JP2006528409A

JP2006528409A - 高圧放電ランプのための作動方法

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Publication number: JP2006528409A
Application number: JP2006520659A
Authority: JP
Inventors: クラウス　ギュンター; トーマス　ハルトマン; ヒルシュマンギュンター; ジースエッガーベルンハルト
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2003-07-23
Filing date: 2004-07-19
Publication date: 2006-12-14
Also published as: EP1647165A1; KR20060035780A; WO2005011337A1; CA2533255A1; US20070108913A1; DE10333740A1; TW200511898A; CN1826842A

Abstract

本発明は、高圧放電ランプのための作動方法に関する。該高圧放電ランプは透光性の放電容器（１）を有し、該透光性の放電容器（１）は放電空間（１０）を、実質的にシリンダ形のジオメトリで包囲する。該放電空間（１０）内には、発光を引き起こす気体放電を生成するために電極（２，３）およびイオン化可能な充填物が配置されており、アスペクト比は０．８６より大きい。本発明では、３０ｋＨｚを上回る周波数領域にあり音響的共振を有さない所定の周波数で、実質的に正弦波の電流を作動する。

Description

本発明は、次の形式の高圧放電ランプのための作動方法に関する。すなわち、透光性の放電容器を有しており、該透光性の放電容器は、実質的にシリンダ形のジオメトリで放電空間を包囲し、該放電空間内に、発光を引き起こす気体放電を生成するために電極およびイオン化可能な充填物が配置されている形式の高圧放電ランプのための作動方法に関する。

I．従来の技術
ＥＰ０７０８５７９Ａ１には、周波数変調された交流電流によってランプを作動する高圧放電ランプの作動方法が開示されている。

ＥＰ０３８６９９０Ａ２では、周波数変調された交流電流によって金属ハロゲン化合物高圧放電ランプを作動することにより、制御式で音響的な共振を励振して、対流に起因して湾曲した放電アークを直線にする。

ＥＰ０６２６７９９Ｂ１には、半径方向の音響的な共振に整合された周波数を有する交流電流によって高圧放電ランプを作動することが記載されている。こうすることにより、対流に起因して湾曲した放電アークを直線にする。

また、約５００Ｈｚの矩形電流によって高圧放電ランプを作動することも公知である。

上記で引用された公報のランプ電流の周波数変調では、著しく大きな回路技術上の手間が必要とされる。半径方向の音響的な共振に整合された周波数を有する交流電流によって高圧放電ランプを作動するのも面倒である。というのも製造公差があるために、各ランプごとに作動装置において周波数整合を行わなければならないからだ。高圧放電ランプを矩形電流によって作動するのは、たとえば水銀フリーの金属ハロゲン化合物高圧放電ランプを作動するのに必要なランプ電流のように高いランプ電流の場合、トランジスタスイッチにおいて少なくない損失電力が発生し、スパーク除去を行う場合には比較的大きな手間が必要とされる。これは、ランプによって引き起こされる広帯域の妨害信号のためである。

II．本発明の説明
本発明の課題は、上位概念による高圧放電ランプのための次のような作動方法を提供することである。すなわち、放電媒体における音響的な共振による妨害を伴わずに、安定的なランプ作動を可能にする、簡略化された作動方法を提供することである。

前記課題は本発明では、３０ｋＨｚを上回る周波数領域にあり音響的共振を有さない周波数で、実質的に正弦波の電流によって、該高圧放電ランプを作動する方法によって解決される。本発明の特に有利な構成が、従属請求項に記載されている。

本発明による方法は、次のような高圧放電ランプに適している。すなわち、放電容器が、実質的にシリンダ形のジオメトリの放電空間を包囲し、該放電容器内に、発光を起こす気体放電を生成するために電極およびイオン化可能な充填物が配置されており、アスペクト比すなわち電極間隔と放電容器の内径との商は、有利には０．８６より大きく、特に有利には２より大きい高圧放電ランプに適している。実質的にシリンダ形のジオメトリの放電空間とは、放電容器の内壁が少なくとも気体放電の領域においてシリンダ形に構成されていることを意味する。本発明ではこのような高圧放電ランプを、実質的に正弦波である電流によって作動する。この電流は、３０ｋＨｚを上回る周波数領域にあり、音響的な共振を有さない周波数である。

上記の構成を有する高圧放電ランプは、球面または楕円形の放電容器を有する高圧放電ランプと比較して、３０ｋＨｚを上回る大きな周波数領域を有し、この周波数領域は音響的な共振を有さず、高圧放電ランプを安定的に作動させるのに有利であることが判明している。したがって、この高圧放電ランプは本発明では、このような周波数窓にある所定の周波数の、実質的に正弦波の交流電流によって作動される。その際には、ランプ電流の周波数変調は行わない。本発明による作動方法によって、作動装置を格段に簡略化することができる。ＥＰ０７０８５７９Ａ１およびＥＰ０３８６９９０Ａ２に記載された作動方法と異なり、周波数変調のために必要な作動装置の部分が省略される。上記のように、高圧放電ランプを矩形電流によって作動するのと比較して、本発明による作動方法では、スパーク除去を行う際の手間が小さくなり、比較的高いランプ電流の場合の損失電力が小さくなる。というのも、ランプは正弦波のランプ電流の場合、公称値の広帯域の妨害信号を発生しないからである。

有利には、隣り合った２つの音響的な共振の間にある周波数領域内の周波数を有する正弦波の交流電流によって、高圧放電ランプを作動する。特に有利なのは、隣り合った２つの基本周波数の間にある周波数領域である。というのも、ランプ電流の相応に低い周波数領域にある周波数によって作動する場合、作動装置の点灯回路およびスパーク除去部を簡単に構成できるからである。

共振を伴わない上記の周波数領域は、高圧放電ランプの電力調整をランプ電流の周波数の変化にわたって行うのに十分に広い。有利には高圧放電ランプは、気体放電の点灯直後に、公称電力より上昇された電力によって作動する。こうするためには、高圧放電ランプに、定常動作状態の際のランプ交流電流の周波数と比較して低減された周波数を有する正弦波の交流電流を印加する。イオン化可能な充填物のすべての成分が平衡蒸気圧（Gleichgewichtdampf）に達した時に実現される高圧放電ランプの定常動作状態の間は、ランプ電流は別の周波数に設定され、たとえば点灯フェーズより高い周波数に設定される。

III．有利な実施例の説明
以下で本発明を、有利な実施例に基づいて詳細に説明する。

図は、本発明による作動方法に適した高圧放電ランプの概略図である。この図に基づいて、本発明による作動方法を例解する。

このランプは、自動車ランプで使用されるように構成された、２５〜３５Ｗの消費電力を有する水銀フリーの高圧放電ランプである。このランプの放電容器１は、管形、シリンダ形の中間部分１０を有しており、この中間部分１０はサファイアから成る。中間部分１０の開放端部はそれぞれ、多結晶質の酸化アルミニウムから成るセラミックの封止部材１１ないし１２によって封止されている。円筒形の中間部分１０の内径は、１．６ｍｍである。放電容器１の長手軸に、２つの電極２，３が配置されている。該電極２，３の放電側の端部は、シリンダ形の中間部分１０の内室に突出しており、４．２ｍｍの間隔を有する。放電容器１内に封入されたイオン化可能な充填物は、低温充填圧が５０００ｈＰａであるキセノンと、ナトリウムとジスプロシウムとホルミウムとツリウムとタリウムの総じて４ｇのヨウ化化合物とから成る。電極２ないしは３はそれぞれ、給電線４ないしは５を介してランプソケット１５の電気端子１６ないしは１７に接続されている。放電容器１は、透光性の外部エンベロープ１４によって包囲されている。

電極間隔と、シリンダ形の部分１０の内径と、放電媒体における約５６０ｍ／ｓの音波速度とから、高圧放電ランプの音響的な共振周波数が計算される。長手方向の音響的共振の基本周波数は、７０ｋＨｚである。アジマス方向の音響的共振の基本周波数は２３０ｋＨｚであり、半径方向の音響的共振の基本周波数は４７６ｋＨｚである。このことは、放電室内の上記の音響的共振の基本周波数がそれぞれ、上記の共振の周波数の半分である周波数の交流電流によって励振されるということを意味する。２．８の大きなアスペクト比と小さい内径のために、音響的共振は相互に離れている。上記の音響的共振の間にはそれぞれ、共振のない周波数領域があり、このような周波数領域では、ランプ交流電流を周波数変調せずに、安定的なランプ作動を実現することができる。高圧放電ランプは、５０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの周波数領域にある周波数または１５０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの周波数領域にある周波数を有する正弦波の交流電流によって動作し、たとえば７５ｋＨｚまたは１７５ｋＨｚの正弦波の交流電流によって動作する。したがって、最初に挙げられた方の周波数領域は、３５ｋＨｚの交流電流によって励振される長手方向の音響的共振の基本周波数と、１１５ｋＨｚの交流電流によって励振されるアジマス方向の音響的共振の基本周波数との間にある。２番目に挙げられた方の周波数領域は、１１５ｋＨｚの交流電流によって励振されるアジマス方向の音響的共振の基本周波数と、２３８ｋＨｚの交流電流によって励振される半径方向の音響的共振の基本周波数との間にある。

安定的なランプ動作を実現できる別の共振フリーの周波数領域は、上記の音響的共振の１次高調波の間にある。これは、１４０ｋＨｚ（長手方向の音響的共振の１次高調波）、４６０ｋＨｚ（アジマス方向の音響的共振の１次高調波）および９５２ｋＨｚ（半径方向の音響的共振の１次高調波）の周波数であり、それぞれ、その半分の周波数の交流電流によって励振される。

高圧放電ランプの点灯電圧は、約３０Ｖ〜５０Ｖであり、正弦波のランプ電流の実効値は、約０．６Ａである。ランプから放出される光の色温度は、約４０００Ｋであり、色再現指数は約７０である。

本発明は、上記で詳述された実施例に限定されない。とりわけ本発明の作動方法は、ＤＥ１０３１２２９０に開示された高圧放電ランプにも適用できる。このランプは、約３５Ｗの消費電力を有する水銀フリーの金属ハロゲン蒸気高圧放電ランプである。このようなランプは、車両ランプで使用するために構成されており、両側封止された放電容器３０を有する。この放電容器は水晶ガラスから成り、２４ｍｍ^３の容量を有する。該放電容器内には、イオン化可能な充填物が気密封入されており、該放電容器は外部エンベロープによって包囲されている。放電空間の領域では、放電容器の内側輪郭は円筒形に形成されており、該放電容器の外側輪郭は楕円形に形成されている。放電空間の内径は２．６ｍｍであり、該放電空間の外径は６．３ｍｍである。両ランプ電極間の間隔は、４．２ｍｍである。放電容器内に封入されたイオン化可能な充填物は、低温充填圧が１１８００ｈＰａであるキセノンと、０．２５ｍｇのヨウ化ナトリウムと、０．１８ｍｇのヨウ化スカンジウムと、０．０３ｍｇのヨウ化スズと、０．００２４ｍｇのヨウ化インジウムとから成る。

本発明による作動方法に適した高圧放電ランプの概略図である。

Claims

高圧放電ランプのための作動方法であって、
透光性の放電容器（１）を有しており、
該透光性の放電容器（１）は、実質的にシリンダ形のジオメトリで放電空間（１０）を包囲し、
該放電空間（１０）内に、発光を引き起こす気体放電を生成するために電極（２，３）およびイオン化可能な充填物が配置されている形式のものにおいて、
３０ｋＨｚを上回る周波数領域にあり音響的共振を有さない周波数の、実質的に正弦波の電流によって、該高圧放電ランプを作動することを特徴とする作動方法。
前記周波数領域は、２つの隣り合った音響的共振周波数の間にある、請求項１記載の作動方法。
前記周波数領域は、２つの隣り合った、音響的共振の基本周波数の間にある、請求項２記載の作動方法。
第１の比較的高い電力によって気体放電の点灯を行い、定常動作状態に達した直後に、高圧放電ランプを第２の比較的低い電力によって作動し、
前記第１の比較的高い電力に設定するために、該高圧放電ランプを流れる電流の周波数を、該周波数領域の別の第２の値に調節する、請求項１記載の作動方法。