EP1911333A1 - Zündschaltung zum zünden einer entladungslampe und verfahren zum zünden der entladungslampe - Google Patents

Zündschaltung zum zünden einer entladungslampe und verfahren zum zünden der entladungslampe

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EP1911333A1
EP1911333A1 EP06849378A EP06849378A EP1911333A1 EP 1911333 A1 EP1911333 A1 EP 1911333A1 EP 06849378 A EP06849378 A EP 06849378A EP 06849378 A EP06849378 A EP 06849378A EP 1911333 A1 EP1911333 A1 EP 1911333A1
Authority
EP
European Patent Office
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ignition
discharge lamp
ignition circuit
circuit
transformer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06849378A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Honsberg-Riedl
Burkhard Ulrich
Alwin Veser
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
Application filed by Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH filed Critical Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Publication of EP1911333A1 publication Critical patent/EP1911333A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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 ignition circuit for igniting at least one discharge lamp by applying an electrical ignition pulse to the discharge lamp, the ignition circuit having the following features: At least one source circuit for providing an electrical voltage pulse, at least one ignition circuit for providing the ignition voltage pulse and at least one inductive coupling element for inductive coupling the Pnmarwoodspulses in the Zund Vietnamese for generating the Zundschreibspulses.
  • At least one source circuit for providing an electrical voltage pulse At least one ignition circuit for providing the ignition voltage pulse and at least one inductive coupling element for inductive coupling the Pnmarwoodspulses in the Zund Vietnamese for generating the Zundnapspulses.
  • a method of igniting a discharge lamp using the ignition circuit is provided
  • a Zundsciens of the type mentioned is in each case from EP 0 903 967 Al and EP 0 987 928 Al known.
  • Discharge lamp a gas is ionized in a lamp combustion chamber of the discharge lamp
  • the gas consists for example of mercury vapor.
  • the result is an electrically conductive plasma.
  • This plasma causes a first illumination of the discharge lamp.
  • the discharge lamp is driven, for example, with a sinusoidal alternating current (Zunduber.est rom).
  • a frequency of this alternating current is 200 kHz, for example.
  • a Zunduberdgingschreib of the discharge lamp at room temperature is, for example, 150 V to 500 V.
  • the actual operating current can be impressed.
  • the operating current is sinusoidal or has a rectangular shape.
  • a required operating voltage is, for example, 15 V to 225 V. From this phase (after 1 mm to 4 mm), the discharge lamp comes in the desired, highly heated operating condition with high internal pressure in the lamp combustion chamber, highest luminous efficiency and broadband emission spectrum.
  • the ignition voltage pulse is a packet of a plurality of voltage pulses (voltage pulse train).
  • a pulse repetition frequency of the voltage pulses within a voltage pulse train is 1 MHz to 10 MHz.
  • ignition voltage pulses with a peak voltage in the kV range are required.
  • the Zundwoodspulse are thus high-voltage pulse trains in the high frequency range (high-voltage RF burst). With this high-voltage pulse, the over-supply voltage is superimposed during the ignition process.
  • the ignition circuit is configured in such a way that superimposition and thus ignition of the discharge lamp occur at maximum Zunduberdgingschreib.
  • the known ignition circuit consists essentially of a source circuit, a Zund Vietnamese in the form of a resonant circuit (Zundschwing Vietnamese, secondary circuit) and an inductive coupling element in the form of a
  • the discharge lamp is electrically connected in parallel to the Zundschwing Vietnamese.
  • the source circuit of the Pr imarschreibspuls is generated.
  • the primary voltage pulse is coupled into the Zundschwing Vietnamese.
  • the Zundschwing Vietnamese the Zundnapsuls arises. It comes to the ignition of the discharge lamp.
  • the components of the ignition circuit, in particular the Zundt ransformator of the inductive coupling element are designed such that the highest possible quality Q ⁇ es Zundresonanz Vietnamese Bengalboroughes results.
  • the good Q is over 100.
  • a Zundscaria for igniting a discharge lamp is realized for example in a so-called electronic ballast (ECG).
  • ECG electronic ballast
  • the electronic ballast converts an electrical energy from a available mains voltage so that the discharge lamp can be operated in its optimum voltage, current and frequency range.
  • the discharge lamp is, for example, a high-pressure lamp or high-pressure lamp used as a video and projection lamp (VIP lamp).
  • a peak voltage of the ignition pulse of a few hundred to a few thousand volts suffices to initiate electrical flashover between the internal electrodes of the lamp. The higher the
  • Lamp temperature is, the higher is the necessary for the ignition of the high and high pressure lamp peak voltage.
  • a VIP lamp usually operating temperatures of 950 ° C to 1050 ° C occur.
  • the necessary for the electrical flashover between the internal electrodes ignition voltage is extremely high at these temperatures, since the gas acts in the lamp combustion chamber due to a prevailing gas pressure electrically highly insulating. This causes the VIP lamp to cool down before it can be re-ignited.
  • the temperature of the combustion chamber must sink at today's ballasts to about 500 ° C. Starting from a burner operating temperature of the VIP lamp of about 1000 ° C, cooling to 500 ° C takes about 30 seconds. Within the cooling time of 30 seconds, re-ignition (hot re-ignition) of the VIP lamp fails without any additional measures.
  • Object of the present invention is to provide an electrical Zundschaitung that is capable of Ent a charge even in the Abkuhlzeit of the lamp to ignite.
  • v Zundscnies for igniting at least one discharge lamp by applying an electrical Zundpressivespulses indicated to the discharge lamp, the Zundscnies the following features aufv / eist: at least one source circuit for providing an electrical P ⁇ marpressivespulses, at least one Zund Vietnamese for providing the Zündnapsspulses and at least one inductive coupling element for inductive coupling of the primary voltage pulse in the Zund Vietnamese for generating the Zundschreibspulses.
  • the ignition circuit is characterized in that the inductive coupling element has a transmission ratio of a voltage ratio selected from the range of 1/25 to 1/400 inclusive.
  • the gear ratio is selected in the range of 1/40 to and including 1/200, and more preferably in the range of 1/40 to 1/70 inclusive.
  • a method for igniting a discharge lamp by applying a Zundschreibspulses using the ignition circuit with the following method steps: a) forming the Zundschwing Vietnamesees with parallel connected discharge lamp and b) generating the Zundschreibspulses in the Zundschwing Vietnamese.
  • the discharge lamp or the inner electrodes of the discharge lamp are connected to the Zundschwing Vietnamese together with other components.
  • the Zund Vietnamese has all the necessary reactive components. Due to the high transmission ratio and the resonant voltage excitation, which occurs either in the Zund Vietnamese or in the coupling element, a Hochf feenz-Zundpuls is generated with a very high Scheltelwood in the Zund Vietnamese.
  • a Zundschreibspuls with a peak voltage of 10 kV inclusive up to and including 50 kV and produced in particular with a peak voltage of 15 kV inclusive up to and including 25 kV.
  • a high-frequency voltage pulse with a pulse repetition frequency in the MHz range is generated.
  • a Zundwoodspuls is generated with a pulse repetition frequency of 0.5 MHz inclusive up to and including 30 MHz and in particular from 0.9 MHz to 10 MHz inclusive. Particularly good results were achieved, for example, with the pulse repetition frequency of 1.5 MHz.
  • the Zundpulsdauer the Zundschreibspulses can be kept short.
  • the ignition pulse duration is less than 50 ⁇ s.
  • a Zundschreibspuls is generated with a Zundpulsdauer from the range of 5 ⁇ s inclusive including up to 30 ⁇ s.
  • ignition pulse durations of less than 20 ⁇ s are possible.
  • the ignition pulse pulse is generated at a repetition frequency (repetition rate) in the range of 50 Hz to 10 kHz inclusive, and more particularly in the range of 100 Hz to 1 kHz inclusive.
  • a Zundwoodspuls is coupled into the Zund Vietnamese.
  • a relatively high repetition rate for example, 1 kHz, it increases the likelihood of the ignition succeeding within a certain time interval.
  • the inductive coupling element v / e at least one Zundt ransforrra tor on.
  • the Zundt rans forma gate has a Primary inductance with at least one primary winding on and a secondary inductance with at least one secondary winding.
  • the secondary inductance of the ignition transformer is part of the Zund Vietnamese plants.
  • the Zund Vietnamese plants can be configured as a Zundschwing Vietnamese.
  • the ignition transformer is an HF-HV transformer having a ferromagnetic core (e.g., ferrite or iron powder core).
  • the HF-HV transformer is designed so that it alone ensures the high voltage conversion.
  • the HF-HV transformer is a transformer with 25 kV output voltage. With a Zundtransformator configured in this way, a significantly poorer quality of the Zundschwing Vietnamesees can be accepted.
  • the Zundschwing Vietnamese has a good Q of less than 100.
  • the inductive coupling element alone may have the appropriately designed ignition transformer.
  • the inductive coupling element has at least one coupling transformer.
  • the ignition transformer and the coupling transformer are electrically connected together in such a way that together they form the inductive coupling element.
  • Dar Zundtrans formator and the coupling transformer are connected in series in a particular embodiment.
  • the primary inductance of the coupling transformer may be part of the source circuit.
  • the secondary inductance of the coupling capacitor and the primary inductance of the ignition transformer are electrically connected.
  • the secondary inductance of the ignition transformer is in turn part of the Zundresonanznikes.
  • the coupling transformer is used for voltage adjustment. This leads to the fact that the high transmission ratio of the inductive coupling element is provided by the ignition transformer together with the coupling trans fomator. The gear ratio is not the Zundtrans formator rested alone. This results in a smaller contribution of the ignition transformer. This leads to the fact that the secondary inductance and thus the secondary winding of the ignition transformer can be kept small. This has the following special advantages: The ohmic resistance of the secondary winding is reduced by a low number of turns and thus by a shorter wire length. The ohmic resistance is also flowed through vorp operating current of the discharge lamp and therefore leads to a continuous power loss to be avoided. In addition, the leads
  • Coupling transformer for further decoupling of the Zundschwing Vietnamesees and the source circuit. This facilitates a resonant voltage excitation in the Zündschwing Vietnamese necessary for the formation of the Zundtempospulses.
  • ignition voltage pulses with a Scheltel voltage of more than 30 kV can be achieved with a favorable design of the further components of the ignition circuit.
  • this is the voltage which, from the positive maximum to the negative maximum, is 60 kVpp (in the Anglican 60 kVpp) (assuming that in the present case the voltage is approximately sinusoidal).
  • Coupling element on at least one coupling resonant circuit With the coupling resonant circuit, a coupling transformer may be unnecessary. Preferably, however, a coupling transformer is present and the coupling resonant circuit electrically connects the ignition transformer and the coupling transformer with each other.
  • the coupling resonant circuit is also referred to as Tankresonanz réelle. It is inserted between the coupling transformer and the Zundtransformator such that it takes over the resonance of the secondary winding of the Zundt ransforrnators. In the coupling resonant circuit there is a resonant voltage excitation, which is triggered by the primary voltage pulse of the source circuit. In contrast, the Zund Vietnamese is not as Zundschwing Vietnamese.
  • the ignition transformer does not only supply the transmission ratio of the entire inductive coupling element.
  • the height of the gear ratio depends very much on the design of the tank rice, which acts either by suitable capacitive or inductive tap itself transforming or additionally by upstream of a coupling transformer by its contribution.
  • the tank resonance circuit develops a voltage of 2 kV to 10 kV.
  • a moderate ratio for the Zundtransformator is possible Depending on the source circuit type can be dispensed with the coupling transformer.
  • the source circuit has a suitable high frequency switching element.
  • the high-frequency switching element has one or more high-frequency switching transistors.
  • the high-frequency switching transistor is a (power) MOS transistor and in particular a CoolMOS ⁇ transistor or powerMESH ⁇ M 'transistor or FDmesh (TM) transistor or a silicon carbide FET transistor.
  • the source circuit provides high power for the pulse duration.
  • the source circuit is designed such that an average primary power zv / ischen 300 W and 2 kW. This leads to a high-frequency switching transistor used for switching current pulses with a Scheltelstrom zv / ischen 10 A and 100 A leads. It is ensured that an efficiency is sufficiently high. A price for a high-frequency switching transistor depends very much on its St romtragfahtechnik. The higher the efficiency of the source circuit, the lower the static transmission capability for the high-frequency switching transistor (s) can be selected.
  • the source circuit for providing the primary voltage pulse on a high-frequency switching element with switching relief This generally means that at the instant of switching element switching on, the applied voltage and current are equal to or near zero.
  • the source circuit preferably has a topology selected from the group E, the class D or the class DE.
  • the class E and the class DE are characterized by a particularly good switching discharge. Due to the high switching discharge, an electrolytic capacitor, which is usually required as a supply buffer for the source circuit, be kept small Moreover, only a high-frequency switching transistor is required for this switching stage, which must have only a limited Stromtragfahigkei t due to the increased efficiency. This results in a relatively cheap ignition circuit. Another advantage is that an output voltage of the switching stage follows without further tuning almost linearly a DC voltage with which the switching stage is supplied. This allows regulation of the high-frequency voltage via an upstream power supply of the source circuit.
  • Zundscrien is used in particular in ECGs for high-pressure discharge lamps and for high-pressure discharge lamps (ultra-high-pressure discharge lamps) as they are used in the video and Pro] etations-Technik.
  • pressures of 2 bar to 20 bar occur in the lamp combustion chamber.
  • the pressures range from 100 bar to 200 bar.
  • a power of the VIP lamps is between 100 W and 300 W, for example 120 W. Higher and lower powers are also conceivable.
  • the ignition circuit such discharge lamps can v / ground during operation hot state at temperatures of above 500 ° C toward ignited to 1000 0 C to.
  • the invention provides the following essential advantages:
  • Figures 1, 2, 3A and 3B show circuit diagrams of various exemplary embodiments of
  • FIG. 4 shows the circuit diagram of a high-frequency switching stage of the class DE.
  • the ignition circuit 1 for igniting a discharge lamp 2 by applying an electrical ignition pulse is implemented in an electronic ballast for a high-pressure discharge lamp 2.
  • the high-pressure discharge lamp 2 is a VI P discharge lamp with a power of 120 W.
  • the VIP discharge lamp has a power of 100 W or 300 W.
  • the essential components of the ignition circuit 1 are the source circuit 11 for providing the
  • the ignition circuit 12 for providing the Zundschreibspulses and the inductive coupling element 13 for inductive coupling of the primary voltage pulse in the Zund Vietnamese 12.
  • the inductive coupling element 13 for inductive coupling of the primary voltage pulse in the Zund Vietnamese 12.
  • the internal electrodes 22 of the high-pressure discharge lamp 2 arranged in the lamp combustion chamber 21 are components of the ignition circuit 12.
  • the ignition voltage pulse generated in the ignition circuit 12 causes an electrical flashover between the internal electrodes 22.
  • the gas inside the lamp combustion chamber 21 is ionized. It forms the heating plasma for Zunduberddling.
  • Power supply unit 122 is driven with a sinusoidal pickup voltage.
  • the Power supply unit 122 which is integrated in the ECG, provides a sinusoidal pickup voltage between 150 V and 500 V in the 100 kHz range.
  • the source circuit 11 is connected via the
  • Power supply unit 111 supplied with a suitable electrical DC voltage.
  • the source circuit 11 has a high-frequency switching element 112.
  • the high-frequency switching element 112 is de-energized. This means that at the moment of switch-on, the applied voltage and the conducted current are 0 or close to 0.
  • Components of the high-frequency switching element 112 are at least one high-frequency switching transistor 113 and at least one HF driver circuit 114.
  • the high-frequency switching transistor 113 is driven by the HF driver circuit 114.
  • the high-frequency switching transistor 113 is a CoolMOS ⁇ Transis tor.
  • a PowerMESH "'' transistor, a FDmesh (TM) - transistor or a silicon carbide FET transistor is used, the RF driver circuit 114 supplies a high-frequency switching signal for the high-frequency switching transistor 113 on. the pulse repetition frequency to be achieved
  • Zundbondspulses is adjusted. This means that in the source circuit 11, a primary voltage pulse is generated, which has a same or very similar pulse repetition frequency as the Zundschreibspuls in the ignition circuit 12th
  • a pulse follower frequency of the Zundschreibspulses is in a first embodiment about 1.5 MHz. According to a further embodiment, the pulse repetition frequency is 4 MHz.
  • the peak voltage of the Zundschreibspulses amounts to 22 kV. This corresponds to 44 kVss (44 k.Vpp).
  • the track voltage of the bus is
  • the ignition pulse duration is 20 ⁇ s. According to another embodiment, the ignition pulse duration is 5 ⁇ s.
  • the inductive coupling element 13 has a
  • the inductive coupling element 13 consists only of a Zundtransformator 131.
  • the Zundtransformator 131 provides all the high transmission ratio.
  • a primary inductor 171 of the ignition transformer 131 is a component of the optical switch 11.
  • the secondary inductance 1312 of the ignition transformer 131 is a component of the ignition circuit 12, which is designed as a resonant circuit 121.
  • Secondary inductance 1312 of the ignition transformer 131 the primary voltage pulse in ⁇ en Zundschwing Vietnamese 121 is coupled.
  • the ignition transformer 131 is an HF-HV transformer with a ferromagnetic remote and corresponding turns numbers of the primary inductor 1311 and the secondary inductor 1312.
  • the resonant circuit 121 has a good Q of v / eit below 100.
  • the secondary function 1312 consists of two almost identical partial inductances with the same winding sense. This Tei 1 Indukt ivi tate r with other ingredients to a nearly symmetrical Zundschwingnik 121 joined together. This allows the supply of the operating voltage and the Zunduber Spotifywhere without being affected by the high voltage pulses of the ignition.
  • the high-frequency switching element 112 of the source circuit 11 has a high-frequency switching stage of the class E (series topology).
  • FIG. 1 The corresponding circuit diagram is shown in FIG.
  • the inductive coupling element 13 in addition to the ignition transformer 131 a coupling trans-formers 132 on.
  • the high transmission ratio is achieved by coupling the ignition transformer 131 to the coupling transformer 132.
  • a primary inductance 1321 of the coupling capacitor 132 is part of the source circuit 11.
  • the primary voltage pulse is generated indirectly via the secondary inductance 1322 of FIG.
  • the coupling transformer 132 v / ird partial translation ratio achieved.
  • Zundtrans formators 131 can thus be reduced.
  • the high transmission ratio of the entire inductive coupling element 13 is maintained.
  • the high frequency switching element 112 of the source circuit 11 also has a high frequency switching stage of class E, but with parallel topology.
  • the associated circuit diagram is indicated by FIGS. 3A and 3B.
  • the ignition circuit 12 is not configured as a Zundschwing Vietnamese. This means that the Zund Vietnamese 12, apart parasitic Elenenten, can not be excited to oscillations in the frequency range of Zundschreibspulses.
  • the inductive coupling element 13 a For inductive generate the Zundschreibspulses in the ignition circuit 12, the inductive coupling element 13 a
  • the tank resonant circuit 133 has a capacitive divider (FIG. 3A).
  • the tank resonant circuit 133 is configured as a tank resonant circuit with a tapped coil (tapped Tankresonanznik, Figure 3B). This
  • Tank resonant circuit 133 is connected in a further development of the coupling element 13 according to the preceding example between the coupling transformer 132 and the ignition transformer 131.
  • the primate induts ivitat 1311 of the Zundtransformatoi s is part of the Tankresonanznikes 133. Again, a Tei 1 translation ratio is taken over by the tank resonant circuit.
  • the ignition transformer 131 can manage with a smaller transmission ratio.

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Abstract

Es wird eine Zündschaltung zum Zünden mindestens einer Entladungslampe durch Anlegen eines elektrischen Zündspannungspulses an die Entladungslampe angegeben, wobei die Zündschaltung folgende Merkmale aufweist: mindestens eine Quellenschaltung zum Bereitstellen eines elektrischen Primärspannungspulses, mindestens einen Zündkreis zum Bereitstellen des Zündspannungspulses und mindestens ein induktives Koppelelement zum induktiven Einkoppeln des Primärspannungspulses in den Zündkreis zum Erzeugen des Zündspannungspulses. Die Zündschaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass das induktive Koppelelement ein Übersetzungsverhältnis einer Spannungsübersetzung aufweist, das aus dem Bereich von 1/25 bis 1/400 ausgewählt ist. Daneben wird auch ein Verfahren zum Zünden einer Entladungslampe durch Anlegen eines Zündspannungspulses unter Verwendung der Zündschaltung nach einem der vorangegangenen Ansprüche mit folgenden Verfahrensschritten angegeben: a) Bilden eines Zündschwingkreises mit parallel geschalteter Entladungslampe b) Erzeugen des Zündspannungspulses im Zündschwingkreis. Die Zündschaltung wird insbesondere zum Zünden von VIP-Lampen verwendet, wobei die VIP-Lampen auch im betriebsheißen Zustand bei Temperaturen von 500° C bis 1000° C wieder gezündet werden können.

Description

Beschreibung
Zundschaltung zum Zünden einer Entladungslampe und Verfahren zum Zünden der Entladungslampe
Die Erfindung betrifft eine Zundschaltung zum Zünden mindestens einer Entladungslampe durch Anlegen eines elektrischen Zundspannungspulses an die Entladungslampe, wobei die Zundschaltung folgende Merkmale aufweist: Mindestens eine Quellenschaltung zum Bereitstellen eines elektrischen Pnmarspannungspulses, mindestens einen Zundkreis zum Bereitstellen des Zundspannungspulses und mindestens ein induktives Koppelelement zum induktiven Emkoppeln des Pnmarspannungspulses in den Zundkreis zum Erzeugen des Zundspannungspulses. Neben der Zundschaltung wird ein Verfahren zum Zünden einer Entladungslampe unter Verwendung der Zundschaltung angegeben
Eine Zundschaltung der genannten Art ist jeweils aus EP 0 903 967 Al und EP 0 987 928 Al bekannt. Beim Zünden der
Entladungslampe wird ein Gas in einer Lampenbrennkammer der Entladungslampe ionisiert Das Gas besteht beispielsweise aus Quecksilberdampf. Es entsteht ein elektrisch leitfahiges Plasma. Dieses Plasma verursacht ein erstes Leuchten der Entladungslampe. Zum Aufrechterhalten dieses Leuchtens und der raschen Aufheizung von Innenelektroden der Lampenbrennkammer wird die Entladungslampe beispielsweise mit einem sinusförmigen Wechselstrom angesteuert ( Zundubernahmest rom) . Eine Frequenz dieses Wechselstroms betragt beispielsweise 200 kHz. Eine Zundubernahmespannung der Entladungslampe bei Raumtemperatur betragt beispielsweise 150 V bis 500 V. Nach einer Zundubernahmezeit im Sekundenbereich (unter einer Sekunde bis zu einigen Sekunden) kann der eigentliche Betriebsstrom eingeprägt werden. Der Betriebstrom ist sinusförmig oder er weist eine rechteckahnliche Form auf. Eine dazu notige Betriebsspannung betragt beispielsweise 15 V bis 225 V. Ab dieser Phase (nach 1 mm bis 4 mm) kommt die Entladungslampe in den gewünschten, hoch erhitzten Betriebszustand mit hohem Innendruck in der Lampenbrennkammer, höchster Leuchteffizienz und breitbandigem Emissionsspektrum.
Zum Zünden werden die Innenelektroden einer Lampenbrennkammer der Entladungslampe mit dem Zundspannungspuls angesteuert. Es kommt zu einem elektrischen Überschlag, der zur Ionisierung des Gases fuhrt. Der Zundspannungspuls ist ein Paket aus einer Vielzahl von Spannungsimpulsen (Spannungsimpulszug). Eine Impulsfolgefreguenz der Spannungsimpulse innerhalb eines Spannungsimpulszugs betragt 1 MHz bis 10 MHz. Damit es zum Zünden der Entladungslampe kommt, werden Zundspannungspulse mit einer Scheitelspannung im kV-Bereich benötigt. Die Zundspannungspulse sind somit Hochspannungsimpulszuge im Hochfrequenzbereich (High Voltage RF-Burst). Mit diesen Hochspannungsimpuls zugen vard die Zundubernahmespannung wahrend des Zundvorgangs überlagert. Die Zundschaltung ist derart ausgestaltet, dass es bei maximaler Zundubernahmespannung zur Überlagerung und damit zur Zündung der Entladungslampe kommt.
Die bekannte Zundschaltung besteht im Wesentlichen aus einer Quellenschaltung, einem Zundkreis in Form eines Schwingkreises ( Zundschwingkreis , Sekundarschwingkreis ) und einem induktiven Koppelelement in Form eines
Zundtransformators . Die Entladungslampe ist elektrisch parallel zum Zundschwingkreis geschaltet. In der Quellenschaltung wird der Pr imarspannungspuls erzeugt. Mit Hilfe des Zundtrans formators wird der Primarspannungspuls in den Zundschwingkreis eingekoppelt. Im Zundschwingkreis entsteht der Zundspannungspuls. Es kommt zum Zünden der Entladungslampe. Die Komponenten der Zundschaltung, insbesondere der Zundt ransformator des induktiven Koppelelements sind derart ausgelegt, dass eine möglichst hohe Gute Q αes Zundresonanzkreises resultiert. Die Gute Q betragt über 100. Eine Zundschaltung zum Zünden einer Entladungslampe ist beispielsweise in einem so genannten elektronischen Vorschaltgerat (EVG) realisiert. Das EVG formt eine elektrische Energie aus einer verfugbaren Netzspannung so um, dass die Entladungslampe in ihrem optimalen Spannungs-, Strom- und Frequenzbereich betrieben werden kann. Die Entladungslampe ist beispielsweise eine Hochdrucklampe oder Hochstdrucklampe , die als Video- und Proj ektionslampe (VIP- Lampe) eingesetzt werden.
Bei einer relativ niedrigen Lampentemperatur (z.B. Raumtemperatur, ca. 20° C) genügt eine Scheitelspannung des Zundspannungspulses von einigen hundert bis wenigen tausend Volt, um den elektrischen Überschlag zwischen den Innenelektroden der Lampe zu initiieren. Je hoher die
Lampentemperatur ist, desto hoher ist die für das Zünden der Hoch- bzw. Hochstdrucklampe notwendige Scheitelspannung. Bei einer VIP-Lampe treten üblicherweise Betriebstemperaturen von 950° C bis 1050° C auf. Die für den elektrischen Überschlag zwischen den Innenelektroden notwendige Zündspannung ist bei diesen Temperaturen außerordentlich hoch, da das Gas in der Lampenbrennkammer aufgrund eines vorherrschenden Gasdrucks elektrisch stark isolierend wirkt. Dies führt dazu, dass die VIP-Lampe abkühlen muss, bevor sie wieder gezündet werden kann. Die -Temperatur der Brennkammer muss bei heutigen Vorschaltgeraten auf etwa 500° C sinken. Von einer Brennerbetriebstemperatur der VIP-Lampe von etwa 1000° C ausgehend dauert das Abkühlen auf 500° C etwa 30 Sekunden. Innerhalb der Abkuhlzeit von 30 Sekunden schlagt eine Wiederzundung (Heißwieder zundung) der VIP-Lampe ohne zusatzliche Maßnahmen fehl.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektrische Zundschaitung anzugeben, die dazu geeignet ist, eine Ent ladungslarnpe auch innerhalb der Abkuhlzeit der Lampe zu zünden . Zur Losung der Aufgabe v:ird eine Zundschaltung zum Zünden mindestens einer Entladungslampe durch Anlegen eines elektrischen Zundspannungspulses an die Entladungslampe angegeben, wobei die Zundschaltung folgende Merkmale aufv/eist: mindestens eine Quellenschaltung zum Bereitstellen eines elektrischen Pπmarspannungspulses , mindestens einen Zundkreis zum Bereitstellen des Zündspannungspulses und mindestens ein induktives Koppelelement zum induktiven Einkoppeln des Primarspannungspulses in den Zundkreis zum Erzeugen des Zundspannungspulses. Die Zundschaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass das induktive Koppelelement ein Übersetzungsverhältnis einer Spannungsubersetzung aufweist, das aus dem Bereich von einschließlich 1/25 bis einschließlich 1/400 ausgewählt ist. Vorzugsweise ist das Übersetzungsverhältnis aus dem Bereich von einschließlich 1/40 bis einschließlich 1/200 und insbesondere aus dem Bereich von einschließlich 1/40 bis einschließlich 1/70 ausgewählt .
Zur Losung der Aufgabe wird auch ein Verfahren zum Zünden einer Entladungslampe durch Anlegen eines Zundspannungspulses unter Verwendung der Zundschaltung nach einem der vorangegangenen Ansprüche mit folgenden Verfahrensschritten angegeben: a) Bilden des Zundschwingkreises mit parallel geschalteter Entladungslampe und b) Erzeugen des Zundspannungspulses im Zundschwingkreis .
Die Entladungslampe bzw. die Innenelektroden der Entladungslampe sind zusammen mit weiteren Komponenten an den Zundschwingkreis angeschlossen. Der Zundkreis weist alle notwendigen reaktiven Bestandteile auf. Durch das hohe Übersetzungsverhältnis und die resonante Spannungsuberhohung, die entweder im Zundkreis oder im Koppelelement auftritt, wird ein Hochf requenz-Zundpuls mit einer sehr hohen Scheltelspannung im Zundkreis erzeugt. Vorzugsweise wird ein Zundspannungspuls mit einer Scheitelspannung von einschließlich 10 kV bis einschließlich 50 kV und insbesondere mit einer Scheitelspannung von einschließlich 15 kV bis einschließlich 25 kV erzeugt.
Es wird ein Hochfrequenz-Spannungspuls mit einer Impulsfolgefrequenz im MHz-Bereich erzeugt. In einer bevorzugten Ausgestaltung wird ein Zundspannungspuls mit einer Impulsfolgefrequenz von einschließlich 0,5 MHz bis einschließlich 30 MHz und insbesondere von einschließlich 0,9 MHz bis einscnließlich 10 MHz erzeugt. Besonders gute Ergebnisse wurden beispielsweise mit der Impulsfolgefrequenz von 1,5 MHz erziele.
Mit dieser Impulsfolgefrequenz und den hohen Spannungen kann die Zundpulsdauer des Zundspannungspulses kurz gehalten werden. Die Zundpulsdauer beträgt unter 50 μs . In einer besonderen Ausgestaltung wird ein Zundspannungspuls mit einer Zundpulsdauer aus dem Bereich von einschließlich 5 μs bis einschließlich 30 μs erzeugt. Insbesondere sind Zundpulsdauern von unter 20 μs möglich. Diese relativ kurzen Zundspannungspulse genügen, um auch bei hohen Temperaturen der Entladungslampe aufgrund des hohen
Übersetzungsverhältnisses das Zünden der Entladungslampe zu ermöglichen .
Durch hau£ige Zundwiederholungen lasst sich die
Zundwahrscheinlichkeit erhohen. Daher wird gemäß einer v/eiteren Ausgestaltung das Erzeugen des Zundspannungspulses mit einer Wiederholfrequenz ( Repitit ionsrate) aus dem Bereich von einschließlich 50 Hz bis einschließlich 10 kHz und insbesondere aus dem Bereich von einschließlich 100 Hz bis einschließlich 1 kHz durchgeführt. Mit der Wiederholfrequenz wird ein Zundspannungspuls in den Zundkreis eingekoppelt. Mit einer relativ hohen Wiederholfrequenz, beispielsweise 1 kHz, wird die Wahrscheinlichkeit dafür erhöht, dass das Zünden innerhalb eines bestimmten Zeit Intervalls erfolgreich ist.
Das induktive Koppelelement v/eist mindestens einen Zundt ransforrra tor auf. Der Zundt rans forma tor weist eine Primarinduktivitat mit mindestens einer Primärwicklung auf und eine Sekundarinduktivitat mit mindestens einer Sekundärwicklung. Die Sekundarinduktivitat des Zundtransformators ist Bestandteil des Zundkreises. Der Zundkreis kann als Zundschwingkreis ausgestaltet sein. Mit
Hilfe des Zundtransformators . wird der in der Quellenschaltung gebildete Primarspannungspuls in den Zundschwingkreis eingekoppelt. Vorzugsweise ist dazu der Zundtransformator ein HF-HV-Transformator mit einem ferromagnetischen Kern (z.B. Ferrit- oder Eisenpulverkern) . Der HF-HV-Transformator ist derart ausgelegt, dass er alleine für die hohe Spannungsubersetzung sorgt. So ist der HF-HV-Transformator beispielsweise ein Transformator mit 25 kV Ausgangsspannung. Mit einem derart ausgestalteten Zundtransformator kann eine deutlich schlechtere Gute des Zundschwingkreises in Kauf genommen werden. Der Zundschwingkreis weist eine Gute Q von unter 100 auf.
Das induktive Koppelelement kann alleine den entsprechend ausgelegten Zundtransformator aufweisen. In einer besonderen Ausgestaltung weist das induktive Koppelelement mindestens einen Koppel transformator auf. Der Zundtransformator und der Koppeltransformator sind elektrisch derart miteinander verbunden, dass sie zusammen das induktive Koppelelement bilden. Dar Zundtrans formator und der Koppeltransformator sind dazu in einer besonderen Ausgestaltung in Serie geschaltet. Die Primarinduktivitat des Koppeltransformators kann Bestandteil der Quellenschaltung sein. Die Sekundarinduktivitat des Koppelkondensators und die Primarinduktivitat des Zundtransformators sind elektrisch verbunden. Die Sekundarinduktivitat des Zündtransformators ist wiederum Bestandteil des Zundresonanzkreises .
Der Koppeltransformator dient der Spannungsanpassung. Dies fuhrt dazu, dass das hohe Übersetzungsverhältnis des induktiven Koppelelements vom Zundtransformator gemeinsam mit dem Koppeltrans fomator bereitgestellt wird. Das Übersetzungsverhältnis wird nicht vom Zundtrans formator alleine gestemmt. Es resultiert ein kleinerer Beitrag des Zundtransformators . Dies fuhrt dazu, dass die Sekundarinduktivitat und damit die Sekundärwicklung des Zundtransformators klein gehalten werden kann. Damit sind folgende besonderen Vorteile verbunden: Der ohmsche Widertand der Sekundärwicklung wird durch eine geringe Windungszahl und damit durch eine kürzere Drahtlange geringer. Der ohmsche Widerstand wird auch vorp Betriebsstrom der Entladungslampe durchflössen und fuhrt daher zu einer zu vermeidenden Dauerverlustleistung. Darüber hinaus fuhrt der
Koppeltransformator zu einer weiteren Entkopplung des Zundschwingkreises und der Quellenschaltung. Damit wird eine für die Bildung des Zundspannungspulses notwendige resonante Spannungsuberhohung im Zundschwingkreis erleichtert.
Mit der aufgezeigten Kombination von Zundtransformator und Koppeltransformator können bei günstiger Auslegung der weiteren Bestandteile der Zundschaltung Zündspannungspulse mit einer Scheltelspannung von über 30 kV erreicht v/erden. Dies ist, anders betrachtet, die Spannung, die vom positiven Maximum zum negativen Maximum gerechnet 60 kVss (im Anglikanischen 60 kVpp) aufweist (unter der Annahme, dass im vorliegenden Fall die Spannung in etwa sinusförmig ist) .
In einer besonderen Ausgestaltung weist das induktive
Koppelelement mindestens einen Koppelschwingkreis auf. Mit dem Koppelschwingkreis kann sich ein Koppeltransformator erübrigen. Vorzugsweise ist aber ein Koppeltransformator vorhanden und der Koppelschwingkreis verbindet den Zundtransformator und den Koppeltransformator elektrisch miteinander. Der Koppelschwingkreis wird auch als Tankresonanzkreis bezeichnet. Er ist zwischen dem Koppeltransformator und dem Zundtransformator derart eingefugt, dass er die Resonanz der Sekundärwicklung des Zundt ransforrnators übernimmt. Im Koppelschwingkreis findet eine resonante Spannungsuberhohung statt, die durch den Prima rspannungspuls der Quellenschaltung ausgelost v/ird. Dagegen ist der Zundkreis nicht als Zundschwingkreis ausgelegt. Hier findet keine resonante Spannungsuberhohung statt. Über den Zundtransformator wird lediglich ein Zundspannungspuls an den Innenelektroden der Entladungslampe erzeugt. Auch bei dieser besonderen Ausgestaltung liefert der Zundtransformator nicht allein das Übersetzungsverhältnis des gesamten induktiven Koppelelements. Die Hohe des Übersetzungsverhältnisses hangt sehr stark von der Auslegung des Tankreises ab, der entweder durch geeignete kapazitive oder induktive Anzapfung selbst transformierend wirkt oder zusatzlich durch Vorschaltung eines Koppeltransformators durch dessen Beitrag. Beispielsweise entwickelt der Tankresonanzkreis eine Spannung von 2 kV bis 10 kV. Damit ist eine moderate Übersetzung für den Zundtransformator möglich In Abhängigkeit von der Quellenschaltungsart kann auf den Koppeltransformator verzichtet werden.
Die Quellenschaltung weist ein geeignetes Hochfrequenz- Schaltelement auf. Das Hochfrequenz-Schaltelement weist einen oder mehrere Hochfrequenz-Schalttransistoren auf. Der Hochfrequenz-Schalttransistor ist ein (Leistungs-) MOS- Transistor und insbesondere einen CoolMOSΘ-Transistor oder powerMESH πM' -Transistor oder FDmesh (TM) -Transistor oder ein Silizium-Karbid FET-Transistor .
Die Quellenschaltung liefert für die Pulsdauer eine hohe Leistung. Die Quellenschaltung ist derart ausgelegt, dass eine durchschnittliche Primarleistung zv/ischen 300 W und 2 kW liegt. Dies fuhrt dazu, dass ein für das Schalten verwendeter Hochfrequenz-Schalttransistor Strompulse mit einem Scheltelstrom zv/ischen 10 A und 100 A fuhrt. Dabei wird dafür gesorgt, dass ein Wirkungsgrad ausreichend hoch ist. Ein Preis für einen Hochfrequenz-Schalttransistor hangt sehr stark von dessen St romtragfahigkeit ab. Je hoher der Wirkungsgrad der Quellenschaltung ist, desto niedriger kann die St romtrag fahigkeit für den bzw. die Hochfrequenz- Schalt trans is toren gewählt v/erden. In einer besonαeren Ausgestaltung weist die Quellenschaltung zur Bereitstellung des Primarspannungspulses ein Hochfrequenz-Schaltelement mit Schaltentlastung auf. Dies bedeutet im Allgemeinen, dass in Moment des Einschaltens des Schaltelements die anliegende Spannung und der geführte Strom gleich oder nahe Null liegen. Auf diese Weise kann eine Verlustleistungsspit ze vermieden werden, die beim Schaltvorgang normalerweise auftritt. Es resultiert eine Quellenschaltung mit besonders hohem Wirkungsgrad. Ein weiterer wichtiger Vorteil der Schaltentlastung stellt die Vermeidung starker elektromagnetischer Storanteile (EMV- Problem) im Spektrum bei und weit über der Schaltfrequenz dar .
Vorzugsweise weist die Quellenschaltung eine aus der Gruppe Klasse E, der Klasse D oder und der Klasse DE ausgewählte Topologie auf. Die Klasse E und die Klasse DE zeichnet sich durch eine besonders gute Schaltentlastung aus. Aufgrund der hohen Schaltentlastung kann ein Elektrolytkondensator, der in der Regel als Versorgungspuffer für die Quellenschaltung benotigt wird, klein gehalten werden Darüber hinaus wird für diese Schaltstufe nur ein Hochfrequenz-Schalttransistor benotigt, der aufgrund des erhöhten Wirkungsgrads nur eine begrenzte Stromtragfahigkei t aufweisen muss. Somit resultiert eine relativ preiswerte Zundschaltung . Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass eine Ausgangsspannung der Schaltstufe ohne weitere Abstimmung nahezu linear einer Gleichspannung folgt, mit der die Schaltstufe versorgt wird. Dies ermöglicht eine Regelung der Hochfrequenz-Spannung über eine vorgeschaltete Spannungsversorgung der Quellenschaltung.
Es gibt zwei Arten der Klasse E: Am Drain- bzv/. Kollektoranschluss des Transistors kann ein Parallelkreis oder ein Serienkreis angeschlossen sein. Die zweite Losung zeichnet sich dadurch aus, dass sie mit sehr geringen
Versorgungsspannungen betrieben v/erden kann. Es ist somit möglich, einen ilocπst Lomt ransistor mit relativ geringer Sperr fanig !■ e it zu verwenden. Eine sehr gute Schaltentlastung wird auch mit einer Hocnf requenz-Scnal ts tufe der Klasse DE erzielt. Diese Klasse basiert auf einer Halbbrücke aus zwei Schalttransistoren. Die eingesetzten Schalttransistoren benotigen eine deutlich geringere Spannungsfestigkeit als der Schalttransistor, der in der Klasse E zum Einsatz kommt.
Verwendung findet die Zundschaltung insbesondere in EVGs für Hochdruckentladungslampen und für Hochstdruckentladungslampen (Ultrahochdruckentladungslampen) wie sie in der Video- und Pro]ektions-Technik eingesetzt werden. Bei einer Hochdruckentladungslampe treten in der Lampenbrennkammer Drucke von 2 Bar bis 20 Bar auf. Bei Ultrahochdrucklampen bewegen sich die Drucke im Bereich von 100 Bar bis 200 Bar.
Ziel ist es dabei, ein möglichst breites Emissionsspektrum zu erzielen. Eine Leistung der VIP-Lampen liegt zwischen 100 W und 300 W, beispielsweise 120 W. Höhere und niedrigere Leistungen sind auch denkbar. Mit der Zundschaltung können solche Entladungslampen auch im betriebsheißen Zustand bei Temperaturen von über 500°C bis hin zu 10000C gezündet v/erden .
Zusammenfassend ergeben sich mit der Erfindung folgende wesentlichen Vorteile:
Mit der Zundschaltung wird erreicht, dass eine Entladungslampe auch bei hohen Temperaturen von über 5000C wieder gezündet werden kann. Mach einer Unterbrechung des Leuchtens der Entladungslampe ist ein Abkühlen für ein neuerliches Zünden nicht notv/endig. Es tritt keine Zundpause auf
Mit der Erfindung kann auf eine Zundhil fselel- trode verzichtet werden, die oft zur Einhaltung der heute üblichen Zundpause eingesetzt wird. Anhand mehrerer Ausfuhrungsbeispiele und der zugehörigen Figuren wird αie Erfindung im Folgenden naher erläutert.
Die Figuren 1, 2, 3A und 3B zeigen Schaltschemata verschiedener Ausfuhrungsbeispiele der
Zundschaltung .
Figur 4 zeigt das Schaltschema einer Hochfrequenz- Schaltstufe der Klasse DE.
Die Zundschaltung 1 zum Zünden einer Entladungslampe 2 durch Anlegen eines elektrischen Zundspannungspulses ist in einem EVG für eine Hochdruckentladungslampe 2 realisiert. Die Hochdruckentladungslampe 2 ist eine VI P-Entladungslampe mit einer Leistung von 120 W. In dazu alternativen Ausfuhrungen weist die VIP-Entladungslampe eine Leistung von 100 W oder 300 W auf.
Die wesentlichen Bestandteile der Zundschaltung 1 sind die Quellenschaltung 11 zum Bereitstellen des
Primarspannungspulses , der Zundkreis 12 zum Bereitstellen des Zundspannungspulses und das induktive Koppelelement 13 zum induktiven Einkoppeln des Primarspannungspulses in den Zundkreis 12. Durch das Einkoppeln des Primarspannungspulses in den Zuαdkreis 12 entsteht der Zundspannungspuls .
Die in der Lampenbrennkammer 21 angeordneten Innenelektroden 22 der Hochdruckentladungslampe 2 sind Bestandteile des Zundkreises 12. Der im Zundkreis 12 erzeugte Zundspannungspuls fuhrt zu einem elektrischen Überschlag zwischen den Innenelektroden 22. Das Gas im Inneren der Lampenbrennkammer 21 wird ionisiert. Es bildet sich das aufheizende Plasma für die Zundubernahme .
Zum Aufrechterhalten des Aufheizpiasmas wird die Hochdruckent ladungs larnpe 2 über die
Spannungsve r sorgungseinhei t 122 mit einer sinusahnlichen Zundubernahmespannung angesteuert. Die Spannungsversorgungsemheit 122, die in das EVG integriert ist, stellt eine sinusahnliche Zundubernahmespannung zwischen 150 V und 500 V im 100 kHz-Bereich zur Verfügung.
Die Quellenschaltung 11 wird über die
Spannungsversorgungsemheit 111 mit einer geeigneten elektrischen Gleichspannung versorgt. Die Quellenschaltung 11 verfugt über ein Hochfrequenz-Schaltelement 112. Das Hochfrequenz-Schaltelement 112 ist schaltentlastet. Dies bedeutet, dass im Moment des Einschaltens die anliegende Spannung und der geführte Strom 0 bzw. nahe 0 ist. Bestandteile des Hochfrequenz-Schaltelements 112 sind mindestens ein Hochfrequenz-Schalttransistor 113 und mindestens eine HF-Treiberschaltung 114. Der Hochfrequenz- Schalttransistor 113 wird mit der HF-Treiberschaltung 114 angesteuert. Der Hochfrequenz-Schalttransistor 113 ist ein CoolMOSΘ-Transis tor . In dazu alternativen Ausgestaltungen werden ein powerMESH ( "'' -Transistor , ein FDmesh (TM)- Transistor oder ein Silizium-Karbid FET-Transistor verwendet. Die HF-Treiberschaltung 114 liefert ein Hochfrequenz- Schaltsignal für den Hochfrequenz-Schalttransistor 113, das an die zu erzielende Impulsfolgefrequenz des
Zundspannungspulses angepasst ist. Dies bedeutet, dass in der Quellenschaltung 11 ein Primarspannungspuls erzeugt wird, der eine gleiche oder sehr ahnliche Impulsfolgefrequenz aufweist wie der Zundspannungspuls im Zundkreis 12.
Mit Hilfe der Zundscha 1 tung 1 wird ein Hochf requenz- Zundspannungspuls zum Zünden der Entladungslampe 2 erzeugt. Eine Impuls folgefrequenz des Zundspannungspulses beträgt in einer ersten Ausfuhrungsform etwa 1,5 MHz. Gemäß einer v/eiteren Ausfuhrungsform betragt die Impulsfolgefrequenz 4 MHz. Die Scheitelspannung des Zundspannungspulses betragt 22 kV. Dies entspricht 44 kVss (44 k.Vpp) . Gemäß einer weiteren Aus fuhrungs form betragt die Schei telspannung des
Zundspannungspulses 30 kV (60 kVss). Die Zundpulsdauer becragt 20 μs . Gemäß emer weiteren Ausfuhrungsform betragt die Zundpulsdauer 5 μs. Das induktive Koppelele~ient 13 weist ein
Übersetzungsverhältnis αer Spannungsubersetzung von etwa 1/60 auf. Durch dieses hohe Uoerset zungsverhaltnis ist es möglich, die Hochfrequenz-Spannuπgspulse mit der hohen
Scheltelspannung zu erzielen, Aufgrund der hohen Scheltelspannung ist es πoglich, die VIP- Hochdruckentladungslampe bei hohen
Brennerober flachentemperaturen von über 5000C zu zünden. Die Abkuhlphase muss zum erfolgreichen Wiederzunden der Entladungslampe nicht aogewartet werden.
Zur Erzielung des hohen Übersetzungsverhältnisses werden im Folgenden drei Beispiele angegeben:
Beispiel 1 :
Das zugehörige Schaltschema ist in Figur 1 wiedergegeben. Das induktive Koppelelement 13 besteht lediglich aus einem Zundtransformator 131. Der Zundtransformator 131 liefert alleme das hohe Übersetzungsverhältnis. Eine Primarindukt lvi tat 1311 des Zundtransformators 131 ist Bestandteil der Ouellenschaltung 11. Die Sekundarinduktivitat 1312 des Zundtransformators 131 ist Bestandteil des Zundkreisas 12, der als Zundschwingkreis 121 ausgestaltet ist. Über die Pr imar ind jl- tivitat 1311 und die
Sekundarinduktivitat 1312 des Zundtransformators 131 wird der Primarspannungspuls in αen Zundschwingkreis 121 eingekoppelt.
Der Zundtransformator 131 ist ein HF-HV-Transformator mit einem ferromagnetischen Fern und entsprechenden Windungszahlen der Primarindukt lvitat 1311 und der Sekundarindul' 11 vitat 1312 Der Zundschwingkreis 121 weist eine Gute Q von v/eit unter 100 auf.
Die Sekunda rinclu kt iv i ta t 1312 besteht aus zwei nahezu identischen Tei 1 lndui- t υ ita ten mit gleichem Wicklungssinn. Diese Tei 1 indukt ivi tater sind mit weiteren Bestandteilen zu einem nahezu symmetrischen Zundschwingkreis 121 zusammengefügt. Dies erlaubt die Zufuhrung der Betriebsspannung und der Zundubernahmespannung ohne Beeinflussung durch die Hochspannungsimpulse der Zündung.
Das Hochfrequenz-Schaltelement 112 der Quellenschaltung 11 weist eine Hochfrequenz-Schaltstufe der Klasse E (Serien- Topologie) auf.
Beispiel 2:
Das entsprechende Schaltschema ist der Figur 2 zu entnehmen. Im Unterschied zum Beispiel 1 weist das induktive Koppelelement 13 neben dem Zundtransformator 131 einen Koppel trans formator 132 auf. Das hohe Übersetzungsverhältnis wird durch eine Kopplung des Zundtransformators 131 mit dem Koppeltransformators 132 erreicht. Dazu ist eine Primarinduktivitat 1321 des Koppelkondensators 132 Bestandteil der Quellenschaltung 11. Der Primärspannungspuls wird mittelbar über die Sekundarinduktivitat 1322 des
Koppeltransformators 132 und die Primarinduktivitat 1311 des Zundtrans formators 131 in den Zundschwingkreis 121 eingekoppelt. Durch eine entsprechende Ausgestaltung des Koppel transformators 132 v/ird ein Teil-Ubersetzungsverhältnis erzielt. Das Teilubersetzungsverhaltnis des
Zundtrans formators 131 kann somit verringert werden. Das hohe Übersetzungsverhältnis des gesamten induktiven Koppelelements 13 bleibt erhalten.
Das Hochfrequenz-Schaltelement 112 der Quellenschaltung 11 weist ebenfalls eine Hochfrequenz-Schaltstufe der Klasse E auf, allerdings mit Parallel-Topologie .
Beispiel 3 :
Das zugehörige Schaltschema ist mit den Figuren 3A und 3B angedeutet. Der Zundkreis 12 ist nicht als Zundschwingkreis ausgestaltet. Dies bedeutet, dass der Zundkreis 12, abgesehen von parasitären Elenenten, nicht zu Schwingungen im Frequenzbereich des Zundspannungspulses angeregt werden kann.
Zum induktiven erzeugen des Zundspannungspulses im Zundkreis 12 weist das induktive Koppelelement 13 einen
Tankresonanzkreis (Koppelschwingkreis) 133 auf. Der Tankresonanzkreis 133 weist einen kapazitiven Teiler auf (Figur 3A). Alternativ dazu ist der Tankresonanzkreis 133 als Tankresonanzkreis mit angezapfter Spule ausgestaltet (angezapfter Tankresonanzkreis, Figur 3B). Dieser
Tankresonanzkreis 133 ist in Weiterbildung des Koppelelements 13 gemäß dem vorangegangenen Beispiel zwischen dem Koppeltransformator 132 und dem Zundtransformator 131 geschaltet. Die Primat indukt ivitat 1311 des Zundtransformatoi s ist Bestandteil des Tankresonanzkreises 133. Auch hier wird ein Tei 1-Uberset zungsverhaltnis von dem Tankresonanzkreis übernommen. Somit kann der Zundtransformator 131 mit einem kleineren Übersetzungsverhältnis auskommen.
Neben den beschriebenen Beispielen gibt es noch eine Vielzahl von Ausfuhrungs formen, die sich durch entsprechende Ausgestaltungen der Quellenschaltung 11, des Zundkreises 12 oder des Koppelelements 13 und seiner Bestandteile ergeben. So ist die» Sekundarinduktivitat 1312 des Zundtransformators 131 gemäß einer nicht dargestellten Ausfuhrungsform einteilig. Mehr als zwei Bestandteile sind ebenfalls denkbar. In einer weiteren Ausfuhrungsform v/ird für die Quellenschaltung 11 alternativ zum Hochfrequenz-Schaltelement 112 mit der Schaltstufe der E-Klasse ein Hochfrequenz- Schaltelement 112 mit einer Schaltstufe der DE-Klasse verwendet. Eine DE-Schal ts tufe mit Ser lenkreis-Topologie ist in Figur 4 angedeutet. Die Hochfrequenz-Schaltstufe dieser Klasse weist zwei Hochfrequenz-Schalttransistoren 113 auf. Jeder der Hochf requenz-Scha It t ransistoren kann mit einer eigenen HF-Tr eiberschal tung 114 angesteuert v/erden.

Claims

Patentansprüche
1. Zundschaltung (1) zum Zünden mindestens einer Entladungslampe (2) durcn Anlegen eines elektrischen Zundspannungspulses an die Entladungslampe, wobei die Zundschaltung folgende Merkmale aufweist: mindestens eine Quellenscnaltung (11) zum Bereitstellen eines elektrischen Pπmarspannungspulses, mindestens einen Zundkreis (12) zum Bereitstellen des Zundspannungspulses und mindestens ein induktives Koppelelement (13) zum induktiven Einkoppeln des Primarspannungspulses in den Zundkreis zum Erzeugen des Zundspannungspulses, dadurch gekennzeichnet, dass - das induktive Koppelelement ein Übersetzungsverhältnis einer Spannungsubersetzung aufweist, das aus dem Bereich von 1/25 bis 1/400 ausgewählt ist.
2. Zundschaltung nach Anspruch 1, wobei das Übersetzungsverhältnis aus dem Bereich von 1/40 bis
1/200 und insbesondere aus dem Bereich von 1/40 bis 1/70 ausgewählt ist
3. Zundschaltung nach Anspruch 1 oder 2, v/obei das induktive Koppelelement mindestens einen
Zundtransformator (131) aufweist.
4. Zundschaltung nach Anspruch 3, wobei der Zundtransformator ein HF-HV-Transformator mit einem ferromagnet ischen Kern ist.
5. Zundschaltung nacn einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Zundl^reis einen Z jndschwiπgkreis mit einer Gute von unter 100 aufweist.
6 Zundschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das induktive Koppelelement mindestens einen Koppel t rans formator (132) aufweist
7. Zundschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das induktive Koppelelement mindestens einen Koppelschwingkreis (133) aufweist.
8. Zundschaltung nach Anspruch 7, wobei der Koppelschwingkreis (133) den Zundtransformator und den Koppeltransformator elektrisch miteinander verbindet.
9. Zundschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Quellenschaltung zum Erzeugen des Primar- Spannungspulses ein Hochfrequenz-Schaltelement (112) mit Schaltentlastung aufweist.
10. Zundschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Quellenschaltung eine aus der Gruppe Klasse E, Klasse D und Klasse DE ausgewählte Topologie aufweist.
11. Verfahren zum Zünden einer Entladungslampe durch Anlegen eines Zundspannungspulses unter Verwendung der
Zundschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit folgenden Verfahrensschritten: a) Bilden des Zundschwingkreises mit parallel geschalteter
Ent ladungslarnpe und b) Erzeugen des Zundspannungspulses im Zundschwingkreis .
12. Verfahren nach Anspruch 11, v/obei ein Zundspannungspuls mit einer Scheltelspannung von 10 kV bis 50 kV und insbesondere mit einer Scheitelspannung von 15 kV bis 25 kV erzeugt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, wobei ein Zundspannungspuls mit einer Impulsfolgefrequenz von 0,5 MHz bis 30 MHz und insbesondere von 0,9 MHz bis 10 MHz erzeugt v/ird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei ein Zundspannungspuls mit einer Zundpulsdauer aus dem Bereich von einschließlich 5 μs bis 30 μs erzeugt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das Erzeugen des Zundspannungspulses mit einer Wiederholfrequenz aus dem Bereich von 50 Hz bis 10 kHz und insbesondere aus dem Bereich von 100 Hz bis 1 kHz wiederholt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei das Zünden bei einer Lampentemperatur der Entladungslampe von über 500° C durchgeführt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei als Entladungslampe eine Hochdruckentladungslampe und insbesondere eine Ultrahochdruckentladungslampe verwendet werden.
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