JP5047804B2 - 放電ランプの点灯装置のスイッチング装置 - Google Patents

Description

本発明は、３つないしそれより多くの電極で形成され、重畳トランスの一次巻線及びサージコンデンサと直列接続されたスパークギャップを備える、放電ランプの点灯装置のためのスイッチング装置に関する。

本発明はさらに、サージコンデンサ、重畳トランスの一次巻線及びスイッチング素子で形成される点灯回路を備え、サージコンデンサを充電するための高電圧発生器を備える点灯パルス発生器を有する、高圧放電ランプのための点灯装置に関する。

放電ランプの動作には、広く知られているように、例えば鉄心リアクトルの形態の、バラストが必要である。さらに、ランプをオンに切り換えるための、それによってランプ内に存在する混合気体のイオン化が開始される、高電圧パルスを発生する点灯装置が必要である。

放電ランプの点灯装置は通常、テスラートランスと同様の、いわゆる重畳原理にしたがって作動する。既知の点灯装置は必要な電圧パルスを発生するための点灯パルス発生器を備える。点灯パルス発生器は、サージコンデンサ、重畳トランスの一次巻線及びスイッチング素子を含む点灯回路を有する。サージコンデンサは必要な点灯パルス電圧を達成するために高電圧で充電されなければならない。従来技術の点灯装置では、点灯パルス発生器の高電圧発生器によってこの目的が果たされている。高電圧発生器は通常、利用できる線間電圧から充電に必要な高電圧を発生するためのトランスを用いて作動する。点灯動作中は、スイッチング素子を周期的にオン／オフを切り換えることによって、充電されたサージコンデンサが重畳トランスの一次巻線を通して周期的に放電する。オンに切り換えられた状態において、サージコンデンサ及び重畳トランスの一次巻線は高周波共振回路を形成する。高周波発振はランプに接続された重畳トランスの二次巻線において昇圧され、点灯電圧としてランプで利用できる。

従来技術の点灯装置ではスパークギャップがスイッチング素子として多く用いられる。スパークギャップは、サージコンデンサがある開始（点弧）電圧まで充電されたときに点弧する。スパークギャップは、サージコンデンサが重畳トランスの一次巻線を通して放電してある消弧電圧になるまで導電性であり続ける。

サージコンデンサを放電するときに点灯回路を流れる大電流により、スパークギャップ内でイオン化されたガスは消イオン化が妨げられるような程度まで加熱される。この理由のため、スパークギャップが消弧するまで不必要に長い時間がかかる。比較的長い消イオン化時間により、比較的低い周波数でしか点灯パルスを発生することができないという効果がもたらされる。しかし、定格負荷で動作している高圧放電ランプの確実な再点灯を保証するためには数秒の点灯時間中に１秒当り１０００個より多くの点灯パルスが一般に必要であるから、特に高圧放電ランプのホット点灯に適するような点灯装置では、高電圧（２０〜６０ｋＶ）の点灯パルスを特に高周波で発生することが必要である。

特許文献１により、放電ランプの点灯装置のためのスイッチング装置が知られている。このスイッチング装置によれば、２つまたはそれより多くの個別のスパークギャップからなる多段スパークギャップが実施される。単段スパークギャップと比較すると、いくつかのスパークギャップへの分割には、消イオン化時間が著しく短縮されるという利点がある。とりわけ、この理由が多段配置によって得られる改善された冷却に貢献している。従来技術のスイッチング装置は高圧放電ランプの点灯装置での使用に特に適している。多段スパークギャップにより、１秒当り４０００点灯パルスまでの発生が可能になる。

しかし、従来技術で既知のスイッチング装置は、スパークギャップが設計及び構成に比較的コストがかかり高価であるという欠点を有する。従来技術の装置では、スパークギャップの電極が、絶縁材料のチューブ内で軸方向に一方が他方の後方に同軸で配置される、大きく重い銅塊からなる。個々の電極間の気体放電スロットは、水素をある程度含む特殊な混合気体で満たされる。電極の前面にケイ酸ナトリウム及びその他の金属成分でつくられた活性層が設けられる。電極の特殊な材料により、また装置全体を満たす気体のため、従来技術のスパークギャップは作成に極めてコストがかかる、したがって放電ランプに装備される放電ランプのための点灯装置は高価である。
独国実用新案第８６１６２５５Ｕ１号明細書

こうした背景の下、本発明の課題は、構成が簡単であり、低コストで作成できる、放電ランプの点灯装置のためのスイッチング装置であって、高圧放電ランプのホット点灯を可能にするに適するスイッチング装置を提供することである。

上記課題は、電極が円筒形であり、空気中多段スパークギャップが円筒軸に垂直方向に形成されるような態様で、円筒軸が互いに平行に並んで配置される形式の、上述したタイプのスイッチング装置に基づく、本発明によって達成される。

本発明の基本的態様は、可能な限り容易に作成することができるスパークギャップのための電極の使用である。本発明にしたがって用いられる電極は円筒形であり、単純な回転部品として作成することができる。電極のための材料として低コストで入手できる標準的材料であるＶ４Ａ鋼が適する。本発明にしたがえば、並べて配置された円筒形電極間に線状気体放電スロットが形成され、この気体放電スロットの形状がスパークギャップの多段構成と組み合されて特に良好な冷却をもたらし、よってスパークギャップの消イオン化時間が特に短くなる。したがって、放電ランプの点灯に対する短いスイッチング時間及び／または高パルス周波数の達成が可能である。これは、本発明にしたがうスパークギャップが空気中の、したがって外部に向かって自由にアクセス可能な、スパークギャップであるという事実によって促進される。したがって、空気循環及び／または対流による熱放出が可能である。さらに、空気中スパークギャップには特殊な混合気体を必要とせず、したがって気密外装を必要としないという利点がある。したがって、本発明のスイッチング装置の作成は簡単であり、低コストで行うことができる。

本発明のスイッチング装置の電極は円筒軸と同軸に配され、締結ボルトを入れるように設けられた内腔を便宜的に有することができる。これにより、電極を、本発明にしたがって設けられるように、並べて配置し、互いに平行に揃えることが特に容易である。

電極が下部側で電気絶縁性材料からなるキャリアプレートに取り付けられていれば特に実際的である。先に述べた締結ボルトをこの目的のために用いることができる。電極が上部側で取り付けられる電気絶縁性材料でつくられたカバープレートが設けられていれば特に安定で頑健な構成が得られる。キャリアプレート及び／またはカバープレートの材料としては、良く知られ、低コストの、それでプリント回路板が通常つくられる、プラスチック材料（例えば、繊維強化プリント回路基板材料ＦＲ４）が適する。

したがって、電極の円筒軸はキャリアプレート及び／またはカバープレートに対して垂直方向に配置される。電極を上部側及び下部側で取り付けることにより、電極の円筒軸間の平行性、したがって一方が他方の後方に接続される放電スロットの一定幅が、この構成に機械的力が外部から強い衝撃を与えたとしても、堅持されることが保証される。そのような力は３つまたはそれより多くの電極を含む全体構成を平行四辺形の態様で変移させるであろう。円筒軸間の平行性は維持され、放電スロットの幅は全体的にわずかしか変わらない。これらの理由のため、本発明のスイッチング装置は、高圧放電ランプのホット点灯手順時にしばしば生じるような強い機械的応力にさらされても、特に信頼性が高い。

さらに、本発明のスイッチング装置にともなうキャリアプレート及び／またはカバープレートはスパークギャップに対して横断方向に走るスロットを有することができる。これらのスロットにより、キャリアプレートまたはカバープレート上の導電経路（漏電経路）の発生が避けられる。この導電経路の発生は必然的に、本発明のスイッチング装置で作動している点灯装置の故障をもたらすであろう。さらに、これらのスロットは空気中スパークギャップの冷却を改善する。

本発明のスイッチング装置の実用的発展形にしたがえば、サージコンデンサはキャリアプレートに連結され、キャリアプレート上にはサージコンデンサの電極をスパークギャップの電極に接続するためのプリント導体が設けられている。これにより、サージコンデンサとスパークギャップの電極の間に別の配線を必要としない、特に単純な機械的構成が得られる。この態様において、サージコンデンサは本発明のスパークギャップとともに、点灯装置の組立及び保守時に実用的な、一体構成ユニットを形成する。

本発明のスイッチング装置によるスパークギャップの電極が、電極の円筒外殻と前面の間の移行領域において丸められた縁端を有していれば有利である。そのようにすれば、スパークギャップの点灯挙動をほとんど制御不能にするであろう縁端領域における過大な電場強度が避けられる。

高性能定格高圧放電ランプは一般に、ほとんどの場合に４００Ｖ，５０Ｈｚの、３相電流網で動作するように考えられている。そのような高圧放電ランプの入力端子には、３相電流供給網の相異なる２つの相がかかる。高圧放電ランプの動作には通常、例えば鉄心リアクトルの形態の、バラストが必要である。さらに、ランプを点灯するための、それによってランプ内に存在する混合気体のイオン化が開始される、高電圧パルスを発生する点灯装置が必要である。

高用量放電ランプ、例えばハロゲン化金属／ナトリウム高圧ランプはほとんど工業目的のためだけに利用される。この分野では、効率が高く、費用効果が高いことから、白熱灯及び蛍光灯に比較して、放電ランプが有利である。高用量高圧放電ランプは、大きな何もない空間、例えば、建設現場、スポーツスタジアム、駐車場、倉庫等の照明に、さらに道路照明にも、利用されることが多い。

高圧放電ランプの点灯に関しては、コールド状態における点灯とランプの定格負荷状態におけるいわゆるホット点灯を分けて考えなければならない。

コールド状態における点灯に関しては、５ｋＶより低い振幅の高電圧パルスでランプを安全にスタートさせるに十分である。しかし、高圧放電ランプが定格負荷状態において再点灯されなければならない場合には、ランプの気体の蒸気圧が高くなっていてランプを満たしており、充満気体のイオン化の開始はさらに困難であるという効果が生じていることを考慮しなければならない。

したがって、高圧放電ランプのホット点灯に関しては、振幅が２０〜６０ｋＶの電圧パルスが必要であり、この電圧パルスでランプが繰返して励起されなければならない。一般に、定格負荷で動作している高圧放電ランプの確実な再点灯を保証するには点灯期間中に毎秒１０００パルスより多い点灯パルスが必要である。実際上、高圧放電ランプのホット点灯のための点灯装置は別電源に接続されることが多い。

幹線動作点灯装置が現行技術の主流をなしている。この点灯装置は初めに述べた重畳原理にしたがって作動する。そのような点灯装置は、例えば独国特許発明第２７４４０４９Ｃ２号明細書によって知られている。この従来技術の点灯装置では、点灯パルス発生器及び高圧放電ランプのいずれもが同じ単相交流系から電力供給を受ける。

実際上、これらの、高い定格を有し、３相電流系から電力供給を受ける、高圧放電ランプの点灯装置は、別個の（例えば単相の）電源系に接続されることが多い。そのような高圧放電ランプのための点灯装置の設計時には、ランプ製造業者によって指定される条件が考慮されなければならない。これらの条件は、点灯パルスの振幅並びにその数及び周波数だけでなく、高圧放電ランプの入力端子にかかるＡＣ電圧に対する点灯パルスの位相角にも関する。例えばＨＱＩ２０００Ｗ/Ｄ/Ｓタイプの高圧放電ランプでは、製造業者は、ランプのホット点灯に対して、点灯パルスが少なくとも３６ｋＶの振幅を有することを要求し、同時に点灯装置からの幹線半波当り少なくとも１０個の点灯パルスを発することが要求されている。点灯装置は、電気位相角期間６０°〜９０°及び２４０°〜３００°の間点灯パルスを発生するであろうように、ランプ製造業者によって指定された条件に合せて適切に設計されなければならない。

そのような製造業者指定条件は上述した独国特許発明第２７４４０４９Ｃ２号明細書によって知られている点灯装置では満たされない。

このような背景の下で、本発明の別の課題は、点灯装置によって発生される点灯パルスが、ランプ製造業者によって要求されるような、ランプにかかるＡＣ電圧に対する位相角を有することを保証する、高圧放電ランプのための点灯装置を提供することである。さらに、点灯装置は、高圧放電ランプの幹線接続とは異なる幹線接続で動作できることが必要である。

この課題は、高電圧発生器をオン／オフさせるための制御ユニットが備えられ、制御ユニットは高電圧発生器の動作を高圧放電ランプの入力端子にかかるＡＣ電圧と同期させるための同期回路に接続されているような態様で、初めに述べたタイプの点灯装置に基づく本発明によって達成される。

本発明にしたがえば、点灯装置は、それによってランプ製造業者によって指定されるようにランプにかかるＡＣ電圧の所望の点灯位相角期間中にのみ高電圧発生器を作動させる、電子制御ユニットを有する。点灯装置は高圧放電ランプの幹線接続とは異なる幹線接続において動作可能であるべきであるから、本発明に合せて同期回路が備えられる。同期回路は、点灯パルスが正しい位相角を有するような態様での時間に関する高電圧発生器のオン手順及びオフ手順の制御ユニットによる制御を可能にするためにはたらく。本発明の点弧装置の同期回路により、高圧放電ランプの幹線接続及び点灯装置のおそらくは別個の幹線接続がどのような相対位相角を有していようとも、指定された点灯位相角期間との一致が保証されることが特別な利点である。

本発明の点灯装置の別の利点は、３相電流幹線系（例えば４００Ｖ，５０Ｈｚ）の内の２つの相の間で動作するか、あるいは単相ＡＣ幹線系（例えば２３０Ｖ，５０Ｈｚ）に接続される、高圧放電ランプのいずれにも等しく使用可能であることにある。ランプ定格にかかわらず、点灯装置は、特にホット点灯に対して、普遍的に使用可能である。

本発明の点灯装置では、サージコンデンサ、重畳トランスの一次巻線及びスイッチング素子が便宜的に直列共振回路を形成する。前述したように、共振回路は、スイッチング素子によって閉じられるとすぐに高周波範囲で発振する。この発振によって、高圧放電ランプに供給される点灯パルスが重畳トランスの二次巻線に誘起される。必要とされる点灯電圧レベルを考慮すれば、点灯回路の発振に対しては１ＭＨｚからほぼ１０ＭＨｚの範囲の周波数が望ましい。

有利な実施形態にしたがえば、本発明の点灯装置の点灯回路を閉じするスイッチング素子はスパークギャップである。サージコンデンサがある電圧レベルまで充電されるとすぐにスパークギャップが自動的に導通に切り替わる。点灯装置に特に適するスイッチング素子は前述したタイプのスパークギャップによる構成である。

本発明の点灯装置の高電圧発生器は単相ＡＣ幹線系上で動作させることができる。先に概説したように、高電圧発生器は高圧放電ランプが接続されている電源系の相とは異なるＡＣ電源系の相に接続することができる。例えば、高圧放電ランプは３相電源系の２つの相の間で動作させることができ、高電圧発生器は３相電源系の別の相と中点導体の間で動作する。したがって、高電圧放電ランプ及び高電圧発生器のための３相電源系の相を、特定の配線方式にしたがう必要は全くなく、任意に選ぶことができるという特別な利点が得られる。これは、本発明の点灯装置の同期回路によって点灯パルスの正しい位相角が保証されることから、可能である。したがって、本発明の点灯装置は、高圧放電ランプがおそらく電源供給を受ける３相電流接続を用いるとしても、中点導体は実際上必ず利用できるから、単相ＡＣ電源系で動作させれば、特に普遍的に用いることができる。したがって、点灯装置は利用できる幹線系にかかわらず、いかなる問題も無しに必ず用いることができる。

本発明の点灯装置の有利な構成にしたがえば、同期回路はゼロクロス検出回路を有することができる。これにより、高電圧放電ランプの入力端子にかかるＡＣ電圧のゼロ点通過が検出される。この態様で構成された同期回路はこれらのゼロ点通過に基づいて高圧放電ランプにかかるＡＣ電圧の位相角を判定するから、制御ユニットは、点灯パルスが正しい位相角で発生されるように、ゼロクロス検出回路からの信号に基づいて正しいタイミングで高電圧発生器をオン／オフさせることができる。

さらに、本発明の点灯装置の同期回路は高電圧発生器の供給電圧と位相が同期している補助同期信号を発生するための補助回路を有すると便宜が良い。したがって、補助同期信号はどのような信号であっても差し支えなく、高電圧発生器の供給電圧と位相が同期しているデジタル信号であることが好ましい。次いで、ゼロクロス検出回路の（デジタル）信号及び補助同期信号から、高電圧発生器に供給される信号を簡単な態様で制御ユニットで発生させることができる。制御信号を用いて、高電圧発生器は高圧放電ランプにかかるＡＣ電圧の指定された点灯位相角期間中にのみオンにされる。この目的のため、制御ユニットの電子システムがゼロクロス検出回路からの信号と補助同期信号の間の位相差を判定する。これに基づき、次いで、制御信号に対し、指定された点灯位相角期間に依存してオンさせるタイミング及びオフさせるタイミングを制御ユニットが計算することが可能である。次いで、高電圧発生器オン／オフの時間ベース制御が補助同期信号に基づき、補助同期信号をタイムベースとして利用してなされ、これは、例えば、補助同期信号のある立上がりまたは立下がりによることが可能である。このタイムベースに基づいて、先に判定されたゼロクロス検出回路からの信号と補助同期信号の間の位相差及び指定された点灯位相角期間から得られる時間遅延をもって、高電圧発生器のオン／オフが実行される。

別の有利な構成にしたがえば、本発明の点灯装置は、高圧放電ランプを通って流れている動作電流を検出するための、制御ユニットに接続されたランプ電流検出回路を備える。ランプ電流検出回路からの信号は、高圧放電ランプが点灯されたことが流れている動作電流に基づいて確かめられれば、高電圧発生器を永続的にオフにするために制御ユニットによって用いられる。

本発明の実施形態の例を様々な図面を用いて以下で説明する。

図１に示されるスイッチング回路では、放電ランプ１が重畳トランス３の二次巻線２に接続される。二次巻線２及び中間に接続された鉄心リアクトル４を介して、放電ランプ１は幹線接続端子５に接続される。点灯装置は、放電ランプ１の点灯のためにはたらく点灯回路６及び高電圧発生器７を備える。点灯回路６は、重畳トランス３の一次巻線８，サージコンデンサ９及び自動作動スイッチング素子としてのスパークギャップ１０を有する。サージコンデンサ９は高電圧発生器７によって充電される。サージコンデンサ９及び重畳トランス３の一次巻線８はＭＨｚ範囲内で発振する直列共振回路を形成する。サージコンデンサ９がある高電圧レベルまで充電されると、スパークギャップ１０が点弧する。このタイミングで、点灯回路６が閉じられ、重畳トランス３の一次巻線８に高周波発振が現れる。二次巻線２においてこの発振は昇圧され、よって放電ランプ１の接続端子に互いに逆極性の点灯パルスが対称にかかる。したがって、重畳トランス３の二次巻線２は互いに逆巻になっている。

高電圧発生器７により、サージコンデンサ９は連続的に充電される。１ミリ秒より短い時間間隔でスパークギャップ１０は破裂放電し、よって放電ランプ１は適切な周波数の点灯パルスで励起される。本発明にしたがえば、スパークギャップ１０は空気中多段スパークギャップとして構成される。

図２に例示される実施形態で示されるように、スパークギャップ１０は４つの円筒形電極１１からなり、円筒軸１２は互いに平行に並んで、すなわち空気中多段スパークギャップが円筒軸１２に垂直な方向に形成されるような態様で、配置される。電極１１間のギャップによって、図示される本実施形態の例に示されるように、３つの線状放電スロット１３が形成される。放電スロット１３の形状寸法により、スパークギャップの点弧挙動、とりわけ、開始電圧、消弧電圧及び消イオン化時間が決定的に定まる。電極１１の互いに対する正確な位置決めのため、電極１１は図２にはそれほど詳細には示されていない締結ボルト及び／またはピンのための同軸内腔１４を有する。図示される本実施形態の例では、電極１１が、下部側でキャリアプレート１５に、また上部側でカバープレート１６に締結されている。キャリアプレート１５及びカバープレート１６は電気絶縁性プリント回路基板材料でつくられる。

図３はキャリアプレート１５及びカバープレート１６を上面図で示す。精確に配置された内腔１７により、キャリアプレート１５及び／またはカバープレート１６に電極１１のためのボルトの締結が規定される。さらに、サージコンデンサ９の電極を締結するための内腔１８がキャリアプレート１５に設けられる。スパークギャップ１０及びコンデンサ９を含む全体構成が図２に示される。キャリアプレート１５の上面に、サージコンデンサ９の電極２０をスパークギャップ１０の電極１１に接続するためのプリント導体１９が設けられる。

図２に示されるように、電極は円筒外殻と前面の間の移行領域２１において周に沿って丸められた縁端を有する。

さらに、図２及び３はキャリアプレート１５及びカバープレート１６がスパークギャップに対して横断方向に走るスロット２２を有することを示す。

これらのスロットは、キャリアプレート１５及びカバープレート１６に簡単なフライス削り加工を施すことによって設けることができる。スロット２２の幅及び長さはキャリアプレート１５及び／またはカバープレート１６の上面における可能な漏電経路を十分に長くするように適切に選ばれる。

図４に示されるスイッチング回路の端子１０１及び１０２に高圧放電ランプ１０３が接続される。高圧放電ランプ１０３は端子１０４及び１０５を介して３相電流供給系の内の２つの相に接続される。端子１０４にかかる供給電圧は、端子１０６及び１０７に接続されたバラスト１０８を介して高圧放電ランプ１０３に供給される。バラスト１０８は通常の鉄心リアクトルとすることができる。さらに、図４は点灯パルス発生器１１０を含む点灯装置１０９を示す。点灯パルス発生器１１０はサージコンデンサ１１１，一次巻線１１２及び重畳トランス１１３を備える。対称構成重畳トランス１１３の二次巻線１１４は高圧放電ランプ１０３の接続端子１０１及び１０２に接続される。さらに、点灯パルス発生器１１０は、自動作動スイッチング素子として図１〜３にしたがうスパークギャップ１１５を有する。サージコンデンサ１１１，重畳トランス１１３の一次巻線１１２及びスイッチング素子１１５は、ＭＨｚ範囲で発振する直列共振回路を形成する。サージコンデンサ１１１は高電圧発生器１１８の出力端子１１６，１１７に接続される。高電圧発生器１１８はサージコンデンサ１１１を充電するためにはたらく。サージコンデンサ１１１がある高電圧レベルまで充電されると、スパークギャップ１１５が導通に切り替わる。このタイミングで、点弧回路が閉じられ、重畳トランス１１３の一次巻線１１２に高周波発振が生じる。この発振が二次巻線１１４において昇圧され、よって接続端子１０１，１０２に互いに逆極性の点灯パルスが対称にかかる。この目的のため、重畳トランス１１３の二次巻線１１４は互いに逆巻であると便宜がよい。端子１１９を介して、制御ユニット１２０が高電圧発生器１１８の制御端子１２１に接続される。制御端子１２１を介して供給される制御ユニット１２０からの制御信号に応答して、高電圧発生器１１８がオン／オフされる。高電圧発生器１１８がオンにされている間、サージコンデンサ１１１が連続的に充電される。１ミリ秒より短い時間でスパークギャップ１１５が破裂放電し、よって、高圧放電ランプ１０３が対応する周波数の点灯パルスで励起される。高電圧発生器１１８は、３相電流供給系の端子１０４及び１０５のそれぞれに接続された相とは異なる相に端子１２２を介して接続される。端子１２３を介して、高電圧発生器１１８は３相電流供給系の中点導体に接続され、よって全体的に、高電圧発生器は入力端子１２４及び１２５を介して単相ＡＣ電力供給網で動作する。高電圧発生器１１８の動作を高圧放電ランプの端子１０１及び１０２にかかるＡＣ電圧と同期させるため、図４に示されるスイッチング回路はさらに、高圧放電ランプ１０３の入力端子１０１，１０２にかかるＡＣ電圧のゼロ点通過を検出するためのゼロクロス検出回路１２６を、高電圧発生器１１８の供給電圧に位相が同期する補助同期信号を発生するための補助回路１２７とともに備える。入力端子１２８，１２９を介して、ゼロクロス検出回路１２６は端子１０５及び／または１０６に接続される。これらの端子間にかかるＡＣ電圧がゼロ点を通過すると、対応するデジタル信号がゼロクロス検出回路１２６の出力端子１３０に発生され、このデジタル信号は制御ユニット１２０の入力端子１３１に供給される。端子１２２及び１２３は補助回路１２７の接続端子１３２及び／または１３３に接続される。これにより、補助回路１２７は単相ＡＣ電源系に接続される。図示される実施形態の例では、補助回路１２７は二重の機能を有する。一方で、補助回路１２７は制御ユニット１２０にエネルギーを供給するために端子１３５を介して供給されるＤＣ電圧を出力端子１３４に発生する。出力端子の１つ１３６には入力端子１３７を介して制御ユニット１２０に供給される補助同期信号がかかる。ゼロクロス検出回路１２６からの接続端子１３１にかかる信号及び接続端子１３７にかかる補助同期信号から、制御ユニット１２０は接続端子１１９及び／または１２１を介して高電圧発生器１１８に供給される制御信号を発生する。初めに、制御ユニット１２０はゼロクロス検出回路１２６からの信号と補助同期信号の間の位相差を決定し、この位相差に基づき、指定された点灯位相期間に依存して、高電圧発生器１１８をオン／オフさせるためのタイミングを決定する。ゼロクロス検出回路１２６からの信号と補助同期信号の間の位相差が決定された後、補助同期信号に基づいて高電圧発生器１１８の制御が実行される。点灯パルスの正しい位相角との整合は、位相差の決定により、すなわち端子１０４，１０５及び１２２にかかる幹線電圧がもつ相対位相関係にかかわらず、保証される。さらに、図４に示される点灯装置１０９はランプ電流検出回路１３８を有する。ランプ電流検出回路１３８は、接続端子１３９及び１４０を介して高圧放電ランプ１０３の電源線路に組み込まれる。高圧放電ランプ１０３が点灯したことを示す電流が端子１３９と１４０の間に流れるとすぐに、端子１４２を介して制御ユニット１２０に供給されるデジタル信号が端子１４１に発生される。この信号が受け取られると、制御ユニット１２０は高電圧発生器１１８を永続的に停止させて、高電圧放電ランプ１０３が点灯後に点灯パルスによってもはや不必要に励起されないことを保証する。さらに、主に補助点灯コンデンサ及び補助点灯コンデンサに直列接続された抵抗器からなり、ランプ製造業者によって指定された条件にしたがって寸法及び定格が定められた、補助点灯回路１４３が備えられる。補助点灯コンデンサ及び抵抗器を含む直列回路は接続端子１４４，１４５に接続され、リレー１４６により切換えて、高圧放電ランプ１０３に並列に接続させることができる。点灯手順中に、補助点灯コンデンサ及び抵抗器を含む直列回路はランプ端子１０１及び１０２にかかる半波電圧を一時的に維持するためにはたらき、したがって点灯補助器としてはたらく。リレー１４６は制御ユニット１２０によって作動させられ、この目的のため、接続端子１４７を介して制御ユニット１２０に接続される。

図５は本発明の点灯装置の機能に肝要な、以降で扱われる、信号タイムチャートを示す。高圧放電ランプ１０３にかかる５０ＨｚＡＣ電圧は参照数字１５０で示される。信号１５１はゼロクロス検出回路１２６の出力端子１３０から受け取られる。ゼロクロス検出回路１２６は交流電圧１５０が電圧ゼロ点を通過する毎に短いデジタルパルスを発生する。補助回路１２７は図５において参照数字１５２で示される補助同期信号を発生する。信号１５２は高電圧発生器１１８の供給電圧に位相が同期している。信号１５１及び１５２から制御ユニット１２０は図５に参照数字１５３で示される制御信号を発生する。この目的のため、制御ユニット１２０は初めに信号１５１と信号１５２の間の位相差ΔＴを計算する。所望の点灯電気位相角期間（６０°〜１２０°及び２４０°〜３００°）に依存して、信号１５２の立上がりから先の、オンさせるタイミングＴ_ＥＰ，Ｔ_ＥＮ及びオフさせるタイミングＴ_ＡＰ，Ｔ_ＡＮ−それぞれ、供給電圧１５０の正半波（Ｔ_ＥＰ，Ｔ_ＡＰ）及び／または負半波（Ｔ_ＥＮ，Ｔ_ＡＮ）中の点灯パルスに対する−が計算される。制御ユニット１２０のデジタル信号１５３の立上がりで点灯パルスが発生される。これは、供給電圧１５０の正半波及び／または負半波期間毎に１回の場合である。それぞれの点灯位相角期間中に、ランプ製造業者の指定条件に対応して１０個ないしそれより多くの点灯パルスが発生される。

本発明のスイッチング装置にともなう点灯装置の簡略な回路図を示す 本発明にしたがうスパークギャップの側断面図を示す 図２にしたがうスパークギャップのキャリアプレート及びカバープレートを上面図で示す 本発明の点火装置のブロック図を示す 本発明の点灯装置の時間ベース制御を示す

符号の説明

１ 放電ランプ
２ 二次巻線
３ 重畳トランス
４ 鉄心リアクトル
５ 主接続端子
６ 点灯回路
７ 高電圧発生器
８ 一次巻線
９ サージコンデンサ
１０ スパークギャップ
１１ 電極
１２ 円筒軸

Claims (15)

1. 放電ランプ（１）の点灯装置のためのスイッチング装置であって、３つないしそれより多くの電極（１１）で形成され、重畳トランス（３）の一次巻線（８）及びサージコンデンサ（９）と直列に接続された、スパークギャップを備えるスイッチング装置において、前記電極（１１）が円筒形状を有し、円筒軸（１２）が互いに平行に並んで、すなわち空気中多段スパークギャップが前記円筒軸（１２）に垂直方向に形成されるような態様で、配置されていることを特徴とするスイッチング装置。
2. 前記電極（１１）が、それぞれ締結ボルトを入れるための、前記円筒軸（１２）と同軸の、１つの内腔（１４）を有することを特徴とする請求項１に記載のスイッチング装置。
3. 前記電極（１１）に前記電極（１１）の下部側で締結された、電気絶縁性材料でつくられたキャリアプレート（１５）を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチング装置。
4. 前記電極（１１）に前記電極（１１）の上部側で締結された、前記電気絶縁性材料でつくられたカバープレート（１６）を備えることを特徴とする請求項３に記載のスイッチング装置。
5. 前記キャリアプレート（１５）及び／または前記カバープレート（１６）が前記スパークギャップを横断する方向に走るスロット（２２）を有することを特徴とする請求項３または４に記載のスイッチング装置。
6. 前記サージコンデンサ（９）が前記キャリアプレート（１５）に連結され、前記サージコンデンサ（９）の電極（２０）を前記スパークギャップの電極（１１）と接続するためのプリント導体（１９）が前記キャリアプレート（１５）上に配置されていることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載のスイッチング装置。
7. 前記電極（１１）が、前記電極（１１）の円筒外殻と前面の間の移行領域において、丸められた縁端を有することを特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載のスイッチング装置。
8. 高圧放電ランプ（１０３）用点灯装置であって、
   サージコンデンサ（１１１）、
   重畳トランス（１１３）の一次巻線（１１２）及び
   スイッチング素子（１１５）で形成された点灯回路を有し、
   前記サージコンデンサ（１１１）を充電するための高電圧発生器（１１８）も有する点灯装置において、
   前記高電圧発生器（１１８）をオン／オフさせるための制御ユニット（１２０）を有し、前記制御ユニット（１２０）が前記高電圧発生器（１１８）の動作を前記高圧放電ランプ（１０３）の入力端子（１０１，１０２）にかかる交流電圧（１５０）と同期させるための同期回路に接続されているものであり、
   前記スイッチング素子（１１５）が３つないしそれより多くの電極で形成され、前記重畳トランス（１１３）の一次巻線（１１２）及び前記サージコンデンサ（１１１）と直列に接続された、スパークギャップを備えるものであり、
   前記電極が円筒形状を有し、円筒軸が互いに平行に並んで、すなわち空気中多段スパークギャップが前記円筒軸に垂直方向に形成されるような態様で、配置されているものであることを特徴とする点灯装置。
9. 前記サージコンデンサ（１１１）、前記重畳トランス（１１３）の前記一次巻線（１１２）及び前記スイッチング素子（１１５）が直列共振回路を形成することを特徴とする請求項８に記載の点灯装置。
10. 前記高電圧発生器（１１８）が、前記高圧放電ランプ（１０３）が接続された３相電源系の相とは異なる、ＡＣ電源系の相に接続されることを特徴とする請求項８または９に記載の点灯装置。
11. 前記同期回路が前記高圧放電ランプ（１０３）の前記入力端子（１０１，１０２）にかかる交流電圧（１５０）のゼロ点通過を検出するためのゼロクロス検出回路（１２６）を含むことを特徴とする請求項８から１０のいずれか１項に記載の点灯装置。
12. 前記同期回路が前記高電圧発生器（１１８）の電源電圧に位相が同期している補助同期信号（１５２）を発生するための補助回路（１２７）を含むことを特徴とする請求項１１に記載の点灯装置。
13. 前記制御ユニット（１２０）が、前記ゼロクロス検出回路（１２６）の信号（１５１）及び前記補助同期信号（１５２）から制御信号（１５３）を発生するように構成され、前記制御信号が、前記高圧放電ランプ（１０３）にかかる交流電圧（１５０）の指定可能な点灯位相角期間中にのみ前記高電圧発生器（１１８）がオンにされるような態様で前記高電圧発生器（１１８）に供給されることを特徴とする請求項１２に記載の点灯装置。
14. 前記制御ユニット（１２０）が、前記ゼロクロス検出回路（１２６）の前記信号（１５１）と前記前記補助同期信号（１５２）の位相差（ΔＴ）を決定し、前記位相差に基づき、指定された点灯位相角期間に依存して前記制御信号（１５３）に対するオン及びオフのタイミング（ＴＥ，ＴＡ）を決定するように構成されることを特徴とする請求項１３に記載の点灯装置。
15. 前記高圧放電ランプ（１０３）を通って流れている動作電流の検出のための前記制御ユニット（１２０）に接続されたランプ電流検出回路（１３８）を有することを特徴とする請求項８から１４のいずれか１項に記載の点灯装置。

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