WO1998053647A1 - Zündvorrichtung für eine entladungslampe und verfahren zum zünden einer entladungslampe - Google Patents

Zündvorrichtung für eine entladungslampe und verfahren zum zünden einer entladungslampe Download PDF

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WO1998053647A1
WO1998053647A1 PCT/DE1998/001272 DE9801272W WO9853647A1 WO 1998053647 A1 WO1998053647 A1 WO 1998053647A1 DE 9801272 W DE9801272 W DE 9801272W WO 9853647 A1 WO9853647 A1 WO 9853647A1
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WO
WIPO (PCT)
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winding
connection
ignition device
ignition
voltage
Prior art date
Application number
PCT/DE1998/001272
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English (en)
French (fr)
Inventor
Günther Hirschmann
Jürgen Becker
Gerhard Behr
Christian Wittig
Peter Helbig
Original Assignee
Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH
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Priority claimed from DE19803139A external-priority patent/DE19803139A1/de
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Priority to JP10549784A priority patent/JP2001501027A/ja
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Priority to US09/230,098 priority patent/US6181081B1/en
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/02—Details
    • H05B41/04—Starting switches
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/02—Details
    • H05B41/04—Starting switches
    • H05B41/042—Starting switches using semiconductor devices

Definitions

  • Ignition device for a discharge lamp and method for igniting a discharge lamp
  • the invention relates to an ignition device for a discharge lamp according to the preamble of claim 1 or 13 and a method for igniting a discharge lamp.
  • the invention relates to an ignition device for a high-pressure discharge lamp, for example a low-wattage metal halide high-pressure discharge lamp for a motor vehicle headlight.
  • the high-pressure discharge lamp has a gas-tight discharge vessel. Two gas discharge electrodes protrude into the discharge space and are electrically conductively connected to external power supplies. During the operation of the discharge lamp, a light-emitting discharge arc is formed between its gas discharge electrodes.
  • an operating device is required which supplies the discharge lamp with electrical energy and which limits the discharge current via the discharge arc.
  • the operating device also comprises an ignition device for the discharge lamp which initiates the gas discharge.
  • an ignition voltage of a few kilovolts is necessary when the lamp is cold, while an ignition voltage of more than 20 kN may be required to re-ignite the same lamp - that is, to ignite it while it is still hot.
  • the operating voltage of the high-pressure discharge lamp ie the voltage drop across the discharge path required to maintain the discharge arc, to only about 80 V to 100 V.
  • the ignition device can be designed, for example, as a pulse ignition device which detects one of the two gas discharge electrodes of the high-pressure discharge lamp during the discharge Ignition phase applied with unipolar high-voltage pulses.
  • An ignition device corresponding to the preamble of claim 1 is disclosed in the PCT application with the international publication number WO 97/04624.
  • This ignition device is a pulse ignition device for a high-pressure discharge lamp.
  • the pulse ignition device has an ignition transformer with a primary and a secondary winding, an ignition capacitor, a resistance element, via which the ignition capacitor is charged, and an automatic switch.
  • One connection of the secondary winding is connected to one of the gas discharge electrodes of the high-pressure discharge lamp, while its other connection is connected to the voltage input of the ignition device.
  • the primary winding of the ignition transformer and the switching path of the automatic switch are arranged in such a way that the discharge current of the ignition capacitor flows through them.
  • the ignition transformer Since the ignition voltage required for the hot re-ignition of the high-pressure discharge lamp is considerably higher than the voltage present at the voltage input of the ignition device, the ignition transformer must have a correspondingly high transmission ratio.
  • the large transmission ratio of the ignition transformer means that the known and commercially available ignition devices require a large amount of space due to the large-volume ignition transformer. That's why it is in the case of low-wattage metal halide high-pressure discharge lamps which are intended for use in motor vehicle headlights, it is not possible to accommodate the ignition device for these lamps in the lamp base.
  • the object of the invention to provide an improved ignition device for a discharge lamp and an improved method for igniting a discharge lamp.
  • the ignition device should have a construction which is as compact as possible, so that it can still be accommodated in the lamp base even in the case of the low-wattage metal halide high-pressure discharge lamps used in motor vehicle headlights, which have a very small construction.
  • the ignition device has a transformer which has a parallel connection consisting of at least two primary windings and at least one secondary winding, the parallel connection of the primary windings being inductively coupled to the at least one secondary winding.
  • This measure allows the number of turns on the secondary side of the transformer to be considerably reduced for a given transformation ratio of the transformer without the inductive coupling between the primary and secondary side being impaired by the low number of turns of the primary windings.
  • the induction voltage available on the secondary side does not change if the gear ratio is maintained.
  • the primary windings advantageously each have a maximum of two turns. This also reduces the number of turns of the at least one secondary winding in accordance with the desired transmission ratio.
  • a transformer with two primary windings connected in parallel each having two turns
  • the primary windings connected in parallel can advantageously each consist of a copper strip.
  • the reduction in the number of turns on the secondary side enables a compact construction of the transformer and of the entire ignition device, so that all components of the ignition device, including the transformer, can be accommodated in the lamp base.
  • the high-voltage pulses for igniting the gas discharge are then generated within the lamp base and are therefore no longer accessible from the outside.
  • the use of a transformer with a ferrite core and a coil former which has at least one chamber for the transformer windings has proven to be advantageous.
  • the ferrite core advantageously consists of a high-resistance material, so that the ferrite core has an electrical resistance of more than 1 M ⁇ .
  • E-cores or cylindrical cores such as, for example, cylinder cores, tube cores or thread cores, are advantageously used as ferrite bodies.
  • the ignition device comprises a capacitor, a resistance element, an automatic switch and a transformer with at least two primary windings connected in parallel and with at least one secondary winding.
  • the components of the ignition device are arranged and interconnected in such a way that the condenser sensor discharges abruptly to ignite the gas discharge in the lamp, the discharge current of the capacitor flowing through the parallel connection of the primary windings and over the switching path of the automatic switch, so that one of the Gas discharge electrodes of the lamp are acted upon by the voltage pulses induced in the at least one secondary winding.
  • the ignition device is designed as an asymmetrical pulse ignition device which applies only one of the lamp electrodes to unipolar ignition voltage pulses.
  • the transformer has only one secondary winding, which is connected to a connection of the ignition voltage output for the discharge lamp.
  • the ignition device is designed as a symmetrical pulse ignition device which simultaneously applies unipolar ignition voltage pulses of opposite polarity to both gas discharge electrodes of the lamp.
  • This mode of operation has compared to the asymmetrical pulse ignition device the advantage of lower cable losses and lower requirements for the electrical insulation of the high voltage lamp parts.
  • the particularly preferred second exemplary embodiment of the pulse ignition device has a transformer with two primary windings connected in parallel, both of which are discharged during the ignition phase of the lamp by the discharge current of the capacitor of the ignition device discharging abruptly over the switching path of the automatic switch, and two secondary windings both are inductively coupled to the parallel connection of the primary windings.
  • the two secondary windings are each connected via a connection of the ignition voltage output to a gas discharge electrode of the lamp and arranged in such a way that unipolar high-voltage pulses of opposite polarity are induced in the two secondary windings by the aforementioned discharge current.
  • the transformer belonging to the ignition device has a primary winding with at most two turns, which according to the invention consists of a wide metal strip which encloses the at least one secondary winding and advantageously also the ferrite body of the transformer.
  • This measure allows the number of turns on the secondary side of the transformer to be significantly reduced for a given transformation ratio of the transformer without the inductive coupling between the primary and secondary side being impaired by the low number of turns of the primary winding.
  • the use of a transformer with a ferrite core and a coil former, which has at least one chamber for the at least one secondary winding, has proven to be advantageous.
  • the ferrite core advantageously consists of a material which has an electrical resistance of more than 1 M ⁇ .
  • E-cores or cylindrical cores such as, for example, cylinder cores, tube cores or threaded cores, are advantageously used as ferrite bodies.
  • Figure 1 is a schematic circuit diagram of an asymmetrical ignition device according to the first embodiment of the invention
  • Figure 2 is a schematic circuit diagram of a symmetrical ignition device according to the second embodiment of the invention.
  • FIG. 3 is a schematic representation of the transformer of the ignition device according to the invention with a 4-chamber coil body and ferrite core
  • Figure 4 is a schematic representation of the transformer of the ignition device according to the invention with a 5-chamber coil body and ferrite core
  • Figure 5 is a schematic circuit diagram of an asymmetrical ignition device according to the fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 1 the circuit diagram of an asymmetrical pulse ignition device according to the first embodiment of the invention is shown.
  • This ignition device is used to ignite a gas discharge in a halogen Metal vapor high-pressure discharge lamp LP1, which has an electrical nominal output of 35 watts and which is operated, for example, in a motor vehicle headlight.
  • the ignition device consists of a transformer TRl with two primary windings NIO, Nil and a secondary winding N12, a capacitor Cl, a resistance element R1, a spark gap F1 and a diode Dl.
  • the ignition device has a DC voltage input with a first j10 and a second DC voltage connection jll and an ignition voltage output with a first jl2 and a second ignition voltage connection jl3.
  • the ignition device is provided with a DC voltage of approximately 400 V, which is generated, for example, by a voltage converter (not shown) from the on-board electrical system voltage of the motor vehicle.
  • the DC voltage connection j10 is at +400 V and the other DC voltage connection is at ground potential.
  • the positive connection j10 is connected to a connection of the capacitor C1 via a branch point V10.
  • the other connection of the capacitor C1 is connected via a further branching point VI 1 and via the ohmic resistor R1 and via the diode D1 polarized in the forward direction to the DC voltage connection j11 which is at ground potential.
  • a charging current for the capacitor C1 flows through the resistance element R1 and the diode D1, so that the capacitor C1 is charged to approximately 350 V.
  • the branch point V10 is connected to the start of the winding of the secondary winding N12 of the transformer TR1 and to the beginning of the windings of the primary windings N10, Nil of the transformer TR1 arranged in a parallel connection.
  • the winding end of the secondary winding N12 is connected to the ignition voltage terminal j12 of the ignition voltage output, which in turn is connected to a gas discharge electrode E10 of the lamp LP1 when the lamp LP1 is installed.
  • the other ignition voltage connection jl3 which contacts the second gas discharge electrode EH of the lamp when the lamp is installed, is connected to the DC voltage connection jll, which is at ground potential, of the DC voltage input of the ignition device.
  • the two primary windings NIO, Nil of the transformer TR1 are connected in parallel. That is, the winding start of the first primary winding NIO is connected to the winding start of the second primary winding Nil and the winding end of the first primary winding NIO is connected to the winding end of the second primary winding Nil.
  • the beginning of the winding of the transformer windings N10, Nil, N12 are each identified in FIG. 1 by a point above the corresponding winding.
  • the start of the winding of both primary windings NIO, Nil connected in parallel is connected to the branching point V10, while the winding end of both primary windings NIO, Nil is connected to a connection of the spark gap F1.
  • the other connection of the spark gap F1 is connected to the second branch point VI 1.
  • the transformer TRl has a coil body S with four chambers S1, S2, S3, S4 and a cylindrical ferrite core Kl, which is arranged in an axially extending recess in the coil body S.
  • the secondary winding N12 has 320 turns and consists of a copper strand with a diameter of 0.3 mm. It is wound evenly over the four chambers S1 to S4 of the bobbin S.
  • the two primary windings NIO, Nil each have two turns and each consist of a 20-strand copper strand, with each wire of the copper strand having a diameter of 0.1 mm. Both primary windings N10, Nil are separated by an electrical insulation and wound over the secondary winding N12.
  • the ferrite core Kl is approximately in the winding axis of the transformer winding lungs NIO, Nil, N12 arranged.
  • the ferrite body has an electrical resistance of more than 1 M ⁇ .
  • the capacitor C1 is charged via the resistor R1 and via the diode D1 polarized in the forward direction. If the voltage drop across the capacitor C1 reaches a value of approximately 350 V, the spark gap F1 breaks through, that is to say spray discharges occur on the spark gap, so that the capacitor C1 is connected in parallel with the two primary windings NIO, Nil and over the spark gap Fl discharged intermittently.
  • This discharge current flowing through the two primary windings NIO, Nil induces in the secondary winding N12, which is inductively coupled to both primary windings, high-voltage pulses of positive polarity, with which the gas discharge electrode E10 of the discharge lamp LP1 connected to the winding end of the secondary winding N12 is applied, and the gas discharge ignite in the lamp LP1.
  • the voltage pulses at the ignition voltage output jl2 and at the lamp electrode E10 reach values of up to +25 kV and have a width of approx. 300 ns.
  • the other lamp electrode EH is at ground potential.
  • FIG. 2 shows the circuit diagram of a symmetrical pulse ignition device according to the particularly preferred second exemplary embodiment of the invention.
  • This ignition device is also used to ignite a gas discharge in a metal halide high-pressure discharge lamp LP2, which has an electrical nominal power of 35 watts and which is operated, for example, in a motor vehicle headlight.
  • the ignition device consists of a transformer TR2 with two primary windings N20, N21 and two secondary windings N22, N23, a capacitor C2, a resistance element R2, a spark gap F2 and a diode D2.
  • the ignition device has a DC voltage input with a first j20 and a second DC voltage connection j21 and an ignition voltage output with a first j22 and a second ignition voltage connection j23.
  • the ignition device is provided with a DC voltage of approximately 400 V, which is generated, for example, by a voltage converter (not shown) from the on-board electrical system voltage of the motor vehicle.
  • the DC voltage connection j20 is at +400 V and the other DC voltage connection j21 is at ground potential.
  • the positive terminal j20 is connected to a terminal of the capacitor C2 via a branch point V20.
  • the other connection of the capacitor C2 is connected to the DC voltage connection j21, which is at ground potential, via a further branching point V21 and via the Olim resistor R2 and via the diode D2 polarized in the forward direction.
  • a charging current for the capacitor C2 flows through the resistor element R2 and the diode D2, so that the capacitor C2 is charged to approximately 350 V.
  • the branch point V20 is connected to the start of the winding of the first secondary winding N22 of the transformer TR2 and to the beginning of the windings of the primary windings N20, N21 of the transformer TR2 arranged in a parallel connection.
  • the winding end of the first secondary winding N22 is connected to the ignition voltage connection j22 of the ignition voltage output, which in turn, when the lamp LP2 is installed, is connected to a gas discharge electrode E20 of the lamp LP2.
  • the other ignition voltage connection j23 which contacts the second gas discharge electrode E21 of the lamp LP2 when the lamp is installed, is connected to the start of the winding of the second secondary winding N23.
  • the winding end of the second secondary winding N23 is connected to the DC voltage connection j21 of the DC voltage input of the ignition device which is at ground potential.
  • the two primary windings N20, N21 of the transformer TR2 are connected in parallel. That is, the winding start of the first primary winding N20 is connected to the winding start of the second primary winding N21 and the winding end of the first primary winding N20 is connected to the winding end of the second primary winding N21.
  • the beginning of the winding of the transformer windings N20, N21, N22, N23 are each identified in FIG. 2 by a point above the corresponding winding.
  • the start of the winding of both primary windings N20, N21 connected in parallel is connected to the branch point V20, while the end of the winding of both primary windings N20, N21 is connected to a connection of the spark gap F2.
  • the other connection of the spark gap F2 is connected to the second branch point V21.
  • the two secondary windings N22, N23 are inductively coupled to the parallel connection of the primary windings N20, N21 in such a way that induction voltages of opposite polarity are generated in them.
  • the transformer TR2 of the ignition device has a coil body S 'with five chambers S1', S2 ', S3', S4 ', S5' and a cylindrical ferrite core K2, which is arranged in an axially extending recess in the coil body S '.
  • the two primary windings N20, N21 of the transformer TR2 each have two windings and each consist of a 20-wire copper strand, each wire of the copper strand having a diameter of 0.1 mm.
  • the two secondary windings N22, N23 of the transformer TR2 each have 160 turns and each consist of a copper strand with a diameter of approximately 0.3 mm.
  • the two primary windings N20, N21 are arranged in the middle chamber S3 'of the bobbin S', while the first secondary winding N22 evenly over the first two chambers S1 ', S2' and the second secondary winding N23 over the last two chambers S4 ', S5' of the bobbin S ' divides are wrapped.
  • the two secondary windings N22, N23 are wound in opposite directions.
  • the ferrite core K2 is arranged approximately in the winding axis of the transformer windings N20, N21, N22, N23.
  • the ferrite body K2 has an electrical resistance of more than 1 M ⁇ .
  • the capacitor C2 is charged via the resistor R2 and via the diode D2 polarized in the forward direction. If the voltage drop across the capacitor C2 reaches a value of approximately 350 V, the spark gap F2 breaks through, that is to say spray discharges occur on the spark gap, so that the capacitor C2 is connected in parallel via the two primary windings N20, N21 and over the spark gap F2 discharges intermittently. This discharge current flowing through the two primary windings N20, N21 induces unipolar high-voltage pulses in the two secondary windings N22 and N23, both of which are inductively coupled to both primary windings N20, N21.
  • the high-voltage pulses induced in them have an opposite polarity, so that the first lamp electrode E20 via the connection j22 from the first secondary winding N22 with positive high-voltage pulses and the second lamp electrode E21 via the Negative high-voltage pulses are applied simultaneously to terminal j23 by the second secondary winding N23.
  • the positive voltage pulses at the ignition voltage output j22 and at the lamp electrode E20 reach values of up to +11 kV, while the negative voltage pulses at the ignition voltage output j23 and at the lamp electrode E21 assume values of up to - 11 kV, so that the voltage drop across the discharge path of the lamp LP2 is up to 22 kV during the ignition phase.
  • Table contains information on the dimensioning of the components of the two exemplary embodiments of the invention described in more detail above. Table: Dimensioning of the components used in the exemplary embodiments according to FIGS. 1 and 2
  • the third embodiment of the invention is largely identical to the first embodiment described above. It differs from the first embodiment only in the transformer.
  • the transformer of the third exemplary embodiment like the transformer of the first exemplary embodiment shown in FIG. 3, has a coil former with four chambers and a cylindrical ferrite core which is arranged in an axially extending recess in the coil former.
  • the secondary winding has 320 turns and consists of a copper strand with a diameter of 0.3 mm. It is wound evenly over the four chambers of the bobbin.
  • the transformer according to the third exemplary embodiment has only one primary winding.
  • This primary winding has two turns and consists of a wide copper strip, which, separated by an electrically insulating lacquer layer, is wound evenly over the secondary winding so that it encloses the secondary winding.
  • the ferrite core of the transformer is arranged approximately in the winding axis of the primary and secondary windings.
  • the ferrite body has an electrical resistance of more than 1 M ⁇ .
  • the third exemplary embodiment is identical to the first in all other details.
  • the ignition device (FIG. 5) has a transformer TR with two primary windings connected in parallel. - solve
  • an automatic switch designed as a spark gap F1, an ignition capacitor C3, a further capacitor C4, two chokes L1, L2, a DC voltage input J1, J2, J3 and an ignition voltage output J4, J5 .
  • the ignition capacitor C3 and the spark gap F1 are fastened on a metal plate shaped as a ring segment, with which they form a prefabricated structural unit.
  • an electrical connection of the ignition capacitor C3 and the spark gap Fl is connected to the metal plate by one or more welding spots.
  • This assembly also includes two metal strips and a wire welded to the metal plate, which serves as an electrical connection to the metal plate.
  • the first sheet metal strip is connected to the second electrical connection of the ignition capacitor C3 by one or more welding spots.
  • the second sheet metal strip is connected to the second electrical connection of the spark gap F1 by one or more welding spots.
  • One free end of each of the first and second sheet metal strips is provided with an electrical connection which serves for the electrical connection of the winding start and the winding end of the primary windings N1, N2 to the second connection of the ignition capacitor C3 and to the second connection of the spark gap Fl, respectively.
  • the ignition device shown in FIG. 5 has three DC voltage connections J1 (for -400V supply voltage), J2 (for + 600V supply voltage), J3 (is at ground potential or at ground potential), two of which are optionally used.
  • the DC voltage connection J1 is connected via the branch points V3, VI to the second connection of the ignition capacitor C3.
  • the first connection of the ignition capacitor C3 (68nF; 1000V) is connected to the DC voltage connection J2 and through the measurement tallplatte connected to the first terminal of the spark gap Fl.
  • the branch point V3 is connected to the ignition voltage output J4 via the secondary winding N3 of the transformer TR and the choke L1 connected downstream.
  • the branch point VI is connected to the start of the winding of the two primary windings N1, N2 connected in parallel.
  • the winding end of the two primary windings Nl, N2 is connected via the branch point V2 to the second connection of the spark gap F1.
  • the DC voltage connection J3 is connected to the ignition voltage output J5 via the choke L2.
  • the ignition device also has a further capacitor C4 (4.7nF; 1000V), the first connection of which is connected to the DC voltage connection J1 and the second connection of which is connected to the DC voltage connection J3.
  • the invention is not limited to the exemplary embodiments explained in more detail above.
  • an E core or a ring core or a U core can also be used instead of a cylindrical ferrite core in all the exemplary embodiments explained above for the transformer.
  • an equivalent automatic switch for example a semiconductor switch.
  • the diode Dl or D2 serves to protect the capacitor Cl or C2 in the event that the DC voltage connections of the DC voltage input of the ignition device are interchanged. It is not absolutely necessary for the functionality of the ignition device according to the invention.
  • the transformer TR of the ignition device according to the fourth embodiment can also have a second secondary winding, which is connected between the connections j3 and j5 in series with the inductor L2, so that from the asymmetrical ignition device of the fourth embodiment, a symmetrical ignition device, the two lamp electrodes with ignition voltage pulses is acted upon.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Impuls-Zündvorrichtung und ein Zündverfahren für eine Entladungslampe, insbesondere eine Hochdruckentladungslampe für einen Kfz-Scheinwerfer. Die Zündvorrichtung weist einen Transformator auf, der entweder zwei parallel geschaltete Primärwicklungen besitzt, die beide induktiv an die mindestens eine Sekundärwicklung gekoppelt sind, oder aber eine aus einem breiten Metallband bestehende Primärwicklung aufweist, die, getrennt durch eine elektrische Isolierung, über die mindestens eine Sekundärwicklung gewickelt ist. Die erfindungsgemässe Zündvorrichtung besitzt einen kompakten Aufbau, der es ermöglicht, die komplette Zündvorrichtung im Lampensockel unterzubringen.

Description

Zündvorrichtung für eine Entladungslampe und Verfahren zum Zünden einer Entladuπgslampe
Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für eine Entladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 oder 13 und ein Verfahren zum Zünden einer Entladungslampe.
I. Technisches Gebiet Insbesondere betrifft die Erfindung eine Zündvorrichtung für eine Hochdruckentladungslampe, beispielsweise eine niederwattige Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer. Die Hochdruckentladungslampe besitzt ein gasdicht verschlossenes Entladungsgefäß. In den Entladungsraum ragen zwei Gasentladungselektroden hinein, die elektrisch leitend mit externen Stromzuführungen verbunden sind. Während des Betriebes der Entladungslampe bildet sich zwischen ihren Gasentladungselektroden ein lichtemittierender Entladungsbogen aus. Zum Lampenbetrieb ist ein Betriebsgerät erforderlich, das die Entladungslampe mit elektrischer Energie versorgt und das den Entladungsstrom über den Entladungsbogen begrenzt. Das Betriebsgerät umfaßt auch eine die Gasentladung initiierende Zündvorrichtung für die Entladungslampe. Zum Zünden der Gasentladung in einer Hochdruckentladungslampe ist bei kalter Lampe eine Zündspannung von einigen Kilovolt nötig, während zum Heiß-Wieder- zünden derselben Lampe - das heißt, zum Zünden im noch heißen Zustand - eine Zündspannung von mehr als 20 kN erforderlich sein kann. Nach erfolgter Zündung der Gasentladung sinkt die Betriebsspannung der Hochdruk- kentladungslampe, das heißt der zur Aufrechterhaltung des Entladungsbo- gens erforderliche Spannungsabfall über der Entladungsstrecke, auf nur noch ca. 80 V bis 100 V. Die Zündvorrichtung kann beispielsweise als Impuls-Zündgerät ausgebildet sein, das eine der beiden Gasentladungselektro- den der Hochdruckentladungslampe während der Zündphase mit unipolaren Hochspannungsimpulsen beaufschlagt.
II. Stand der Technik
In der PCT-Anmeldung mit der internationalen Veröffentlichungsnummer WO 97/04624 ist eine dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 entsprechende Zündvorrichtung offenbart. Bei dieser Zündvorrichtung handelt es sich um eine Impuls-Zündvorrichtung für eine Hochdruckentladungslampe. Die Impuls-Zündvorrichtung weist einen Zündtransformator mit einer Primär- und einer Sekundärwicklung, einen Zündkondensator, ein Widerstandselement, über den der Zündkondensator aufgeladen wird, und einen automatischen Schalter auf. Ein Anschluß der Sekundärwicklung ist mit einer der Ga- sentladungselektroden der Hochdruckentladungslampe verbunden, während ihr anderer Anschluß an den Spannungseingang der Zündvorrichtung angeschlossen ist. Die Primärwicklung des Zündtransformators und die Schaltstrecke des automatischen Schalters sind derart angeordnet, daß sie von dem Entladestrom des Zündkondensators durchflössen werden.
Da die zum Heiß-Wiederzünden der Hochdruckentladungslampe erforderliche Zündspannung erheblich höher als die am Spannungseingang der Zündvorrichtung anliegende Spannung ist, muß der Zündtransformator ein entsprechend großes Übersetzungsverhältnis aufweisen. Das große Übersetzungsverhältnis des Zündtransformators hat zur Folge, daß die bekannten und handelsüblichen Zündvorrichtungen aufgrund des großvolumigen Zündtransformators einen hohen Platzbedarf beanspruchen. Deshalb ist es bei niederwattigen Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampen, die zum Einsatz in Kraftfahrzeugscheinwerfern vorgesehen sind, nicht möglich, die Zündvorrichtung für diese Lampen im Lampensockel unterzubringen.
III. Darstellung der Erfindung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Zündvorrichtung für eine Entladungslampe und ein verbessertes Verfahren zum Zünden einer Entladungslampe bereitzustellen. Insbesondere soll die Zündvorrichtung einen möglichst kompakten Aufbau besitzen, so daß sie selbst bei den in Kraftfahrzeugscheinwerfern verwendeten niederwattigen Halogen-Metalldampf- Hochdruckentladungslampen, die eine sehr kleine Bauweise aufweisen, noch im Lampensockel untergebracht werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 oder 13 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung weist erfindungsgemäß einen Transformator auf, der eine aus mindestens zwei Primärwicklungen bestehende Parallelschaltung und mindestens eine Sekundärwicklung besitzt, wobei die Parallelschaltung der Primärwicklungen induktiv an die mindestens eine Sekundärwicklung gekoppelt ist. Diese Maßnahme erlaubt es, bei vorgegebenem Übersetzungsverhältnis des Transformators, die Windungs- zahl auf der Sekundärseite des Transformators erheblich zu reduzieren, ohne daß die induktive Kopplung zwischen Primär- und Sekundärseite durch die geringe Windungszahl der Primärwicklungen beeinträchtigt wird. Die auf der Sekundärseite verfügbare Induktionsspannung ändert sich nicht, wenn das Übersetzungsverhältnis beibehalten wird. Die Primärwicklungen besitzen vorteilhafterweise jeweils höchstens zwei Windungen. Dadurch verringert sich auch die Windungszahl der mindestens einen Sekundärwicklung entsprechend dem gewünschten Übersetzungsverhältnis. Es hat sich gezeigt, daß beispielsweise ein Transformator mit zwei parallel geschalteten Primärwicklungen, die jeweils zwei Windungen besitzen, eine genauso gute induktive Kopplung zwischen Primär- und Sekundärseite aufweist wie ein Transformator mit nur einer Primärwicklung, die vier Windungen besitzt. Allerdings sind, bei vorgegebenem Übersetzungsverhältnis des Transformators, für den Fall der zwei parallel geschalteten Primärwicklungen mit jeweils zwei Windungen auf der Sekundärseite nur halb so viele Windungen erforderlich wie für den Fall der einen Primärwicklung mit vier Windungen. Um die induktive Kopplung zwischen Primär- und Sekundärseite des Transformators noch weiter zu verbessern, können die parallel geschalteten Primärwicklungen vorteilhafterweise jeweils aus einem Kupferband bestehen.
Die Verringerung der Windungszahl auf der Sekundärseite ermöglicht einen kompakten Aufbau des Transformators und der gesamten Zündvorrichtung, so daß sämtliche Bauteile der Zündvorrichtung, einschließlich des Transformators, im Lampensockel untergebracht werden können. Dadurch entfallen die aufwendigen, mit hochspannungsfesten Isolierungen versehenen elektrischen Verbindungen zwischen der Lampenfassung und dem Zündgerät. Die Hochspannungsimpulse zum Zünden der Gasentladung werden dann innerhalb des Lampensockels erzeugt und sind daher von außen nicht mehr zugänglich.
Als vorteilhaft hat sich die Verwendung eines Transformators mit einem Ferritkern und einem Spulenkörper, der mindestens eine Kammer für die Transformatorwicklungen besitzt, erwiesen. Zur Vermeidung von elektrischen Durchschlägen und zur Verhinderung von Wirbelströmen in dem Ferritkörper besteht der Ferritkern vorteilhafterweise aus einem hochohmi- gen Material, so daß der Ferritkern einen elektrischen Widerstand von mehr als 1 MΩ aufweist. Als Ferritkörper werden vorteilhafterweise E-Kerne oder zylindrische Kerne, wie zum Beispiel Zylinderkerne, Rohrkerne oder Ge- windekerne eingesetzt.
Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung umfaßt einen Kondensator, ein Widerstandselement, einen automatischen Schalter und einen Transformator mit mindestens zwei parallel geschalteten Primärwicklungen und mit mindestens einer Sekundärwicklung. Die Komponenten der Zündvorrichtung sind derart angeordnet und miteinander verschaltet, daß der Kondendensa- tor sich zum Zünden der Gasentladung in der Lampe stoßartig entlädt, wobei der Entladestrom des Kondensators über die Parallelschaltung der Primärwicklungen und über die Schaltstrecke des automatischen Schalters fließt, so daß eine der Gasentladungselektroden der Lampe mit den in der mindestens einen Sekundärwicklung induzierten Spannungsimpulsen beaufschlagt wird.
Bei einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Zündvorrichtung als asymmetrische Impuls-Zündvorrichtung ausgebildet, die nur eine der Lampenelektroden mit unipolaren Zündspannungsimpulsen beaufschlagt. Bei dieser Zündvorrichtung besitzt der Transformator nur eine Sekundärwicklung, die mit einem Anschluß des Zündspannungsausgangs für die Entladungslampe verbunden ist.
Bei dem zweiten, besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Zündvorrichtung als symmetrische Impuls-Zündvorrichtung ausge- führt, die beide Gasentladungselektroden der Lampe simultan mit unipolaren Zündspannungsimpulsen entgegengesetzter Polarität beaufschlagt. Diese Betriebsweise hat gegenüber der asymmetrischen Impuls-Zündvorrichtung den Vorteil geringerer Leitungsverluste und geringerer Anforderungen an die elektrische Isolation der Hochspannung führenden Lampenteile. Das besonders bevorzugte zweite Ausführungsbeispiel der Impuls-Zündvorrichtung besitzt einen Transformator mit zwei parallel geschalteten Primärwick- lungen, die während der Zündphase der Lampe beide vom Entladestrom des sich stoßartig über die Schaltstrecke des automatischen Schalters entladenden Kondensators der Zündvorrichtung durchflössen werden, und zwei Sekundärwicklungen, die beide induktiv an die Parallelschaltung der Primärwicklungen gekoppelt sind. Die beiden Sekundärwicklungen sind jeweils über einen Anschluß des Zündspannungsausgang mit einer Gasentladungselektrode der Lampe verbunden und derart angeordnet, daß durch den vorgenannten Entladestrom in den beiden Sekundärwicklungen unipolare Hochspannungsimpulse entgegengesetzter Polarität induziert werden.
Eine andere Lösung der Aufgabenstellung der Erfindung ist in dem kenn- zeichnenden Teil des Patentanspruches 13 und dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel der Impuls-Zündvorrichtung weist der zur Zündvorrichtung gehörende Transformator eine Primärwicklung mit höchstens zwei Windungen auf, die erfindungsgemäß aus einem breiten Me- tallband besteht, das die mindestens eine Sekundärwicklung und vorteilhafterweise auch den Ferritkörper des Transformators umschließt. Diese Maßnahme gestattet es, bei vorgegebenem Übersetzungsverhältnis des Transformators, die Windungszahl auf der Sekundärseite des Transformators erheblich zu reduzieren, ohne daß die induktive Kopplung zwischen Primär- und Sekundärseite durch die geringe Windungszahl der Primärwicklung beeinträchtigt wird. Als vorteilhaft hat sich die Verwendung eines Transformators mit einem Ferritkern und einem Spulenkörper, der mindestens eine Kammer für die mindestens ein Sekundärwicklung besitzt, erwiesen. Zur Nermeidung von elektrischen Durchschlägen und zur Verhinderung von Wirbelströmen in dem Ferritkörper besteht der Ferritkern vorteilhafterweise aus einem Material, das einen elektrischen Widerstand von mehr als 1 MΩ aufweist. Als Ferritkörper werden vorteilhafterweise E-Kerne oder zylindri- sehe Kerne, wie zum Beispiel Zylinderkerne, Rohrkerne oder Gewindekerne eingesetzt.
IV. Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Nachstehend wird die Erfindung anhand mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schema tische Schaltskizze einer asymmetrischen Zündvorrichtung gemäß des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung
Figur 2 eine schematische Schaltskizze einer symmetrischen Zündvorrichtung gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung
Figur 3 eine schematische Darstellung des Transformators der erfin- dungsgemäßen Zündvorrichtung mit einem 4-Kammerspulen- körper und Ferritkern
Figur 4 eine schematische Darstellung des Transformators der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung mit einem 5-Kammerspulen- körper und Ferritkern
Figur 5 eine schematische Schaltskizze einer asymmetrischen Zündvorrichtung gemäß des vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung
In Figur 1 ist der Schaltplan einer asymmetrischen Impuls-Zündvorrichtung gemäß des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung abgebildet. Diese Zündvorrichtung dient zur Zündung einer Gasentladung in einer Halogen- Metalldampf-Hochdruckentladungslampe LP1, die eine elektrische Nennleistung von 35 Watt besitzt und die beispielsweise in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer betrieben wird. Die Zündvorrichtung besteht aus einem Transformator TRl mit zwei Primärwicklungen NIO, Nil und einer Sekundär- wicklung N12, einem Kondensator Cl, einem Widerstandselement Rl, einer Funkenstrecke Fl und einer Diode Dl. Außerdem weist die Zündvorrichtung einen Gleichspannungseingang mit einem ersten jlO und einem zweiten Gleichspannungsanschluß jll sowie einen Zündspannungsausgang mit einem ersten jl2 und einem zweiten Zündspannungsanschluß jl3 auf.
Am Gleichspannungseingang wird der Zündvorrichtung eine Gleichspannung von ca. 400 V, die beispielsweise von einem Spannungswandler (nicht abgebildet) aus der Bordnetzspannung des Kraftfahzeuges generiert wird, bereitgestellt. Der Gleichspannungsanschluß jlO liegt auf +400 V und der andere Gleichspannungsanschluß liegt auf Massepotential. Der positive An- Schluß jlO ist über einen Verzweigungspunkt V10 mit einem Anschluß des Kondensators Cl verbunden. Der andere Anschluß des Kondensators Cl ist über einen weiteren Verzweigungspunkt VI 1 und über den ohmschen Widerstand Rl sowie über die in Vorwärtsrichtung gepolte Diode Dl mit dem auf Massepotential liegende Gleichspannungsanschluß jll verbunden. Da- durch fließt über das Widerstandselement Rl und die Diode Dl ein Ladestrom für den Kondensator Cl, so daß der Kondensator Cl auf ca. 350 V aufgeladen wird. Der Verzweigungspunkt V10 ist mit dem Wicklungsanfang der Sekundärwicklung N12 des Transformators TRl und mit den Wicklungsanfängen der in einer Parallelschaltung angeordneten Primärwicklun- gen N10, Nil des Transformators TRl verbunden. Das Wicklungsende der Sekundärwicklung N12 ist an den Zündspannungsanschluß jl2 des Zündspannungsausgangs angeschlossen, der seinerseits, bei eingebauter Lampe LP1, mit einer Gasentladungselektrode E10 der Lampe LP1 verbunden ist. Der andere Zündspannungsanschluß jl3, der bei eingebauter Lampe die zweite Gasentladungselektrode EH der Lampe kontaktiert, ist mit dem auf Massepotential liegenden Gleichspannungsanschluß jll des Gleichspannungseinganges der Zündvorrichtung verbunden.
Die beiden Primärwicklungen NIO, Nil des Transformators TRl sind parallel geschaltet. Das heißt, der Wicklungsanfang der ersten Primärwicklung NIO ist mit dem Wicklungsanfang der zweiten Primärwicklung Nil und das Wicklungsende der ersten Primärwicklung NIO ist mit dem Wicklungsende der zweiten Primärwicklung Nil verbunden. Die Wicklungsanfänge der Transformatorwicklungen N10, Nil, N12 sind in Figur 1 jeweils durch einen Punkt oberhalb der entsprechenden Wicklung gekennzeichnet. Der Wick- lungsanfang beider parallel geschalteten Primärwicklungen NIO, Nil ist an den Verzweigungspunkt V10 angeschlossen, während das Wicklungsende beider Primärwicklungen NIO, Nil mit einem Anschluß der Funkenstrecke Fl verbunden ist. Der andere Anschluß der Funkenstrecke Fl ist an den zweiten Verzweigungspunkt VI 1 angeschlossen.
Der Transformator TRl besitzt einen Spulenkörper S mit vier Kammern Sl, S2, S3, S4 und einen zylindrischen Ferritkern Kl, der in einer axial verlaufenden Aussparung des Spulenkörpers S angeordnet ist. Die Sekundärwick- lung N12 besitzt 320 Windungen und besteht aus einer Kupferlitze mit einem Durchmesser von 0,3 mm. Sie ist gleichmäßig über die vier Kammern Sl bis S4 des Spulenkörpers S gewickelt. Die beiden Primärwicklungen NIO, Nil besitzen jeweils zwei Windungen und bestehen jeweils aus einer zwanzigaderigen Kupferlitze, wobei jede Ader der Kupferlitze einen Durchmesser von 0,1 mm aufweist. Beide Primärwicklungen N10, Nil sind, durch eine elektrische Isolierung getrennt, über die Sekundärwicklung N12 gewickelt. Der Ferritkern Kl ist annähernd in der Wickelachse der Transformatorwick- lungen NIO, Nil, N12 angeordnet. Der Ferritkörper besitzt einen elektrischen Widerstand von mehr als 1 MΩ.
Zu Beginn der Zündphase wird der Kondensator Cl über den Widerstand Rl und über die in Vorwärtsrichtung gepolte Diode Dl aufgeladen. Erreicht der Spannungsabfall am Kondensator Cl einen Wert von ungefähr 350 V, so bricht die Funkenstrecke Fl durch, das heißt, es treten an der Funkenstrecke Sprühentladungen auf, so daß sich der Kondensator Cl über die Parallelschaltung der beiden Primärwicklungen NIO, Nil und über die Funkenstrecke Fl stoßweise entlädt. Dieser über die beiden Primärwicklungen NIO, Nil fließende Entladestrom induziert in der Sekundärwicklung N12, die induktiv an beide Primärwicklungen gekoppelt ist, Hochspannungsimpulse positiver Polarität, mit denen die an das Wicklungsende der Sekundärwicklung N12 angeschlossene Gasentladungselektrode E10 der Entladungslampe LP1 beaufschlagt wird, und die die Gasentladung in der Lampe LP1 zünden. Die Spannungsimpulse am Zündspannungsausgang jl2 und an der Lampenelektrode E10 erreichen Werte von bis zu +25 kV und haben eine Breite von ca. 300 ns. Die andere Lampenelektrode EH liegt auf Massepotential.
In Figur 2 ist der Schaltplan einer symmetrischen Impuls-Zündvorrichtung gemäß des besonders bevorzugten zweiten Ausführungsbeispiels der Erfin- düng abgebildet. Diese Zündvorrichtung dient ebenfalls zur Zündung einer Gasentladung in einer Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe LP2, die eine elektrische Nennleistung von 35 Watt besitzt und die beispielsweise in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer betrieben wird. Die Zündvorrichtung besteht aus einem Transformator TR2 mit zwei Primärwicklun- gen N20, N21 unti zwei Sekundärwicklungen N22, N23 einem Kondensator C2, einem Widerstandselement R2, einer Funkenstrecke F2 und einer Diode D2. Außerdem weist die Zündvorrichtung einen Gleichspannungseingang mit einem ersten j20 und einem zweiten Gleichspannungsanschluß j21 sowie einen Zündspannungsausgang mit einem ersten j22 und einem zweiten Zündspannungsanschluß j23 auf.
Am Gleichspannungseingang wird der Zündvorrichtung eine Gleichspannung von ca. 400 V, die beispielsweise von einem Spannungswandler (nicht abgebildet) aus der Bordnetzspannung des Kraftfahzeuges generiert wird, bereitgestellt. Der Gleichspannungsanschluß j20 liegt auf +400 V und der andere Gleichspannungsanschluß j21 liegt auf Massepotential. Der positive Anschluß j20 ist über einen Verzweigungspunkt V20 mit einem Anschluß des Kondensators C2 verbunden. Der andere Anschluß des Kondensators C2 ist über einen weiteren Verzweigungspunkt V21 und über den olimschen Widerstand R2 sowie über die in Vorwärtsrichtung gepolte Diode D2 mit dem auf Massepotential liegende Gleichspannungsanschluß j21 verbunden. Dadurch fließt über das Widerstandselement R2 und die Diode D2 ein Ladestrom für den Kondensator C2, so daß der Kondensator C2 auf ca. 350 V auf- geladen wird. Der Verzweigungspunkt V20 ist mit dem Wicklungsanfang der ersten Sekundärwicklung N22 des Transformators TR2 und mit den Wicklungsanfängen der in einer Parallelschaltung angeordneten Primärwicklungen N20, N21 des Transformators TR2 verbunden. Das Wicklungsende der ersten Sekundärwicklung N22 ist an den Zündspannungsanschluß j22 des Zündspannungsausgangs angeschlossen, der seinerseits, bei eingebauter Lampe LP2, mit einer Gasentladungselektrode E20 der Lampe LP2 verbunden ist. Der andere Zündspannungsanschluß j23, der bei eingebauter Lampe die zweite Gasentladungselektrode E21 der Lampe LP2 kontaktiert, ist mit dem Wicklungsanfang der zweiten Sekundärwicklung N23 verbunden. Das Wicklungsende der zweiten Sekundärwicklung N23 ist an den auf Massepotential liegenden Gleichspannungsanschluß j21 des Gleichspannungseinganges der Zündvorrichtung angeschlossen. Die beiden Primärwicklungen N20, N21 des Transformators TR2 sind parallel geschaltet. Das heißt, der Wicklungsanfang der ersten Primärwicklung N20 ist mit dem Wicklungsanfang der zweiten Primärwicklung N21 und das Wicklungsende der ersten Primärwicklung N20 ist mit dem Wicklungsende der zweiten Primärwicklung N21 verbunden. Die Wicklungsanfänge der Transformatorwicklungen N20, N21, N22, N23 sind in Figur 2 jeweils durch einen Punkt oberhalb der entsprechenden Wicklung gekennzeichnet. Der Wicklungsanfang beider parallel geschalteten Primärwicklungen N20, N21 ist an den Verzweigungspunkt V20 angeschlossen, während das Wicklungs- ende beider Primärwicklungen N20, N21 mit einem Anschluß der Funkenstrecke F2 verbunden ist. Der andere Anschluß der Funkenstrecke F2 ist an den zweiten Verzweigungspunkt V21 angeschlossen. Die beiden Sekundärwicklungen N22, N23 sind derart induktiv an die Parallelschaltung der Primärwicklungen N20, N21 gekoppelt, daß in ihnen Induktionsspannungen entgegengesetzter Polarität erzeugt werden.
Der Transformator TR2 der Zündvorrichtung besitzt einen Spulenkörper S' mit fünf Kammern Sl', S2', S3', S4', S5' und einen zylindrischen Ferritkern K2, der in einer axial verlaufenden Aussparung des Spulenkörpers S' angeordnet ist. Die beiden Primärwicklungen N20, N21 des Transformators TR2 besitzen jeweils zwei Windungen und bestehen jeweils aus einer zwanzigaderigen Kupferlitze, wobei jede Ader der Kupferlitze einen Durchmesser von 0,1 mm aufweist. Die beiden Sekundärwicklungen N22, N23 des Transformators TR2 besitzen jeweils 160 Windungen und bestehen jeweils aus einer Kupferlitze mit einem Durchmesser von ungefähr 0,3 mm. Die beiden Primärwicklungen N20, N21 sind in der mittleren Kammer S3' des Spulenkörpers S' angeordnet, während die erste Sekundärwicklung N22 gleichmäßig über die ersten beiden Kammern Sl', S2' und die zweite Sekundärwicklung N23 über die letzten beiden Kammern S4', S5' des Spulenkörpers S' ver- teilt gewickelt sind. Die beiden Sekundärwicklungen N22, N23 sind gegensinnig gewickelt. Der Ferritkern K2 ist annähernd in der Wickelachse der Transformatorwicklungen N20, N21, N22, N23 angeordnet. Der Ferritkörper K2 besitzt einen elektrischen Widerstand von mehr als 1 MΩ.
Zu Beginn der Zündphase wird der Kondensator C2 über den Widerstand R2 und über die in Vorwärtsrichtung gepolte Diode D2 aufgeladen. Erreicht der Spannungsabfall am Kondensator C2 einen Wert von ungefähr 350 V, so bricht die Funkenstrecke F2 durch, das heißt, es treten an der Funkenstrecke Sprühentladungen auf, so daß sich der Kondensator C2 über die Parallel- Schaltung der beiden Primärwicklungen N20, N21 und über die Funkenstrecke F2 stoßweise entlädt. Dieser über die beiden Primärwicklungen N20, N21 fließende Entladestrom induziert in den beiden Sekundärwicklungen N22 und N23, die beide induktiv an beide Primärwicklungen N20, N21 gekoppelt sind, unipolare Hochspannungsimpulse. Da die beiden Sekundär- Wicklungen N22, N23 einen entgegengesetzten Wicklungssinn besitzen, weisen die in ihnen induzierten Hochspannungsimpulse eine entgegengesetzte Polarität auf, so daß die erste Lampenelektrode E20 über den Anschluß j22 von der ersten Sekundärwicklung N22 mit postiven Hochspannungsimpulsen und die zweite Lampenelektrode E21 über den Anschluß j23 von der zweiten Sekundärwicklung N23 simultan mit negativen Hochspannungsim- pulsen beaufschlagt werden. Die positiven Spannungsimpulse am Zündspannungsausgang j22 und an der Lampenelektrode E20 erreichen Werte von bis zu +11 kV, während die negativen Spannungsimpulse am Zündspannungsausgang j23 und an der Lampenelektrode E21 Werte von bis zu - 11 kV annehmen, so daß der Spannungsabfall über der Entladungsstrecke der Lampe LP2 während der Zündphase bis zu 22 kV beträgt.
Die folgende Tabelle enthält Angaben zu der Dimensionierung der Bauteile der beiden oben näher beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Tabelle: Dimensionierung der in den Ausführungsbeispielen gemäß der Figuren 1 und 2 verwendeten Bauteile
Cl, C2 330 nF, 400 V
Rl, R2 4,7 kΩ, 1 W Dl, D2 UF 4007
Fl, F2 KAS 03
Das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung ist weitgehend identisch mit dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Es unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel nur durch den Transformator. Der Trans- formator des dritten Ausführungsbeispiels besitzt, wie der in Fig. 3 abgebildete Transformator des ersten Ausführungsbeispiels, einen Spulenkörper mit vier Kammern und einen zylindrischen Ferritkern, der in einer axial verlaufenden Aussparung des Spulenkörpers angeordnet ist. Die Sekundärwicklung besitzt 320 Windungen und besteht aus einer Kupferlitze mit einem Durchmesser von 0,3 mm. Sie ist gleichmäßig über die vier Kammern des Spulenkörpers gewickelt. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weist der Transformator gemäß des dritten Ausführungsbeispiels aber nur eine Primärwicklung auf. Diese Primärwicklung besitzt zwei Windungen und besteht aus einem breiten Kupferband, das, getrennt durch eine elek- trisch isolierende Lackschicht, gleichmäßig über die Sekundärwicklung gewickelt ist, so daß es die Sekundärwicklung umschließt. Der Ferritkern des Transformators ist annähernd in der Wickelachse der Primär- und Sekundärwicklungen angeordnet. Der Ferritkörper besitzt einen elektrischen Widerstand von mehr als 1 MΩ. In allen anderen Details stimmt das dritte Aus- führungsbeispiel mit dem ersten überein.
Die Zündvorrichtung (Figur 5) gemäß des vierten Ausführungsbeispiels besitzt einen Transformator TR mit zwei parallel geschalteten Primärwicklun- - lö ¬
gen Nl, N2 und einer induktiv an beide Primärwicklungen gekoppelte Sekundärwicklung N3, einen als Funkenstrecke Fl ausgebildeten automatischen Schalter, einen Zündkondensator C3, einen weiteren Kondensator C4, zwei Drosseln Ll, L2, einen Gleichspannungseingang Jl, J2, J3 und einen Zündspannungsausgang J4, J5. Der Zündkondensator C3 und die Funkenstrecke Fl sind auf einer als Ringsegment geformten Metallplatte befestigt, mit der sie eine vorgefertigte Baueinheit bilden. Zur Befestigung des Zündkondensators C3 und der Funkenstrecke Fl auf der Metallplatte ist jeweils ein elektrischer Anschluß des Zündkondensators C3 und der Funkenstrecke Fl mit der Metallplatte durch einen oder mehrere Schweißpunkte verbunden. Zu dieser Baueinheit gehören ferner zwei Blechstreifen und ein mit der Metallplatte verschweißter Draht, der der Metallplatte als elektrischer Anschluß dient. Der erste Blechstreifen ist durch einen oder mehrere Schweißpunkte mit dem zweiten elektrischen Anschluß des Zündkondensators C3 verbunden. Der zweite Blechstreifen ist durch einen oder mehrere Schweißpunkte mit dem zweiten elektrischen Anschluß der Funkenstrecke Fl verbunden. Jeweils ein freies Ende des ersten und des zweiten Blechstreifens ist mit einem elektrischen Anschluß versehen, der zum elektrischen Anschluß des Wicklungsanfangs beziehungsweise des Wicklungsendes der Primär- Wicklungen Nl, N2 an den zweiten Anschluß des Zündkondensators C3 beziehungsweise an den zweiten Anschluß der Funkenstrecke Fl dient.
Die in Figur 5 abgebildete Zündvorrichtung besitzt drei Gleichspannungsan- schlüsse Jl (für -400V Versorgungsspannung), J2 (für +600V Versorgungsspannung), J3 (liegt auf Erdpotential bzw. auf Massepotential), von denen wahlweise zwei benutzt werden. Der Gleichspannungsanschluß Jl ist über die Verzweigungspunkte V3, VI mit dem zweiten Anschluß des Zündkondensators C3 verbunden. Der erste Anschluß des Zündkondensators C3 (68nF; 1000V) ist mit dem Gleichspannungsanschluß J2 und durch die Me- tallplatte mit dem ersten Anschluß der Funkenstrecke Fl verbunden. Der Verzweigungspunkt V3 ist über die Sekundärwicklung N3 des Transformators TR und die nachgeschaltete Drossel Ll mit dem Zündspannungsausgang J4 verbunden. Der Verzweigungspunkt VI ist mit dem Wicklungsan- fang der beiden parallel geschalteten Primärwicklungen Nl, N2 verbunden. Das Wicklungsende der beiden Primärwicklungen Nl, N2 ist über den Verzweigungspunkt V2 mit dem zweiten Anschluß der Funkenstrecke Fl verbunden. Der Gleichspannungsanschluß J3 ist über die Drossel L2 mit dem Zündspannungsausgang J5 verbunden. Die Zündvorrichtung besitzt ferner einen weiteren Kondensator C4 (4,7nF; 1000V), dessen erster Anschluß mit dem Gleichspannungsanschluß Jl und dessen zweiter Anschluß mit dem Gleichspannungsanschluß J3 verbunden ist.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die oben näher erläuterten Ausführungsbeispiele. Beispielsweise kann in allen oben erläuterten Ausführungs- beispielen für den Transformator anstelle eines zylindrischen Ferritkerns auch ein E-Kern oder ein Ringkern oder ein U-Kern verwendet werden. Außerdem ist es auch möglich, die Funkenstrecke durch einen gleichwertigen automatischen Schalter, beispielsweise einen Halbleiterschalter zu ersetzen. Die Diode Dl bzw. D2 dient zum Schutz des Kondensators Cl bzw. C2 für den Fall, daß die Gleichspannungsanschlüsse des Gleichspannungseinganges der Zündvorrichtung miteinander vertauscht werden. Sie ist für die Funktionstüchtigkeit der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung nicht unbedingt erforderlich. Der Transformator TR der Zündvorrichtung gemäß des vierten Ausführungsbeispiels kann ferner zusätzlich eine zweite Sekundärwicklung aufweisen, die zwischen die Anschlüsse j3 und j5 in Serie zur Drossel L2 geschaltet ist, so daß aus der asymmetrischen Zündvorrichtung des vierten Ausführungsbeispiels eine symmetrische Zündvorrichtung, die beide Lampenelektroden mit Zündspannungsimpulsen beaufschlagt, wird.

Claims

Patentansprüche
1. Zündvorrichtung für eine Entladungslampe (LP1; LP2) mit
- einem Gleichspannungseingang (jlO, jll; j20, j21; jl, j2, j3) mit einem ersten (jlO; j20; jl) und einem zweiten Gleichspannungsanschluß (jll; j21; j3) - einem Zündspannungsausgang mit zwei Zündspannungsanschlüssen (jl2, J13; j22, j23; j4, j5) für die Entladungslampe (LP1; LP2),
- einem Kondensator (Cl; C2; C3) mit zwei Anschlüssen,
- einem automatischen Schalter (Fl; F2),
- einem Transformator (TRl; TR2; TR) mit mindestens einer Pri- märwicklung (NIO; N20; Nl) und mindestens einer Sekundärwicklung (N12; N22; N3), die jeweils einen Wicklungsanfang und ein Wicklungsende aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (TRl; TR2; TR) eine Parallelschaltung von mindestens zwei Primärwicklungen (NIO, Nil; N20, N21; Nl, N2) besitzt, die induktiv an die mindestens eine Sekundärwicklung (N12; N22; N3) gekoppelt ist.
2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsanfänge aller Primärwicklungen (NIO, Nil; N20, N21; Nl, N2) untereinander verbunden sind und die Wicklungsenden aller Primärwicklungen (NIO, Nil; N20, N21; Nl, N2) untereinander verbunden sind.
3. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (TRl; TR) genau eine Sekundärwicklung (N12; N3) besitzt, deren Wicklungsanfang oder Wicklungsende mit einem der Zündspannungsanschlüsse (jl2; j4) für die Entladungslampe (LP1) verbunden ist.
4. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklungen (NIO, Nil; N20, N21; Nl, N2) jeweils höchstens zwei Windungen besitzen.
5. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichspannungseingang (jl, j2, j3) der Zündvorrichtung zusätzlich einen dritten Gleichspannungsanschluß (j2) zur Anpassung der Zündvorrichtung an unterschiedliche Versorgungsspannungen aufweist.
6. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
- der erste Gleichspannungsanschluß (jlO) mit einem ersten Anschluß des Kondensators (Cl) verbunden ist,
- der zweite Anschluß des Kondensators (Cl) über ein Widerstandselement (Rl) mit dem zweiten Gleichspannungsanschluß (jll) verbunden ist,
- der erste Anschluß des Kondensators (Cl) über die Parallelschal- tung der Primärwicklungen (NIO, Nil) und über die Schaltstrecke des automatischen Schalters (Fl) mit dem zweiten Anschluß des Kondensators (Cl) verbunden ist,
- der Wicklungsanfang bzw. das Wicklungsende der mindestens einen Sekundärwicklung (N12) mit dem ersten Anschluß des Kon- densators (Cl) und das Wicklungsende bzw. der Wicklungsanfang der mindestens einen Sekundärwicklung (N12) mit dem ersten Zündspannungsanschluß (jl2) verbunden ist,
- der zweite Gleichspannungsanschluß (jll) mit dem zweiten Zündspannungsanschluß (jl3) verbunden ist.
7. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der automatische Schalter (Fl; F2) eine Funkenstrecke oder ein Halbleiterschalter ist.
8. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (TR2) mindestens zwei Sekundärwicklungen (N22, N23) besitzt, wobei
- wenigstens eine erste (N22) der mindestens zwei Sekundärwick- lungen (N22, N23) an den ersten Zündspannungsanschluß (j22) angeschlossen ist,
- wenigstens eine zweite (N23) der mindestens zwei Sekundärwicklungen (N22, N23) an den zweiten Zündspannungsanschluß (j23) angeschlossen ist, - die wenigstens eine erste (N22) und die wenigstens eine zweite Sekundärwicklung (N23) derart angeordnet sind, daß in diesen Sekundärwicklungen (N22, N23) Induktionsspannungen entgegengesetzter Polarität erzeugt werden.
9. Zündvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine erste (N22) und die wenigstens eine zweite Sekundärwicklung (N23) des Transformators (TR2) einen entgegengesetzten Wicklungssinn aufweisen.
10. Zündvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
- der erste Gleichspannungsanschluß (j20) mit einem ersten Anschluß des Kondensators (C2) verbunden ist,
- der zweite Anschluß des Kondensators (C2) über ein Widerstandselement (R2) mit dem zweiten Gleichspannungsanschluß (j21) verbunden ist,
- der erste Anschluß des Kondensators (C2) über die Parallelschal- hang der Primärwicklungen (N20, N21) und über die Schaltstrecke des automatischen Schalters (F2) mit dem zweiten Anschluß des Kondensators (C2) verbunden ist, - der Wicklungsanfang bzw. das Wicklungsende der wenigstens einen ersten Sekundärwicklung (N22) mit dem ersten Anschluß des Kondensators (C2) und das Wicklungsende bzw. der Wicklungsanfang der mindestens einen ersten Sekundärwicklung (N22) mit dem ersten Zündspannungsanschluß (j22) verbunden ist,
- das Wicklungsende bzw. der Wicklungsanfang der wenigstens einen zweiten Sekundärwicklung (N23) an den zweiten Gleichspannungsanschluß (j21) und der Wicklungsanfang bzw. das Wicklungsende der wenigstens einen zweiten Sekundärwicklung (N23) an den zweiten Zündspannungsanschluß (j23) angeschlossen ist.
11. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator einen Ferritkörper (Kl; K2) und einen Spulenkörper (S; S') mit mindestens einer Kammer für die Transformator Wicklungen besitzt.
12. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Primärwicklungen als Kupferband ausgebildet ist, das elektrisch isoliert über die mindestens eine Sekundärwicklung des Transformators gewickelt ist.
13. Zündvorrichtung für eine Entladungslampe mit - einem Gleichspannungseingang mit einem ersten und einem zweiten Gleichspannungsanschluß,
- einem Zündspannungsausgang mit zwei Zündspannungsanschlüssen für die Entladungslampe,
- einem Kondensator mit zwei Anschlüssen, - einem automatischen Schalter, - einem Transformator mit einer Primärwicklung und mindestens einer Sekundärwicklung, die jeweils einen Wicklungsanfang und ein Wicklungsende aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung höchstens zwei Windungen besitzt und aus einem Metallband besteht, das die mindestens eine Sekundärwicklung umschließt.
14. Zündvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator einen Ferritkörper und einen Spulenkörper mit mindestens einer Kammer für die mindestens eine Sekundärwicklung des Transformators besitzt, wobei die mindestens eine Primärwicklung den Ferritkörper und die mindestens eine Sekundärwicklung umschließt.
15. Zündvorrichtung nach Anspruch 11 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ferritkörper (Kl; K2) ein Zylinderkern, ein Rohrkern, ein Gewindekern oder ein E-Kern ist.
16. Zündvorrichtung nach Anspruch 11 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ferritkörper (Kl; K2) ein Ringkern oder ein U-Kern ist.
17. Zündvorrichtung nach Anspruch 11 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ferritkörper (Kl; K2) einen elektrischen Widerstand von mehr als 1 MΩ besitzt.
18. Verfahren zum Zünden einer Entladungslampe (LP1; LP2) an einer Zündvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zünden der Entladungslampe (LP1; LP2) die an dem ersten Zündspannungsanschluß (jl2; j22; j4) angeschlossene Elektrode (E10; E20) der Entladungslampe (LP1; LP2) mit Spannungsimpulsen beaufschlagt wird, die in der mindestens einen Sekundärwicklung (N12; N22; N3) durch den über die Parallelschaltung der mindestens zwei Primärwicklungen (NIO, Nil; N20, N21; Nl, N2) und über die Schaltstrecke des automatischen Schalters (Fl; F2) fließenden Entladestrom des Kondensators (Cl; C2; C3) induziert werden.
19. Verfahren zum Zünden einer Entladungslampe an einer Zündvorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zünden der Entladungslampe (LP2) die an den beiden Zündspannungsanschlüssen angeschlossenen Elektroden (E20, E21) der Entladungslampe (LP2) mit Spannungsimpulsen entgegengesetzter Polarität beauf- schlagt werden, die in den mindestens zwei Sekundärwicklungen
(N22, N23) durch den über die Parallelschaltung der mindestens zwei Primärwicklungen (N20, N21) und über die Schaltstrecke des automatischen Schalters (F2) fließenden Entladestrom des Kondensators (C2) induziert werden.
20. Verfahren zum Zünden einer Entladungslampe nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die an den beiden Zündspannungsanschlüssen (j22, j23) angeschlossenen Elektroden (E20, E21) der Entladungslampe (LP2) simultan mit unipolaren Spannungsimpulsen entgegengesetzter Polarität beaufschlagt werden.
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