200843560 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 • 本發明係一種放電燈的點火器，此種點火器具有一個 能夠產生點燃放電燈內之氣體放電所需之點火電壓的螺旋 線脈衝產生器（Spiral-Line-Pulse- Generator)。 【先前技術】 例如美國專利 US 4,325,004 B1 及 US 4,325,012 B1 均 有揭示這一類的點火器。 美國專利US 4,325,004 B1揭示一種具有點火輔助電 極之放電燈的點火器，這種點火器具有一個螺旋線脈衝產 生器’此產生器之高壓接線與點火輔助電極連接。放電燈 及點火器所需的電力來自市電供應之交流電壓。只要螺旋 線脈衝產生器的充電達到火花隙的擊穿電壓，與螺旋線脈 衝產生器之充電電路中的接點或接線並聯的火花隙就會被 擊穿。 美國專利US 4,3 2 5,0 1 2 B1揭示一種高壓放電燈的點 火器’這種點火器具有一個螺旋線脈衝產生器，此產生器 之高壓接線與高壓放電燈的氣體放電電極連接。高壓放電 燈及點火器所需的電力來自市電供應之交流電壓。只要螺 旋線脈衝產生器的充電達到火花隙的擊穿電壓，與螺旋線 脈衝產生器之充電電路中的接點或接線並聯的火花隙就會 被擊穿。 上述點火器之缺點是只能以市電供應交流電運轉，但 由於市電供應的交流電的頻率較低，因此對於高頻範圍的 200843560 運轉（例如兆赫的頻率範圍）並不適合。 【發明內容】 本發明的目的是提出一種本文開頭部分所述之點火 器，此種點火器亦適用於高頻運轉，以及提出一種具有此 種點火器之放電燈。 採用具有申請專利範圍第1項及第1 〇項之特徵的點火 器及放電燈即可達到上述目的。附屬專利申請項目之內容 爲本發明之各種有利的實施方式。 本發明之點火器具有一個螺旋線脈衝產生器及一個將 螺旋線脈衝產生器充電的充電電路，而且在此充電電路中 設有對充電電流進行整流的裝置。這個對充電電流進行整 流的裝置可以確保螺旋線脈衝產生器在高頻運轉時能夠被 充電到足夠尚的電壓’以便在充電接點短路或放電時能夠 產生振幅夠大的脈衝，以確保能夠在放電燈內點燃氣體放 電。尤其是這個對充電電流進行整流的裝置可以確保在點 火器及放電燈以高頻運轉的情況下，螺旋線脈衝產生器的 充電過程能夠延長到高頻交流電壓的數個周期。因此設置 在充電電路中對螺旋線脈衝產生器之充電電流進行整流的 裝置使螺&線脈衝產生器在局壓放電燈以筒頻運轉（例如 0.1 MHz至5 MHz)時可以作爲點火脈衝產生器，以產生在高 壓放電燈內點燃氣體放電所需之點火電壓脈衝。除了給定 的頻率範圍外，也可以使用更高的頻率，例如在工業科學 醫學（ISM-Band : Industrial Scientific Medical Band)中提 及的13·5 6ΜΗζ及27 · 12MHz的頻率運轉放電燈。高工作頻 200843560 率的一個很大的優點是使放電燈可以在高於其聲諧振的頻 率範圍運轉’因爲這樣就可以避免聲諧振造成的不良影 響’例如發出閃爍的光線或縮短放電燈的使用壽命。 因此可以根據燈的大小在3 0 0kHz以上（適用於大功率 的燈，例如額定功率250W的燈）至2MHz (適用於小功率的 燈，例如額定功率20W的燈）之間選擇適當的工作頻率。一 種有利的方式是對螺旋線脈衝產生器充電電流進行整流的 裝置至少具有一個二極體。藉由這至少一個二極體可以用 很簡單且低成本的方式對充電電流進行整流，並使螺旋線 脈衝產生器的充電過程能夠延長到高頻交流電壓的數個周 期，以便使螺旋線脈衝產生器能夠充到足夠的電。 爲了能夠將螺旋線脈衝產生器充電到電壓大於交流電 壓源提供之供電電壓的程度，對螺旋線脈衝產生器充電電 流進行整流的裝置最好是具有一個增壓電路，例如一個將 電壓加倍的增壓電路。 本發明的點火器的尺寸最好是能夠對燈電流的限制或 對氣體放電的穩定性產生顯著的作用。這對於兆赫頻率範 圍的高頻燈電流亦適用，而且不必擔心點火器的電抗會對 鎭流器的電子組件造成太大的負載。爲達到這個目的，在 工作頻率下，螺旋線脈衝產生器的阻抗最好是大於或等於 燈阻抗的〇 . 2 5倍。 最好是至少有一個電容器與螺旋線脈衝產生器串聯。 這至少一個電容器可以提供好幾個優點。在螺旋線脈衝產 生器產生的高壓被輸入放電燈的一個位於放電容器上的外 200843560 部點火輔助電極的情況下，這至少一個電容器會阻止金屬 離子從放電介質擴散到放電容器壁。尤其是這至少一個電 容器可以阻止在鹵素金屬蒸汽高壓放電燈中鈉離子擴散到 放電容器壁，因此有助於降低放電介質中的鈉損耗。在螺 旋線脈衝產生器產生的高壓被輸入放電燈的一個位於放電 容器內的氣體放電電極，並在放電燈內點燃氣體放電後， 高頻燈電流流過螺旋線脈衝產生器的情況下，這至少一個 電容器會使螺旋線脈衝產生器的電感獲得部分補償。經由 對螺旋線脈衝產生器的電感的部分補償可以降低放電燈之 運轉器具中的損耗，原因是螺旋線脈衝產生器的較小的有 效電感會使無功功率相應的降低。此外，這至少一個與螺 旋線脈衝產生器串聯的電容器還能夠阻止直流電流過放電 燈，因此有助於避免放電電漿發生分解。此外，這至少一 個與螺旋線脈衝產生器串聯的電容器與螺旋線脈衝產生器 構成一個串聯諧振電路，這個串聯諧振電路只需使交流電 壓源提供的高頻交流電壓作很小的頻率變動，就可以在一 個很大的範圍內調整燈電流的振幅或輸入放電燈的電功 率。尤其是這個串聯諧振電路可以使作爲汽車車頭燈之光 源的鹵素金屬蒸汽高壓放電燈產生所謂的功率啓動。在高 壓放電燈內點燃氣體放電後立即發生的功率啓動期間’高 壓放電燈會以相當於其額定功率之3倍至5倍的啓動功率 被啓動，以便將放電電漿中的金屬鹵化物快速蒸發° 根據本發明的一個實施例，螺旋線脈衝產生器及至少 一個與螺旋線脈衝產生器串聯的電容器被製作成一個共同 200843560 的組件。這表示螺旋線脈衝產生器及至少一個與螺旋線脈 _ 衝產生器串聯的電容器的功能是由一個整合在一起的組件 . 所實現。這樣做的好處是可以減少這兩個元件佔用的空 間，而且可以將這兩個元件設置在燈座內或放電燈的外殼 內。 前面提及的共同組件最好是一個陶瓷組件’以便能夠 耐受高壓放電燈的高工作溫度。 本發明的點火器最好是具有一個使設置在充電電路中 的螺旋線脈衝產生器的接點短路的開關裝置，以便使螺旋 線脈衝產生器能夠突然快速的放電，因而能夠在螺旋線脈 衝產生器內產生電壓脈衝。 前面提及的使螺旋線脈衝產生器的接點短路的開關裝 置最好是一種臨界値開關，例如是一個火花隙，以便能夠 將螺旋線脈衝產生器充電到足夠高的電壓，這樣在螺旋線 脈衝產生器放電時產生的電壓脈衝就可以在高壓放電燈內 將氣體放電點燃。 最好是將本發明的點火器設置在放電燈的燈座內或放 電燈的外殼內，而且此放電燈最好是高壓放電燈，這樣·不 但可以縮小放電燈的體積，也可以避免高壓管線進到放電 燈內。 爲了盡可能減少點火器在燈座內佔用的空間，可以將 螺旋線脈衝產生器製作成將放電容器或放電燈之外殼伸入 燈座內的燈容器段環繞住的組件。 【實施方式】 200843560 第1圖顯示的本發明之點火器的第一個實施例的電路 圖是一種高壓放電燈的脈衝點火裝置的電路圖，例如是一 種作爲汽車車頭燈或投影機之光源的鹵素金屬蒸汽高壓放 電燈的電路圖。點火器及高壓放電燈（1〇〇)之電壓供應是由 鎭流器（1 〇 1)負責’例如鎭流器（1 0 1)可以在高壓放電燈的點 火階段及點火後的運轉階段由汽車的車用電源電壓或來自 市電供應之交流電壓產生一個頻率範圍在5MHz 之間的高頻輸出電壓。鎭流器（1〇1)的電壓輸出端（1〇2，1〇3) 與螺旋線脈衝產生器（1 〇 4)的充電電路連接，在此充電電路 內’螺旋線脈衝產生器（104)的內部接點（105，106)、一個 整流二極體（1 0 8 )、以及一個電阻（1 〇 9 )連接在一起。一個火 花隙（1 1 2 )與螺旋線脈衝產生器（1 〇 4 )的內部接點（1 〇 5，1 0 6 ) 並聯。 螺旋線脈衝產生器（1 0 4)的外部接點（1 〇 7 )與高壓放電 燈（100)的一個第一電極（110)連接。因此第一電極（11〇)也 與鎭流器（1 〇 1)的電壓輸出端（1 0 2)連接。高壓放電燈（〗〇 〇 ) \ 的另外一個電極（1 1 1)與鎭流器（1 0 1)的第二電壓輸出端 (1 〇 3 )連接。螺旋線脈衝產生器（1 〇 4)的第二外部接點（1 〇 8，） 並未與任何元件連接。 螺旋線脈衝產生器（1 0 4)基本上是一個具有一定電容 及一不可忽略之電感的電容器。螺旋線脈衝產生器（1 04)是 由兩條捲成螺旋狀且彼此平行的電導線（701，702)所構 成，而且這兩條電導線（701，702)被兩個介電層（703，704) 將彼此隔開及電絕緣。介電層（7 0 3，7 0 4 )是由陶瓷所構成， 200843560 尤其是一種所謂的LTCC陶瓷。LTCC是低溫燒結陶瓷（l〇w temperature co-fired ceramic)的縮寫。電導線（701，702) 由銀所構成。介電層（703，704)的厚度最好是在30 μιη至 60μιη之間。陶瓷最高能夠耐受800°C的溫度。陶瓷的相對 磁導率爲65。銀製的電導線（701，702)的厚度最好是在Ιμιη 至17μιη之間。螺旋線脈衝產生器（104)的捲繞的匝數η判 於10至20之間。螺旋線脈衝產生器（1〇4)的內徑約爲 2 0mm，高度則介於4mm至6mm之間。第7圖以示意方式 顯示螺旋線脈衝產生器（1 04)的層序列。第7圖顯示的夾層 結構是捲繞成螺旋狀，因而形成螺旋線脈衝產生器（1 04)。 第一電導線（701)具有內部接點（105)及外部接點 (107)。另外一條電導線（7 02)具有內部接點（106)及並未與 任何元件連接的外部接點（108’）。螺旋線脈衝產生器（104) 的兩個內部接點（105，106)均位於獲得鎭流器（101)供應高 頻輸出電壓的充電電路中。螺旋線脈衝產生器（104)的高頻 電流藉由二極體（108)被整流，並受到電阻（109)的限制。因 此螺旋線脈衝產生器（1 04)的充電過程能夠延長到鎭流器 (1 〇 1)的高頻輸出電壓的數個周期。如果螺旋線脈衝產生器 (104)的充電過程一直持續到達到火花隙（11 2)的擊穿電 壓，則螺旋線脈衝產生器（104)就會經由具有導電線的火花 隙（1 1 2)突然快速的放電。這樣就會在螺旋線脈衝產生器 (104)內產生電壓脈衝，同時在外部接點（107)上的電壓値會 升高到2nU〇,其中n代表螺旋線脈衝產生器（104)捲繞的匝 數，UG代表火花隙（1 12)的擊穿電壓。因此在螺旋線脈衝產 200843560 生器（10 4)之外部接點（107)上會形成一個踫以在高壓放電 * 燈（1 0 0 )內點燃氣體放電的電壓。在高壓放電燈（1 0 0 )內的氣 • 體放電被點燃後’充電電路及火花隙（1 12)就會被高壓放電 燈（1〇〇)之具有導電性的放電間隙短路。高壓放電燈（1 00) 的高頻放電電流經由接點（105，107)流過螺旋線脈衝產生 器（1 04)的電導線（7 0 1 )。如果能夠測出在螺旋線脈衝產生器 (1 0 4)的接點（1 0 5 )及接點（1 〇 7 )之間的阻抗，則在氣體放電 被點燃後’這個阻抗可以在燈運轉期間被用來限制燈電流 或提高氣體放電穩定性。由於螺旋線脈衝產生器（1 04)具有 捲繞結構，因此這個阻抗主要是電感性的。爲了能夠將螺 旋線脈衝產生器（1 04)的穩定效應應用於放電，因此螺旋線 脈衝產生器（104)的尺寸應使其阻抗在燈電流的頻率（或基 本振盪）下相當於高壓放電燈（1 0 0)之阻抗的0.2 5倍至7 倍。當螺旋線脈衝產生器（104)的阻抗較小時，在氣體放電 被點燃後通常無法經由流過高壓放電燈（100)之放電間隙 的燈電流產生穩定效應；當螺旋線脈衝產生器（1 04)的阻抗 較大時，放電燈無法以有效率的方式運轉，原因是鎭流器 (1 〇 1 )會因爲無功功率及損耗很高，而必須爲放電燈的運轉 提供非常高的輸出電壓。 爲了根據阻抗設計螺旋線脈衝產生器（104)的尺寸，應 選擇適當的幾何尺寸及所使用的材料。爲了提高螺旋線脈 衝產生器（104)的電感，可以使螺旋線脈衝產生器（104)將一 種磁導率較高並從螺旋線脈衝產生器（1 04)之內徑穿出的 材料圍繞住。這樣穿過螺旋線脈衝產生器（104)的鐵肩體棒 -12- 200843560 就會大幅提高螺旋線脈衝產生器（1 〇4)的阻抗中的電感部 分。除了鐵氧體棒之外，也可以用一種由U形鐵芯或I形 鐵芯構成的環將環狀螺旋線脈衝產生器（104)環繞住，這樣 就可以利用U形鐵芯及I形鐵芯之間的氣隙調整阻抗。 以下說明的第六個實施例是第一個實施例的一種特別 有利的實施方式，在這種實施方式中，螺旋線脈衝產生器 (104)的阻抗可以提高氣體放電的穩定性。這種實施方式使 用的具有一個石英玻璃製放電容器、額定功率3 5 W、額定 點火電壓4 5 V、燈阻抗5 8歐姆之不含水銀的高壓放電燈 (1〇〇)所使用的螺旋線脈衝產生器（104)是由串聯一個 180μΗ的電感及一個0.8歐姆的電阻所構成。鎭流器（101) 提供一個頻率爲ΙΟΟΚΗζ的近似正弦形的電流，由於電阻 部分佔螺旋線脈衝產生器（1 04)之總阻抗的比例很低，因此 這種放電燈能夠以非常有效率的方式運轉。在這種情況 下，放電燈是在一種所謂的頻率窗中運轉，因此可以避免 因爲聲諧振造成的不良影響。 以下說明的第七個實施例是第一個實施例的另外一種 特別有利的實施方式，在這種實施方式中，螺旋線脈衝產 生器（104)的阻抗可以提高氣體放電的穩定性，而且是以高 於聲諧振的頻率使放電燈運轉。這種實施方式使用的含水 銀的高壓放電燈（1〇〇)具有陶瓷製放電容器、額定功率 20W、額定點火電壓85V。螺旋線脈衝產生器（1〇4)是由串 聯一個1 6 μΗ的電感及一個2.2歐姆的電阻所構成。鎭流器 (101)提供一個頻率爲2.45MHz的近似正弦形的電流，由於 -13- 200843560 電阻部分佔螺旋線脈衝產生器（1 04)之總阻抗的比例很 低’因此這種放電燈能夠以非常有效率的方式運轉。第2 圖顯示本發明之連接一高壓放電燈（1 〇 〇，）之點火器的第二 個實施例的電路圖。第二個實施例和第一個實施例的區別 僅在於第二個實施例連接的高壓放電燈（1 〇 〇，）具有一個點 火輔助電極（1 1 3 ’），而第一個實施例連接的高壓放電燈 (1〇〇)則沒有點火輔助電極，因此在第1圖及第2圖中相同 的元件均以相同的元件符號來表示。高壓放電燈（i 〇 〇，）除了 具有兩個伸入高壓放電燈（1〇〇，）之放電容器內的氣體放電 電極（1 1 0 ’，1 1 1 ’）外，還具有一個點火輔助電極（丨丨3，）。點 火輔助電極（1 1 3 ’）位於放電容器圍住的區域之外，並能夠獲 得在高壓放電燈（1 0 0，）點燃氣體放電所需之點火電壓脈衝 的供應。爲達到這個目的，螺旋線脈衝產生器（104)之第一 電導線的外部接點（1 0 7)與點火輔助電極（1 1 3，）連接。爲了 在高壓放電燈（100，）內點燃氣體放電，螺旋線脈衝產生器 (1 0 4 )會被充電到火花隙（丨丨2)的擊穿電壓。如前面所述，在 被充電到火花隙（1 1 2)的擊穿電壓時，螺旋線脈衝產生器 (104)就會開始放電，因此就會在螺旋線脈衝產生器（1〇4) 的外部接點（1 0 7)上產生電壓脈衝，這個電壓脈衝會被導入 高壓放電燈（1 0 0 ’）的點火輔助電極（〗〗3，），以便在高壓放電 燈（1 〇 〇 ’）內點燃氣體放電。在高壓放電燈（i 〇 〇，）內的氣體放 電被點燃後，螺旋線脈衝產生器（1 〇 4 )的充電電路及火花隙 (1 1 2)就會被高壓放電燈（丨〇 〇，）之具有導電性的放電間隙短 路。高壓放電燈（1 〇 〇，）的放電電流會經由高壓放電燈（〗〇 〇，） -14- 200843560 的氣體放電電極（1 1 ο，，1 1 1 ’）在節點（A 1)流入電流路徑 (1 1 4 ’）。在高壓放電燈（1 0 〇 ’）內的氣體放電被點燃後，螺旋 線脈衝產生器（1 0 4)就不再有任何作用。 以上描述之具有一個位於放電容器圍住的區域之外的 點火輔助電極（1 1 3 ’）的燈是一種具有電容耦合點火輔助電 極的燈。如果點火輔助電極是以另外一種方式被稱合，則 本發明的電路可以配合迨種親合方式應用。例如在_^種具 有電稱合補助電極的燈中，點火輔助電極會一直延伸到放 電容器圍住的區域內。 第3圖顯示本發明之點火器的第三個實施例的電路 圖。和第一個實施例的區別是，在第三個實施例中，在螺 旋線脈衝產生器（1 0 4)的充電電路中有一個增壓電路（3 〇 8， 3 10 ’ 3 1 1)。此增壓電路會在螺旋線脈衝產生器（104)的內部 接點（1 〇 5，1 0 6 )產生經過加倍及整流的鎭流器（1 〇 1)的輸出 電壓。在第1圖及第3圖中相同的元件均以相同的元件符 號來表示。增壓電路是由整流二極體（308，310)及電容器 (3 1 1)所構成。藉由增壓電路（3 0 8，3 1 0，3 1 1)能夠由鎭流器 (10 1)之接點（102，103)上的高頻輸出電壓在螺旋線脈衝產 生器（104)的內部接點（105，106)產生一個振幅和鎭流器 (101)之輸出電壓相同但是電壓値最高爲兩倍的直流電 壓。因此只要火花隙的擊穿電壓也能夠跟著提高，螺旋線 脈衝產生器（104)就可以被充電到遠高於第一個實施例的 電壓。將螺旋線脈衝產生器（104)的內部接點（105，106)的 輸入電壓加倍會使在螺旋線脈衝產生器（1 0 4 )的外部接點 200843560 (107)上可供高壓放電燈（100)之電極（110)使用的點火電壓 — 脈衝的點火電壓跟著加倍。除了電壓加倍外，第三個實施 • 例的點火器及螺旋線脈衝產生器（1 04)的作用方式和前面 提及的第一個實施例的點火器及螺旋線脈衝產生器（104) 的作用方式完全相同。除了以上提及的又名爲單級級聯電 路的非對稱增壓電路外，也可以使用對稱增壓電路或多級 級聯電路。級聯電路也常被稱爲Co ckro ft-Walt on電路。第 4圖顯示本發明之點火器的第四個實施例。和第一個實施 例的唯一區別是，在第四個實施例中，在螺旋線脈衝產生 器（104)的外部接點（107)及高壓放電燈（100)的電極（1 10)之 . 間設有一個電容器（400)。除了這一點之外，第一個實施例 的點火器和第四個實施例的點火器是完全相同的。因此第 1圖及第4圖中相同的元件均以相同的元件符號來表示。 電容器（400)使螺旋線脈衝產生器（1〇4)產生及在接點（1〇7) 提供之點燃高壓放電燈（100)內的氣體放電的高壓脈衝近 似於被短路。這表示所產生的點火電壓脈衝僅受到很小的 抑制’而且儘管有電容器（4 0 0 )的存在，在電極（1 1 0 )上的點 火脈衝的振幅仍大於在接點（1 07)上的電壓脈衝的振幅的 7 0% °在高壓放電燈（loo)的點火階段結束後的燈運轉期 間’當燈電流流過螺旋線脈衝產生器（104)的電導線（701) 時’電容器（4 00)的作用是在部分補償螺旋線脈衝產生器 (104)的電感。第四個實施例的點火器在點火階段作用方式 和前面說明過的第一個實施例的點火器完全相同。在高壓 放電燈（1 〇〇)內點燃氣體放電後，高頻燈電流會流過螺旋線 -16- 200843560 脈衝產生器（104)的電導線（701)，並通過補償電容器（400) 及高壓放電燈（100)的放電間隙。螺旋線脈衝產生器（104) 的電感會被用來限制這個電流。由於高電感通常伴隨吾人 所需之螺旋線脈衝產生器的良好特性出現，因此在點火階 段高電感的存在是絕對必要的，但是在點火階段結束後的 燈運轉期間，高電感卻會造成鎭流器內的損耗。因此電容 器（400)與螺旋線脈衝產生器（104)的電導線（701)串聯，並 將電容器（4 00)的電容設計成在點火階段能夠使點火電壓 脈衝近似於被短路，以及在之後的燈運轉期間降低被燈電 流流過之螺旋線脈衝產生器（104)的有效電感。 此外，電容器（400)還能夠阻止直流電流過放電燈，因 此有助於避免放電電漿發生分解。例如，如果鎭流器（1 0 1) 基本上是由一個半橋式電路所構成，其中電壓輸出端（10 2) 與半電橋的中心點連接，同時電壓輸出端（103)與半電橋的 正電源電壓或負電源電壓連接，就有可能造成放電電漿發 生分解。在這種情況下，電容器（4 00)的任務就如同一個直 流電壓阻隔電容器。 此外，與螺旋線脈衝產生器的電容器（4 00)與螺旋線脈 衝產生器共同構成一個串聯諧振電路，這個串聯諧振電路 只需使交流電壓源提供的高頻交流電壓作很小的頻率變 動，就可以在一個很大的範圍內調整燈電流的振幅或輸入 放電燈的電功率。尤其是這個串聯諧振電路可以使作爲汽 車車頭燈之光源的鹵素金屬蒸汽高壓放電燈產生所謂的功 率啓動。在高壓放電燈內點燃氣體放電後立即發生的功率 -17- 200843560 啓動期間，高壓放電燈會以相當於其額定功率之3倍至5 倍的啓動功率被啓動，以便將放電電漿中的金屬鹵化物快 速蒸發。 以下說明的第八個實施例是第四個實施例的一種特別 有利的實施方式，這種實施方式所使用的高壓放電燈（100) 和第七個實施例是一樣的。和第七個實施例不同的是，第 八個實施例使用的螺旋線脈衝產生器（1 04)能夠產生遠大 於1 8kV的點火電壓。第八個實施例使用的螺旋線脈衝產生 器（104)的電感遠大於246 μΗ，以及具有一個設置在接點 (105)及接點（107)之間的0.8歐姆的電阻。在鎭流器（101) 提供頻率約2.5MHz的燈電流的情況下，藉由30pF的補償 電容器（4 00)可以使整個系統以非常有效率的方式運轉。同 樣的，在這種情況下經由點火器也可以達到放電的穩定 性。以下說明的第九個實施例是第四個實施例的一種特別 有利的實施方式，這種實施方式所使用的高壓放電燈（100) 和第六個實施例是一樣的。和第六個實施例不同的是，第 九個實施例使用的螺旋線脈衝產生器（1 04)能夠產生遠大 於2 5kV的點火電壓。第九個實施例使用的螺旋線脈衝產生 器（104)的電感爲51 μΗ，以及具有一個設置在接點（105)及 接點（107)之間的0.8歐姆的電阻。在鎭流器（101)提供頻率 約1 ·85ΜΗζ的燈電流的情況下，藉由270pF的補償電容器 (4 0 0 )可以使整個系統以非常有效率的方式運轉。同樣的， 在這種情況下經由點火器也可以達到放電的穩定性。和上 一個實施例一樣，可以經由改變工作頻率或鎭流器（1 〇 1)提 -18- 200843560 供之燈電流的頻率來調整燈功率。在完成點火並開始啓動 燈時’首先輸入3倍的額定功率。在數秒鐘之內輸入功率 就會連續下降到額定功率，也就是經由將工作頻率從 1·4ΜΗζ提高到ΐ·85ΜΗζ來達到這個目的。 第8圖顯示本發明之連接一高壓放電燈（1 〇 〇，)之點火 器的第五個實施例的電路圖。和第二個實施例的唯一區別 是’在第五個實施例中，在螺旋線脈衝產生器（104)的第一 電導線的外部接點（107)及點火輔助電極（112，）之間設有一 個電容器（800)。因此第2圖及第8圖中相同的元件均以相 同的元件符號來表示。電容器（8 00)會阻止金屬離子從放電 介質擴散到放電容器壁。尤其是電容器（800)可以阻止在鹵 素金屬蒸汽高壓放電燈中鈉離子擴散到放電容器壁，因此 有助於降低放電介質中的鈉損耗。雖然第8圖顯示的是具 有電容耦合點火輔助電極的燈，但是電容器（8 00)的這個功 能對所有具有點火輔助電極的燈都是有效的，尤其是對具 有電容耦合點火輔助電極或電耦合點火輔助電極的燈。除 了電容器（8 00)外，第五個實施例的點火器及螺旋線脈衝產 生器（1 04)的作用方式和前面提及的第二個實施例的點火 器及螺旋線脈衝產生器（104)的作用方式完全相同。 在第4圖顯示的點火器中，螺旋線脈衝產生器（104)及 補償電容器（400)可以構成一個共同的組件（ 5 00)。同樣的， 在第8圖顯示的點火器中，螺旋線脈衝產生器（1〇4)及電容 器（8 0 0)可以構成一個共同的組件。以下將供就第4圖的情 況作一說明。第5圖以示意方式顯示一具有螺旋線脈衝產 -19- 200843560 生器（50 1)及補償電容器（502)之陶瓷組件（5 00)的電路圖。 爲了簡化電路圖的圖面，在第5圖中並未將螺旋線脈衝產 生器（5 0 1)繪製成螺旋狀。被陶瓷介電材料圍繞住的電導線 (5 0 3，5 0 4 ’ 5 0 5 )構成螺旋線脈衝產生器（5 0 1 )及補償電容器 (5 02)。接點（5 06，5 07)被設置在螺旋線脈衝產生器（5 〇1)之 充電電路中，並構成螺旋線脈衝產生器（5 0 1 )的內部接點。 電導線（5 0 3 )同時屬於螺旋線脈衝產生器（5 0 1 )及補償電容 器（502)。電導線（5 03 )在螺旋線脈衝產生器（501)及補償電 容器（5 02)內延伸的段落是經由一個所謂的連線孔（5 06 1 )彼 此形成導電連接。補償電容器（5 02)的接點（5 0 8 )構成陶瓷組 件（5 0 0)的高壓輸出端，而且此高壓輸出端與高壓放電燈 (100或100’）的電極（110)或點火器（113，）連接。 第6圖以示意方式顯示陶瓷組件（500)的一個斷面圖。 和第5圖不同的是，第6圖有用示意方式繪出將螺旋線脈 衝產生器繪製成螺旋狀。此外，除了顯示電導線（5 03，5 04， 5 0 5 )之外，第6圖也有顯示連線孔（506 1 )及作爲介電材料的 陶瓷層（5 09，510)。陶瓷層（5 09，5 10)及電導線（5 03，5 04， 5 0 5 )構成一個如第7圖顯示的捲繞成螺旋狀的夾層結構。 陶瓷層（509，510)是由一種LTCC陶瓷構成，電導線（503, 5 0 4，5 0 5 )及連線孔（5 0 6 1 )是由銀構成。連線孔（5 0 6 1 )是在 陶瓷介電材料中的一個被銀塡滿的通孔。如果不使用連線 孔連接，也可以在相同位置使用其他的連接方式將兩個要 捲成圈及金屬化的介電陶瓷層連接在一起。在第6圖中是 以實線繪出彎曲成螺旋狀的電導線（5 0 3，5 04，5 05 )。在第 -20- 200843560 6圖中以虛線繪出的螺旋線代表在這個範圍內沒有在陶瓷 層（5 0 9)及陶瓷層（5 10)之間設置金屬導體在。爲了使圖面簡 單易懂，在第6圖僅繪出螺旋線脈衝產生器（5 01)及製作成 捲繞式電容器之補償電容器（5 02)的少數幾個匝圈。 第9圖顯示第十個實施例的電路圖。第9圖顯示的是 除了放電燈及本發明的點火器外，還包括控制單元在內的 電子運轉器具的整個系統的電路圖。第十個實施例和第4 圖顯示的實施例是一樣的，不過所使用的鎭流器（1 〇 1)具有 一種特別有利的構造方式。因此在第4圖及第9圖中相同 的元件均以相同的元件符號來表示。第十個實施例使用和 第7個實施例相同的具有陶瓷放電容器且額定功率爲20 W 的高壓放電燈（100)。電子運轉器具經由兩個輸入端（960， 961)獲得 23 0 V、50Hz的電源電壓。電源電壓被二極體 (950，951，952，953)整流，並將中間電路電容器（940)充 電。從中間電路電容器（940)流出的電流會流過一個半橋式 電路使燈（1〇〇)運轉。半橋式電路是由兩個互補控制的MOS 開關電晶體（910，920)構成，並經由其汲極-源極段與電容 器（91 1或92 1)接通。經由電容器（91 1，921)可以對電晶體 進行去負荷測試操作（ZVS)。除了可以用兩個同型的M0S 場效應電晶體（MOSFET)作爲兩個電晶體（910，920)之外， 也可以用兩個互補式場效應或雙極電晶體作爲兩個電晶體 (910，92〇)。半電橋中心點與一個電感爲12μΗ的扼流圏 (9 0 1)連接。扼流圈（9 0 1)與3 9 p F的點火電容器（9 〇 〇 )及螺旋 線脈衝產生器（5 01)的接點（105)串聯。在點火期間扼流圈 -21 - 200843560 (901)與電容器（900)共同構成一個串聯振盪電路，這個串聯 ~ 振盪電路產生的一個很高的交流電壓會被二極體（108)用 . 來對螺旋線脈衝產生器（104)充電。在點火期間，半電橋的 開關電晶體的頻率會被控制在接近穩定運轉的工作頻率 2.45MHz。由於輸入扼流圈（901)的半電橋信號含有諧波， 因此扼流圈（9 01)會激發產生3倍工作頻率的諧振電路。點 火動作是由一個40 μΗ的電感及一個6歐姆的電阻串聯成的 螺旋線脈衝產生器所產生。點火結束後，燈是經由一 個150PF的補償電容器（4 00)被運轉，同時補償電容器（400) 還會阻止直流電流過高壓放電燈（1 〇 〇)。點火結束後，控制 單元（9 3 0)可以經由改變兩個開關電晶體（910，920)的開關 頻率調整燈電流。在穩定的運轉狀態下，這兩個開關電晶 體（910，920)的頻率爲2·45ΜΗζ。爲了執行調整及監控工 作，控制單元可以經由第9圖中以虛線繪出的導電連接及 元件從運轉器具及燈獲得訊息。藉由分壓器從兩個電阻 (93 0，93 1)測出中間電路電壓。藉由繞組（902)將扼流圈 (901)擴充爲變壓器可以提供進一步的訊息。此外，半橋式 電路也可能產生自由振盪或自激振盪。可以經由分流電阻 (903 )測出燈電流。點火電容器（900)、螺旋線脈衝產生器 (104)、以及補償電容器（4 00)構成一個共同的陶瓷組件。因 此在這種實施方式中，鎭流器的一部分，也就是點火電容 器（90 0)，是由點火器所使用的陶瓷組件所提供。這種構造 方式類似於前面說明過並顯示於第4圖及第5圖的構造方 式。這個陶瓷組件具有接點（109’，105，106 ’ 107，108’）。- -22- 200843560 內部接點會從繞組的側面伸出。可以經由繞組內的連線孔 或是從電導線側面伸出的接點使電導線連接。 除了以上說朋的實施方式外，另外一種可行的實施方 式是將點火電容器（9 〇〇)及螺旋線脈衝產生器（104)製作成 一個陶瓷組件。同樣的，在一個具有輔助電極的燈中也可 以將點火電容器（900)、螺旋線脈衝產生器（104)、以及電容 器（8 0 0 )與輔助電極串聯。 最好是將本發明的點火器設置在高壓放電燈的燈座 內，例如設置在作爲汽車車頭燈之光源的鹵素金屬蒸汽高 壓放電燈的燈座內。例如，歐洲專利E P 0 9 7 5 0 0 7 A 1揭示 的一種鹵素金屬蒸汽高壓放電燈可以應用於第1圖、第3 圖、以及第4圖之點火器，而專利WO 98/18297 A1揭示的 一種具有點火輔助電極的鹵素金屬蒸汽高壓放電燈則可以 應用於第2圖及第8圖之點火器。螺旋線脈衝產生器（1 〇4， 5 0 1 )的內徑最好是大於放電容器的外徑，或是大於上句中 提及之專利揭示的鹵素金屬蒸汽高壓放電燈之外殼體的外 徑。這樣就可以減少螺旋線脈衝產生器（104)在鹵素金屬蒸 汽高壓放電燈的燈座內佔用的空間，而且螺旋線脈衝產生 器（10 4)會將外殼體及/或放電容器伸入燈座內的終端段以 環狀方式圍繞住。本發明的點火器特別適於被應用在這種 以高頻運轉的鹵素金屬蒸汽高壓放電燈。 此外，最好是將本發明的點火器設置在高壓放電燈的 外殻體內，例如設置在作爲一般照明用光源之鹵素金屬蒸 汽高壓放電燈或鈉高壓放電燈的外殻體內。 -23- 200843560 【圖式簡單說明】 以下配合圖式及實施例對本發明的內容做進一步的說 明。 第1圖： 本發明之點火器的第一個實施例的電路圖。 第2圖： 本發明之點火器的第二個實施例的電路圖。 第3圖： 本發明之點火器的第三個實施例的電路圖。 第4圖： 本發明之點火器的第四個實施例的電路圖。 第5圖： :在如第4圖的點火器內，由螺旋線脈衝產生 器及補償電容器構成之共同陶瓷組件的接線示意圖。 第6圖：如第5圖由螺旋線脈衝產生器及補償電容器 構成之共同陶瓷組件的構造示意圖。 第7圖： 螺旋線脈衝產生器之層序列的示意圖。 第8圖： 本發明之點火器的第五個實施例的電路圖。 第9圖 :本發明之點火器的第十個實施例的電路圖， 包括運轉電路及高壓放電燈。 【元件符號說明】 100， 1009 (高壓）放電燈 101 鎭流器 102， 103 電壓輸出端 104 螺旋線脈衝產生器/臨界値開關 105 輸入端 105， 106 接點/內部接點 107 高壓輸出端/外部接點 108 裝置/二極體/整流二極體 108、1099 接點/第二外部接點 -24- 200843560 109 電 阻 110, 111 電 極 110’ ，111 5 氣 體 放電 電極 112, 312 開 關 裝置 /火花隙 113’ 點 火 輔助 電極 114’ 電 流 路徑 3 08, 310 整 流 二極 體 3 11， 400, 502, 800, 900 電 容 器 500 組 件 /陶瓷組件 501 螺 旋 線脈 衝產生器 502 補 償 電容 器 5 03, 5 04, 505 電 導 線 5 06, 507, 508 接 點 5 09, 5 10 陶 瓷 層 701， 702 電 導 線 703, 704 介 電 層 900 點 火 電容 器 901 扼 流 圈 902 繞 組 903 分 流 電阻 9 10, 920 MOS 開關 !電晶體 911， 921 電 容 器 950, 95 1， 952, 953 二 極 體 93 0 控 制 單元 930, 93 1 電 阻 -25 - 200843560 940 960, 506 1 A1 中間電路電容器 961 輸入端 連線孔 節點 -26-