WO2004054327A1 - Elektrische schaltung zum zünden einer entladungslampe und verfahren zum zünden der entladungslampe - Google Patents

Elektrische schaltung zum zünden einer entladungslampe und verfahren zum zünden der entladungslampe Download PDF

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WO2004054327A1
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primary
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discharge lamp
capacitance
connection
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PCT/EP2003/012862
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Dietmar Czekay
Martin Honsberg-Riedl
Johann Otto
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Definitions

  • the invention relates to an electrical circuit for igniting at least one discharge lamp by applying at least one voltage pulse to an electrode of the discharge lamp.
  • an electrical circuit is implemented, for example, in a so-called electronic ballast (EVG).
  • EDG electronic ballast
  • An electronic ballast converts electrical energy from an available mains voltage in such a way that the discharge lamp can be operated in its optimal voltage, current and frequency range.
  • a method for igniting a discharge lamp by applying at least one voltage pulse to an electrode of the discharge lamp is also specified.
  • the discharge lamp is a high pressure gas discharge lamp.
  • the discharge lamp is operated with a sinusoidal alternating current (operating current).
  • a frequency (operating frequency) of the alternating current is, for example, 50 Hz.
  • the discharge lamp is controlled via the electrical circuit with a corresponding sinusoidal alternating voltage (initial voltage) of, for example, 115 V (frequency 50 Hz).
  • the initial voltage is with
  • Voltage pulses from 2,500 V to 10,000 V are superimposed.
  • the voltage pulses are generated inductively using a transformer.
  • the duration of a voltage pulse is at least one ⁇ s.
  • the voltage pulses are synchronized with the voltage maxima and minima of the sinusoidal initial voltage. Just the voltage maxima and minima are each superimposed with a voltage pulse. This means that a maximum of two voltage pulses occur per period of the initial voltage. After the discharge lamp has been ignited, the electrical circuit is changed such that no further voltage pulses are generated.
  • a gas of the discharge lamp is ionized by the ignition.
  • An electrically conductive plasma is created. This plasma causes the discharge lamp to light up.
  • the discharge lamp is driven with the operating current in order to maintain its lighting.
  • Today's electronic ballasts have a sinusoidal alternating current at their output with a frequency of approximately 50 kHz. This leads to the emission of electromagnetic radiation via the supply line to the discharge lamp. In order to reduce the exposure of an environment to this radiation, it is desirable not to operate the discharge lamp with a sinusoidal alternating current, but with a rectangular alternating current of low frequency. With such an alternating current, a brief (broadband) emission of electromagnetic radiation only occurs when the current is switched (change in the direction of current).
  • the object of the present invention is to show how a discharge lamp can be ignited which is operated with a rectangular alternating current.
  • an electrical circuit for igniting at least one discharge lamp by applying at least one voltage pulse to an electrode of the Discharge lamp specified characterized in that the circuit is designed such that for igniting the discharge lamp at least two chronologically successive voltage pulses with a pulse interval selected from the range from 2.5 ns to 5 ⁇ s inclusive can be generated.
  • a method for igniting a discharge lamp by applying at least one voltage pulse to an electrode of the discharge lamp is also specified.
  • the method is characterized in that at least two temporally successive voltage pulses with a pulse interval selected from the range of 2.5 ns to 5 ⁇ s inclusive are generated, which are passed on to the electrode of the discharge lamp.
  • the discharge lamp can be a high-pressure gas discharge lamp.
  • the discharge lamp is preferably a low-pressure gas discharge lamp.
  • an initial voltage is applied to the discharge lamp.
  • the initial voltage is applied to the electrode (lamp electrode or lamp counter electrode) of the discharge lamp.
  • the initial voltage can be a pulsating or smoothed DC voltage.
  • the initial voltage can be a pulsating or smoothed DC voltage.
  • Initial voltage is a rectangular AC voltage.
  • An amplitude of this AC voltage is, for example, 230 V.
  • a frequency (switching frequency) of the rectangular AC voltage is, for example, 130 Hz.
  • the initial voltage can be the operating voltage of the
  • Discharge lamp It is also conceivable that the initial voltage is different from the operating voltage.
  • the initial voltage is superimposed with several voltage pulses, which leads to the formation of the electrically conductive plasma in the discharge lamp.
  • a voltage pulse is a one-time surge.
  • the surge of tension emerges by its shape, its amplitude and its duration.
  • the voltage pulses with which the initial voltage is superimposed can have any shape (Gaussian, rectangular, ).
  • the amplitude of the voltage pulse is, for example, 600 V with a half-value width of, for example, 50 ns.
  • the pulse interval between two subsequent voltage pulses results, for example, from the time delay in the occurrence of voltage maxima and / or minima of the voltage pulses. It is also conceivable to delay the time of the greatest increase (decrease) in the voltage (maxima of the 1st derivative after the time).
  • the discharge lamp is ignited on the basis of the present invention with the aid of a high-frequency voltage pulse (packet of a large number of voltage pulses).
  • a high-frequency voltage pulse packet of a large number of voltage pulses.
  • the amplitude of a voltage pulse is preferably below 1000 V.
  • voltage pulses are preferably generated with a repetition frequency which is selected from the range from 100 kHz up to and including 200 MHz.
  • the voltage pulses can form a high-frequency pulsating DC voltage, the
  • Voltages of successive voltage pulses have the same sign.
  • a high-frequency alternating voltage is conceivable, in which the voltages of voltage pulses which follow one another in time have a different sign.
  • the duration of the individual voltage pulses is very short.
  • the voltage pulses have a half-value width selected from the range from 1.25 ns to 2.5 ⁇ s inclusive.
  • the initial voltage of the discharge lamp behaves as a direct voltage in relation to the voltage pulses even in the case of the rectangular AC voltage (switching frequency from 0.1 Hz to 1 kHz).
  • Circuit on at least one primary resonant circuit, at least one secondary resonant circuit and at least one inductive coupling element The primary resonant circuit and the secondary resonant circuit are coupled to one another via the inductive coupling element for inductively generating the voltage pulses in the secondary resonant circuit.
  • the secondary resonant circuit and the discharge lamp are electrically conductively connected to one another in order to forward the voltage pulses to the lamp electrode of the discharge lamp. With the help of the primary resonant circuit, the secondary
  • the primary resonant circuit can therefore be regarded as an excitation resonant circuit.
  • the secondary resonant circuit is connected to a load circuit of the discharge lamp.
  • the primary resonant circuit and the secondary resonant circuit are preferably electrically isolated. This means that no direct current can flow between the two resonant circuits 10 and 20.
  • the voltage pulses in the secondary resonant circuit are generated inductively alone.
  • the inductive coupling element in a special embodiment has at least one transformer with at least one primary inductance and at least one secondary inductance.
  • the primary inductance is a component of the primary resonant circuit and the secondary inductance is a component of the secondary resonant circuit.
  • the primary inductance is a primary winding and the Secondary inductance a secondary winding of the transformer. The primary winding and the secondary winding are coupled to one another via a magnetic circuit.
  • the coupling factor is a measure of the efficiency of the coupling.
  • the coupling factor between the primary inductance and the secondary inductance is a maximum of 1.0. This can apply to the transformer used. Surprisingly, however, it has been shown that it is advantageous with respect to the present invention if the coupling factor is less than 1.0.
  • the coupling factor between the primary inductance and the secondary inductance of the transformer is preferably selected from the range from 0.5 to 1.0 inclusive, in particular from the range from 0.85 to 0.95 inclusive.
  • the transformer is a step-down transformer in which an inductance of the primary inductance is higher than an inductance of the secondary inductance. As a result, the voltage is reduced and the current is increased. A minor one
  • Inductance of the secondary inductance is realized, for example, with a low number of turns in the secondary winding.
  • the inductance of the secondary inductance is preferably selected from the range from 0.3 ⁇ H to 100 ⁇ H inclusive.
  • the transformer is a high-frequency high-voltage (HF-HV) transformer.
  • HF-HV high-frequency high-voltage
  • the magnetic circuit is deliberately interrupted by several gaps in a core of the transformer. This enables the transformer to be operated even with a small size at a repetition frequency of up to 200 MHz and a voltage of up to 2,000 V.
  • This transformer is particularly suitable for generating the voltage pulses from the primary resonant circuit in the secondary resonant circuit.
  • the transformer is characterized by a high power throughput. A high quality and thus a low loss of the transformer can also be realized.
  • the small size of the HF-HV transformer is particularly advantageous.
  • the core of the HF-HV transformer is, for example, an RM6 ferrite core with a volume of approximately 15 mm ⁇ 15 mm ⁇ 12.5 mm. As a result, the entire electrical circuit can be implemented in a space-saving manner.
  • the electrical circuit has a primary resonant circuit, having a primary input connection for applying a primary input potential, a primary reference potential connection for applying a primary reference potential, one
  • Primary inductance connection of the primary inductance and the primary capacitance electrode of the primary capacitance have a common node
  • the further primary inductance connection of the primary inductance and the primary capacitance counterelectrode of the primary capacitance have and a common node
  • High-frequency switch is available for establishing and / or interrupting an electrically conductive connection between the primary reference potential connection and the node of the primary capacitance counterelectrode of the primary capacitance and the further primary inductance connection of the primary inductance.
  • the primary input potential can be positive or negative with respect to the primary reference potential.
  • the reference potential can be the earth potential. However, any reference potential is also conceivable.
  • the high-frequency switch has, for example, an IGBT or a high-frequency bipolar transistor.
  • the high-frequency switch has at least one MOS transistor.
  • the MOS transistor is a CoolMOS® transistor. These transistors are suitable for high frequency applications.
  • the high-frequency switch has a switching frequency selected from the range from 100 KHz to 200 MHz inclusive. The switching frequency is approximately 2.7 MHz, for example.
  • a duty cycle (duration of the contact established between the primary reference potential connection and the node of the primary capacitance counterelectrode of the primary capacitance and the further primary inductance connection of the primary inductance) is, for example, approximately 70 ns.
  • Duty cycle is variable.
  • the ignition voltage amplitude of the voltage pulses
  • the switch-on time can be varied via the switch-on time.
  • the high-frequency switch is embodied by a switching transistor. With suitable matching of the primary capacitance, the primary inductance, the switching frequency and the duty cycle of the high-frequency switch, a significant switching relief of the switching transistor can be achieved.
  • a switch-on voltage of the switching transistor can be up to
  • the electrical circuit has a secondary resonant circuit, having a secondary input connection for applying a secondary input potential, and a secondary reference potential connection for applying a secondary one Reference potential, the secondary inductance of the transformer with a secondary inductance connection and a further secondary inductance connection, at least one secondary capacitance with a secondary capacitance electrode and a secondary capacitance counterelectrode, at least one further secondary capacitance with a further secondary capacitance electrode and a further secondary capacitance counterelectrode, the secondary connection and the secondary capacitance of the discharge lamp have a common node, the secondary input connection, the further secondary capacitance electrode of the secondary capacitance and the further secondary inductance connection of the secondary inductance have a common node and the secondary capacitance counterelectrode of the secondary capacitance, the further secondary capacitance counterelectrode of the further secondary kapa zity, the secondary reference potential connection and a lamp counter electrode of the discharge lamp have a common node.
  • the secondary input potential can be positive or negative with respect to the secondary reference potential.
  • the secondary reference potential can be the earth potential.
  • any reference potential is also conceivable.
  • the secondary and the primary reference potential are identical.
  • the two reference potential connections are connected to one another in an electrically conductive manner.
  • the secondary capacity can be referred to as ignition capacity due to its function.
  • the voltages of the voltage pulses for igniting the discharge lamp run up at this capacitance.
  • the additional secondary capacitance can be referred to as an earth capacitor.
  • the secondary resonant circuit preferably has a low impedance, which is able to deliver a high starting current of the discharge lamp of a few A.
  • the secondary inductance is characterized by a low direct current resistance, which leads to a small direct current loss during normal operation of the discharge lamp.
  • the DC resistance of the secondary winding is approximately 0.4 ⁇ with a resulting power loss of approximately 100 mW.
  • the voltage pulses are generated in the secondary circuit by means of the primary circuit.
  • a short ignition period until the discharge lamp is ignited is accessible.
  • the ignition duration is less than 500 ⁇ s.
  • An ignition duration of the ignition of the discharge lamp is preferably selected from the range from 1 ⁇ s up to and including 200 ⁇ s and in particular from the range from 10 ⁇ s up to and including 200 ⁇ s.
  • the ignition duration is preferably a maximum of 160 ⁇ s. This means that an emission of electromagnetic radiation caused by the ignition of the discharge lamp is limited to a very short time.
  • the discharge lamp is operated, for example, with a direct current.
  • This direct current can be a pulsating direct current.
  • the discharge lamp can also be operated with an alternating current.
  • the discharge lamp is preferably operated with a rectangular alternating current.
  • the rectangular alternating current has a switching frequency which is selected from the range from 0.1 Hz to 1 kHz inclusive.
  • a switching edge duration is preferably selected from the range from 1 ⁇ s up to and including 100 ⁇ s.
  • the rectangular alternating current means that the electrodes of the discharge lamp are loaded evenly. Compared to a direct current or pulsating direct current, this leads to a homogeneous luminous intensity distribution and to a uniform wear of the electrodes of the discharge lamp.
  • a discharge lamp can be ignited, which is operated with a rectangular alternating current.
  • the ignition duration for igniting the discharge lamp can be kept very short.
  • the primary resonant circuit and the secondary resonant circuit electrically connected to the discharge lamp are electrically isolated from one another.
  • the electrical circuit can be miniaturized.
  • Figure 1 shows an embodiment of the electrical circuit.
  • Figure 2 shows another embodiment of the electrical circuit.
  • FIG. 3 shows the voltage pulses generated for igniting the discharge lamp with the aid of the electrical circuit.
  • the discharge lamp 50 is a low-pressure gas discharge lamp which is operated with a rectangular alternating current with a switching frequency of approximately 130 Hz.
  • the electrical circuit 1 is used, which is implemented in an electronic ballast.
  • the discharge lamp 50 is ignited with the aid of an initial voltage 70, which is superimposed with a plurality of voltage pulses 30 to 33 (FIG. 3).
  • the initial voltage 70 of the discharge lamp 50 is approximately 160 V.
  • the operating voltage 71, with which the discharge lamp 50 is operated after ignition, is approximately 105 V.
  • the electrical circuit 1 is configured such that two voltage pulses 30 and 31 which follow one another in time have a pulse spacing 34 of approximately 180 ns. These voltage pulses 30 and 31 each have one
  • the voltage maxima of the voltage pulses are approximately 800 V with opposite signs.
  • the initial voltage 70 of the discharge lamp 50 is therefore superimposed by an AC voltage with a repetition frequency of approximately 2.7 MHz.
  • This AC voltage from the voltage pulses 30 to 33 leads to the gas of the Discharge lamp 50 is ionized.
  • the discharge lamp 50 is ignited.
  • the electrical circuit 1 (FIGS. 1 and 2) has a primary resonant circuit (excitation resonant circuit) 10, a secondary resonant circuit 20 and, as an inductive coupling element for inductively coupling the two resonant circuits 10 and 20, a transformer 40.
  • the two resonant circuits 10 and 20 are electrically isolated via the transformer 40.
  • the transformer 40 is also an HF-HV transformer with an operating frequency of approximately 2.7 MHz.
  • the primary inductance 41 of the transformer 40 is part of the primary resonant circuit 10.
  • the secondary inductance of the transformer 40 is part of the secondary resonant circuit 20.
  • the inductance of the primary inductance 41 is approximately 24.7 ⁇ H.
  • the inductance of the secondary inductance is approximately 12.5 ⁇ H. This means that transformer 40 is a step-down transformer.
  • the coupling factor between the primary inductance 41 and the secondary inductance 42 is approximately 0.90.
  • DC resistance of the secondary inductance is approximately 0.4 ⁇ , so that a power loss of approximately 100 mW is caused during the operation of the discharge lamp 50.
  • Transformer 40 generates the voltage pulses 30 to 33 in the secondary resonant circuit 20 and is passed on to the electrodes 51 and 52 of the discharge lamp 50.
  • the secondary resonant circuit 20 is electrically connected to the electrodes 51 and 52 of the discharge lamp 50.
  • the primary resonant circuit 10 has a primary input terminal 11 for applying a primary input potential.
  • the primary input potential is 120 V. This is at the primary reference potential connection 12
  • the primary inductance 41 of the transformer 40 has a primary inductance connection 411 and a further primary inductance connection 412.
  • a high-frequency switch 13 is provided for establishing and / or interrupting an electrically conductive connection between the primary reference potential connection 12 and the node 102 of FIG
  • the primary capacitance 14 has a capacitance of approximately 1800 pF.
  • the high-frequency switch 13 has a MOS transistor.
  • the MOS transistor is a CoolMOS® transistor. In the example, this transistor is operated at a frequency of approximately 2.7 MHz.
  • the duty cycle for generating the voltage pulses is approximately 70 ns.
  • the secondary resonant circuit 20 is electrically conductively connected to the discharge lamp 50, so that the voltage pulses 30 to 33 generated in the secondary resonant circuit 20 are passed on to the discharge lamp 50.
  • Oscillating circuit 20 has a secondary input connection (21) for applying a secondary input potential.
  • the secondary input potential is approximately 160 V.
  • the secondary reference potential (ground potential) is applied to the secondary reference potential connection 22.
  • Secondary inductance 42 of transformer 40 has a secondary inductance connection 421 and another Secondary inductance connection 422.
  • a secondary capacitance 23 ignition capacitor
  • a further secondary capacitance 24 ground capacitor
  • the secondary capacitance has a capacitance of approximately 1700 pF and the further secondary capacitance has a capacitance of approximately 47 nF.
  • the secondary capacitance electrode 231 of the secondary capacitance 23, the secondary inductance connection 421 of the secondary inductance 42 and a lamp electrode 51 of the discharge lamp 50 are electrically connected to one another and have a common node 201.
  • the secondary input connection 21, the further secondary capacitance electrode 241 of the secondary capacitance 24 and the further secondary inductance connection 422 of the secondary inductance 42 have a common node 202.
  • the secondary capacitance counter electrode 232 of the secondary capacitance 23, the further secondary capacitance counter electrode 242 of the further secondary capacitance 24, the secondary reference potential connection 22 and a lamp counter electrode 52 of the discharge lamp 50 are electrically connected to one another and have a common node 203.
  • the secondary resonant circuit 20 of the electrical circuit 1 and the discharge lamp 50 are connected to one another via a relatively short electrical line.
  • the ignition duration for igniting the discharge lamp 50 is approximately 50 ⁇ s.
  • the secondary resonant circuit 20 of the electrical circuit 1 and the discharge lamp 50 are via a long electrical line connected with a cable length of 2 x 1.5 m (lead to lamp electrode 51 and lead to lamp counterelectrode 52).
  • This long electrical line is indicated in the circuit diagram in FIG. 2 as cable inductance 60 and further cable inductance 61. The sum is approximately
  • Inductances of the cable inductance 60 and the further cable inductance 61 about 12 ⁇ H. Despite the cable length, the lamp can be used without loss of ignition function and without
  • the ignition duration for igniting the discharge lamp 50 is longer, at about 160 ⁇ s, than in the first exemplary embodiment.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung (1) zum Zünden mindestens einer Entladungslampe (50) durch Anlegen mindestens eines Spannungsimpulses (30, 31, 32, 33) an eine Elektrode (51, 52) der Entladungslampe. Daneben wird ein Verfahren zum Zünden der Entladungslampe durch Anlegen der Spannungsimpulse an die Elektrode der Entladungslampe angegeben. Die Schaltung ist derart ausgestaltet, dass zum Zünden der Entladungslampe mindestens zwei zeitlich aufeinander folgende Spannungsimpulse (30, 31) mit einem aus dem Bereich von einschließlich 2,5 ns bis einschließlich 5 µs ausgewählten Impulsabstand (34) erzeugt werden können. Die Spannungsimpulse werden vorteilhaft mit einer Folgefrequenz aus dem Bereich von 100 kHz bis 200 MHz erzeugt. Diese Hochfrequenz-Spannungsimpulse werden an die Elektrode der Entladungslampe weitergeleitet. Dort kommt es aufgrund der Spannungsimpulse zu einer Ionisation des in der Entladungslampe enthaltenen Gases. Die Elektrische Schaltung besteht insbesondere aus zwei galvanisch getrennten Schwingkreisen. Dabei werden ausgehend von einem primären Schwingkreis (10) mit Hilfe eines leistungsfähigen Transformators (40) die Spannungsimpulse im sekundären Schwingkreis (20) erzeugt. Die elektrische Schaltung eignet sich zum Zünden einer Entladungslampe, die mit einem rechteckförmigen Wechselstrom betrieben wird.

Description

Beschreibung
Elektrische Schaltung zum Zünden einer Entladungslampe und Verfahren zum Zünden der Entladungslampe
Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung zum Zünden mindestens einer Entladungslampe durch Anlegen mindestens eines Spannungsimpulses an eine Elektrode der Entladungslampe. Eine derartige elektrische Schaltung ist beispielsweise in einem sogenannten elektronischen Vorschaltgerät (EVG) realisiert. Ein EVG formt eine elektrische Energie aus einer verfügbaren Netzspannung so um, dass die Entladungslampe in ihrem optimalen Spannungs-, Strom- und Frequenzbereich betrieben werden kann. Neben der elektrischen Schaltung wird auch ein Verfahren zum Zünden einer Entladungslampe durch Anlegen mindestens eines Spannungsimpulses an eine Elektrode der Entladungslampe angegeben .
Aus der US 5 945 786 sind eine elektrische Schaltung und ein
Verfahren der eingangs genannten Art bekannt. Die Entladungslampe ist eine Hochdruckgasentladungslampe.
Die Entladungslampe wird mit einem sinusförmigen Wechselstrom betrieben (Betriebsstrom) . Eine Frequenz (Betriebsfrequenz) des Wechselstroms beträgt beispielsweise 50 Hz. Zum Zünden wird die Entladungslampe über die elektrische Schaltung mit einer entsprechenden, sinusförmigen Wechselspannung (Initialspannung) von beispielsweise 115 V angesteuert (Frequenz 50 Hz) . Die InitialSpannung wird mit
Spannungsimpulsen von 2.500 V bis 10.000 V überlagert. Die Spannungsimpulse werden dabei induktiv mit Hilfe eines Transformators erzeugt. Eine Dauer eines Spannungsimpulses beträgt mindestens eine μs .
Die Spannungsimpulse sind mit den Spannungs-Maxima und - Minima der sinusförmigen Initialspannung synchronisiert. Nur die Spannungs-Maxima und -Minima werden jeweils mit einem Spannungsi puls überlagert. Dies bedeutet, dass pro Periode der Initialspannung maximal zwei Spannungsimpulse auftreten. Nach dem Zünden der Entladungslampe wird die elektrische Schaltung derart geändert, dass keine weiteren Spannungsimpulse erzeugt werden.
Durch das Zünden wird ein Gas der Entladungslampe ionisiert. Es entsteht ein elektrisch leitfähiges Plasma. Dieses Plasma verursacht das Leuchten der Entladungslampe. Zum
Aufrechterhalten des Leuchtens wird die Entladungslampe nach dem Zünden mit dem Betriebsstrom angesteuert.
Heutige EVGs weisen an ihrem Ausgang einen sinusförmigen Wechselstrom mit einer Frequenz von etwa 50 kHz auf. Dies führt über die Zuleitung zur Entladungslampe zum Abstrahlen elektromagnetischer Strahlung. Um eine Belastung einer Umgebung mit dieser Strahlung zu reduzieren, ist es wünschenswert, die Entladungslampe nicht mit einem sinusförmigen Wechselstrom, sondern mit einem rechteckformigen Wechselstrom niedriger Frequenz zu betreiben. Bei einem derartigen Wechselstrom tritt nur beim Umschalten des Stroms (Wechsel der Stromrichtung) ein kurzzeitiges (breitbandiges) Abstrahlen elektromagnetischer Strahlung auf.
Die aus der US 5 945 786 bekannte elektrische Schaltung ist nicht dazu geeignet, eine Entladungslampe zu zünden, die mit einem rechteckformigen Wechselstrom betrieben wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es aufzuzeigen, wie eine Entladungslampe gezündet werden kann, die mit einem rechteckformigen Wechselstrom betrieben wird.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine elektrische Schaltung zum Zünden mindestens einer Entladungslampe durch Anlegen mindestens eines Spannungsi pulses an eine Elektrode der Entladungslampe angegeben, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung derart ausgestaltet ist, dass zum Zünden der Entladungslampe mindestens zwei zeitlich aufeinanderfolgende Spannungsimpulse mit einem aus dem Bereich von einschließlich 2,5 ns bis einschließlich 5 μs ausgewählten Impulsabstand erzeugt werden können.
Zur Lösung der Aufgabe wird auch ein Verfahren zum Zünden einer Entladungslampe durch Anlegen mindestens eines Spannungsimpulses an eine Elektrode der Entladungslampe angegeben. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei zeitlich aufeinanderfolgende Spannungsimpulse mit einem aus dem Bereich von einschließlich 2,5 ns bis einschließlich 5 μs ausgewählten Impulsabstand erzeugt werden, die an die Elektrode der Entladungslampe weitergeleitet werden.
Die Entladungslampe kann eine Hochdruckgasentladungslampe sein. Vorzugsweise ist die Entladungslampe eine Niederdruckgasentladungslampe. Zum Zünden der Entladungslampe wird eine Initialspannung an der Entladungslampe angelegt. Die Initialspannung wird an die Elektrode (Lampenelektrode beziehungsweise Lampengegenelektrode) der Entladungslampe angelegt. Die InitialSpannung kann eine pulsierende oder geglättete Gleichspannung sein. Insbesondere ist die
Initialspannung eine rechteckförmige WechselSpannung. Eine Amplitude dieser WechselSpannung beträgt beispielsweise 230 V. Eine Frequenz (Umschaltfrequenz) der rechteckformigen Wechselspannung beträgt beispielsweise 130 Hz. Die Initialspannung kann dabei die Betriebsspannung der
Entladungslampe sein. Denkbar ist aber auch, dass die InitialSpannung von der Betriebsspannung verschieden ist.
Die InitialSpannung wird mit mehreren Spannungsimpulsen überlagert, wobei es zur Bildung des elektrisch leitfähigen Plasmas in der Entladungslampe kommt. Ein Spannungsimpuls ist ein einmaliger Spannungsstoß. Der Spannungsstoß zeichnet sich durch seine Form, seine Amplitude und seine Dauer aus. Die Spannungsimpulse, mit denen die InitialSpannung überlagert wird, kann eine beliebige Form aufweisen (gaußförmig, rechteckförmig, ... ) . Die Amplitude des Spannungsimpulses beträgt beispielsweise 600 V bei einer Halbwertsbreite von beispielsweise 50 ns .
Der Impulsabstand zweier zeitlich nachfolgender Spannungsimpulse ergibt sich beispielsweise durch die zeitliche Verzögerung des Auftretens von Spannungsmaxima und/oder -Minima der Spannungsimpulse. Denkbar ist auch die zeitliche Verzögerung des Zeitpunkts des stärksten Anstiegs (Abfalls) der Spannung (Maxima der 1. Ableitung nach der Zeit) .
Anstelle eines einmaligen SpannungsStoßes mit einer sehr hohen Voltzahl über 1000 V im Maximum wird auf der Grundlage der vorliegenden Erfindung die Entladungslampe mit Hilfe eines hochfrequenten Spannungspulses (Paket aus einer Vielzahl von Spannungsimpulsen) gezündet. Je höher eine Folgefrequenz ist, mit der die Spannungsimpulse erzeugt werden, desto leichter lässt sich die Entladungslampe zünden. Vorzugsweise beträgt die Amplitude eines Spannungsimpulses unter 1000 V.
Zum Zünden der Entladungslampe werden vorzugsweise Spannungsimpulse mit einer Folgefrequenz erzeugt, die aus dem Bereich von einschließlich 100 kHz bis einschließlich 200 MHz ausgewählt wird. Die Spannungsimpulse können eine hochfrequent pulsierende Gleichspannung bilden, wobei die
Spannungen zeitlich einander folgender Spannungsimpulse ein gleiches Vorzeichen aufweisen. Insbesondere ist eine hochfrequente Wechselspannung denkbar, bei der die Spannungen zeitlich einander folgender Spannungsimpulse ein unterschiedliches Vorzeichen aufweisen. Die Dauer der einzelnen Spannungsimpulse ist sehr kurz. Insbesondere weisen die Spannungsimpulse eine aus dem Bereich von einschließlich 1,25 ns bis einschließlich 2,5 μs ausgewählte Halbwertsbreite auf. Als Folge davon verhält sich die Initialspannung der Entladungslampe gegenüber den Spannungsimpulsen auch im Fall der rechteckformigen WechselSpannung (Umschaltfrequenz von 0,1 Hz bis 1 kHz) als Gleichspannung.
In einer besonderen Ausgestaltung weist die elektrische
Schaltung mindestens einen primären Schwingkreis, mindestens einen sekundären Schwingkreis und mindestens ein induktives Koppelelement auf. Dabei sind der primäre Schwingkreis und der sekundäre Schwingkreis über das induktive Koppelelement zum induktiven Erzeugen der Spannungsimpulse im sekundären Schwingkreis miteinander gekoppelt. Der sekundäre Schwingkreis und die Entladungslampe sind zum Weiterleiten der Spannungsimpulse an die Lampenelektrode der Entladungslampe elektrisch leitend miteinander verbunden. Mit Hilfe des primären Schwingkreises werden im sekundären
Schwingkreis die Spannungsimpulse erzeugt. Der primäre Schwingkreis kann somit als Erregerschwingkreis angesehen werden. Der sekundäre Schwingkreis ist mit einem Lastkreis der Entladungslampe verbunden.
Vorzugsweise sind der primäre Schwingkreis und der sekundäre Schwingkreis galvanisch getrennt . Dies bedeutet, dass zwischen der beiden Schwingkreisen 10 und 20 kein Gleichstrom fließen kann. Das Erzeugen der Spannungsimpulse im sekundären Schwingkreis erfolgt allein induktiv. Dazu weist das induktive Koppelelement in einer besonderen Ausgestaltung mindestens einen Transformator mit mindestens einer Primärinduktivität und mindestens einer Sekundärinduktivität auf. Die Primärinduktivität ist dabei ein Bestandteil des primären Schwingkreises und die Sekundärinduktivitat ein Bestandteil des sekundären Schwingkreises. Die Primärinduktivitat ist eine Primärwicklung und die Sekundärinduktivität eine Sekundärwicklung des Transformators. Die Primärwicklung und die Sekundärwicklung sind über einen magnetischen Kreis miteinander gekoppelt. Ein Maß für eine Effizienz der Kopplung ist der Kopplungsfaktor . Der Kopplungsfaktor zwischen der Primärinduktivitat und der Sekundärinduktivität beträgt maximal 1,0. Dies kann bei dem verwendeten Transformator zutreffen. Überraschenderweise hat sich aber gezeigt, dass es bezüglich der vorliegenden Erfindung vorteilhaft ist, wenn der Kopplungsfaktor weniger als 1,0 beträgt. Vorzugsweise ist der Kopplungsfaktor zwischen der Primärinduktivität und der Sekundärinduktivitat des Transformators aus dem Bereich von einschließlich 0,5 bis einschließlich 1,0, insbesondere aus dem Bereich von einschließlich 0,85 bis 0,95 ausgewählt.
In einer besonderen Ausgestaltung ist der Transformator ein Abwärtstransformator, bei dem eine Induktivität der Primärinduktivitat höher ist als eine Induktivität der Sekundärinduktivität. Dies führt dazu, dass die Spannung herabgesetzt und der Strom heraufgesetzt wird. Eine geringe
Induktivität der Sekundärinduktivitat wird beispielsweise mit einer geringen Windungszahl der Sekundärwicklung realisiert. Vorzugsweise ist die Induktivität der Sekundärinduktivitat aus dem Bereich von einschließlich 0,3 μH bis einschließlich 100 μH ausgewählt.
In einer besonderen Ausgestaltung ist der Transformator ein Hochfrequenz-Hochvolt (HF-HV) -Transformator . Ein derartiger Transformator wurde bereits in der deutschen Patentanmeldung 102 32 952.4 vorgeschlagen. Bei diesem Transformator wird der magnetische Kreis gezielt durch mehrere Spalte eines Kerns des Transformators unterbrochen. Dadurch kann der Transformator auch bei kleiner Baugröße bei einer Folgefrequenz von bis zu 200 MHz und einer Spannung von bis zu 2.000 V betrieben werden. Dieser Transformator eignet sich besonders dazu, die Spannungsimpulse ausgehend vom primären Schwingkreis im sekundären Schwingkreis zu erzeugen. Der Transformator zeichnet sich trotz geringer Baugröße durch einen hohen Leistungsdurchsatz aus. Ebenso kann eine hohe Güte und damit ein geringer Verluste des Transformators realisiert werden. Besonders vorteilhaft ist die kleine Baugröße des HF-HV-Transformators . Der Kern des HF-HV- Transformators ist beispielsweise ein RM6-Ferrit-Kern mit einem Volumen von etwa 15 mm x 15 mm x 12 , 5 mm. Dadurch kann die gesamte elektrische Schaltung platzsparend realisiert werden.
In einer besonderen Ausgestaltung verfügt die elektrische Schaltung über einen primären Schwingkreis, aufweisend einen primären Eingangsanschluss zum Anlegen eines primären Eingangspotentials, einen primären Bezugspotentialanschluss zum Anlegen eines primären Bezugspotentials, eine
Primärkapazität mit einer Primärkapazitätselektrode und einer Primärkapazitätsgegenelektrode und die Primärinduktivitat des Transformators mit einem Primärinduktivitätsanschluss und einem weiteren Primärinduktivitätsanschluss, wobei der primäre Eingangsanschluss, der
Primärinduktivitätsanschluss der Primärinduktivitat und die Primärkapazitätselektrode der Primärkapazität einen gemeinsamen Knotenpunkt aufweisen, der weitere Primärinduktivitätsanschluss der Primärinduktivität und die Primärkapazitätsgegenelektrode der Primärkapazität einen gemeinsamen Knotenpunkt aufweisen und ein
Hochfrequenzschalter vorhanden ist zum Herstellen und/oder Unterbrechen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem primären Bezugspotentialanschluss und dem Knotenpunkt der Primärkapazitätsgegenelektrode der Primärkapazität und des weiteren Primärinduktivitätsanschlusses der Primärinduktivität .
Das primäre Eingangspotential kann in Bezug auf das primäre Bezugspotential positiv oder negativ sein. Das primäre
Bezugspotential kann das Erdpotential sein. Es ist aber auch ein beliebiges Bezugspotential denkbar. Der Hochfrequenzschalter weist beispielsweise einen IGBT oder einen Hochfrequenz-Bipolar-Transistor auf. Insbesondere weist der Hochfrequenzschalter mindestens einen MOS-Transistor auf. Insbesondere ist der MOS-Transistor ein CoolMOS®-Transistor . Diese Transistoren sind für Hochfrequenzanwendungen geeignet. Insbesondere weist der Hochfrequenzschalter eine aus dem Bereich von einschließlich 100 KHz bis einschließlich 200 MHz ausgewählte Schaltfrequenz auf. Die Schaltfrequenz beträgt beispielsweise etwa 2,7 MHz. Eine Einschaltdauer (Dauer des hergestellten Kontakts zwischen dem primären Bezugspotentialanschluss und dem Knotenpunkt der Primärkapazitätsgegenelektrode der Primärkapazität und des weiteren Primärinduktivitätsanschlusses der Primärinduktivitat) beträgt beispielsweise etwa 70 ns . Die
Einschaltdauer ist variabel. Über die Einschaltdauer kann die Zündspannung (Amplitude der Spannungsimpulse) variiert werden.
Der Hochfrequenzschalter wird durch einen Schalttransistor verkörpert. Bei geeigneter Abstimmung der Primärkapazität, der Primärinduktivität, der Schaltfrequenz und der Einschaltdauer des Hochfrequenzschalters kann eine deutliche Schaltentlastung des Schalttransistors erzielt werden. Eine Einschaltspannung des Schalttransistors kann dabei um bis zu
80% reduziert werden. Dadurch kann nahezu ein sogenanntes Zero Voltage Switching (ZVS) realisiert werden. Es tritt bei niedriger Sperrspannungsbelastung des Schalttransistors ein niedriger Schaltverlust des Hochfrequenzschalters auf. Dies trägt zu einem hohen Wirkungsgrad der elektrischen Schaltung bei .
In einer besonderen Ausgestaltung verfügt die elektrische Schaltung über einen sekundären Schwingkreis, aufweisend einen sekundären Eingangsanschluss zum Anlegen eines sekundären Eingangspotentials, einen sekundären Bezugspotentialanschluss zum Anlegen eines sekundären Bezugspotentials, die Sekundärinduktivitat des Transformators mit einem Sekundärinduktivitätsanschluss und einem weiteren Sekundärinduktivitätsanschluss, mindestens eine Sekundärkapazität mit einer Sekundärkapazitätselektrode und einer Sekundärkapazitätsgegenelektrode, mindestens eine weitere Sekundärkapazität mit einer weiteren Sekundärkapazitätselektrode und einer weiteren Sekundärkapazitätsgegenelektrode, wobei die Sekundärkapazitätselektrode der Sekundärkapazität, der Sekundärinduktivitätsanschluss der Sekundärinduktivität und eine Lampenelektrode der Entladungslampe einen gemeinsamen Knotenpunkt aufweisen, der sekundäre Eingangsanschluss, die weitere Sekundärkapazitätselektrode der Sekundärkapazität und der weitere Sekundärinduktivitätsanschluss der Sekundärinduktivitat einen gemeinsamen Knotenpunkt aufweisen und die Sekundärkapazitätsgegenelektrode der Sekundärkapazität, die weitere Sekundärkapazitätsgegenelektrode der weiteren Sekundärkapazität, der sekundäre Bezugspotentialanschluss und eine Lampengegenelektrode der Entladungslampe einen gemeinsamen Knotenpunkt aufweisen.
Das sekundäre Eingangspotential kann in Bezug auf das sekundäre Bezugspotential positiv oder negativ sein. Das sekundäre Bezugspotential kann das Erdpotential sein. Es ist aber auch ein beliebiges Bezugspotential denkbar. Denkbar ist auch, dass das sekundäre und das primäre Bezugspotential identisch sind. Beispielsweise sind dazu die beiden Bezugspotentialanschlüsse elektrisch leitend miteinander verbunden .
Die Sekundärkapazität kann auf Grund ihrer Funktion als Zündkapazität bezeichnet werden. An dieser Kapazität laufen die Spannungen der Spannungsimpulse zum Zünden der Entladungslampe auf. Die weitere Sekundärkapazität kann als Erdungskondensator bezeichnet werden. Der sekundäre Schwingkreis weist vorzugsweise eine niedrige Impedanz auf, die in der Lage ist, einen hohen Anlaufström der Entladungslampe von einigen A zu liefern. Gleichzeitig zeichnet sich die Sekundärinduktivität durch einen niedrigen Gleichstromwiderstand aus, was im normalen Betrieb der Entladungslampe zu einem geringen Gleichstromverlust führt. Beispielsweise beträgt der Gleichstromwiderstand der Sekundärwicklung etwa 0,4 Ω mit einer daraus resultierenden Verlustleistung von etwa 100 mW.
Unter Verwendung der elektrischen Schaltung werden mit Hilfe des primären Schwingkreises im sekundären Schwingkreis die Spannungsimpulse erzeugt. Dabei ist eine kurze Zünddauer bis Zünden der Entladungslampe zugänglich. Die Zünddauer beträgt dabei unter 500 μs . Vorzugsweise wird eine Zünddauer des Zündens der Entladungslampe aus dem Bereich von einschließlich 1 μs bis einschließlich 200 μs und insbesondere aus dem Bereich von einschließlich 10 μs bis einschließlich 200 μs ausgewählt. Vorzugsweise beträgt die Zünddauer maximal 160 μs . Dies bedeutet, dass ein durch das Zünden der Entladungslampe hervorgerufenes Abstrahlen elektromagnetischer Strahlung auf eine sehr kurze Zeit beschränkt ist.
Nach dem Zünden wird die Entladungslampe beispielsweise mit einem Gleichstrom betrieben. Dieser Gleichstrom kann ein pulsierender Gleichstrom sein. Die Entladungslampe kann aber auch mit einem Wechselstrom betrieben werden. Vorzugsweise wird die Entladungslampe mit einem rechteckformigen Wechselstrom betrieben. Insbesondere weist der rechteckförmige Wechselstrom eine Umschaltfrequenz auf, die aus dem Bereich von einschließlich 0,1 Hz bis einschließlich 1 kHz ausgewählt wird. Eine Umschaltflankendauer ist dabei vorzugsweise aus dem Bereich von einschließlich 1 μs bis einschließlich 100 μs ausgewählt. Der recheckförmige Wechselstrom führt dazu, dass die Elektroden der Entladungslampe gleichmäßig belastet werden. Im Vergleich zu einem Gleichstrom oder pulsierenden Gleichstrom führt dies zu einer homogenen Leuchtstärkeverteilung und zu einem gleichmäßigen Abnutzen der Elektroden der Entladungslampe.
Zusammenfassend ergeben sich mit der Erfindung folgende besonderen Vorteile:
• Mit Hilfe der elektrischen Schaltung kann eine Entladungslampe gezündet werden, die mit einem rechteckformigen Wechselstrom betrieben wird.
• Die Zünddauer zum Zünden der Entladungslampe kann sehr kurz gehalten werden.
• Eine Strahlungsbelastung während des Zündens der Entladungslampe wird auf ein Minimum reduziert.
• Die Spannungen der Spannungsimpulse, die zum Zünden der Entladungslampe notwendig sind, sind im Vergleich zum Stand der Technik deutlich niedriger.
• Durch die Verwendung eines Transformators sind der primäre Schwingkreis und der mit der Entladungslampe elektrisch verbundene sekundäre Schwingkreise galvanisch voneinander getrennt.
• Mit Hilfe des HF-HV-Transformators kann die elektrische Schaltung miniaturisiert werden.
• Aufgrund der Ausgestaltung der elektrischen Schaltung ist es darüber hinaus möglich, auch über längere elektrische Zuleitungen (mit einer Kabelinduktivität von beispielsweise 12 μH) der Entladungslampe diese Spannungsimpulse ohne Zündfunktionsverlust zu erzeugen.
Anhand mehrerer Ausführungsbeispiele und der dazugehörigen Figuren wird die Erfindung im Folgenden näher vorgestellt. Die Figuren sind schematisch und stellen keine maßstabsgetreuen Abbildungen dar.
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der elektrischen Schaltung.
Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der elektrischen Schaltung.
Figur 3 zeigt die zum Zünden der Entladungslampe mit Hilfe der elektrischen Schaltung erzeugten Spannungsimpulse .
Die Entladungslampe 50 ist eine Niederdruckgasentladungslampe, die mit einem rechteckformigen Wechselstrom mit einer Umschaltfrequenz von etwa 130 Hz betrieben wird. Zum Zünden der Entladungslampe 50 wird die elektrische Schaltung 1 verwendet, die in einem elektronischen Vorschaltgerät realisiert ist. Das Zünden der Entladungslampe 50 erfolgt mit Hilfe einer Initialspannung 70, die mit mehreren Spannungsimpulsen 30 bis 33 überlagert wird (Figur 3) . Die Initialspannung 70 der Entladungslampe 50 beträgt etwa 160 V. Die Betriebsspannung 71, mit der die Entladungslampe 50 nach dem Zünden betreiben wird, liegt bei etwa 105 V.
Die elektrische Schaltung 1 ist derart ausgestaltet, dass zwei zeitlich aufeinander folgende Spannungsimpulse 30 und 31 einen Impulsabstand 34 von etwa 180 ns aufweisen. Diese Spannungsimpulse 30 und 31 verfügen jeweils über eine
Halbwertsbreite 35 von etwa 60 ns . Die Spannungsmaxima der Spannungsimpulse betragen etwa 800 V mit entgegengesetzten Vorzeichen. Die InitialSpannung 70 der Entladungslampe 50 wird also von einer WechselSpannung mit einer Folgefrequenz von etwa 2,7 MHz überlagert. Diese Wechselspannung aus den Spannungsimpulsen 30 bis 33 führt dazu, dass das Gas der Entladungslampe 50 ionisiert wird. Es kommt zum Zünden der Entladungslampe 50.
Die elektrische Schaltung 1 (Figuren 1 und 2) weist einen primären Schwingkreis (Erregerschwingkreis) 10, einen sekundären Schwingkreis 20 und als induktives Koppelelement zum induktiven Koppeln der beiden Schwingkreise 10 und 20 einen Transformator 40 auf. Die beiden Schwingkreise 10 und 20 sind über den Transformator 40 galvanisch getrennt . Der Transformator 40 ist zudem ein HF-HV-Transformator mit einer Betriebsfrequenz von etwa 2,7 MHz. Die Primärinduktivität 41 des Transformators 40 ist Bestandteil des primären Schwingkreises 10. Die Sekundärinduktivitat des Transformators 40 ist Bestandteil des sekundären Schwingkreises 20. Die Induktivität der Primärinduktivität 41 beträgt etwa 24,7 μH. Die Induktivität der Sekundärinduktivität beträgt etwa 12,5 μH. Dies bedeutet, dass der Transformator 40 ein Abwärtstransformator ist. Der Kopplungsfaktor zwischen der Primärinduktivitat 41 und der Sekundärinduktivität 42 beträgt etwa 0,90. Ein
Gleichstromwiderstand der Sekundärinduktivität beträgt etwa 0,4 Ω, so dass im Betrieb der Entladungslampe 50 eine Verlustleistung von etwa 100 mW verursacht wird.
Mit Hilfe des primären Schwingkreises 10 werden über den
Transformator 40 die Spannungsimpulse 30 bis 33 im sekundären Schwingkreis 20 erzeugt und an die Elektroden 51 und 52 der Entladungslampe 50 weitergeleitet. Dazu ist der sekundäre Schwingkreis 20 mit den Elektroden 51 und 52 der Entladungslampe 50 elektrisch leidend verbunden.
Der primären Schwingkreis 10 weist einen primären Eingangsanschluss 11 zum Anlegen eines primären Eingangspotentials auf. Das primäre Eingangspotential beträgt 120 V. Am primären Bezugspotentialanschluss 12 liegt das
Erdpotential an. Darüber hinaus ist eine Primärkapazität 14 mit einer Primärkapazitätselektrode 141 und einer Primärkapazitätsgegenelektrode 142 vorhanden. Die Primärinduktivitat 41 des Transformators 40 weist einen Primärinduktivitätsanschluss 411 und einem weiteren Primärinduktivitätsanschluss 412 auf. Der primäre Eingangsanschluss 11, der Primärinduktivitätsanschluss 411 der Primärinduktivitat 41 und die Primärkapazitätselektrode
141 der Primärkapazität 14 weisen einen gemeinsamen Knotenpunkt 101 auf. Sie sind elektrisch leitend miteinander verbunden. Der weitere Primärinduktivitätsanschluss 412 der Primärinduktivität 41 und die Primärkapazitätsgegenelektrode
142 der Primärkapazität 14 weisen einen gemeinsamen Knotenpunkt 102 auf. Zudem ist ein Hochfrequenzschalter 13 vorhanden zum Herstellen und/oder Unterbrechen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem primären Bezugspotentialanschluss 12 und dem Knotenpunkt 102 der
Primärkapazitätsgegenelektrode 142 der Primärkapazität 14 und des weiteren Primärinduktivitätsanschlusses 412 der Primärinduktivität 41.
Die Primärkapazität 14 weist eine Kapazität von etwa 1800 pF auf. Der Hochfrequenzschalter 13 weist einen MOS-Transistor auf. Der MOS-Transistor ist ein CoolMOS®-Transistor. Dieser Transistor wird im Beispiel mit einer Frequenz von etwa 2,7 MHz betrieben. Die Einschaltdauer zum Erzeugen der Spannungsimpulse beträgt etwa 70 ns .
Der sekundäre Schwingkreis 20 ist mit der Entladungslampe 50 elektrisch leitend verbunden, so dass die im sekundären Schwingkreis 20 erzeugten Spannungsimpulse 30 bis 33 an die Entladungslampe 50 weitergeleitet werden. Der sekundäre
Schwingkreis 20 weist einen sekundären Eingangsanschluss (21) zum Anlegen eines sekundären Eingangspotentials auf. Das sekundäre Eingangspotential beträgt etwa 160 V. Am sekundären Bezugspotentialanschluss 22 wird das sekundäre Bezugspotential (Erdpotential) angelegt. Die
Sekundärinduktivitat 42 des Transformators 40 verfügt über einen Sekundärinduktivitätsanschluss 421 und einen weiteren Sekundärinduktivitätsanschluss 422. Daneben ist eine Sekundärkapazität 23 (Zündkondensator) mit einer Sekundärkapazitätselektrode 231 und einer Sekundärkapazitätsgegenelektrode 232 und eine weitere Sekundärkapazität 24 (Erdungskondensator) mit einer weiteren Sekundärkapazitätselektrode 241 und einer weiteren Sekundärkapazitätsgegenelektrode (242) vorhanden. Die Sekundärkapazität weist eine Kapazität von etwa 1700 pF und die weitere Sekundärkapazität eine Kapazität von etwa 47 nF auf.
Die Sekundärkapazitätselektrode 231 der Sekundärkapazität 23, der Sekundärinduktivitätsanschluss 421 der Sekundärinduktivität 42 und eine Lampenelektrode 51 der Entladungslampe 50 sind elektrisch miteinander verbunden und weisen einen gemeinsamen Knotenpunkt 201 auf. Der sekundäre Eingangsanschluss 21, die weitere Sekundärkapazitätselektrode 241 der Sekundärkapazität 24 und der weitere Sekundärinduktivitätsanschluss 422 der Sekundärinduktivitat 42 weisen einen gemeinsamen Knotenpunkt 202 aufweisen.
Darüber hinaus sind die Sekundärkapazitätsgegenelektrode 232 der Sekundärkapazität 23, die weitere Sekundärkapazitätsgegenelektrode 242 der weiteren Sekundärkapazität 24, der sekundäre Bezugspotentialanschluss 22 und eine Lampengegenelektrode 52 der Entladungslampe 50 elektrisch miteinander verbunden und weisen einen gemeinsamen Knotenpunkt 203 auf.
In einem ersten Ausführungsbeispiel (Figur 1) sind der sekundäre Schwingkreis 20 der elektrischen Schaltung 1 und die Entladungslampe 50 über eine relativ kurze elektrische Leitung miteinander verbunden. Die Zünddauer zum Zünden der Entladungslampe 50 beträgt etwa 50 μs.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel (Figur 2) sind der sekundäre Schwingkreis 20 der elektrischen Schaltung 1 und die Entladungslampe 50 über eine lange elektrische Leitung mit eine Kabellänge von 2 x 1,5 m verbunden (Zuleitung zur Lampenelektrode 51 und Zuleitung zur Lampengegenelektrode 52). Diese lange elektrische Leitung ist im Schaltbild Figur 2 als Kabelinduktivität 60 und weitere Kabelinduktivität 61 angedeutet. Näherungsweise beträgt die Summe der
Induktivitäten der Kabelinduktivität 60 und der weiteren Kabelinduktivität 61 etwa 12 μH. Trotz der Kabellänge kann die Lampe ohne Zündfunktionsverlust und ohne
Schaltnachtrimmung betrieben werden. Die Zünddauer zum Zünden der Entladungslampe 50 ist mit etwa 160 μs länger als im ersten Ausführungsbeispiel .

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Schaltung (1) zum Zünden mindestens einer Entladungslampe (50) durch Anlegen mindestens eines Spannungsimpulses (30, 31, 32, 33) an eine Elektrode (51, 52) der Entladungslampe (50), dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung (1) derart ausgestaltet ist, dass zum Zünden der Entladungslampe mindestens zwei zeitlich aufeinander folgende Spannungsimpulse (30, 31) mit einem aus dem Bereich von einschließlich 2 , 5 ns bis einschließlich 5 μs ausgewählten Impulsabstand (34) erzeugt werden können.
2. Elektrische Schaltung nach Anspruch 1, wobei die
Spannungsimpulse (30, 31, 32, 33) eine aus dem Bereich von einschließlich 1,25 ns bis einschließlich 2,5 μs ausgewählte Halbwertsbreite (35) aufweisen.
3. Elektrische Schaltung (1) nach Anspruch 1 oder 2, aufweisend mindestens einen primären Schwingkreis (10) , mindestens einen sekundären Schwingkreis (20) und mindestens ein induktives Koppelelement (40) , wobei der primäre Schwingkreis (10) und der sekundäre Schwingkreis (20) über das induktive Koppelelement (40) zum induktiven Erzeugen der Spannungsimpulse (30, 31, 32, 33) im sekundären Schwingkreis (20) miteinander gekoppelt sind und der sekundäre Schwingkreis (20) und die Entladungslampe (50) zum Weiterleiten der Spannungsimpulse (30, 31, 32, 33) an die Elektrode (51, 52) der Entladungslampe (50) elektrisch leitend verbunden sind.
4. Elektrische Schaltung nach Anspruch 3, wobei der primäre Schwingkreis (10) und der sekundäre Schwingkreis (20) galvanisch getrennt sind.
5. Elektrische Schaltung nach Anspruch 3 oder 4, wobei das induktive Koppelelement (40) mindestens einen Transformator mit mindestens einer Primärinduktivität
(41) und mindestens einer Sekundärinduktivität (42) aufweist und die Primärinduktivität (41) ein Bestandteil des primären Schwingkreises (10) und die
Sekundärinduktivitat (42) ein Bestandteil des sekundären Schwingkreises (20) ist.
6. Elektrische Schaltung nach Anspruch 5, wobei der Transformator (40) ein Abwärtstransformator ist bei dem eine Induktivität der Primärinduktivität (41) höher ist als eine Induktivität der Sekundärinduktivität (42).
7. Elektrische Schaltung nach Anspruch 6, wobei die Induktivität der Sekundärinduktivitat aus dem Bereich von einschließlich 0,3 μH bis einschließlich 100 μH ausgewählt ist.
8. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei ein Kopplungsfaktor zwischen der
Primärinduktivität (41) und der Sekundärinduktivität
(42) des Transformators (40) aus dem Bereich von einschließlich 0,5 bis einschließlich 1,0, insbesondere aus dem Bereich von einschließlich 0,85 bis 0,95 ausgewählt ist.
9. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei der Transformator ein Hochfrequenz-Hochvolt- Transformator ist.
10. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, mit einem primären Schwingkreis (10) , aufweisend einen primären Eingangsanschluss (11) zum Anlegen eines primären Eingangspotentials, einen primären Bezugspotentialanschluss (12) zum Anlegen eines primären Bezugspotentials, - eine Primärkapazität (14) mit einer
Primärkapazitätselektrode (141) und einer Primärkapazitätsgegenelektrode (142) und die Primärinduktivität (41) des Transformators (40) mit einem Primärinduktivitätsanschluss (411) und einem weiteren Primärinduktivitätsanschluss (412), wobei der primäre Eingangsanschluss (11), der Primärinduktivitätsanschluss (411) der Primärinduktivität (41) und die Primärkapazitätselektrode (141) der Primärkapazität (14) einen gemeinsamen Knotenpunkt (101) aufweisen, der weitere Primärinduktivitätsanschluss (412) der Primärinduktivitat (41) und die Primärkapazitätsgegenelektrode (142) der Primärkapazität (14) einen gemeinsamen Knotenpunkt (102) aufweisen und ein Hochfrequenzschalter (13) vorhanden ist zum Herstellen und/oder Unterbrechen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem primären Bezugspotentialanschluss (12) und dem Knotenpunkt (102) der Primärkapazitätsgegenelektrode (142) der Primärkapazität (14) und des weiteren Primärinduktivitätsanschlusses (412) der Primärinduktivität (41) .
11. Elektrische Schaltung nach Anspruch 10, wobei der Hochfrequenzschalter (13) mindestens einen MOS- Transistor aufweist.
12. Elektrische Schaltung nach Anspruch 11, wobei der Hochfrequenzschalter (13) eine aus dem Bereich von einschließlich 100 kHz bis einschließlich 200 MHz ausgewählte Schaltfrequenz aufweist.
3. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, mit einem sekundären Schwingkreis (20) , aufweisend einen sekundären Eingangsanschluss (21) zum Anlegen eines sekundären Eingangspotentials, einen sekundären Bezugspotentialanschluss (22) zum Anlegen eines sekundären Bezugspotentials, die Sekundärinduktivität (42) des Transformators (40) mit einem Sekundärinduktivitätsanschluss (421) und einem weiteren Sekundärinduktivitätsanschluss (422), mindestens eine Sekundärkapazität (23) mit einer Sekundärkapazitätselektrode (231) und einer Sekundärkapazitätsgegenelektrode (232) , mindestens eine weitere Sekundärkapazität (24) mit einer weiteren Sekundärkapazitätselektrode (241) und einer weiteren Sekundärkapazitätsgegenelektrode (242), wobei die Sekundärkapazitätselektrode (231) der Sekundärkapazität (23), der Sekundärinduktivitätsanschluss (421) der
Sekundärinduktivität (42) und eine Lampenelektrode (51) der Entladungslampe (50) einen gemeinsamen Knotenpunkt (201) aufweisen, der sekundäre Eingangsanschluss (21) , die weitere Sekundärkapazitätselektrode (241) der Sekundärkapazität (24) und der weitere Sekundärinduktivitätsanschluss (422) der Sekundärinduktivität (42) einen gemeinsamen Knotenpunkt (202) aufweisen und die Sekundärkapazitätsgegenelektrode (232) der Sekundärkapazität (23) , die weitere
Sekundärkapazitätsgegenelektrode (242) der weiteren Sekundärkapazität (24) , der sekundäre Bezugspotentialanschluss (22) und eine Lampengegenelektrode (52) der Entladungslampe (50) einen gemeinsamen Knotenpunkt (203) aufweisen.
14. Verfahren zum Zünden einer Entladungslampe (50) durch Anlegen mindestens eines Spannungsimpulses (30, 31, 32, 33) an eine Elektrode (51, 52) der Entladungslampe (50), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei zeitlich aufeinander folgende
Spannungsimpulse (30, 31) mit einem aus dem Bereich von einschließlich 2 , 5 ns bis einschließlich 5 μs ausgewählten Impulsabstand (34) erzeugt werden, die an die Elektrode (50, 51) der Entladungslampe (50) weitergeleitet werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14 unter Verwendung einer elektrischen Schaltung (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 13, wobei mit Hilfe des primären .Schwingkreises (10) im sekundären Schwingkreis (20) die Spannungsimpulse (30, 31, 32, 33) erzeugt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, wobei eine Zünddauer des Zündens der Entladungslampe (50) aus dem Bereich von einschließlich 1 μs bis einschließlich 200 μs und insbesondere aus dem Bereich von einschließlich 10 μs bis einschließlich 200 μs ausgewählt wird.
17. Verfahren, wobei eine Entladungslampe (50) verwendet wird, die mit einem rechteckformigen Wechselstrom betrieben wird.
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