochspannungsimpulse für die Hochdruckentladungslampe induziert werden. Nach der Zündung der Gasentladung wird die Hochdruckentladungslampe üblicherweise mit einem im wesentlichen reckförmigen Strom mit einer Frequenz unterhalb von 1 kHz an einem Vollbrückenwechselrichter betrieben, wie es beispielsweise in dem Buch „Betriebsgeräte und Schaltungen für elektrische Lampen" von CH. Sturm / E. Klein, 6. Auflage, 1992, Siemens Aktiengesellschaft, auf den Seiten 217-218 be- schrieben ist. Nachteilig ist hier der vergleichsweise hohe Schaltungsaufwand, insbesondere der zweistufige Aufbau des Betriebsgerätes mit Hochsetzsteller und nachge- ordnetem Vollbrückenwechselrichter sowie die erforderliche Ansteuerungsschaltung für die Halbleiterschalter des Wechselrichters und des Hochsetzstellers. Außerdem verursacht die geringe Lampenstromfrequenz dauernde Schwankungen der Elektro- dentemperatur, die zu Sprüngen des Entladungsbogenansatzes auf der Elektroden- oberfläche und damit zu schwer abschirmbaren elektromagnetischen Störungen sowie zu schnellen Änderungen in der Leuchtdichte führen können.I. State of the Art Such a device is disclosed, for example, in WO 98/53647. This publication describes a pulse ignition device for a high-pressure discharge lamp, in particular for a vehicle headlight high-pressure discharge lamp. This Impulszündvoπϊchtung has as essential elements a spark gap, an ignition transformer and a firing capacitor. To ignite the gas discharge in the high-pressure discharge lamp of the ignition capacitor is charged to discharge when reaching the breakdown voltage of the spark gap on this and the primary winding of the ignition transformer, so that in the secondary winding of the ignition transformer required for ignition high voltage pulses for the high pressure discharge lamp are induced. After ignition of the gas discharge, the high-pressure discharge lamp is usually operated with a substantially step-shaped current at a frequency below 1 kHz on a full-bridge inverter, as described, for example, in the book "Control gear and circuits for electric lamps" by CH, Sturm / E. Klein, 6th edition, 1992, Siemens Aktiengesellschaft, on pages 217 to 218. The disadvantage here is the comparatively high circuit complexity, in particular the two-stage structure of the operating device with boost converter and downstream full bridge inverter and the required drive circuit for the semiconductor switches of the inverter In addition, the low lamp current frequency causes continuous fluctuations in the electrode temperature, resulting in cracks in the discharge arc projection on the electrode tip. surface and thus lead to difficult shieldable electromagnetic interference and to rapid changes in the luminance.
Die WO 2005/011339 Al offenbart ein als Klasse-E-Konverter ausgebildetes Betriebsgerät zum Beaufschlagen einer Fahrzeugscheinwerfer-Hochdruckentladungs- lampe mit einem im wesentlichen sinusförmigen, hochfrequenten Wechselstrom. Das Betriebsgerät umfasst eine Zündvorrichtung zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe, wobei die Zündvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel als Impulszündvorrichtung ausgeführt ist, die als wesentliche Elemente eine Funkenstrecke, einen Zündtransformator und einen Zündkondensator aufweist. Zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe wird der Zündkondensator aufgeladen, um sich beim Erreichen der Durchbruchsspannung der Funkenstrecke über diese und über die Primärwicklung des Zündtransformators zu entladen, so dass in der Sekundärwicklung des Zündtransformators die zum Zünden erforderlichen Hochspannungsimpulse für die Hochdruckentladungslampe induziert werden. Nachteilig ist hier, dass die Sekundärwicklung des Zündtransformators in den Lampenstromkreis geschaltet ist und dadurch nach erfolgter Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe vom hochfrequenten Lampenstrom durchflössen wird. Aufgrund der bei hohen Frequenzen, insbesondere größer oder gleich 100 kHz, vergleichsweise großen Impedanz der Sekundärwicklung des Zündtransformators, insbesondere wenn Zündspannungen größer als 8 kV erforderlich sind, entsteht daher während des Lampenbetriebs ein hoher Spannungsabfall über der Sekundärwicklung, der ein mehrfaches der Lampenbrennspannung betragen kann. Dieses führt zu Verlusten im Transformatorkern und darüber hinaus muss von dem Betriebsgerät bzw. Spannungswandler eine entsprechend höhere Ausgangsspannung bereitgestellt wer- den muss. Die bereitzustellende, durch die Sekundärwicklung verursachte Blindleistung führt zu Verlusten in dem Spannungswandler.WO 2005/011339 A1 discloses an operating device designed as a class E converter for applying a vehicle headlight high-pressure discharge lamp with a substantially sinusoidal, high-frequency alternating current. The operating device comprises an ignition device for igniting the gas discharge in the high-pressure discharge lamp, wherein the ignition device is designed according to an embodiment as a pulse ignition device having as essential elements a spark gap, an ignition transformer and a starting capacitor. To ignite the gas discharge in the high-pressure discharge lamp of the ignition capacitor is charged to discharge when reaching the breakdown voltage of the spark gap on this and the primary winding of the ignition transformer, so that in the secondary winding of the ignition transformer required for ignition high voltage pulses for the high pressure discharge lamp are induced. The disadvantage here is that the secondary winding of the ignition transformer is connected in the lamp circuit and thereby flows through after the ignition of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp from the high-frequency lamp current. Due to the at relatively high frequencies, in particular greater than or equal to 100 kHz, comparatively large impedance of the secondary winding of the ignition transformer, especially when ignition voltages greater than 8 kV are required, therefore, during lamp operation, a high voltage drop across the secondary winding, which may be a multiple of the lamp voltage , This leads to losses in the transformer core and, moreover, a correspondingly higher output voltage must be provided by the operating device or voltage converter. The reactive power to be provided, caused by the secondary winding leads to losses in the voltage converter.
Die US 6,194,844 offenbart eine Zündvorrichtung für eine Hochdruckentladungslampe bei der der Lampenstrom nicht durch die Sekundärwicklung eines Zündtransformators fließen muss. Bei der vorgeschlagenen Lösung befindet sich jedoch ein Kondensator in Reihe zur Hochdruckentladungslampe, der von einer Gleichspan- nungsquelle auf die Zündspannung der Hochdruckentladungslampe aufgeladen wird. In Figur 11 ist das Grundschema dieser Gleichspannungszündung dargestellt. Die Gleichspannungsquelle 1104 lädt zum Zünden der Hochdruckentladungslampe 1103 den Kondensator 1102 auf die Zündspannung der Hochdruckentladungslampe auf. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass der vom Spannungswandler 1101 bereitgestellte Lampenwechselstrom während des nachfolgenden Betriebs durch diesen Kondensator 1102 fließen muss. Diese Anordnung ist daher nur für einen Lampenbetrieb mit äußerst hoher Frequenz des Lampenstroms geeignet, da anderenfalls die Kapazität des besagten Kondensators sehr groß dimensioniert werden müsste und die in ihm gespeicherte Energie beim Durchbruch der Entladungsstrecke der Hochdruckentladungslampe zu deren Zerstörung führen würde.US 6,194,844 discloses an ignition device for a high pressure discharge lamp in which the lamp current does not have to flow through the secondary winding of an ignition transformer. In the proposed solution, however, there is a capacitor in series with the high-pressure discharge lamp, which is of a DC voltage voltage source is charged to the ignition voltage of the high pressure discharge lamp. FIG. 11 shows the basic diagram of this DC voltage ignition. The DC voltage source 1104 charges the capacitor 1102 to ignite the high-pressure discharge lamp 1103 to the ignition voltage of the high-pressure discharge lamp. A disadvantage of this solution is that the alternating lamp current provided by the voltage converter 1101 must flow through this capacitor 1102 during subsequent operation. This arrangement is therefore only suitable for lamp operation with extremely high frequency of the lamp current, since otherwise the capacitance of said capacitor would have to be very large and the energy stored in it would lead to their destruction upon breakthrough of the discharge path of the high-pressure discharge lamp.
Der besagte Kondensator darf, um einen hohen Wirkungsgrad der gesamten Schaltung zu gewährleisten, bei der äußerst hohen Frequenz des Lampenstroms nur geringe Verluste verursachen, was dieses Bauelement sehr teuer macht. Darüber hinaus führt der endliche Widerstand des Lampengefäßes einer heißen Hochdruckentladungslampe im Fall einer sofortigen Heiß-Wiederzündung, unmittelbar nach dem Ausschalten der Hochdruckentladungslampe, zu einer zusätzlichen Belastung der Gleichspannungsquelle, da ein Teil des von ihr bereitgestellten Stroms über das heiße Lampengefäß abfließt. Das nach dem Ausschalten der Hochdruckentladungslam- pe noch heiße, üblicherweise aus Quarzglas bestehende Lampengefäß besitzt nämlich im ungünstigen Fall einen Widerstand von nur 15 Megaohm bis 20 Megaohm, so dass der Widerstand der Hochdruckentladungslampe im ausgeschalteten Zustand ebenfalls nur einen Widerstand in diesem Bereich aufweist. In Figur 13 ist der Widerstand R einer Fahrzeugscheinwerfer-Hochdruckentladungslampe mit einer Entla- dungsgefäß aus Quarzglas und einer Nennleistung von 35 Watt im ausgeschalteten Zustand in Abhängigkeit von der Zeitspanne toff, die seit dem Ausschalten der Hochdruckentladungslampe verstrichen ist, für unterschiedliche Brenndauern ton der Hochdruckentladungslampe dargestellt. Beispielsweise besitzt die Hochdruckentla- dungslampe bei einer Brenndauer von 5 Minuten unmittelbar nach dem Ausschalten einen Widerstand von weniger als 20 Megaohm. Etwa 9 Sekunden nach dem Ausschalten hat ihr Widerstandswert auf 100 Megaohm zugenommen. Die Anstiegsge- schwindigkeit des Widerstandswertes hängt, neben der Lampe selbst, von der Wärmekapazität der Leuchte bzw. des Scheinwerfers sowie deren bzw. dessen thermischer Ankopplung an die Umgebung ab. Die in der US 6,194,844 offenbarte Gleichspannungsquelle kann daher nicht als Spannungswandler mit einem kleinen Piezo- transformator geringer Leistung realisiert werden.Said capacitor may, in order to ensure high efficiency of the entire circuit, at the extremely high frequency of the lamp current cause only small losses, which makes this device very expensive. In addition, the finite resistance of the lamp vessel of a hot high pressure discharge lamp in the case of instantaneous hot re-ignition immediately after the high pressure discharge lamp is turned off results in an additional load on the DC voltage source as some of the current it provides drains off via the hot lamp vessel. The lamp vessel, which is still hot after switching off the high-pressure discharge lamp and is usually made of quartz glass, has a resistance of only 15 megohms to 20 megohms in the unfavorable case, so that the resistance of the high-pressure discharge lamp when switched off also has only one resistance in this range. In FIG. 13, the resistance R of a vehicle headlight high-pressure discharge lamp with a discharge vessel made of quartz glass and a rated power of 35 watts in the off state as a function of the time period t off , which has elapsed since the high-pressure discharge lamp was switched off , for different burning times t on High pressure discharge lamp shown. For example, the high-pressure discharge lamp has a resistance of less than 20 megohms for a burning time of 5 minutes immediately after switching off. About 9 seconds after switching off, its resistance has increased to 100 megohms. The rising speed of the resistance depends, in addition to the lamp itself, on the heat capacity of the lamp or the headlamp and their or its thermal coupling to the environment. The DC voltage source disclosed in US Pat. No. 6,194,844 can therefore not be realized as a voltage converter with a small, low-power piezo transformer.
II. Darstellung der ErfindungII. Presentation of the invention
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben oder Zünden einer Hochdruckentladungslampe sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Hochdruckentladungslampe bereitzustellen, bei der die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik nicht auftreten.It is an object of the invention to provide a generic device for operating or igniting a high-pressure discharge lamp and a method for operating a high-pressure discharge lamp, in which the aforementioned disadvantages of the prior art do not occur.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 19 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.This object is achieved by a device having the features of claim 1 and by a method having the features of claim 19. Particularly advantageous embodiments of the invention are described in the dependent claims.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben oder Zünden einer Hochdruckent- ladungslampe weist ein spannungsabhängiges Schaltmittel zum Erzeugen der Zündspannung für die Hochdruckentladungslampe auf, wobei die Schaltschwellenspannung des spannungsabhängigen Schaltmittels größer oder gleich der Zündspannung der Hochdruckentladungslampe ist. Dadurch kann eine Zündvorrichtung realisiert werden, die zur Erzeugung der Zündspannungsimpulse für die Hochdruckentla- dungslampe ohne Verwendung eines Zündtransformators bzw. ohne Verwendung eines Kondensators, der vom Lampenstrom durchflössen werden muss, auskommt. Dementsprechend besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht den oben erläuterten Nachteil des Standes der Technik beim Lampenbetrieb mit hochfrequentem Wechselstrom. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht ferner die Erzeugung wesentlich kürzerer Zündspannungsimpulse, da kein Zündtransformator beteiligt ist, dessen parasitäre Elemente zu einer Verbreiterung der Zündspannungsimpulse führen würden. Daher lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders gut in Kombination mit einem Betriebsgerät einsetzen, das die Hochdruckentladungslampe mit einem hochfrequenten Lampenstrom versorgt.The device according to the invention for operating or igniting a high-pressure discharge lamp has a voltage-dependent switching means for generating the ignition voltage for the high-pressure discharge lamp, wherein the switching threshold voltage of the voltage-dependent switching means is greater than or equal to the ignition voltage of the high-pressure discharge lamp. As a result, it is possible to realize an ignition device which manages to generate the ignition voltage pulses for the high-pressure discharge lamp without the use of an ignition transformer or without the use of a capacitor through which the lamp current flows. Accordingly, the device according to the invention does not have the above-described disadvantage of the prior art in lamp operation with high-frequency alternating current. The device according to the invention also makes it possible to generate substantially shorter ignition voltage pulses, since no ignition transformer is involved whose parasitic elements would lead to a broadening of the ignition voltage pulses. Therefore, the device according to the invention can be particularly well in Use a combination with a control gear that supplies the high-pressure discharge lamp with a high-frequency lamp current.
Die oben genannte Zündspannung der Hochdruckentladungslampe ist die zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe erforderliche Spannung. Um unter allen möglichen Zuständen der Hochdruckentladungslampe eine Zündung der Gasentladung garantieren zu können, sind beispielsweise Zündspannungen von bis zu 30 Kilovolt erforderlich. Sogar in dem günstigen Fall, dass die Hochdruckentladungslampe mit einer Zündhilfe versehen ist, beispielsweise einer kapazitiv an die Gasentladungselektroden der Hochdruckentladungslampe gekoppelten Zündhilfsbe- Schichtung auf dem Entladungsgefäß oder auf der Außen- bzw. Innenseite eines das Entladungsgefäß umschließenden Außenkolbens, kann die erforderliche Zündspannung noch 8 IcV betragen. Die Schaltschwellenspannung des spannungsabhängigen Schaltmittels beträgt daher vorzugsweise mindestens 8 kV.The above-mentioned ignition voltage of the high-pressure discharge lamp is the voltage required for igniting the gas discharge in the high-pressure discharge lamp. To be able to guarantee an ignition of the gas discharge under all possible conditions of the high-pressure discharge lamp, for example, ignition voltages of up to 30 kilovolts are required. Even in the favorable case that the high-pressure discharge lamp is provided with a starting aid, for example a Zündhilfsbe- layering capacitively coupled to the gas discharge electrodes of the high-pressure discharge lamp on the discharge vessel or on the outside or inside of an outer bulb surrounding the discharge vessel, the required ignition voltage still 8 IcV amount. The switching threshold voltage of the voltage-dependent switching means is therefore preferably at least 8 kV.
Um derart hohe Zündspannungen auf einfache Weise generieren zu können, umfasst das spannungsabhängige Schaltmittel mindestens eine Funkenstrecke. Die Schaltschwellenspannung, das heißt, die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke kann durch Verändern des Abstands ihrer Elektroden bzw. des Drucks des verwendeten Füllgases auf den gewünschten Wert bzw. auf einen Wert größer oder gleich der Zündspannung der Hochdruckentladungslampe eingestellt werden. Alternativ können dazu statt einer Funkenstrecke auch mehrere in Serie geschaltete Funkenstrecke oder eine fremdtriggerbare Funkenstrecke mit zusätzlicher Zündelektrode verwendet werden. Anstelle von Funkenstrecken können aber auch andere spannungsabhängige Schaltmittel, beispielsweise Thyristoren oder spannungsabhängige Widerstände oder eine Kombination der vorgenannten Bauteile eingesetzt werden.In order to generate such high ignition voltages in a simple manner, the voltage-dependent switching means comprises at least one spark gap. The switching threshold voltage, that is, the spark gap breakdown voltage can be adjusted to the desired value or to a value greater than or equal to the ignition voltage of the high-pressure discharge lamp by changing the spacing of its electrodes or the pressure of the filling gas used. Alternatively, instead of a spark gap, it is also possible to use a plurality of series-connected spark gap or a spark triggerable spark gap with additional ignition electrode. Instead of spark gaps but other voltage-dependent switching means, such as thyristors or voltage-dependent resistors or a combination of the aforementioned components can be used.
Vorzugsweise ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein auf die Schaltschwellenspannung aufladbares Ladungsspeichermittel vorgesehen, um die Energie für den Durchbruch des spannungsabhängigen Schaltmittels bereitzustellen. Bei dem vorgenannten Ladungsspeichermittel handelt es sich vorzugsweise um einen oder mehrere Kondensatoren, die für hohe Spannungen ausgelegt sind. Gemäß der bevorzugten Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung wird das Ladungsspeichermittel vorzugsweise mit Hilfe eines Piezotransformators oder einer Spannungs- vervielfachungsschaltung oder einer Kombination davon aufgeladen. Mit Hilfe des Piezotransformators oder der Spannungsvervielfachungsschaltung bzw. der Kombi- nation daraus, können auf relativ einfache Weise die erforderlichen hohen Spannungen erzeugt werden. Der Piezotransformator kann unmittelbar von dem Spannungs- wandler, der auch die Brennspannung für die Hochdruckentladungslampe generiert, mit Spannung versorgt werden. Die Spannungsvervielfachungsschaltung wird beispielsweise über einen in den Lampenstromkreis geschalteten Transformator oder bzw. und einen Serienresonanzkreis mit Energie versorgt oder aber ist dem Piezotransformator nachgeschaltet, um dessen Ausgangsspannung nochmals zu erhöhen.Preferably, in the device according to the invention, a charge storage means which can be charged to the switching threshold voltage is provided in order to provide the energy for the breakdown of the voltage-dependent switching means. The aforementioned charge storage means is preferably one or more capacitors designed for high voltages. According to the preferred embodiments of the invention, the charge storage means is preferably charged by means of a piezotransformer or a voltage multiplier circuit or a combination thereof. By means of the piezotransformer or the voltage multiplier circuit or the combination thereof, the required high voltages can be generated in a relatively simple manner. The piezotransformer can be supplied with voltage directly from the voltage converter, which also generates the operating voltage for the high-pressure discharge lamp. The voltage multiplier circuit is supplied with energy, for example, via a transformer connected to the lamp circuit and / or a series resonant circuit or is connected downstream of the piezotransformer in order to increase its output voltage again.
Vorteilhafterweise ist ein Spannungswandler vorgesehen, um aus der Netzspannung, beispielsweise aus dem 230 Volt Niederspannungswechselstromnetz oder aus der Bordnetzspannung eines Kraftfahrzeugs, die Spannungsversorgung des spannungs- abhängigen Schaltmittels während der Zündphase der Hochdruckentladungslampe sicherzustellen und die Versorgung der Hochdruckentladungslampe mit einem Strom wechselnder Polarität zu gewährleisten. Mit Hilfe des Spannungswandlers können unterschiedliche Betriebsmodi realisiert werden, um die unterschiedlichen Erfordernisse der Hochdruckentladungslampe während ihrer Zündphase und während des Lampenbetriebs nach Beendigung der Zündphase zu erfüllen. Vorzugsweise wird mittels des Spannungswandlers während der Zündphase der Hochdruckentladungslampe eine erste Versorgungsspannung für das spannungsabhängige Schaltmittel generiert und nach erfolgter Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe eine zweite Versorgungsspannung zum Erzeugen eines Lampenstroms mit wechselnder Polarität generiert.Advantageously, a voltage converter is provided in order to ensure the voltage supply of the voltage-dependent switching means during the ignition phase of the high-pressure discharge lamp from the mains voltage, for example from the 230 volt low-voltage AC mains or the vehicle electrical system voltage of a motor vehicle and to ensure the supply of the high-pressure discharge lamp with a current of alternating polarity. With the aid of the voltage converter, different operating modes can be realized in order to meet the different requirements of the high-pressure discharge lamp during its ignition phase and during lamp operation after completion of the ignition phase. Preferably, a first supply voltage for the voltage-dependent switching means is generated by means of the voltage converter during the ignition phase of the high-pressure discharge lamp and generates a second supply voltage for generating a lamp current with alternating polarity after ignition of the gas discharge in the high pressure discharge lamp.
Der Spannungswandler ist daher vorzugsweise als Wechselrichter bzw. Wechselspannungsumrichter ausgebildet, der mit unterschiedlichen Takt- oder Schaltfrequenzen betreibbar ist. Zum Erzeugen der oben genannten ersten und zweiten Versorgungsspannung wird der Wechselrichter vorzugsweise mit Schaltfrequenzen aus unterschiedlichen Frequenzbereichen betrieben. Dadurch kann auf einfache Weise sichergestellt werden, dass nach erfolgter Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe an dem spannungsabhängigen Schaltmittel nur noch eine geringere Spannung als seine Schaltschwellenspannung anliegt und somit keine weiteren Zündspannungsimpulse generiert werden.The voltage converter is therefore preferably designed as an inverter or AC converter, which is operable with different clock or switching frequencies. To generate the above-mentioned first and second supply voltage, the inverter is preferably operated with switching frequencies from different frequency ranges. This can be done easily be ensured that after the ignition of the gas discharge in the high pressure discharge lamp to the voltage-dependent switching means only a lower voltage than its switching threshold voltage is applied and thus no further ignition voltage pulses are generated.
Vorteilhafterweise ist ein Filternetzwerk vorgesehen, um den Spannungswandler während der Zündphase der Hochdruckentladungslampe vor dem Zündspannungsimpuls bzw. den Zündspannungsimpulsen zu schützen. Das Filternetzwerk kann im einfachsten Fall von der Lampendrossel gebildet werden, die während des Lampenbetriebs nach Beendigung der Zündphase der Hochdruckentladungslampe den Lam- penstrom begrenzt. Zusätzlich kann das Filternetzwerk ein Tiefpassfilter umfassen, um den Spannungswandler gegen die Zündspannungsimpulse, die Spannungen aus einem wesentlich höheren Frequenzspektrum besitzen als der Lampenstrom, weiter abzuschirmen. Nach erfolgter Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe sorgt das spannungsabhängige Schaltmittel für eine galvanische Tren- nung zwischen den Komponenten der Zündvorrichtung und dem Spannungswandler. Dadurch ist keine vollständige Deaktivierung der Vorrichtung, welche die Aufladung des Ladungsspeichermittels bewerkstelligt, erforderlich und es sind keine negativen Auswirkungen, beispielsweise auf die Lebensdauer der Hochdruckentladungslampe, durch einen dauerhaften Gleichstromfluss zu befürchten. Dieses ermöglicht eine be- sonders einfache Realisierung der Zündvorrichtung.Advantageously, a filter network is provided to protect the voltage converter during the ignition phase of the high pressure discharge lamp before the ignition voltage pulse or the ignition voltage pulses. The filter network can be formed in the simplest case of the lamp inductor, which limits the lamp current during lamp operation after completion of the ignition phase of the high pressure discharge lamp. In addition, the filtering network may include a low pass filter to further shield the voltage transformer from the ignition voltage pulses, which have voltages from a much higher frequency spectrum than the lamp current. After ignition of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp, the voltage-dependent switching means ensures galvanic separation between the components of the ignition device and the voltage converter. As a result, complete deactivation of the device which accomplishes the charging of the charge storage means is not required, and there is no fear of adverse effects, for example on the life of the high-pressure discharge lamp, due to a permanent DC flow. This allows a particularly simple realization of the ignition device.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst nur wenige Bauelemente und kann daher im Lampensockel einer Hochdruckentladungslampe untergebracht werden. Daher lässt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders vorteilhaft bei Halogen- Metalldampf-Hochdruckentladungslampen für Kraftfahrzeugscheinwerfer, insbeson- dere auch bei quecksilberfreien Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampen für Kraftfahrzeugscheinwerfer verwenden.The device according to the invention comprises only a few components and can therefore be accommodated in the lamp base of a high-pressure discharge lamp. Therefore, the device according to the invention can be used particularly advantageously in metal halide high-pressure discharge lamps for motor vehicle headlights, in particular also in mercury-free metal halide high-pressure discharge lamps for motor vehicle headlights.
Ein sehr hoher Strom durch die Hochdruckentladungslampe bzw. ein hoher Energieeintrag innerhalb der relativ kurzen Dauer des bzw. der Zündspannungsimpulse kann zu einem Abtrag von Elektrodenmaterial führen, das sich teilweise auf der inneren Oberfläche des Entladungsgefäßes niederschlägt. Dieses führt zu einer Schädigung der Elektrode und zu einer Schwärzung und damit Beeinträchtigung der Lichtdurchlässigkeit sowie einer erhöhten thermischen Belastung des Entladungsgefäßes. Außerdem wird dadurch auch die Zusammensetzung des Entladungsplasmas aufgrund der veränderten Temperaturverteilung innerhalb der Hochdruckentladungslampe beeinflusst. Alle Faktoren bewirken eine Reduktion der Lebensdauer der Hochdruckentladungslampe. In Figur 12 ist die über viele Versuchslampen gemittelte, normierte Lebensdauer L/LQ von 35 Watt-Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampen in Abhängigkeit der im Ladungsspeichermittel gespeicherten Energie E zum Zeitpunkt des Erreichens der Schaltschwellenspannung und des Umschaltens des span- nungsabhängigen Schaltmittels dargestellt. Für die Messung wurde die Vorrichtung gemäß dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel mit der Funkenstrecke 131 als spannungsabhängiges Schaltmittel und dem Kondensator 132 als Ladungsspeichermittel verwendet. Die Energie E berechnet sich gemäß der Formel:A very high current through the high-pressure discharge lamp or a high energy input within the relatively short duration of the ignition voltage pulses or can lead to a removal of electrode material, which is reflected in part on the inner surface of the discharge vessel. This leads to damage the electrode and to a blackening and thus impairment of light transmission and increased thermal stress on the discharge vessel. In addition, this also affects the composition of the discharge plasma due to the changed temperature distribution within the high-pressure discharge lamp. All factors cause a reduction in the life of the high pressure discharge lamp. FIG. 12 shows the normalized lifetime L / L Q of 35 watt metal-halide high-intensity discharge lamps, averaged over many experimental lamps, as a function of the energy E stored in the charge storage means at the time the switching threshold voltage is reached and the voltage-dependent switching means is switched over. For the measurement, the device according to the embodiment shown in Figure 1 with the spark gap 131 was used as a voltage-dependent switching means and the capacitor 132 as a charge storage means. The energy E is calculated according to the formula:
E = v2 c]32 υ\E = v 2 c ] 32 υ \
wobei C132 die Kapazität des Ladungsspeichermittels bzw. des Kondensators 132 und Us die Schaltschwellenspannung des spannungsabhängigen Schaltmittels bzw. die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 131 bezeichnen.where C 132 is the capacitance of the charge storage means or capacitor 132 and U s is the switching threshold voltage of the voltage dependent switching means and the breakdown voltage of the spark gap 131, respectively.
Die in Figur 12 dargestellte Messreihe wurde durch Verändern der Kapazität des Kondensators 132 und damit der Energie E durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass die Kapazität C132 des Kondensators 132 so dimensioniert werden sollte, dass die sich aus der Schaltschwellenspannung ergebende Energie E kleiner als 0,5 Joule und vorzugsweise sogar kleiner als 0,1 Joule ist. Bei dem letztgenannten Wert für die Energie E beträgt die Lebensdauer der Hochdruckentladungslampen noch 70 Prozent des Vergleichswerts L0. Lampen mit höherer Nennleistung als 35 Watt können während des Zündvorgangs bei gleichen Anforderungen an die Lebensdauer mit höherer E- nergie beaufschlagt werden. Allgemein sollte die Kapazität Cj 39 des Ladungsspei- chermittels bzw. des Kondensators 132 der nachstehenden Bedingung genügen:The series of measurements shown in FIG. 12 has been carried out by changing the capacitance of the capacitor 132 and thus of the energy E. It was found that the capacitance C 132 of the capacitor 132 should be dimensioned such that the energy E resulting from the switching threshold voltage is less than 0.5 Joule and preferably even less than 0.1 Joule. At the latter value for the energy E, the life of the high-pressure discharge lamps is still 70 percent of the comparison value L 0 . Lamps with a nominal power higher than 35 watts can be charged with higher energy during the ignition process with the same lifetime requirements. Generally, the capacitance C j 39 of the charge storage means or capacitor 132 should satisfy the following condition:
C j 32 < [(2 • 0,5 J) / U2 S] • [P / 35 W] und vorzugsweise sogarC j 32 <[(2 • 0.5 J) / U 2 S ] • [P / 35 W] and preferably even
C 132 < [(2 - 0,1 J) / U2J - [P / 35 W] wobei P die Nennleistung der Hochdruckentladungslampe, Us die Schaltschwellenspannung des spannungsabhängigen Schaltmittels bzw. der Funkenstrecke 131 und C 132 die Kapazität des Ladungsspeichermittels bzw. des Kondensators 132 bezeichnen.C 132 <[(2 - 0.1 J) / U 2 J - [P / 35 W] where P denotes the rated output of the high-pressure discharge lamp, U s the switching threshold voltage of the voltage-dependent switching means or the spark gap 131 and C 132 the capacitance of the charge storage means or of the capacitor 132.
Für den Betrieb einer Kraftfalirzeugscheinwerfer-Halogen-Metalldampf-Hochdruck- entladungslampe mit einer Nennleistung von 35 Watt ist die Kapazität des Ladungsspeichermittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorzugsweise kleiner als 5,1 nF und besonders bevorzugt sogar kleiner als 3,2 nF.For the operation of a high power tungsten headlight metal halide high pressure discharge lamp with a rated power of 35 watts, the capacity of the charge storage device of the device according to the invention is preferably less than 5.1 nF and more preferably even less than 3.2 nF.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren können sowohl für Hochdruckentladungslampen, bei denen die Zündung über die beiden Hauptelektroden, das heißt, über ihre Gasentladungselektroden erfolgt, als auch für Hochdruckentladungslampen, die mit einer Zündhilfselektrode versehen sind, eingesetzt werden.The device according to the invention and the method according to the invention can be used both for high-pressure discharge lamps in which the ignition takes place via the two main electrodes, that is to say via their gas discharge electrodes, and for high-pressure discharge lamps which are provided with an auxiliary starting electrode.
III. Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele Nachstehend wird die Erfindung anhand mehrere bevorzugte Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:III. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention will be explained in more detail below with reference to several preferred embodiments. Show it:
Figur 1 Das Grundschema einer Schaltungsanordnung zum Zünden und Betreiben einer Hochdruckentladungslampe mit der erfindungsgemäßen VorrichtungFigure 1 The basic diagram of a circuit arrangement for igniting and operating a high-pressure discharge lamp with the device according to the invention
Figur 2 Eine Schaltungsskizze der Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungs- beispiel der ErfindungFigure 2 is a circuit diagram of the device according to the first embodiment of the invention
Figur 3 Eine Schaltungsskizze der Vorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der ErfindungFigure 3 is a circuit diagram of the device according to the second embodiment of the invention
Figur 4 Eine Schaltungsskizze der Vorrichtung gemäß dem dritten Ausführungs- beispiel der ErfindungFigure 4 is a circuit diagram of the device according to the third embodiment of the invention
Figur 5 Eine Schaltungsskizze der Vorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung Figur 6 Eine Schaltungsskizze der Vorrichtung gemäß dem fünften Ausfuhrungsbeispiel der ErfindungFigure 5 is a circuit diagram of the device according to the fourth embodiment of the invention Figure 6 is a circuit diagram of the device according to the fifth exemplary embodiment of the invention
Figur 7 Eine Schaltungsskizze der Vorrichtung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der ErfindungFigure 7 is a circuit diagram of the device according to the sixth embodiment of the invention
Figur 8 Eine Schaltungsskizze der Vorrichtung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der ErfindungFigure 8 is a circuit diagram of the device according to the seventh embodiment of the invention
Figur 9 Eine Schaltungsskizze der Vorrichtung gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der ErfindungFigure 9 is a circuit diagram of the device according to the eighth embodiment of the invention
Figur 10 Eine Schaltungsskizze der Vorrichtung gemäß dem neunten Ausführungs- beispiel der ErfindungFigure 10 is a circuit diagram of the device according to the ninth embodiment of the invention
Figur 11 Das Grundschema einer Vorrichtung zum Zünden und Betreiben einer Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der TechnikFigure 11 The basic scheme of an apparatus for igniting and operating a high-pressure discharge lamp according to the prior art
Figur 12 Die Lebensdauer der Hochdruckentladungslampe in Abhängigkeit von der im Ladungsspeichermittel zum Zündzeitpunkt gespeicherten EnergieFIG. 12 The service life of the high-pressure discharge lamp as a function of the energy stored in the charge storage means at the ignition time
Figur 13 Den Widerstand der Hochdruckentladungslampe im ausgeschalteten Zustand in Abhängigkeit von der nach dem Ausschalten der Hochdruckentladungslampe verstrichenen ZeitspanneFIG. 13 The resistance of the high-pressure discharge lamp in the switched-off state as a function of the time elapsed after the high-pressure discharge lamp has been switched off
Anhand der Figur 1 soll das Grundprinzip der erfindungsgemäßen Zündung und der Betrieb der Hochdruckentladungslampe dargestellt werden. Die Vorrichtung zum Betreiben der Hochdruckentladungslampe 10 umfasst einen Spannungswandler 11, der aus der Netzspannung, beispielsweise der Bordnetzspannung eines Kraftfahrzeugs oder der Netzwechselspannung von 230 Volt bzw. 120 Volt, eine hochfrequente Wechselspannung generiert, und ein Filternetzwerk 12 sowie eine Zündvorrichtung 13. Das Filternetzwerk 12 besteht im einfachsten Fall nur aus der Lampendros- sei 121, die während des Lampenbetriebs nach Beendigung der Zündphase der Hochdruckentladungslampe 10 vom Lampenstrom durchflössen wird und diesen begrenzt. Das Filternetzwerk 12 kann somit zur Stabilisierung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe 10 dienen. Zusätzlich kann das Filternetzwerk 12 optional ein Tiefpassfilter 122, 123 aufweisen, das in Figur 1 mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Bei dem Spannungswandler 11 handelt es sich beispielsweise um einen Klasse-E-Konverter gemäß der WO 2005/011339 Al oder um einen beliebigen anderen DC-AC-Konverter oder AC-AC-Konverter. Die Zündvorrichtung 13 besteht aus einer Funkenstrecke 131, deren Durchbruchsspannung größer oder gleich der Heiß-Neu-Zündspannung der Hochdruckentladungslampe 10 ist, das heißt, größer oder gleich der höchsten überhaupt möglichen Zündspannung ist, und einem Kondensator 132, der auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 131 aufladbar ist.The basic principle of the ignition according to the invention and the operation of the high-pressure discharge lamp shall be illustrated with reference to FIG. The device for operating the high-pressure discharge lamp 10 comprises a voltage converter 11 which generates a high-frequency alternating voltage from the mains voltage, for example the vehicle electrical system voltage or the mains alternating voltage of 230 volts or 120 volts, and a filter network 12 and an ignition device 13. The filter network 12 In the simplest case, it consists only of the lamp bulb 121, which is traversed by the lamp current during lamp operation after completion of the ignition phase of the high-pressure discharge lamp 10 and limits it. The filter network 12 can thus to stabilize the gas discharge in the high-pressure discharge lamp 10 serve. In addition, the filter network 12 may optionally include a low-pass filter 122, 123, which is indicated in Figure 1 with dashed lines. The voltage converter 11 is, for example, a class E converter according to WO 2005/011339 A1 or any other DC-AC converter or AC-AC converter. The ignition device 13 consists of a spark gap 131 whose breakdown voltage is greater than or equal to the hot re-ignition voltage of the high-pressure discharge lamp 10, that is, greater than or equal to the highest possible ignition voltage at all, and a capacitor 132 which is responsive to the breakdown voltage of the spark gap 131 is rechargeable.
Zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe 10 wird der Spannungswandler 11 in einem ersten Betriebsmodus betrieben, um eine erste Versorgungsspannung für die Zündvorrichtung 13 zu generieren und das Aufladen des Kondensators 132 auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 131 zu ermöglichen. Die Verbindung zwischen Spannungswandler 1 1 und Kondensator 132 sowie gegebenenfalls zusätzlichen Elementen einer Ladeanordnung sind der Übersichtlichkeit halber in Figur 1 nicht dargestellt. Erreicht die Spannung am Kondensator 132 die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 131, so wird die Hochdruckentladungslampe 10 mit Hochspannungsimpulsen beaufschlagt, die zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe führen. Das Filternetzwerk 12 schützt den Spannungswandler 1 1 während der Zündphase der Hochdruckentladungslampe 10 vor diesen Hochspannungsimpulsen, die eine Breite bzw. Dauer von ca. 10 bis 950 Nanosekunden besitzen. Anschließend wird der Spannungswandler 11 in einem zweiten Betriebsmodus betrieben, um eine zweite Versorgungsspannung für die Hochdruckentladungslampe 10 zu generieren und diese mit einem Wechselstrom zu versorgen, dessen Frequenz oberhalb von 100 kHz liegt. Die Frequenz des Lampenstroms, hierunter wird die Grundfrequenz oder Grundschwingung bei einer Fourier- analyse oder Fourierzerlegung des zeitlichen Verlaufs des Lampenstroms verstanden, ist deutlich kleiner als das Frequenzspektrum der oben erwähnten Hochspannungs- impulse während der Zündphase der Hochdruckentladungslampe 10, was den Betrieb der Hochdruckentladungslampe 10 durch den Spannungswandler 11 trotz des Filters 12 zulässt, und zugleich den Schutz des Spannungswandlers 1 1 vor den Hochspan- nungsimpulsen der Zündvorrichtung 13 ermöglicht. Während des zweiten Betriebsmodus des Spannungswandlers 11 wird der Kondensator 132 nur noch auf eine geringere Spannung als die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 131 aufgeladen, so dass die Funkenstrecke 131 während des Lampenbetriebs, nach Beendigung der Zündphase eine Potentialtrennung zwischen Zündvorrichtung 13 und Spannungswandler 11 sowie Hochdruckentladungslampe 10 bewirkt.To ignite the gas discharge in the high-pressure discharge lamp 10, the voltage converter 11 is operated in a first operating mode in order to generate a first supply voltage for the ignition device 13 and to allow the charging of the capacitor 132 to the breakdown voltage of the spark gap 131. The connection between voltage converter 1 1 and capacitor 132 and, if appropriate, additional elements of a charging arrangement are not shown in FIG. 1 for the sake of clarity. If the voltage across the capacitor 132 reaches the breakdown voltage of the spark gap 131, the high-pressure discharge lamp 10 is subjected to high-voltage pulses which lead to the ignition of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp. The filter network 12 protects the voltage converter 1 1 during the ignition phase of the high-pressure discharge lamp 10 before these high-voltage pulses, which have a width or duration of about 10 to 950 nanoseconds. Subsequently, the voltage converter 11 is operated in a second operating mode to generate a second supply voltage for the high-pressure discharge lamp 10 and to supply it with an alternating current whose frequency is above 100 kHz. The frequency of the lamp current, which is understood as the fundamental frequency or fundamental in a Fourier analysis or Fourier decomposition of the time profile of the lamp current is significantly smaller than the frequency spectrum of the above-mentioned high-voltage pulses during the ignition phase of the high-pressure discharge lamp 10, which the operation of the high-pressure discharge lamp 10th by the voltage converter 11 despite the filter 12 permits, and at the same time the protection of the voltage converter 1 1 before the high-voltage voltage pulses of the ignition device 13 allows. During the second operating mode of the voltage converter 11, the capacitor 132 is only charged to a lower voltage than the breakdown voltage of the spark gap 131, so that the spark gap 131 causes a potential separation between igniter 13 and voltage converter 11 and high-pressure discharge lamp 10 during lamp operation, after completion of the ignition phase ,
Der Spannungswandler 11 versorgt die Hochdruckentladungslampe 10 nach erfolgter Zündung mit einem Lampenstrom mit einer Frequenz von 1,3 MHz. Die Drossel 121 ist als hochspannungsfeste Drossel mit einer Induktivität von 11 μH bzw. 38 μH ausgebildet. Bei der Lampe 10 handelt es sich um eine quecksilberfreie bzw. quecksilberhaltige Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe mit einer Nennleistung von 35 Watt und einer nominellen Brennspannung von 45 Volt bzw. 85 Volt, die zur Verwendung in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer vorgesehen ist. Die Funkenstrecke 131 besitzt eine Schaltschwellenspannung bzw. Durchbruchsspannung von 25 kV. Der Kondensator 132 ist für eine Spannung von bis zu 30 IcV ausgelegt und besitzt eine Kapazität von 100 pF. Die angegebenen Induktivitätswerte der Drossel 121 sind dabei so gewählt, dass neben dem Schutz des Spannungswandlers 11 auch eine Stabilisierung des Gasentladungsstroms bewerkstelligt wird. Falls die Hochdruckentladungslampe nach erfolgter Zündung mit einem Lampenstrom mit einer Frequenz von 700 kHz statt der oben genannten 1,3 MHz betrieben werden, so ist die Drossel 121 derart zu dimensionieren, dass ihre Induktivität 20 μH im Fall der quecksilberfreien Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe und 70 μH im Fall der quecksilberhaltigen Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe beträgt.The voltage converter 11 supplies the high-pressure discharge lamp 10 after ignition with a lamp current with a frequency of 1.3 MHz. The choke 121 is designed as a high-voltage-resistant choke with an inductance of 11 μH or 38 μH. The lamp 10 is a mercury-free or mercury-containing metal halide high-pressure discharge lamp with a rated power of 35 watts and a nominal burning voltage of 45 volts or 85 volts, which is intended for use in a motor vehicle headlight. The spark gap 131 has a switching threshold voltage or breakdown voltage of 25 kV. The capacitor 132 is designed for a voltage of up to 30 IcV and has a capacity of 100 pF. The specified inductance values of the inductor 121 are chosen such that, in addition to the protection of the voltage converter 11, a stabilization of the gas discharge current is accomplished. If the high-pressure discharge lamp is operated after ignition with a lamp current with a frequency of 700 kHz instead of the above-mentioned 1.3 MHz, the inductor 121 is to be dimensioned such that its inductance 20 μH in the case of the mercury-free metal halide high-pressure discharge lamp and 70 μH in the case of the mercury-containing metal halide high-pressure discharge lamp.
In Figur 2 ist schematisch ein erstes Ausfuhrungsbeispiel der erfmdungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Der Spannungswandler ist als Ein-Transistorwandler ausgebildet, der einen Feldeffekttransistor 21 mit integrierter Body-Diode und parasitärer Kapazität sowie einen Transformator 22 mit einer Primärwicklung 221 und zwei Sekundärwicklungsabschnitten 222, 223 und einen parallel zum Feldeffekttransistor 21 und in Serie zur Primärwicklung 221 geschalteten Kondensator 23 umfasst. Das Gate des Feldeffekttransistors 21 ist mit einer Ansteuerungsvorrichtung 211 verbunden. Zur Spannungsversorgung dient eine Gleichspannungsquelle 24, beispielsweise die Bordnetzspannung eines Kraftfahrzeugs. Der erste Sekundärwicklungsabschnitt 222 dient zur Spannungsversorgung der Zündvorrichtung, die von der Gleichrichter- diode 251, dem Widerstand 252, dem strombegrenzenden Element 253, dem Kondensator 254 und der Funkenstrecke 255 gebildet wird. Das in Figur 2 schraffiert dargestellte strombegrenzende Element 253 ist optional. Als strombegrenzendes E- lement 253 kann beispielsweise ein Widerstand, eine Drossel oder eine Reihenschaltung der vorgenannte Bauteile verwendet werden. Das Element 253 erhöht zudem die elektromagnetische Verträglichkeit der Schaltung bzw. Vorrichtung. Es dient zum Schutz der Gasentladungselektroden der Hochdruckentladungslampe 20 und der Funkenstrecke 255 vor einem zu hohen Entladungsstrom des Kondensators 254 und verlängert die Lebensdauer des Kondensators aufgrund einer reduzierten Pulsbeanspruchung. Es kann, insbesondere bei einer geringen Schaltfrequenz des Spannungs- Wandlers, dazu dienen, die zeitliche Ausdehnung des Hochspannungsimpulses bzw. der Hochspannungsimpulse zu verlängern, so dass der niederohmige Zustand der Hochdruckentladungslampe solange erhalten bleibt, bis der vom Spannungswandler gelieferte Strom hierfür sorgt.FIG. 2 schematically shows a first exemplary embodiment of the device according to the invention. The voltage converter is designed as a single-transistor converter comprising a field effect transistor 21 with integrated body diode and parasitic capacitance and a transformer 22 having a primary winding 221 and two Sekundärwicklungsabschnitten 222, 223 and a parallel to the field effect transistor 21 and in series with the primary winding 221 connected capacitor 23rd includes. The Gate of the field effect transistor 21 is connected to a driver 211. The power supply is a DC voltage source 24, for example, the vehicle electrical system voltage of a motor vehicle. The first secondary winding section 222 serves to supply the voltage to the ignition device, which is formed by the rectifier diode 251, the resistor 252, the current-limiting element 253, the capacitor 254 and the spark gap 255. The current-limiting element 253 hatched in FIG. 2 is optional. As a current-limiting element 253, for example, a resistor, a choke or a series circuit of the aforementioned components can be used. The element 253 also increases the electromagnetic compatibility of the circuit or device. It serves to protect the gas discharge electrodes of the high-pressure discharge lamp 20 and the spark gap 255 from an excessively high discharge current of the capacitor 254 and prolongs the life of the capacitor due to a reduced pulse stress. It can, in particular at a low switching frequency of the voltage converter, serve to extend the time extension of the high voltage pulse or the high voltage pulses, so that the low-resistance state of the high-pressure discharge lamp is maintained until the power supplied by the voltage converter ensures this.
Die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 255 ist, wie bereits oben erläutert wur- de, auf die Zündspannung der Hochdruckentladungslampe 20 abgestimmt. Der zweite Sekundärwicklungsabschnitt 223 des Transformators 22 versorgt den Lampenkreis, der hier von dem Filternetzwerk 26, bestehend aus der Lampendrossel 261 und der Transildiode 262, sowie der Hochdruckentladungslampe 20 gebildet wird.As already explained above, the breakdown voltage of the spark gap 255 is matched to the ignition voltage of the high-pressure discharge lamp 20. The second secondary winding section 223 of the transformer 22 supplies the lamp circuit, which is formed here by the filter network 26, consisting of the lamp inductor 261 and the diode 262, and the high-pressure discharge lamp 20.
Zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe wird die Schalt- frequenz des Transistors 21 mittels der Ansteuerungsvorrichtung derart gesteuert, dass sie nahe bei der Resonanzfrequenz des Serienresonanzkreises liegt, der von dem Kondensator 23 und der Primärwicklung 221 gebildet wird. Dabei kann eine Frequenzmodulation der Schaltfrequenz durchgeführt werden, um unabhängig von Toleranzen der für den Serienresonanzkreis verwendeten Bauteile eine Anregung der Resonanz zu gewährleisten. Dadurch wird in dem ersten Sekundärwicklungsab- sclinitt 222 eine ausreichend hohe Spannung induziert, um den Kondensator 254 über die Gleichrichterdiode 251 und den Widerstand 252 sowie das strombegrenzende Bauelement 253 auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 255 aufzuladen. Beim Erreichen der Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 255 entlädt sich der Kondensator 254 über das strombegrenzende Bauelement 253 und die Funkenstrecke 255, so dass die Hochdruckentladungslampe 20 mit einem oder mehreren Hochspannungsimpulsen beaufschlagt wird, die zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe 20 führen. Anschließend wird die Schaltfrequenz des Transistors 21 mittels der Ansteuerungsvorrichtung 211 derart gesteuert, dass sie außerhalb der Resonanz des Resonanzkreises 23, 221 liegt und an dem zweiten Sekundärwicklungsabschnitt 223 eine ausreichend hohe Wechselspannung induziert wird, um die Hochdruckentladungslampe 20 mit ihrer Brennspannung von ca. 45 Volt im Fall einer quecksilberfreien Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe bzw. von ca. 85 Volt im Fall einer quecksilberhaltigen Halogen-Metalldampf- Hochdruckentladungslampe betreiben zu können. Der Kondensator 254 wird dadurch nicht mehr auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 255 aufgeladen, so dass auch keine weiteren Hochspannungsimpulse generiert werden. Die Schaltfrequenz des Transistors 21 liegt oberhalb von 100 kHz, vorzugsweise im Bereich von 0,3- 3,5 MHz, so dass der durch die Lampendrossel 261 und über die Entladungsstrecke der Lampe 20 fließende Lampenstrom ebenfalls diese Frequenz besitzt. Die Lampendrossel 261 dient zur Begrenzung des Lampenstroms. Die Transildiode 262 schützt den Transformator 22 und den Transistor 21 während der Zündphase der Lampe 20 vor den Hochspannungsimpulsen der Funkenstrecke 255.For igniting the gas discharge in the high-pressure discharge lamp, the switching frequency of the transistor 21 is controlled by means of the driving device so as to be close to the resonance frequency of the series resonant circuit formed by the capacitor 23 and the primary winding 221. In this case, a frequency modulation of the switching frequency can be performed in order to ensure an excitation of the resonance regardless of tolerances of the components used for the series resonant circuit. This will result in the first secondary winding In this way, the voltage of the capacitor 254 is sufficiently high to charge the capacitor 254 to the breakdown voltage of the spark gap 255 via the rectifier diode 251 and the resistor 252 and the current limiting component 253. Upon reaching the breakdown voltage of the spark gap 255, the capacitor 254 discharges via the current-limiting component 253 and the spark gap 255, so that the high-pressure discharge lamp 20 is subjected to one or more high-voltage pulses, which lead to the ignition of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp 20. Subsequently, the switching frequency of the transistor 21 is controlled by the driving device 211 so that it is outside the resonance of the resonant circuit 23, 221 and at the second secondary winding section 223, a sufficiently high AC voltage is induced to the high pressure discharge lamp 20 with its burning voltage of about 45 volts in the case of a mercury-free metal halide high-pressure discharge lamp or of about 85 volts in the case of a mercury-containing metal halide high-pressure discharge lamp to operate. The capacitor 254 is thereby no longer charged to the breakdown voltage of the spark gap 255, so that no further high voltage pulses are generated. The switching frequency of the transistor 21 is above 100 kHz, preferably in the range of 0.3- 3.5 MHz, so that the current flowing through the lamp inductor 261 and the discharge path of the lamp 20 lamp current also has this frequency. The lamp inductor 261 serves to limit the lamp current. The transiod diode 262 protects the transformer 22 and the transistor 21 from the high voltage pulses of the spark gap 255 during the ignition phase of the lamp 20.
In Figur 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das sich von dem in Figur 2 abgebildeten Ausführungsbeispiel nur durch einen zusätzlichen Kondensator 263 unterscheidet, der in Serie zur Lampendrossel 261 geschaltet ist und zur partiellen Kompensation der Induktivität der Lampendrossel 261 dient, und durch das strombegrenzende Bauelement 256, das als Widerstand ausgebildet ist. In allen anderen Details und auch in ihrer Funktionsweise stimmen das erste und zweite Aus- führungsbeispiel überein. Daher wurden in den Figuren 2 und 3 für identische Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet. In der Figur 4 ist. ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der Spannungswandler ist als Ein-Transistorwandler ausgebildet, der einen Feldeffekttransistor 41 mit integrierter Body-Diode und parasitärer Kapazität sowie einen Transformator 42 mit einer Primärwicklung 421 und einer Sekundärwicklung 422 sowie einen parallel zum Feldeffekttransistor 41 und in Serie zur Primärwicklung 421 geschalteten Kondensator 43 umfasst. Das Gate des Feldeffekttransistors 41 ist mit einer Ansteuerungsvonϊchtung 411 verbunden. Zur Spannungsversorgung dient eine Gleichspannungsquelle 44, beispielsweise die Bordnetzspannung eines Kraftfahrzeugs. An die Sekundärwicklung 422 ist ein Filternetzwerk 46 angeschlossen, das aus einem Tiefpassfilter 461, 462, 464 und einer parallel zur Sekundärwicklung angeordneten Transildiode 463 besteht, wobei die Induktivitäten 461, 464 auch als Lampendrossel zur Stabilisierung des Lampenstroms wirken. Die Hochdruckentladungslampe 40 ist an das Filternetzwerk 46 angeschlossen. An den Mittenabgriff zwischen dem Tiefpasskondensator 462, und den Induktivitäten 461, 464 ist der Spannungseingang einer Spannungsvervielfachungsschaltung 47 mit integriertem Gleichrichter angeschlossen, die zur Spannungsversorgung der Komponenten 453,In Figure 3, a second embodiment of the invention is shown, which differs from the embodiment shown in Figure 2 only by an additional capacitor 263, which is connected in series with the lamp inductor 261 and is used for partial compensation of the inductance of the lamp inductor 261, and by the current limiting device 256, which is designed as a resistor. In all other details and also in their mode of operation, the first and second embodiments agree. Therefore, the same reference numerals have been used in Figures 2 and 3 for identical components. In FIG. 4. a third embodiment of the invention shown. The voltage converter is designed as a single-transistor converter comprising a field effect transistor 41 with integrated body diode and parasitic capacitance and a transformer 42 having a primary winding 421 and a secondary winding 422 and a capacitor 43 connected in parallel to the field effect transistor 41 and in series with the primary winding 421. The gate of the field effect transistor 41 is connected to a drive device 411. The power supply is a DC voltage source 44, for example, the vehicle electrical system voltage of a motor vehicle. To the secondary winding 422, a filter network 46 is connected, which consists of a low-pass filter 461, 462, 464 and a parallel to the secondary winding arranged Transildiode 463, wherein the inductors 461, 464 also act as a lamp inductor for stabilizing the lamp current. The high pressure discharge lamp 40 is connected to the filter network 46. Connected to the center tap between the low-pass capacitor 462 and the inductors 461, 464 is the voltage input of a voltage multiplier circuit 47 with integrated rectifier, which is used to supply the components 453,
454, 455 der Zündvorrichtung für die Hochdruckentladungslampe 40 dient.454, 455 of the ignition device for the high-pressure discharge lamp 40 is used.
Zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe wird die Schaltfrequenz des Transistors 41 mittels der Ansteuerungsvorrichtung 41 1 derart gesteu- ert, dass sie nahe bei der Resonanzfrequenz des Serienresonanzkreises liegt, der von dem Kondensator 462 und der Drossel 461 gebildet wird. Dadurch wird eine entsprechend hohe Eingangsspannung für die Spannungsvervielfachungsschaltung 47 bereitgestellt, um den Kondensator 454 auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 455 aufzuladen. Beim Erreichen der Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 455 entlädt sich der Kondensator 454 über die Drossel 453 und die FunkenstreckeFor igniting the gas discharge in the high pressure discharge lamp, the switching frequency of the transistor 41 is controlled by the driving device 41 1 to be close to the resonance frequency of the series resonant circuit formed by the capacitor 462 and the reactor 461. As a result, a correspondingly high input voltage is provided to the voltage multiplier circuit 47 in order to charge the capacitor 454 to the breakdown voltage of the spark gap 455. Upon reaching the breakdown voltage of the spark gap 455, the capacitor 454 discharges via the throttle 453 and the spark gap
455, so dass die Hochdruckentladungslampe 40 mit einem oder mehreren Hochspan- nungsimpulsen beaufschlagt wird, die zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe 40 führen. Die Drossel 453 dient zum Schutz der Lampenelektroden und der Funkenstrecke 455 vor einem überhöhten Entladungsstrom des Kondensators 454. Anschließend wird die Schaltfrequenz des Transistors 41 mittels der Ansteuerungsvorrichtung 41 1 derart gesteuert, dass in der Sekundärwicklung 422 eine ausreichend hohe Wechselspannung induziert wird, um die Hochdruckentla- dungslampe 40 mit ihrer Brennspannung von ca. 40 Volt im Fall einer quecksilberfreien Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe bzw. von ca. 85 Volt im Fall einer quecksilberhaltigen Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe betreiben zu können. Der Kondensator 454 wird nicht mehr auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 455 aufgeladen, da der Resonanzkreis 461, 462 nicht mehr nahe seiner Resonanzfrequenz angeregt wird, beziehungsweise die Dämpfung des Resonanzkreises durch die nun gezündete Hochdruckentladungslampe 40 so groß ist, so dass auch keine weiteren Hochspannungsimpulse generiert werden. Die Schaltfrequenz des Transistors 41 liegt oberhalb von 100 kHz, vorzugsweise im Bereich von 0,3-3,5 MHz, so dass der durch die Lampendrosseln 461, 464 und über die Entladungsstrecke der Lampe 40 fließende Lampenstrom ebenfalls diese Frequenz besitzt. Die Lampendrosseln 461, 464 dienen zur Begrenzung des Lampenstroms. Die Transildiode 463 schützt den Transformator 42 und den Transistor 41 während der Zündphase der Lampe 40 vor den Hochspannungsimpulsen der Funkenstrecke 455.455, so that the high-pressure discharge lamp 40 is supplied with one or more high-voltage pulses, which lead to the ignition of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp 40. The choke 453 serves to protect the lamp electrodes and the spark gap 455 from an excessive discharge current of the capacitor 454. Subsequently, the switching frequency of the transistor 41 is controlled by means of the driving device 41 1 such that in the secondary winding 422 a sufficiently high alternating voltage is induced in order to operate the high-pressure discharge lamp 40 with its burning voltage of about 40 volts in the case of a mercury-free metal halide high-pressure discharge lamp or of about 85 volts in the case of a mercury-containing metal halide high-pressure discharge lamp. The capacitor 454 is no longer charged to the breakdown voltage of the spark gap 455, since the resonant circuit 461, 462 is no longer excited near its resonant frequency, or the damping of the resonant circuit by the now ignited high-pressure discharge lamp 40 is so large that generates no further high voltage pulses become. The switching frequency of the transistor 41 is above 100 kHz, preferably in the range of 0.3-3.5 MHz, so that the current flowing through the lamp inductors 461, 464 and the discharge path of the lamp 40 lamp current also has this frequency. The lamp chokes 461, 464 serve to limit the lamp current. Transil diode 463 protects transformer 42 and transistor 41 from the high voltage pulses of spark gap 455 during the ignition phase of lamp 40.
In der Figur 5 ist ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der Spannungswandler ist als Ein-Transistorwandler ausgebildet, der einen Feldeffekttransistor 51 mit integrierter Body-Diode und parasitärer Kapazität sowie einen Transformator 52 mit einer Primärwicklung 521 und einer Sekundärwicklung 522 sowie einen parallel zum Feldeffekttransistor 51 und in Serie zur Primärwicklung 521 geschalteten Kondensator 53 umfasst. Das Gate des Feldeffekttransistors 51 ist mit einer Ansteuerungsvorrichtung 511 verbunden. Zur Spannungsversorgung dient eine Gleichspannungsquelle 54, beispielsweise die Bordnetzspannung eines Kraft- fahrzeugs. An die Sekundärwicklung 522 ist ein Filternetzwerk 56 angeschlossen, das aus einem Spartransformator 561, 563, einem Kondensator 562, einer parallel zur Sekundärwicklung 522 angeordneten Transildiode 565 und der Drossel 564 besteht. Der Primärwicklungsabschnitt 561 des Spartransformators und die Drossel 564 bilden mit dem Kondensator 562 einen Tiefpass. Die Hochdruckentladungslampe 50 ist an das Filternetzwerk 56 angeschlossen. Der Sekundärwicklungsabschnitt 563 des Spartransformators dient zur Spannungsversorgung der Zündvorrichtung, die von der Gleiclirichterdiode 551, dem Widerstand 552, der Drossel 557, dem Kondensator 554 und der Funkenstrecke 555 gebildet wird. Der Widerstand 556 und die Drossel 557 sind optional. Sie dienen zum Schutz der Gasentladungselektroden der Hochdruckentladungslampe 50 und der Funkenstrecke 555 vor einem zu hohen Entladungs- ström des Kondensators 554. Die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 555 ist, wie bereits oben erläutert wurde, bei allen Ausführungsbeispielen auf die Zündspannung der Hochdruckentladungslampe abgestimmt.FIG. 5 shows a fourth exemplary embodiment of the invention. The voltage converter is designed as a single-transistor converter comprising a field effect transistor 51 with integrated body diode and parasitic capacitance and a transformer 52 having a primary winding 521 and a secondary winding 522 and a capacitor 53 connected in parallel to the field effect transistor 51 and in series with the primary winding 521. The gate of the field effect transistor 51 is connected to a driving device 511. The power supply is provided by a DC voltage source 54, for example the vehicle electrical system voltage of a motor vehicle. To the secondary winding 522, a filter network 56 is connected, which consists of an autotransformer 561, 563, a capacitor 562, a parallel to the secondary winding 522 arranged Transildiode 565 and the inductor 564. The primary winding section 561 of the autotransformer and the inductor 564 form a low pass with the capacitor 562. The high pressure discharge lamp 50 is connected to the filter network 56. The secondary winding section 563 of the autotransformer serves to supply the voltage to the ignition device, which is supplied by the Gleitzlirichterdiode 551, the resistor 552, the inductor 557, the capacitor 554 and the spark gap 555 is formed. The resistor 556 and the choke 557 are optional. They serve to protect the gas discharge electrodes of the high-pressure discharge lamp 50 and the spark gap 555 against excessive discharge Ström of the capacitor 554. The breakdown voltage of the spark gap 555 is, as already explained above, tuned in all embodiments of the ignition of the high pressure discharge lamp.
Zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe wird die Schalt- frequenz des Transistors 51 mittels der Ansteuerungsvorrichtung 511 derart gesteu- ert, dass sie nahe bei der Resonanzfrequenz des Serienresonanzkreises liegt, der von dem Kondensator 562 und der Primärwicklung 561 gebildet wird. Dadurch wird in dem Sekundärwicklungsabschnitt 563 des Spartransformators eine ausreichend hohe Spannung induziert, um den Kondensator 554 auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 555 aufzuladen. Beim Erreichen der Durchbruchsspannung der Fun- kenstrecke 555 entlädt sich der Kondensator 554 über den Widerstand 556 und die Drossel 557 sowie die Funkenstrecke 555, so dass die Hochdruckentladungslampe 50 mit einem oder mehreren Hochspannungsimpulsen beaufschlagt wird, die zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe 50 führen. Anschließend wird die Schaltfrequenz des Transistors 51 mittels der Ansteuerungsvorrichtung 511 derart gesteuert, dass sie außerhalb der Resonanz des Resonanzkreises 561, 562 liegt und in der Sekundärwicklung 562 eine ausreichend hohe Wechselspannung induziert wird, um die Hochdruckentladungslampe 50 mit ihrer Brennspannung von ca. 45 Volt im Fall einer quecksilberfreien Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe bzw. von ca. 85 Volt im Fall einer quecksilberhaltigen Halogen-Metalldampf- Hochdruckentladungslampe betreiben zu können. Der Kondensator 554 wird dadurch nicht mehr auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 555 aufgeladen, so dass auch keine weiteren Hochspannungsimpulse generiert werden. Die Schaltfrequenz des Transistors 51 liegt oberhalb von 100 kHz, vorzugsweise im Bereich von 0,3- 3,5 MHz, so dass der durch die Lampendrossel 564 und über die Entladungsstrecke der Lampe 50 fließende Lampenstrom ebenfalls diese Frequenz besitzt. Die Primärwicklung 561 und die Drossel 564 dienen zur Begrenzung des Lampenstroms. Die Transildiode 565 schützt den Transformator 52 und den Transistor 51 während der Zündphase der Lampe 50 vor den Hochspannungsimpulsen der Funkenstrecke 555.For igniting the gas discharge in the high-pressure discharge lamp, the switching frequency of the transistor 51 is controlled by the driving device 511 to be close to the resonance frequency of the series resonant circuit formed by the capacitor 562 and the primary winding 561. As a result, a sufficiently high voltage is induced in the secondary winding section 563 of the autotransformer to charge the capacitor 554 to the breakdown voltage of the spark gap 555. When the breakdown voltage of the spark gap 555 is reached, the capacitor 554 discharges via the resistor 556 and the choke 557 and the spark gap 555, so that the high-pressure discharge lamp 50 is acted upon by one or more high-voltage pulses, which lead to the ignition of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp 50 , Subsequently, the switching frequency of the transistor 51 is controlled by means of the driving device 511 such that it is outside the resonance of the resonant circuit 561, 562 and in the secondary winding 562, a sufficiently high AC voltage is induced to the high pressure discharge lamp 50 with its burning voltage of about 45 volts in Case of a mercury-free metal halide high-pressure discharge lamp or of about 85 volts in the case of a mercury-containing metal halide high-pressure discharge lamp to operate. The capacitor 554 is thereby no longer charged to the breakdown voltage of the spark gap 555, so that no further high voltage pulses are generated. The switching frequency of the transistor 51 is above 100 kHz, preferably in the range of 0.3-3.5 MHz, so that the current flowing through the lamp inductor 564 and the discharge path of the lamp 50 lamp current also has this frequency. The primary winding 561 and the inductor 564 serve to limit the lamp current. The Transil diode 565 protects the transformer 52 and the transistor 51 from the high voltage pulses of the spark gap 555 during the ignition phase of the lamp 50.
In der Figur 6 ist ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der Spannungswandler ist als Ein-Transistorwandler ausgebildet, der einen Feldeffekt- Transistor 61 mit integrierter Body-Diode und parasitärer Kapazität sowie einen Transformator 62 mit einer Primärwicklung 621 und einer Sekundärwicklung 622 sowie einen parallel zum Feldeffekttransistor 61 und in Serie zur Primärwicklung 621 geschalteten Kondensator 63 umfasst. Das Gate des Feldeffekttransistors 61 ist mit einer Ansteuerungsvorrichtung 611 verbunden. Zur Spannungsversorgung dient eine Gleichspannungsquelle 64, beispielsweise die Bordnetzspannung eines Kraftfahrzeugs. An die Sekundärwicklung 622 ist ein Filternetzwerk 66 angeschlossen, das aus einem Spartransformator 661, 663, einem Kondensator 662, einer parallel zur Sekundärwicklung 622 angeordneten Transildiode 665 und der Drossel 664 besteht. Der Primärwicklungsabschnitt 661 des Spartransformators bildet mit dem Kondensa- tor 662 einen Tiefpass. Die Hochdruckentladungslampe 60 ist an das Filternetzwerk 66 angeschlossen. Der Sekundärwicklungsabschnitt 663 des Spartransformators dient zur Spannungsversorgung einer Spannungsvervielfachungsschaltung 67 mit integriertem Gleichrichter, deren Ausgangsspannung wiederum zum Aufladen des Kondensators 654 auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 655 verwendet wird. Die Spannungsvervielfacherschaltung 61 mit integriertem Gleichrichter kann beispielsweise im Wesentlichen durch eine ein- oder mehrstufige Kaskadenschaltung, die auch als Cockroft- Walton-Schaltung bezeichnet wird, ausgeführt sein. Die Drossel 653 dient während der Zündphase zum Schutz der Hochdruckentladungslampe 60 und der Funkenstrecke 655 vor einem zu hohen Entladungsstrom des Kondensators 654. Die Drossel 653 kann alternativ auch so in die Schaltung eingesetzt werden, dass sie nach der Zündung der Lampe 60 nicht vom hochfrequenten Lampenstrom durchflössen wird und während der Zündphase nicht vom Ladestrom des Kondensators 654, sondern nur vom Entladungsstrom des Kondensators 654 durchflössen wird. In der dargestellten Anordnung kann die Drossel 653 darüber hinaus zur Stabi- lisierung der Entladung und zur Erhöhung der elektromagnetischen Verträglichkeit während der Zündung und des nachfolgenden Lampenbetriebs dienen. Zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe wird die Schaltfrequenz des Transistors 61 mittels der Ansteuerungsvonϊchtung 611 derart gesteuert, dass sie nahe bei der Resonanzfrequenz des Serienresonanzkreises liegt, der von dem Kondensator 662 und der Primärwicklung 661 gebildet wird. Dadurch wird eine ausreichend hohe Eingangsspannung für die Spannungsvervielfachungsschaltung 67 bereitgestellt, um den Kondensator 654 auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 655 aufzuladen. Beim Erreichen der Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 655 entlädt sich der Kondensator 654 über die Funkenstrecke 655 und die Drossel 653, so dass die Hochdruckentladungslampe 60 mit einem oder mehreren Hochspannungsimpulsen beaufschlagt wird, die zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe 60 führen. Anschließend wird die Schaltfrequenz des Transistors 61 mittels der Ansteuerungsvorrichtung 611 derart gesteuert, dass sie außerhalb der Resonanz des Resonanzkreises 661, 662 liegt und in der Sekundärwicklung 622 eine ausreichend hohe Wechselspannung induziert wird, um die Hoch- druckentladungslampe 60 mit ihrer Brennspannung von ca. 45 Volt im Fall einer quecksilberfreien Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe bzw. von ca. 85 Volt im Fall einer quecksilberhaltigen Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe betreiben zu können. Der Kondensator 654 wird dadurch nicht mehr auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 655 aufgeladen, so dass auch keine weite- ren Hochspannungsimpulse generiert werden. Die Schaltfrequenz des Transistors 41 liegt oberhalb von 100 kHz, vorzugsweise im Bereich von 0,3-3,5 MHz, so dass der durch die induktiven Bauelemente 661, 664 und 653 und über die Entladungsstrecke der Lampe 60 fließende Lampenstrom ebenfalls diese Frequenz besitzt. Die Primärwicklung 661 und die Drosseln 664 und 653 dienen zur Begrenzung des Lampen- stroms. Die Transildiode 665 schützt den Transformator 62 und den Transistor 61 während der Zündphase der Lampe 60 vor den Hochspannungsimpulsen der Funkenstrecke 655.6 shows a fifth embodiment of the invention is shown. The voltage converter is designed as a single-transistor converter comprising a field effect transistor 61 with integrated body diode and parasitic capacitance and a transformer 62 having a primary winding 621 and a secondary winding 622 and a capacitor 63 connected in parallel to the field effect transistor 61 and in series with the primary winding 621 includes. The gate of the field effect transistor 61 is connected to a drive device 611. The power supply is a DC voltage source 64, for example, the vehicle electrical system voltage of a motor vehicle. To the secondary winding 622, a filter network 66 is connected, which consists of an autotransformer 661, 663, a capacitor 662, a parallel to the secondary winding 622 arranged Transildiode 665 and the throttle 664. The primary winding section 661 of the autotransformer forms a low-pass filter with the capacitor 662. The high pressure discharge lamp 60 is connected to the filter network 66. The secondary winding section 663 of the autotransformer serves to supply voltage to a voltage multiplier circuit 67 with an integrated rectifier whose output voltage is in turn used to charge the capacitor 654 to the breakdown voltage of the spark gap 655. The voltage multiplier circuit 61 with integrated rectifier can be embodied, for example, essentially by a single-stage or multistage cascade circuit, which is also referred to as a Cockroft-Walton circuit. The choke 653 is used during the ignition to protect the high-pressure discharge lamp 60 and the spark gap 655 from too high a discharge current of the capacitor 654. The choke 653 may alternatively be used in the circuit so that they are not ignited by the high-frequency lamp current after the ignition of the lamp 60 is flowed through and during the ignition phase is not flowed through by the charging current of the capacitor 654, but only by the discharge current of the capacitor 654. In the illustrated arrangement, the choke 653 may also serve to stabilize the discharge and to increase the electromagnetic compatibility during ignition and subsequent lamp operation. For igniting the gas discharge in the high-pressure discharge lamp, the switching frequency of the transistor 61 is controlled by means of the driving device 611 to be close to the resonance frequency of the series resonant circuit formed by the capacitor 662 and the primary winding 661. Thereby, a sufficiently high input voltage is provided to the voltage multiplier circuit 67 to charge the capacitor 654 to the breakdown voltage of the spark gap 655. Upon reaching the breakdown voltage of the spark gap 655, the capacitor 654 discharges via the spark gap 655 and the inductor 653, so that the high-pressure discharge lamp 60 is supplied with one or more high-voltage pulses, which lead to the ignition of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp 60. Subsequently, the switching frequency of the transistor 61 is controlled by means of the driving device 611 so that it is outside the resonance of the resonant circuit 661, 662 and in the secondary winding 622, a sufficiently high AC voltage is induced to the high-pressure discharge lamp 60 with its burning voltage of about 45 Volt in the case of a mercury-free metal halide high-pressure discharge lamp or of about 85 volts in the case of a mercury-containing metal halide high-pressure discharge lamp to operate. The capacitor 654 is thus no longer charged to the breakdown voltage of the spark gap 655, so that no further high-voltage pulses are generated. The switching frequency of the transistor 41 is above 100 kHz, preferably in the range of 0.3-3.5 MHz, so that the current flowing through the inductive components 661, 664 and 653 and the discharge path of the lamp 60 lamp current also has this frequency. The primary winding 661 and the chokes 664 and 653 serve to limit the lamp current. Transil diode 665 protects transformer 62 and transistor 61 from the high voltage pulses of spark gap 655 during the ignition phase of lamp 60.
In Figur 7 ist ein sechstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Zünden und Betreiben der Hochdruckentladungslampe 70 dargestellt. Die Vor- richtung umfasst einen Spannungswandler 71, der aus der Bordnetzspannung einesFIG. 7 shows a sixth exemplary embodiment of the device according to the invention for igniting and operating the high-pressure discharge lamp 70. The device comprises a voltage converter 71 which is made of the vehicle electrical system voltage of a
Kraftfahrzeugs eine hochfrequente Wechselspannung generiert, einen Transformator 72 mit Primärwicklung 721 und Sekundärwicklung 722, einen Kondensator 73, eine Lampendrossel 74 und eine Zündvorrichtung für die Hochdruckentladungslampe 70, die aus der Funkenstrecke 75 und einer symmetrischen Spannungsverdopplungs- schaltung besteht. Die Spannungsverdoppelungsschaltung wird von den Kondensato- ren 761, 762 und den Dioden 771, 772 gebildet. Die Primärwicklung 721 und die Drossel 74 sowie der Kondensator 73 bilden ein Tiefpassfilter, das den Spannungswandler 71 während der Zündphase vor den Hochspannungsimpulsen schützt.Motor vehicle generates a high-frequency AC voltage, a transformer 72 with primary winding 721 and secondary winding 722, a capacitor 73, a lamp inductor 74 and an ignition device for the high-pressure discharge lamp 70, which consists of the spark gap 75 and a balanced voltage doubling circuit. The voltage doubler circuit is formed by the capacitors 761, 762 and the diodes 771, 772. The primary winding 721 and the inductor 74 and the capacitor 73 form a low-pass filter which protects the voltage converter 71 during the ignition phase from the high-voltage pulses.
Während der Zündphase der Hochdruckentladungslampe 70 wird die Spannungsver- doppelungsschaltung 761, 762, 771, 772 von der Spannung über der Sekundärwick- lung 722 mit einer ausreichend hohen Spannung versorgt, um die Kondensatoren 761 und 762 am Ausgang der Spannungsverdoppelungsschaltung auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 75 aufzuladen, so dass die Hochdruckentladungslampe 70 mit einem oder mehreren Hochspannungsimpulsen zum Zünden der Gasentladung beaufschlagt wird.During the ignition phase of the high pressure discharge lamp 70, the voltage doubler circuit 761, 762, 771, 772 is supplied with a sufficiently high voltage from the voltage across the secondary winding 722 to supply the capacitors 761 and 762 at the output of the voltage doubler circuit to the breakdown voltage of the spark gap 75 so that the high-pressure discharge lamp 70 is charged with one or more high-voltage pulses for igniting the gas discharge.
Nach Beendigung der Zündphase reicht der Spannungsabfall an der Sekundärwicklung 722 nicht mehr aus, um die Kondensatoren 761 und 762 auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 75 aufzuladen. Dabei kann nach Beendigung der Zündphase eine Änderung der Schaltfrequenz des Spannungswandlers 71 erfolgen, wenn eine Dämpfung des aus der Primärwicklung 721 und dem Kondensator 73 bestehen- den Resonanzkreises durch die gezündete Hochdruckentladungslampe 70 nicht ausreichend ist.After completion of the ignition phase of the voltage drop across the secondary winding 722 is no longer sufficient to charge the capacitors 761 and 762 to the breakdown voltage of the spark gap 75. In this case, after the ignition phase has ended, a change in the switching frequency of the voltage converter 71 can take place if attenuation of the resonant circuit consisting of the primary winding 721 and the capacitor 73 by the ignited high-pressure discharge lamp 70 is insufficient.
In Figur 8 ist ein siebtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Zünden und Betreiben der Hochdruckentladungslampe 80 dargestellt. Die Vorrichtung umfasst einen Spannungswandler 81, der aus der Bordnetzspannung eines Kraftfahrzeugs eine hochfrequente Wechselspannung generiert, einen Transformator mit Primärwicklung 82 und Sekundärwicklung 83, einen optionalen Kondensator 89 parallel zum Spannungsausgang des Spannungswandlers 81, eine Lampendrossel 84 und eine Zündvorrichtung für die Hochdruckentladungslampe 80, die aus der Funkenstrecke 85 und einer symmetrischen Spannungsverdopplungsschaltung besteht. Die Spannungsverdoppelungsschaltung wird von den Kondensatoren 861 , 862 und den Dioden 871, 872 sowie einem optionalen Widerstand 88 gebildet. Der optionale Widerstand 88 dient als Ladewiderstand und verhindert eine Beschädigung der Dioden 871 und 872 durch einen zu großen Strom bei näherungsweise entladenen Kondensatoren 861 und 862. Beispielsweise kann auf den Widerstand 44 verzichtet wer- den, sofern man den Transformator 82, 83 mit einer ausreichend geringen Kopplung zwischen Primärwicklung 82 und Sekundärwicklung 83 ausführt. Durch die verhältnismäßig hohe Innenimpedanz des Spannungswandlers 81 fällt dessen Ausgangsspannung nach Beendigung der Zündphase der Hochdruckentladungslampe 80 so stark ab, dass die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 85 nicht mehr erreicht wird.FIG. 8 shows a seventh exemplary embodiment of the device according to the invention for igniting and operating the high-pressure discharge lamp 80. The device comprises a voltage converter 81 which generates a high-frequency alternating voltage from the vehicle electrical system voltage of a motor vehicle, a transformer with primary winding 82 and secondary winding 83, an optional capacitor 89 in parallel with the voltage output of the voltage converter 81, a lamp inductor 84 and an ignition device for the high-pressure discharge lamp 80 consists of the spark gap 85 and a balanced voltage doubling circuit. The voltage doubler circuit is provided by the capacitors 861, 862 and the diodes 871, 872 and an optional resistor 88 is formed. The optional resistor 88 serves as a charging resistor and prevents damage to the diodes 871 and 872 by a too large current at approximately discharged capacitors 861 and 862. For example, can be dispensed with the resistor 44, if the transformer 82, 83 with a sufficient low coupling between primary winding 82 and secondary winding 83 performs. Due to the relatively high internal impedance of the voltage converter 81 whose output voltage drops so much after completion of the ignition phase of the high-pressure discharge lamp 80 that the breakdown voltage of the spark gap 85 is no longer reached.
In Figur 9 ist ein achtes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Zünden und Betreiben der Hochdruckentladungslampe 90 dargestellt. Die Vorrichtung umfasst einen Spannungswandler 91, der aus der Bordnetzspannung eines Kraftfahrzeugs eine hochfrequente Wechselspannung generiert, einen Transformator mit Primärwicklung 92 und Sekundärwicklung 93, einen optionalen Kondensator 99 parallel zum Spannungsausgang des Spannungswandlers 91 , eine Lampendrossel 94 und eine Zündvorrichtung für die Hochdruckentladungslampe 90, die aus der Funkenstrecke 95 und einer unsymmetrischen Spannungsverdopplungsschaltung besteht. Die Spannungsverdoppelungsschaltung bzw. zweistufige Kaskadenschaltung wird von den Kondensatoren 961, 962, 963, 964 und den Dioden 971, 972, 973, 974 gebildet. Eine Elektrode der Hochdruckentladungslampe 90 ist mit dem Massebezugspotential 98 und ihre andere Elektrode ist mit einem Anschluss der Funkenstrecke 95 verbunden.FIG. 9 shows an eighth exemplary embodiment of the device according to the invention for igniting and operating the high-pressure discharge lamp 90. The device comprises a voltage converter 91 which generates a high-frequency alternating voltage from the vehicle electrical system voltage of a motor vehicle, a transformer with primary winding 92 and secondary winding 93, an optional capacitor 99 in parallel with the voltage output of the voltage converter 91, a lamp inductor 94 and an ignition device for the high-pressure discharge lamp 90 consists of the spark gap 95 and an unbalanced voltage doubling circuit. The voltage doubler circuit is formed by the capacitors 961, 962, 963, 964 and the diodes 971, 972, 973, 974. One electrode of the high-pressure discharge lamp 90 is connected to the ground reference potential 98 and its other electrode is connected to a terminal of the spark gap 95.
Während der Zündphase der Hochdruckentladungslampe 90 wird die Spannungsver- doppelungsschaltung 961, 962, 963, 964, 971, 972, 973, 974 von der Spannung an der Sekundärwicklung 93 mit einer ausreichend hohen Spannung versorgt, um die Kondensatoren 962 und 964 am Ausgang der Spannungsverdoppelungsschaltung auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 95 aufzuladen, so dass die Hochdruckentladungslampe 90 mit einem oder mehreren Hochspannungsimpulsen zum Zünden der Gasentladung beaufschlagt wird. Nach Beendigung der Zündphase wird der Spannungswandler 91 mit einer anderen Schaltfrequenz betrieben, so dass, aufgrund seiner Innenimpedanz, dessen Ausgangsspannung, die der Spannung an der Sekundärwicklung 93 entspricht, nicht mehr ausreicht, um die Kondensatoren 962 und 964 auf die Durchbruchsspannung der Fun- kenstrecke 95 aufzuladen.During the firing phase of the high pressure discharge lamp 90, the voltage doubler circuit 961, 962, 963, 964, 971, 972, 973, 974 is supplied by the voltage on the secondary winding 93 with a sufficiently high voltage around the capacitors 962 and 964 at the output of the voltage doubler circuit to charge to the breakdown voltage of the spark gap 95, so that the high-pressure discharge lamp 90 is acted upon by one or more high-voltage pulses for igniting the gas discharge. After completion of the ignition phase of the voltage converter 91 is operated at a different switching frequency, so that, due to its internal impedance whose output voltage corresponding to the voltage at the secondary winding 93, is no longer sufficient to the capacitors 962 and 964 on the breakdown voltage of the spark gap 95 charge.
In der Figur 10 ist ein neuntes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Der Spannungswandler ist als Ein-Transistorwandler ausgebildet, der einen Feldeffekttransistor 31 mit integrierter Body-Diode und parasitärer Kapazität sowie einen Transformator 32 mit einer Primärwicklung 321 und einer Sekundärwicklung 322 sowie einen parallel zum Feldeffekttransistor 31 und in Serie zur Primärwicklung 321 geschalteten Kondensator 33 umfasst. Das Gate des Feldeffekttransistors 31 ist mit einer Ansteuerungsvorrichtung 311 verbunden. Zur Spannungsversorgung dient eine Gleichspannungsquelle 34, beispielsweise die Bordnetzspannung eines Kraftfahrzeugs. An die Sekundärwicklung 322 ist ein Filternetzwerk 36 angeschlossen, das aus einer parallel zur Sekundärwicklung angeordneten Transildiode 362 und der Lampendrossel 361 besteht. Die Hochdruckentladungslampe 30 ist an das Filternetzwerk 36 angeschlossen. Die Zündvorrichtung für die Hochdruckentladungslampe 30 umfasst einen Piezotransformator 37, dessen Spannungseingang an den Kondensator 33 angeschlossen ist, an den Spannungsausgang des Piezotransformators 37 angeschlossene Dioden 391, 392, die mit den internen Kapazitäten des Piezotransformators 37 auf der Sekundärseite eine Spannungsverdoppelungsschaltung bilden, und die Widerstände 393, 394 sowie den Kondensator 38 und die Funkenstrecke 35.FIG. 10 shows a ninth embodiment of the invention. The voltage converter is designed as a single-transistor converter comprising a field effect transistor 31 with integrated body diode and parasitic capacitance and a transformer 32 having a primary winding 321 and a secondary winding 322 and a capacitor 33 connected in parallel to the field effect transistor 31 and in series with the primary winding 321. The gate of the field effect transistor 31 is connected to a drive device 311. For power supply is a DC voltage source 34, for example, the vehicle electrical system voltage of a motor vehicle. To the secondary winding 322, a filter network 36 is connected, which consists of a parallel to the secondary winding arranged transiode 362 and the lamp inductor 361. The high-pressure discharge lamp 30 is connected to the filter network 36. The ignition device for the high-pressure discharge lamp 30 comprises a piezo transformer 37 whose voltage input is connected to the capacitor 33, connected to the voltage output of the piezo transformer 37 diodes 391, 392, which form a voltage doubling circuit with the internal capacitances of the piezotransformer 37 on the secondary side, and the resistors 393, 394 and the capacitor 38 and the spark gap 35.
Zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe 30 wird die Schaltfrequenz des Transistors 61 mittels der Ansteuerungsvorrichtung 611 derart gesteuert, dass eine Resonanz des Piezotransformators 37 angeregt wird. Auf der Sekundärseite des Piezotransformators 37 wird seine Ausgangsspannung mittels der Spannungsverdoppelungsschaltung 391, 392 verdoppelt, so dass der Kondensator 38 über die Widerstände 393 und 394 auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 35 aufgeladen wird. Dadurch entlädt sich der Kondensator 38 über den Widerstand 393 und die Funkenstrecke 35, wobei die Hochdruckentladungslampe 30 mit einem oder mehreren Hochspannungsimpulsen beaufschlagt wird, die zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe 30 führen.For igniting the gas discharge in the high-pressure discharge lamp 30, the switching frequency of the transistor 61 is controlled by means of the drive device 611 such that a resonance of the piezo-transformer 37 is excited. On the secondary side of the piezotransformer 37, its output voltage is doubled by means of the voltage doubling circuit 391, 392, so that the capacitor 38 is charged via the resistors 393 and 394 to the breakdown voltage of the spark gap 35. As a result, the capacitor 38 discharges via the resistor 393 and the spark gap 35, wherein the high-pressure discharge lamp 30 with a or several high voltage pulses is applied, which lead to the ignition of the gas discharge in the high pressure discharge lamp 30.
Nach erfolgter Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe 30 wird die Schaltfrequenz des Transistors 31 mittels der Ansteuerungsvorrichtung 311 derart gesteuert, dass sie außerhalb der Resonanz des Piezotransformators 37 liegt und an der Sekundärwicklung 322 eine ausreichend hohe Wechselspannung induziert wird, um die Hochdruckentladungslampe 30 mit ihrer Brennspannung von ca. 45 Volt im Fall einer quecksilberfreien Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe bzw. von ca. 85 Volt im Fall einer quecksilberhaltigen Halogen-Metalldampf- Hochdruckentladungslampe betreiben zu können. Der Kondensator 38 wird nicht mehr auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 35 aufgeladen, da nach Beendigung der Zündphase keine Resonanz des Piezotransformators 37 angeregt ist, so dass auch keine weiteren Hochspannungsimpulse generiert werden. Die Schaltfrequenz des Transistors 31 liegt oberhalb von 100 kHz, vorzugsweise im Bereich von 0,3-3,5 MHz, so dass der durch die Lampendrossel 361 und über die Entladungsstrecke der Lampe 30 fließende Lampenstrom ebenfalls diese Frequenz besitzt. Die Lampendrossel 361 dient zur Begrenzung des Lampenstroms. Die Transildiode 362 schützt den Transformator 32 und den Transistor 31 während der Zündphase der Lampe 30 vor den Hochspannungsimpulsen der Funkenstrecke 35. Die Funkenstre- cke 35 sorgt nach Beendigung der Zündphase für eine Potential trennung zwischen der Sekundärseite des Piezotransformators 37 und dem Spannungswandler 31, 32.After ignition of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp 30, the switching frequency of the transistor 31 is controlled by means of the driving device 311 such that it is outside the resonance of the piezo transformer 37 and at the secondary winding 322, a sufficiently high AC voltage is induced to the high-pressure discharge lamp 30 with its burning voltage of about 45 volts in the case of a mercury-free metal halide high-pressure discharge lamp or of about 85 volts in the case of a mercury-containing metal halide high-pressure discharge lamp to operate. The capacitor 38 is no longer charged to the breakdown voltage of the spark gap 35, since after completion of the ignition phase no resonance of the piezoelectric transformer 37 is excited, so that no further high voltage pulses are generated. The switching frequency of the transistor 31 is above 100 kHz, preferably in the range of 0.3-3.5 MHz, so that the lamp current flowing through the lamp inductor 361 and the discharge path of the lamp 30 also has this frequency. The lamp inductor 361 serves to limit the lamp current. The transilluminating diode 362 protects the transformer 32 and the transistor 31 from the high-voltage pulses of the spark gap 35 during the ignition phase of the lamp 30. The spark gap 35 ensures a potential separation between the secondary side of the piezotransformer 37 and the voltage converter 31, 32 after the ignition phase has ended ,
Im Gegensatz zu der im Stand der Technik vorgestellten Schaltungsanordnung wird nun der Piezotransformator während des Aufladens des Kondensators 38 nicht durch den parasitären Widerstand einer gegebenenfalls noch heißen Hochdruckentladungs- lampe, wie in Figur 13 dargestellt, belastet. Es können dadurch wesentlich kleinere und kostengünstigere Piezotransformatoren verwendet werden als dieses nach dem Stand der Technik möglich war. In contrast to the circuit arrangement presented in the prior art, the piezotransformer is not loaded by the parasitic resistance of an optionally still high-pressure discharge lamp during charging of the capacitor 38, as shown in FIG. It can thereby be used much smaller and cheaper piezotransformers than this was possible in the prior art.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zum Betreiben oder Zünden einer Hochdruckentladungslampe (10), wobei die Vorrichtung ein spannungsabhängiges Schaltmittel (131) zum Erzeugen der Zündspannung für die Hochdruckentladungslampe (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltschwellenspannung des spannungsabhängigen Schaltmittels (131) größer oder gleich der Zündspannung der Hochdruckentladungslampe (10) ist.A device for operating or igniting a high-pressure discharge lamp (10), wherein the device has a voltage-dependent switching means (131) for generating the ignition voltage for the high-pressure discharge lamp (10), characterized in that the switching threshold voltage of the voltage-dependent switching means (131) greater than or equal to Ignition voltage of the high pressure discharge lamp (10).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltschwellenspannung des spannungsabhängigen Schaltmittels (131) größer o- der gleich 8 Kilovolt ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the switching threshold voltage of the voltage-dependent switching means (131) is greater than or equal to 8 kilovolts.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das spannungsabhängige Schaltmittel mindestens eine Funkenstrecke (131) umfasst.3. A device according to claim 1, characterized in that the voltage-dependent switching means comprises at least one spark gap (131).
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ladungsspeichermittel (132) vorgesehen ist, das auf die Schaltschwellenspannung aufladbar ist.4. Apparatus according to claim 1, characterized in that a charge storage means (132) is provided, which is chargeable to the switching threshold voltage.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladungsspeichermittel (132) eine Kapazität von kleiner oder gleich 5,1 nF besitzt.5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the charge storage means (132) has a capacity of less than or equal to 5.1 nF.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazität des Ladungsspeichermittels (132) der folgenden Bedingung genügt: C132 < [(2 • 0,5 J) / U2 S] - [P / 35 W] wobei P die Nennleistung der Hochdruckentladungslampe (10), Us die Schaltschwellenspannung des spannungsabhängigen Schaltmittels (131) und C 132 die Kapazität des Ladungsspeichermittels (132) bezeichnen.A device according to claim 4, characterized in that the capacitance of the charge storage means (132) satisfies the following condition: C 132 <[(2 · 0.5 J) / U 2 S ] - [P / 35 W] where P is the Rated output of the high-pressure discharge lamp (10), U s denote the switching threshold voltage of the voltage-dependent switching means (131) and C 1 32, the capacity of the charge storage means (132).
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladungs- Speichermittel mindestens einen Kondensator (132) umfasst. 7. The device according to claim 4, characterized in that the charge storage means comprises at least one capacitor (132).
8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufladen des Ladungsspeichermittels (38, 454) ein Piezotransformator (37) oder bzw. und eine Spannungsvervielfachungsschaltung (47) vorgesehen sind.8. The device according to claim 4, characterized in that for charging the charge storage means (38, 454), a piezo transformer (37) or or and a voltage multiplying circuit (47) are provided.
9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein 5 strombegrenzendes Element (253) zur Begrenzung des Entladungsstroms des9. Device according to claim 4, characterized in that at least one current-limiting element (253) for limiting the discharge current of
Ladungsspeichermittels (254) vorgesehen ist.Charge storage means (254) is provided.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine strombegrenzende Element (253) in Reihe zur Entladungsstrecke der Hochdruckentladungslampe (20) und in Reihe zu dem spannungsabhängigen10. The device according to claim 9, characterized in that the at least one current-limiting element (253) in series with the discharge path of the high-pressure discharge lamp (20) and in series with the voltage-dependent
/ 0 Schaltmittel (131) angeordnet ist./ 0 switching means (131) is arranged.
1 1. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das strombe- grenzende Element (253) einen Widerstand oder eine Induktivität oder eine Kombination dieser Bauteile umfasst.1 1. A device according to claim 9, characterized in that the current-limiting element (253) comprises a resistor or an inductance or a combination of these components.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 1 1, dadurch ge- 15 kennzeichnet, dass ein Spannungswandler (1 1) vorgesehen ist, der zur Spannungsversorgung des spannungsabhängigen Schaltmittels (131) während der Zündphase der Hochdruckentladungslampe (10) und zur Versorgung der Hochdruckentladungslampe (10) mit einem Strom wechselnder Polarität dient.12. The device according to one or more of claims 1 to 1 1, characterized 15 indicates that a voltage converter (1 1) is provided which for supplying voltage to the voltage-dependent switching means (131) during the ignition phase of the high-pressure discharge lamp (10) and for supply the high-pressure discharge lamp (10) is used with a current of alternating polarity.
20 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom wechselnder Polarität eine Grundfrequenz größer oder gleich 100 kHz aufweist.20 13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the current of alternating polarity has a fundamental frequency greater than or equal to 100 kHz.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Filternetzwerk (12) zum Schutz des Spannungswandlers (1 1) vor den von dem span- 25 nungsabhängigen Schaltmittel (131) generierten Spannungsimpulsen vorgesehen ist. 14. The device according to claim 12, characterized in that a filter network (12) for protecting the voltage converter (1 1) is provided in front of the voltage pulses generated by the voltage-dependent switching means (131) 25.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Filternetzwerk (12) derart ausgebildet ist, dass es zur Stabilisierung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe (10) beiträgt.15. The apparatus according to claim 14, characterized in that the filter network (12) is designed such that it contributes to the stabilization of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp (10).
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Filternetzwerk ( 12) zumindest eine Drossel (121) umfasst.16. The apparatus of claim 14 or 15, characterized in that the filter network (12) comprises at least one throttle (121).
17. Lampensockel für eine Hochdruckentladungslampe (10) mit einer Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16.17. Lamp socket for a high-pressure discharge lamp (10) with a device according to one or more of claims 1 to 16.
18. Beleuchtungssystem mit mindestens einer Hochdruckentladungslampe und mindestens einer Vorrichtung gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16.18. Illumination system with at least one high-pressure discharge lamp and at least one device according to one or more of claims 1 to 16.
19. Verfahren zum Betreiben einer Hochdruckentladungslampe (10), wobei mit Hilfe eines spannungsabhängigen Schaltmittels (131) Spannungsimpulse zum Zünden einer Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe (10) generiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltschwellenspannung des spannungsabhängigen Schaltmittels (131) größer oder gleich der zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe (10) erforderlichen Zündspannung ist.19. A method for operating a high-pressure discharge lamp (10), wherein by means of a voltage-dependent switching means (131) voltage pulses for igniting a gas discharge in the high-pressure discharge lamp (10) are generated, characterized in that the switching threshold voltage of the voltage-dependent switching means (131) greater than or equal to to ignite the gas discharge in the high-pressure discharge lamp (10) required ignition voltage.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe (10) ein Ladungsspeicher- mittel (132) auf die Schaltschwellenspannung des spannungsabhängigen20. The method according to claim 19, characterized in that for igniting the gas discharge in the high-pressure discharge lamp (10) a charge storage medium (132) to the switching threshold voltage of the voltage-dependent
Schaltmittels (131) aufgeladen wird.Switching means (131) is charged.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufladen des Ladungsspeichermittels (132, 454) auf die Schaltschwellenspannung mit Hilfe eines Piezotransformators (37) oder bzw. und einer Spannungsvervielfa- chungsschaltung (47) durchgeführt wird.21. The method according to claim 20, characterized in that the charging of the charge storage means (132, 454) to the switching threshold voltage by means of a piezo transformer (37) and or and a Spannungsvervielfa- chung circuit (47) is performed.
22. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass mit Hilfe eines Spannungswandlers (1 1) während der Zündphase der Hochdruckentladungslampe (10) eine erste Versorgungsspan- nung für das spannungsabhängige Schaltmittel (131) und nach erfolgter Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe (10) eine zweite Versorgungsspannung für die Hochdruckentladungslampe (10), zum Erzeugen eines Lampenstroms mit wechselnder Polarität bereitgestellt wird.22. The method according to one or more of claims 19 to 21, characterized in that with the aid of a voltage converter (1 1) during the ignition phase of the high-pressure discharge lamp (10) has a first supply voltage tion for the voltage-dependent switching means (131) and after the ignition of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp (10), a second supply voltage for the high-pressure discharge lamp (10) is provided for generating a lamp current with alternating polarity.
J 23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungswandler als Wechselrichter bzw. Wechselspannungsumrichter ausgebildet ist, der zum Erzeugen der ersten und zweiten Versorgungsspannung mit Schaltfrequenzen aus unterschiedlichen Frequenzbereichen betrieben wird.23. A method according to claim 22, characterized in that the voltage converter is designed as an inverter or AC converter, which is operated to generate the first and second supply voltage with switching frequencies from different frequency ranges.
24. Verfaliren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass der 0 Spannungswandler (11) mit Hilfe eines Filternetzwerkes (12) vor den Spannungsimpulsen von dem spannungsabhängigen Schaltmittel (131) geschützt wird.24. Verfaliren according to claim 22 or 23, characterized in that the 0 voltage converter (11) by means of a filter network (12) is protected from the voltage pulses of the voltage-dependent switching means (131).
25. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Ladungsspeichermittel (132) nach erfolgter Zündung 5 der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe (10) auf eine Spannung aufgeladen wird, die kleiner als die Schaltschwellenspannung des spannungs- abhängigen Schaltmittels (131) ist. 25. The method according to one or more of claims 20 to 23, characterized in that the charge storage means (132) is charged after ignition 5 of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp (10) to a voltage which is smaller than the switching threshold voltage of the voltage-dependent switching means (131).
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007017338A1 (en) * 2007-02-13 2008-08-14 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH Ignition transformer for a discharge lamp
US7852013B2 (en) * 2007-12-21 2010-12-14 Minebea Co., Ltd. Electronic stabilizer circuit for suppressing startup instabilities in cold cathode fluorescent lamps
US8624493B2 (en) * 2008-11-28 2014-01-07 Osram Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung Integrated gas discharge lamp with an ignition electronics integrated into the base for generating asymmetrical ignition pulses
DE102010029146A1 (en) * 2010-05-20 2011-11-24 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung Circuit arrangement for igniting high-pressure discharge lamps
FR2968407A1 (en) * 2010-12-07 2012-06-08 Thales Sa VOLTAGE DETECTION MODULE
CN202750267U (en) * 2012-06-14 2013-02-20 许秀玉 Energy-saving lamp power supply module
KR20210014204A (en) 2013-03-15 2021-02-08 오츠카 세이야쿠 가부시키가이샤 Method of measuring insulin resistance with fatty acid combustion, and composition used herein

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB760674A (en) * 1951-10-18 1956-11-07 British Thomson Houston Co Ltd Improvements relating to starting circuits for electric discharge lamps
US3758815A (en) * 1972-01-04 1973-09-11 Gte Sylvania Inc Supplemental energy storage circuit for arc discharge lamps
CA1253913A (en) * 1984-06-18 1989-05-09 Cornelis A.J. Jacobs High-pressure sodium discharge lamp
US4695771A (en) * 1985-07-29 1987-09-22 Advance Transformer Company Ignition circuit for high pressure arc discharge lamps
US5319286A (en) * 1992-10-29 1994-06-07 North American Philips Corporation Ignition scheme for a high intensity discharge ballast
TW347643B (en) * 1996-04-18 1998-12-11 Philips Eloctronics N V Circuit arrangement
JP3438129B2 (en) * 1998-06-25 2003-08-18 株式会社オーク製作所 Discharge lamp lighting device
DE69930897T2 (en) * 1998-06-25 2006-11-23 ORC Manufacturing Co., Ltd., Chofu Arrangement for operating a discharge lamp
US6127787A (en) * 1999-01-21 2000-10-03 Northrop Grumman Corporation Sequential, clamped, single-ended ignition of series operation arc lamps
DE19909530A1 (en) * 1999-03-04 2001-01-18 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Circuit arrangement for operating at least one high-pressure discharge lamp and operating method
US6483257B1 (en) * 2000-05-26 2002-11-19 General Electric Company Ignitor pulse variable reduction method and apparatus
US6624585B2 (en) * 2001-09-10 2003-09-23 Infocus Corporation Ultra-compact igniter circuit for arc discharge lamp
DE10333729A1 (en) * 2003-07-23 2005-03-10 Patent Treuhand Ges Fuer Elektrische Gluehlampen Mbh Ballast for at least one high-pressure discharge lamp, operating method and lighting system for a high-pressure discharge lamp

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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