JPH10513605A - 高圧ガス放電ランプ用の点弧装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 高圧ガス放電ランプは、一方の側で点弧トランス（１４）の２次巻線（１６）を介して第１の導線（１１）と接続されており、その他方の側で第２の導線（１２）と接続されている。したがって高圧ガス放電ランプに第１の電圧（Ｕ₁）におかれている。第３の導線（１３）により第２の電圧（Ｕ₂）が供給される。点弧エネルギーはパルスにより調達される。この目的で、１次巻線（１５）に対し直列にスパークギャップ（１７）が設けられており、これはフラッシオーバ電圧に達すると急激に導通状態となる。この直列接続回路に対し並列に第１のコンデンサ（１８）が配置されていて、このコンデンサは直列に接続された抵抗（２０）を介して第２の電圧（Ｕ₂）により充電される。第１のコンデンサに対し並列に、第２のコンデンサ（１９）とダイオード（２２）とから成る直列接続回路が設けられている。これら第２のコンデンサとダイオードとの接続点は、抵抗（２１）を介して第２の導線（１２）と接続されている。この第２のコンデンサは（１９）は、第１の電圧（Ｕ₁）により充電される。点弧電流経路は電圧制限素子（２３）により閉じられる。スパークギャップがフラッシオーバすると段階づけられた放電が行われ、まずはじめに第１のコンデンサからの放電が行われ、次に両方のコンデンサからの放電が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】 高圧ガス放電ランプ用の点弧装置 従来の技術 本発明は、請求項１の上位概念に記載のたとえば車両の前照灯に使用するため の高圧ガス放電ランプ用の点弧装置に関する。 ドイツ連邦共和国特許第４０１７４１５号明細書に記載されているようなこの 種の形式の公知の点弧装置の場合、点弧トランスが設けられており、この点弧ト ランスの１次巻線へ電圧が供給される。この電圧は２次巻線によって、ランプの 点弧に必要とされる電圧まで変圧される。さらに１次側には、１次巻線とたとえ ばサイリスタにより形成される可制御のスイッチとから成る直列接続回路に対し 並列にコンデンサが設けられている。このコンデンサは点弧のため、その時点で 生じており有効な電圧まで充電される。そして所定の電圧に達すると可制御スイ ッチが導通し、点弧パルスを送出するためコンデンサが放電する。 この公知の点弧装置の場合、全点弧エネルギーならびに点弧動作からアーク保 持動作への高圧ガス放電ランプの移行におけるクリティカルなフェーズで必要と されるエネルギーは、ただ１つのコンデンサによって調達されている。したがっ てこのコンデンサは、著し く高い電圧レベルまで充電可能でなければならないし、それに必要とされる容量 をもっていなければならない。このことにより高価で費用のかかる部品が必要と なり、しかもそのような部品は所要スペースをかなりとるものでもある。 発明の利点 これに対して、請求項１の特徴部分に記載の構成を備えた本発明による高圧ガ ス放電ランプ用の点弧装置によれば、移行動作特性が改善されるという利点が得 られる。それというのも、点弧動作からアーク保持動作への高圧ガス放電ランプ の移行におけるクリティカルな領域において、エネルギーを補充することができ るからである。有利にはこのことは次のようにして行われる。すなわち、本発明 のように段階づけられたコンデンサ放電を行わせることで、全点弧エネルギーが 高い電圧レベルにある必要がなくなることで行われる。また、このことにより、 いっそう安価でいっそう小さい部品を使用して経済的にスペースを利用できるよ うになる。そしてこのことで、スペースに関してもコストに関しても節約できる ようになる。 本発明によればこのことは基本的に以下のようにして実現される。すなわち、 コンデンサに対し並列に第２のコンデンサが設けられていて、該第２のコンデン サと直列にダイオードが配置されており、前記第２のコンデンサは、前記第１の コンデンサよりも低い電圧 まで充電され、前記第２のコンデンサは、該第２のコンデンサの電圧が前記第１ のコンデンサの放電時の電圧よりも大きくなったとき、相応に極性づけられた前 記ダイオードおよび導通した可制御スイッチを介して、前記１次巻線へ向けて放 電することにより実現される。 本発明の好適な実施形態によれば、第２のコンデンサの容量は第１のコンデン サの容量の約２〜５倍の大きさである。 本発明の有利な実施形態によれば、第１のコンデンサを充電する電圧は第２の コンデンサを充電する電圧よりも大きく、有利には約２〜５倍の大きさである。 また、本発明によれば２つの有利な実施形態を実現することができる。第１の 実施形態とは、第１のコンデンサを別個に供給される電圧により充電可能なもの である。このことを３導体コンセプトと呼ぶことができる。第２の実施形態とは ２導体コンセプトと呼ぶことのできるものであって、第２のコンデンサを内部的 に得られる電圧で充電可能なものである。この場合の電圧は、第１のコンデンサ を充電可能な電圧よりもたとえばツェナダイオードの電圧差だけ低い。 本発明の別の有利な実施形態によれば、２つのコンデンサに対し直列に抵抗が 設けられており、これらの抵抗により、高圧ガス放電ランプの点弧およびアーク 保持動作への移行に必要とされる所要エネルギーを配 慮しながら各コンデンサの充填時定数が選定され、可制御スイッチが閉じたとき 、第２のコンデンサにおいて所望の電圧が得られるよう選定される。 本発明の好適な実施形態によれば、可制御スイッチはスパークギャップであり 、これは所定の電圧に達したときに導通される。 点弧回路に設けられている電圧給電部をサージ電圧から保護するために、また 、点弧電流経路を閉じるために、本発明の別の有利な実施形態によれば、点弧装 置の各入力端子の間に電圧制限素子たとえばバリスタが設けられている。 図面 次に、図面に示された複数の実施例に基づき本発明について詳細に説明する。 図１は、本発明に従って構成された点弧装置の３導体コンセプトによる第１の 実施例を示す図である。 図２は、本発明に従って構成された点弧装置の２導体コンセプトによる第２の 実施例を示す図である。 実施例の説明 図１には、本発明に従って実現された点弧装置の第１の実施例が示されており 、これはいわゆる３導体コンセプトに従って構成されている。この場合、高圧ガ ス放電ランプ１０は一方の側で、点弧トランス１４の２次巻線１６を介して詳細 には示されていない電流給電回路の第１の接続ライン１１と接続されている。さ らにこの高圧ガス放電ランプ１０は他方の側で、電流給電回路の第２の接続ライ ン１２と接続されている。これらの接続ライン１１と１２との間に第１の電圧Ｕ₁ が加わっている。さらに第３の接続ライン１３によって、接続ライン１１と１ ３との間に第２の電圧Ｕ₂が加わっている。これら３つの接続ラインを介して、 高圧ガス放電ランプ１０へアーク保持エネルギーも点弧エネルギーも供給される 。 点弧エネルギーは、本発明に従って構成された点弧装置からパルスにより調達 される。この目的で、点弧トランス１４には互いに密に結合された１次巻線１５ と２次巻線１６が設けられている。１次巻線１５に対し直列に、可制御の安価な スイッチとしてスパークギャップ１７が設けられており、これはフラッシオーバ 電圧に達すると急激に導通状態になり、これによって点弧パルスを発生させ、１ 次巻線１５へ電流を流すことができるようになる。１次巻線１５とスパークギャ ップ１７とから成る直列接続回路に対し並列に、第１のコンデンサ１８が配置さ れている。この第１のコンデンサ１８は、接続ライン１１と接続ライン１３との 間の抵抗２０に対し直列に配置されており、したがって電圧Ｕ₂により充電され る。さらにこの第１のコンデンサ１８に対し並列に、第２のコンデンサ１９とダ イオード２２とから成る直列接続回路が設けられている。第２のコンデンサ１９ とダイオード２２の接続点 は、抵抗２１を介して接続ライン１２と接続されている。したがってこの第２の コンデンサ１９は、接続ライン１１と接続ライン１２との間で抵抗２１と直列に 配置されており、したがって電圧Ｕ₁により充電される。ダイオード２２は次の ように極性づけられている。すなわち、そのアノードが第２のコンデンサ１９と 抵抗２１の接続点に接続されており、そのカソードが第１のコンデンサ１８と抵 抗２０ならびにスパークギャップ１７の一方の端子の接続点と接続されている。 図示されていない電流給電回路を点弧トランス１４からのサージ電圧から保護し 、高圧ガス放電ランプ１０の点弧電流経路を閉じるために、接続ライン１１と１ ２の間にバリスタ２３が配置されている。 本発明に従って構成された点弧装置における既述の実施形態の動作は以下の通 りである。 点弧中のみ生じこのため補助電圧と呼ぶことのできる接続ライン１３に生じる 電圧Ｕ₂により、第１のコンデンサ１８は抵抗２０を介してスパークギャップ１ ７のフラッシオーバまで充電される。これと同時に、接続ライン１１と接続ライ ン１２との間に生じる電圧Ｕ₁（これは移行電圧を生じさせ、あとで高圧ガス放 電ランプ１０のアーク保持電圧を生じさせる）により、抵抗２１を介して第２の コンデンサ１９が充電される。このフェーズ中、電圧Ｕ₂は電圧Ｕ₁よりも常に大 きい。これらの電圧についての有利な比率として、 Ｕ₂がＵ₁の約２〜５倍の大きさとすることができる。このためダイオード２２は 阻止状態となる。コンデンサの充填に関する時定数は、第１のコンデンサ１８に ついてはＴ１＝Ｒ₂₀＊Ｃ₁₈であり、第２のコンデンサについてはＴ２＝Ｒ₂₁＊Ｃ₁₉ であるが、これらの時定数は、抵抗２０と抵抗２１の適切な選択により選ばれ るものであって、この場合、スパークギャップ１７が導通したとき、第２のコン デンサ１９において所望の電圧Ｕ_c2が生じるように選ばれる。時定数の選定にあ たっては、エネルギー考察の点で行われるコンデンサの事前の設計仕様が配慮さ れる。さらに好適であるのは、第２のコンデンサ１９の容量を第１のコンデンサ １８の容量の約２〜５倍の大きさにすることである。 スパークギャップ１７がフラッシオーバすると、第１のコンデンサ、１次巻線 １５およびスパークギャップ１７から成る１次回路中に電流が流れる。そしてこ の電流の流れにより点弧トランス１４の変圧比に従って２次巻線１６に電圧が発 生し、これによって高圧ガス放電ランプ１０においてフラッシオーバが生じるこ とになる。このフラッシオーバの後、高圧ガス放電ランプ１０内のアークが安定 化されるようにする必要がある。このためにはエネルギーを補充しなければなら ない。本発明によればこの補充は、第１のコンデンサにおける電圧Ｕ_c1が第２の コンデンサ１９における値 Ｕ_c2よりも下回ったとき、第２のコンデンサ１９に蓄積されているエネルギーが 第１のコンデンサ１８に蓄積されたエネルギーに加えて利用できるようにし、こ れが１次巻線１５を介し２次巻線１６により高電圧に変圧され、同時にいっしよ に高圧ガス放電ランプ１０へ送出されるようにして行われる。したがって、高圧 ガス放電ランプ１０のフラッシオーバ後、アークの点弧からアーク保持動作への 移行に必要なエネルギーは、本発明によれば段階づけられたコンデンサ放電によ り著しく低い電圧レベルで補充される。 図２には、本発明に従って実現された点弧装置の第２の実施例が示されており 、これはいわゆる２導体コンセプトにより構成されている。この場合、高圧ガス 放電ランプ２１０は一方の側で、点弧トランス２１４の２次巻線２１６を介して 詳細には示されていない電流給電回路の第１の接続ライン２１１と接続されてい る。さらにこの高圧放電ランプ２１０は他方の側で、電流給電回路の第２の接続 ライン２１２と接続されている。接続ライン２１１と２１２との間に電圧Ｕ₁が 加わる。これら両方の接続ラインを介して、高圧放電ランプ２１０へアーク保持 エネルギーも点弧エネルギーも供給される。 点弧エネルギーは、本発明に従って構成された点弧装置からパルスにより調達 される。この目的で、点弧トランス２１４には、互いに密に結合されている１次 巻線２１５と２次巻線２１６が設けられている。１次巻線２１５に対し直列に可 制御スイッチとしてスパークギャップ２１７が設けられており、これはフラッシ オーバ電圧に達すると急激に導通し、これにより点弧パルスが発生し、１次巻線 ２１５に電流を流すことができるようになる。１次巻線２１５とスパークギャッ プ２１７から成る直列接続回路に対し並列に、第１のコンデンサ２１８が配置さ れている。この第１のコンデンサ２１８は、接続ライン２１１と接続ライン２１ ２との間で抵抗２２０と直列に配置されており、したがって電圧Ｕ₁により充電 される。第１のコンデンサ２１８に対し並列に、第２のコンデンサ２１９とダイ オード２２２から成る直列接続回路が設けられている。第２のコンデンサ２１９ とダイオード２２２との接続点は、抵抗２２４とツェナダイオード２２５ならび に抵抗２２０から成る直列接続回路を介して接続ライン２１２と接続されている 。したがって、この第２のコンデンサ２１９とダイオード２２２の接続点のとこ ろに内部的に発生する電圧Ｕ₂が生じ、これはツェナダイオード２２５の電圧の 分だけ電圧Ｕ₁よりも低いものである。ダイオード２２２は次のように極性づけ られている。すなわち、そのアノードが第２のコンデンサ２１９と抵抗２２４と の接続点と接続されていて、そのカソードが第１のコンデンサ２１８と抵抗２２ ０とスパークギャップの一方の端子との接続点と接続 されている。また、図示されていない電流給電回路を点弧トランス２１４からの サージ電圧から保護し、高圧ガス放電ランプ２１０の点弧電流経路を閉じるため 、接続ライン２１１と２１２との間に電圧制限素子２２３たとえばバリスタが配 置されている。 本発明に従って構成された点弧装置の上述の第２の実施形態の動作は以下の通 りである。なお、ここでは第１の実施形態とは異なる点についてのみ説明する。 電圧レベルＵ_c2への第２のコンデンサ２１９の充電は、電圧Ｕ₁の一部分すな わち内部的に生じる電圧Ｕ₂により行われる。この電圧は、電圧Ｕ₁からツェナダ イオード２２５のブレークダウン電圧を減算することにより生じる。第１のコン デンサ２１８についての時定数Ｔ１＝Ｒ₂₂₀＊Ｃ₂₁₈と第２のコンデンサ２１９に ついての時定数Ｔ２＝Ｃ₂₁₉＊（Ｒ₂₂₀＋Ｒ₂₂₄）は、抵抗２２０および２２４の 適切な選定により選ばれ、スパークギャップ２１７が導通したときに第２のコン デンサ２１９において所望の電圧Ｕ_c2が得られるように選ばれる。時定数の選定 にあたり、エネルギーの考察の点で行われるコンデンサ２１８と２１９の事前の 設計仕様が配慮される。さらに好適には、第２のコンデンサ２１９の容量は第１ のコンデンサ２１８の容量の約２〜５倍の大きさに選定される。抵抗２２４の値 は、場合によってはゼロであってもよい。 ２導体コンセプトによるこの実施形態のその他の動 作は、図１による実施形態に関して説明したものと同じである。 有利には本発明による点弧装置の場合、点弧エネルギー全体が必ずしも高い電 圧レベルで得られなくてもよい。段階づけられたコンデンサ放電によって、経済 的にスペースを利用できるようになる。しかも低コストのコンデンサの利用が可 能となり、また、移行動作の改善も達成される。点弧動作からアーク保持動作へ の高圧ガス放電ランプの移行におけるクリティカルな領域において、十分なエネ ルギーを低い電圧レベルで補充することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス キーンツラー ドイツ連邦共和国 72762 ロイトリンゲ ン リンゲルバッハシュトラーセ 245 【要約の続き】 り閉じられる。スパークギャップがフラッシオーバする と段階づけられた放電が行われ、まずはじめに第１のコ ンデンサからの放電が行われ、次に両方のコンデンサか らの放電が行われる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．点弧トランス（１４，２１４）が設けられており、該トランスの１次巻線（ １５，２１５）へ電圧が供給され、該電圧の昇圧された値をもつ前記トランスの ２次巻線（１６，２１６）により高圧ガス放電ランプ（１０，２１０）が点弧さ れ、 １次側に、前記１次巻線（１５，２１５）と可制御スイッチ（１７，２１７ ）とから成る直列接続回路に対し並列にコンデンサ（１８，２１８）が設けられ ており、 給電電圧（Ｕ₁）が供給されると前記コンデンサ（１８，２１８）が充電さ れ、 所定の電圧に達すると前記コンデンサ（１８，２１８）は前記可制御スイッ チ（１７，２１７）の導通により放電して電圧を送出する、 たとえば車両の前照灯に使用するための、高圧ガス放電ランプ（１０，２１ ０）用の点弧装置において、 前記コンデンサ（１８，２１８）に対し並列に第２のコンデンサ（１９，２ １９）が設けられていて、該第２のコンデンサ（１９，２１９）と直列にダイオ ード（２２，２２２）が配置されており、 前記第２のコンデンサ（１９，２１９）は、前記第１のコンデンサ（１８， ２１８）よりも低い電圧 まで充電され、 前記第２のコンデンサ（１９，２１９）は、該第２のコンデンサの電圧（Ｕ_c2 ）が前記第１のコンデンサ（１８，２１８）の放電時の電圧（Ｕ_c1）よりも大 きくなったとき、相応に極性づけられた前記ダイオード（２２，２２２）および 導通した可制御スイッチ（１７，２１７）を介して、前記１次巻線（１５，２１ ５）へ向けて放電することを特徴とする、 高圧ガス放電ランプ用の点弧装置。 ２．前記第２のコンデンサ（１９，２１９）の容量は、前記第１のコンデンサ（ １８，２１８）の容量の約２〜５倍の大きさである、請求項１記載の点弧装置。 ３．前記第１のコンデンサ（１８，２１８）を充電する電圧（図１のＵ₂，図２ のＵ₁）は、前記第２のコンデンサ（１９，２１９）を充電する電圧（図１のＵ₁ ，図２のＵ₂）よりも大きく、たとえば約２〜５倍の大きさである、請求項１ま たは２記載の点弧装置。 ４．前記第１のコンデンサ（１８）は別個に供給される電圧（Ｕ₂）により充電 される、請求項１〜３のいずれか１項記載の点弧装置。 ５．前記第２のコンデンサ（２１９）は内部的に得られる電圧（図２のＵ₂）に より充電され、該電圧は 、第１のコンデンサ（２１８）を充電する電圧（Ｕ₁）よりも小さく、たとえば ツェナダイオード（２２５）の電圧差だけ小さい、請求項１〜３のいずれか１項 記載の点弧装置。 ６．前記の２つのコンデンサ（１８，１９；２１８，２１９）と直列に抵抗（２ ０，２１；２２４，２２０）が設けられており、該抵抗によって、高圧ガス放電 ランプ（１０，２１０）の点弧およびアーク保持動作への移行に必要とされる所 要エネルギーを配慮しながら各コンデンサ（１８、１９；２１８、２１９）の充 填時定数が選定され、前記可制御スイッチ（１７，２１７）が閉じたとき、前記 第２のコンデンサ（１９，２１９）において所望の電圧が得られるよう選定され る、請求項１〜５のいずれか１項記載の点弧装置。 ７．前記可制御スイッチ（１７，２１７）はスパークギャップであり、該スパー クギャップは所定の電圧に達したときに導通する、請求項１〜６のいずれか１項 記載の点弧装置。 ８．点弧装置の各入力端子（１１，１２；２１１，２１２）の間に、点弧電流経 路を閉じるための電圧制限素子（２３；２２３）が設けられており、たとえばバ リスタが設けうれている、請求項１〜７のいずれか１項記載の点弧装置。