WO2013117391A1 - Hochdruckentladungslampe - Google Patents

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WO2013117391A1
WO2013117391A1 PCT/EP2013/050684 EP2013050684W WO2013117391A1 WO 2013117391 A1 WO2013117391 A1 WO 2013117391A1 EP 2013050684 W EP2013050684 W EP 2013050684W WO 2013117391 A1 WO2013117391 A1 WO 2013117391A1
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WO
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pressure discharge
lamp
discharge lamp
inductance
arc
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/050684
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Boenigk
Ulrike Voigt
Peter Flesch
Markus Zahn
Original Assignee
Osram Gmbh
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J61/00—Gas-discharge or vapour-discharge lamps
    • H01J61/02—Details
    • H01J61/04—Electrodes; Screens; Shields
    • H01J61/10—Shields, screens, or guides for influencing the discharge
    • H01J61/106—Shields, screens, or guides for influencing the discharge using magnetic means
    • 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
    • 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
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    • H05B41/02—Details
    • H05B41/04—Starting switches
    • H05B41/042—Starting switches using semiconductor devices

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure discharge lamp ge ⁇ Frankfurtss the preamble of claim 1.
  • Such a high-pressure discharge lamp is disclosed, for example, in Offenlegungsschrift EP 0 975 007 A1.
  • This document describes a high pressure discharge lamp with a lamp socket arranged in the operating device for the high pressure discharge lamp and at least egg ⁇ ner inductance generated during operation of the lamp a Mag- netfeld time with alternating polarity.
  • the inductor is a toroidal core Trans ⁇ formator, which is designed as ignition transformer, and whose secondary winding is connected in the lamp circuit.
  • the high pressure discharge lamp according to the invention owns a ⁇ NEN lamp base and, disposed therein operating or ignition apparatus for the high pressure discharge lamp, the operating or ignition device, at least one Inductance, which is designed such that it generates a magnetic field with a time-varying polarity during operation of the high-pressure discharge lamp.
  • the above generated by the at least one inductor magnetic field phase in synchronization with a magnetic field which is generated by a discharge arc of the high pressure discharge lamp during lamp operation and the at least one inductor is aligned ⁇ art that by interaction between the aforementioned magnetic fields attractive or repulsive forces be exercised on the discharge arc.
  • the invention is therefore particularly advantageously applicable to high-pressure discharge lamps which are used in motor vehicle headlamps, since they are frequently exposed to vibrations .
  • the effect of vibrations of the motor vehicle is reduced to the discharge arc of the high pressure discharge lamp according to the invention, since work by the interaction Zvi ⁇ rule the phase synchronous magnetic fields of the at least one inductor and the discharge arc attractive or repulsive forces on the discharge arc which is opposite to the resistance of the discharge arc increase mechanical vibrations and shocks.
  • the at least one inductor is arranged in the operating or igniting device such that it can be driven by the lamp current during lamp operation High-pressure discharge lamp or by a current souflös ⁇ Sen, which is in phase with the lamp current.
  • a current souflös ⁇ Sen which is in phase with the lamp current.
  • the at least one inductor is designed as a winding of an ignition transformer of the operating or ignition device.
  • the at least one inductor is a secondary winding of the ignition transformer of the operating or ignition of the high pressure discharge lamp, because the secondary winding of the ignition transformer can be arranged in the circuit of the high-pressure discharge lamp, so that the secondary ⁇ winding of the ignition transformer after ignition of the gas discharge in the High-pressure discharge lamp is flowed through by the lamp current.
  • the high pressure discharge lamp and the at least one inductance in the bridge branch ei ⁇ nes-bridge inverter in particular a Vollbrü- cken functionalrichters or half-bridge inverter, ge ⁇ on.
  • the bridge inverter allows a periodically reversing polarity reversal of the current direction of the discharge path of the high-pressure discharge lamp flowing ⁇ lamp current and thereby allows a homogeneous gas discharge with a correspondingly uniform discharge arc.
  • the additional arrangement of the at least one inductance in the bridge arm of the bridge inverter ensures in a simple manner that the lamp current and the current through the at least one inductor are in phase and, accordingly, the one generated by the at least one inductor and the discharge arc Magnetic fields are phase synchronous.
  • the at least one inductor is preferably formed and arranged such that a fictitious Verbin ⁇ extension axis of the magnetic poles of the magnetic field generated by it ⁇ lies in a plane perpendicular to the discharge arc of the high pressure discharge lamp.
  • the at least one inductor preferably so formed from ⁇ and arranged that the aforesaid fictitious connecting axis of the magnetic poles of the magnetic field generated by it is arranged outside an imaginary plane passing through the ends of the discharge arc axis to the interaction between the aforementioned magnetic fields with respect to the force to optimize on the discharge arc.
  • the at least one inductance and the notional plane passing through the ends of the ⁇ Entladungsbo axis askew and perpendicular to each other arranged in the mathematical sense.
  • the at least one inductor has a rod core which is oriented perpendicular to the discharge arc.
  • the at least one inductance has a magnetic field still acting at a relatively large distance from it, which is still effective at the location of the discharge arc in order to permit interaction with the magnetic field of the discharge arc.
  • the at least one inductance is preferably a bar-core transformer which is designed as an ignition transformer for the operating or ignition device of the high-pressure discharge lamp.
  • the inventive high-pressure discharge lamp is designed as a motor vehicle headlight lamp with horizontally ver secureddem discharge arc and the at least one inductor is placed in the lamp base in such a way that it is arranged either below or above ei ⁇ ner imaginary horizontal plane passing through the ends of the discharge arc.
  • the at least one inductor is placed in the lamp base in such a way that it is arranged either below or above ei ⁇ ner imaginary horizontal plane passing through the ends of the discharge arc.
  • the at least one inductance can be arranged, for example, such that the forces acting on the discharge arc are directed downwards in order to counteract the convection-induced upward curvature of the discharge arc. Usually, these forces are insufficient to neutralize the convection-related upward curvature of the discharge arc. For this reason, the two preferred arrangements mentioned above are equivalent to the at least one inductance, namely below or above the fictitious horizontal plane passing through the ends of the discharge arc.
  • Figure 1 is a side view of a high pressure discharge lamp according to the preferredariessbei ⁇ game of the invention in a schematic representation
  • Figure 2 is a plan view of the base-remote Endab ⁇ section of the discharge vessel in Figure 1 pictured high-pressure discharge lamp schematic representation
  • FIG 3 is a circuit diagram of the operating device and the ignition device, which are arranged in the lamp cap of the high-pressure discharge lamp shown in Figures 1 and 2
  • Figures 4-7 A schematic representation of the interaction between the magnetic fields of the rod core transformer and the discharge arc for different phases of the magnetic fields
  • the high-pressure discharge lamp according to the preferred exporting ⁇ approximately example of the invention is a halo- gen-halide high-pressure discharge lamp 1 of Automotive ⁇ generating spotlight, which are arranged in a horizontal position, that is, in a horizontal plane Discharge path is operated, wherein the discharge path is defined by the projecting into the interior 11 of the discharge vessel 10 ends of the electrodes 23, 24.
  • the orientation of the high-pressure discharge lamp 1 shown in FIG. 1 therefore does not correspond to its operating position.
  • This high pressure discharge lamp 1 has a discharge ⁇ vessel 10 of quartz glass having an interior space 11 and two diametrically arranged, sealed end portions 12, 13, in each of which a current supply 21, 22 is arranged.
  • a current supply 21, 22 is arranged in the interior 11 of the discharge vessel 10 ra ⁇ gen
  • two diametrically arranged electrodes 23, 24, each ⁇ Weil's a molybdenum foil 25, 26 with one of the current Feeds 21, 22 are connected. Between the electrodes 23, 24, a discharge arc 60 bridging the discharge gap is formed during lamp operation.
  • an ionizable filling is included, which consists for example of xenon gas and metal halides.
  • the discharge vessel 10 is made of quartz glass vice ⁇ ben by an outer bulb 14, absorbing ultraviolet radiation dopants is provided.
  • the outer bulb 14 is fixed to the end sections 12, 13 of the discharge vessel 10. Which consists of the two lamp vessels 10, 14 assembly is anchored by means of a bracket 31 with their near the base end portion 13 in a lamp cap 30 of the high-pressure discharge lamp.
  • the lamp cap 30 forms an overall housing with a lid 32 and a socket 33, which holds the electrical connections of the high pressure discharge lamp ⁇ ent.
  • the distal end portion of the socket 12 outstand ⁇ constricting power supply 21 is returned through a provided with a ceramic insulation 28 return conductor 27 for Lampenso- ekel 30th
  • an operating device 4 for the operation of the high-pressure discharge lamp including an ignition device 5 is housed for igniting the gas discharge in the high-pressure discharge lamp.
  • FIGS. 1 and 2 the position and spatial orientation of the ignition transformer 50 of the ignition device designed as a bar-core transformer are shown schematically by dashed lines. For the representation of the rod-core transformer 50 dashed lines were used because it is disposed behind the wall of the lamp cap 30, and therefore 1 and 2 normally not visible in the Dar ⁇ position of the pieces would.
  • the high-pressure ⁇ discharge lamp 1 is operated with arranged in a horizontal position, the discharge arc 60, i.e., the high-pressure discharge lamp 1 is aligned during operation, that their two electrodes 23, 24 arranged in a horizontal plane, and Although such that the arranged parallel to the outer bulb 14 portion of the current return line 27 with the ceramic insulation 28 below the electrodes 23, 24 extends. If one wanted to represent in FIGS. 1 and 2 the direction of action of the gravitation by an arrow in each case in order to mark the operating position of the high-pressure discharge lamp, then this arrow would point from right to left in FIG. 1 and from top to bottom in FIG.
  • Trained as a rod core transformer ignition transformer 50 is arranged according to the Favor ⁇ th embodiment of the invention above a ho ⁇ zontal plane passing through the ends of the electrodes 23, 24 attached to the discharge arc 60.
  • the abovementioned rod core transformer can also be arranged below a horizontal plane which extends through the ends of the discharge arc 60 which adjoins the electrodes 23, 24.
  • Figure 2 shows a plan view of the base-remote from the Endab ⁇ section 12 of the discharge vessel 10 led out power supply 21 of the high pressure discharge lamp 1.
  • the operating position of the high pressure discharge lamp 1 is shown kor ⁇ rectly.
  • the power supply 21 as well as the electrodes 23, 24 extend in the horizontally disposed longitudinal axis of the high pressure discharge lamp 1.
  • the rod-core transformer 50 is arranged above the aforesaid longitudinal axis and the comparable ⁇ parallel to the outer piston 14 current section of the current return line 27 with its ceramic insulation 28 is disposed below the aforementioned longitudinal ⁇ axis.
  • the operating device 4 essentially has a voltage converter 40 which generates the voltages required for operating the high-pressure discharge lamp and the ignition device 5 from the vehicle electrical system voltage of the motor vehicle, and a full-bridge inverter 41, 42, 43, 44 which is connected to the voltage output of the DC link capacitor 45 Voltage converter 40 is supplied and used for periodically recurring reversal of the lamp current.
  • the ignition device 5 is designed as a pulse ignition ⁇ device, which has as essential components designed as a rod core transformer ignition transformer 50, a spark gap 51 and a firing capacitor 52.
  • FIG. 3 schematically shows a circuit diagram of the operating device 4 and the ignition device 5. During the ignition phase of the high-pressure discharge lamp 1, the ignition device 5 generates the required ignition voltage pulses for igniting the gas discharge.
  • the ignition capacitor 52 is charged to the breakdown voltage of the spark gap 51. Subsequently, the ignition capacitor 52 discharges through the now conductive spark gap 51 and through the primary winding 501 of the ignition transformer 50. Thereby, in the Se ⁇ kundärwicklung 502 of the ignition transformer 50 one or induces a plurality of high voltage pulses, the or for igniting the gas discharge in the high pressure discharge lamp 1 to lead. After ignition of the gas discharge in the high-pressure discharge lamp 1 is formed between the Electrodes 23, 24 an electrically conductive discharge arc 60, over which the lamp current flows.
  • the discharge arc 60 is shown schematically.
  • the discharge arc 60 is convection-like sickle-shaped upwards curved.
  • the ignition transformer 50 has a rod-shaped ferrite core (not shown) on which the secondary winding 502 is wound.
  • the ignition capacitor 52 is no longer charged to the breakdown voltage of the spark gap 51 after ignition of the gas discharge.
  • the high pressure discharge lamp 1 and the secondary därwicklung 502 of the ignition transformer 50 in series ge switched ⁇ and arranged in the bridge branch of the Voll stipulaten functionalrich- ters, which is formed by the four transistors 41, 42, 43, 44th
  • the lamp current therefore flows not only via the discharge arc 60, but also through the secondary winding 502 of the ignition transformer 50.
  • the two transistors 41, 44 and 42, 43 each form a simultaneously switching transistor pair 41, 44 and 42, 43.
  • transformer 71 corresponds to the magnetic field generated Mag ⁇ netfeld of a bar magnet, with the polarity of the Mag ⁇ netfeldes with the direction of current flow in the Brü ⁇ ckenzweig of the full bridge inverter 41, 42, 43, 44 is reversed periodically.
  • the magnetic field 72 generated by the discharge arc 60 corresponds to the magnetic field of a wire through which current flows.
  • the magnetic field lines surround the discharge arc 60 annularly. The direction of the field lines of the generated magnetic field from the discharge arc 60 72 also depends on the direction of the Stromflus ⁇ ses in the bridge branch of the full bridge inverter 41,
  • the bar-core transformer 50 generates a magnetic field 71 having a south magnetic pole on the left side and a north magnetic pole on the right side of the bar core.
  • the Entla ⁇ -making sheet 60 produces a magnetic field 72 whose Feldli ⁇ nien are oriented counterclockwise.
  • repulsive forces 73 which act on the discharge arc 60 in the vertical direction, arise due to the interaction of the two magnetic fields 71, 72.
  • the polarity of the magnetic field 71 generated by the rod core transformer 50 depends not only on the direction of the current flow in the bridge branch of the full-bridge inverter 41, 42, 43, 44, but additionally also on the winding sense of the secondary winding 502 of the rod core transformer 50. If the winding sense of the secondary winding 502 of the bar-core transformer 50 is changed, for example, by swapping the two terminals of the secondary winding 502 in the bridge branch of Figure 3, the direction of current flow through the secondary winding 502 will rotate although the polarity of the bridge current has not changed. Instead of the situation according to the representation of FIG. 4, the situation according to the illustration of FIG. 6 is now obtained.
  • the rod core transformer Due to the changed winding sense, the rod core transformer produces toroid 50 ', which apart from the winding sense of the secondary winding 502 is identical to the rod core transformer 50, a magnetic field 71' which forms a north magnetic pole on the left side and a south magnetic pole on the right side as shown in FIG.
  • the magnetic field 72 generated by the discharge arc 60 is identical to the magnetic field 72 according to FIG. 4. Due to the interaction of the two magnetic fields 71 ', 72, attractive forces 73' which act on the discharge arc 60 in the vertical direction arise.
  • the two magnetic fields 71 ', 72 are simultaneously reversed in accordance with the current flow in the bridge branch of the full-bridge inverter in the switching cycle of the transistor pairs 41, 44 or 42, 43, and are thus phase-synchronized.
  • the forces 73 'acting on the discharge arc 60 in the vertical direction also make it difficult in this case to deflect the discharge arc 60 in the vertical direction and thereby improving vibration resistance of the Ent ⁇ charge arc 60th
  • the ignition transformer 50 designed as a rod-core transformer can also be arranged below the horizontal plane running through the ends of the discharge arc 60.
  • the ignition transformer 50 designed as a rod-core transformer can also be arranged below the horizontal plane running through the ends of the discharge arc 60.
  • the invention can also be applied to ignition transformers having a U-core instead of the rod core.
  • the invention is not limited to high-pressure discharge lamps with mercury-free filling according to the preferred embodiment explained above, but can also be used for example on high-pressure discharge lamps with mercury-containing filling.
  • the invention can also be applied to high-pressure discharge lamps which have only one ignition device and no complete operating device in the lamp cap.
  • the invention can also be applied to other types of high-pressure discharge lamps and is not limited to motor vehicle headlight lamps.

Landscapes

  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Lighting Device Outwards From Vehicle And Optical Signal (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe mit einem Lampensockel (30) und einer im Lampensockel (30) der Hochdruckentladungslampe angeordneten Betriebs- (4) oder Zündvorrichtung (5) für die Hochdruckentladungslampe (1), wobei die Betriebs- (4) oder Zündvorrichtung (5) mindestens eine Induktivität (50) aufweist, die derart ausgebildet ist, dass sie während des Betriebs der Hochdruckentladungslampe (1) ein Magnetfeld (71) mit zeitlich wechselnder Polarität erzeugt, wobei das Magnetfeld (71) der mindestens einen Induktivität (50) phasensynchron zu einem Magnetfeld (72) ist, das während des Lampenbetriebs durch einen Entladungsbogen (60) der Hochdruckentladungs- lampe (1) erzeugt wird und die mindestens eine Induktivität (50) derart ausgerichtet ist, dass durch Wechselwirkung zwischen den vorgenannten Magnetfeldern (71, 72) anziehende oder abstoßende Kräfte (73) auf den Entladungsbogen (60) wirken.

Description

Hochdruckentladungslampe
Die Erfindung betrifft eine Hochdruckentladungslampe ge¬ mäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
I . Stand der Technik
Eine derartige Hochdruckentladungslampe ist beispielswei- se in der Offenlegungsschrift EP 0 975 007 AI offenbart. Dieses Schrift beschreibt eine Hochdruckentladungslampe mit einer im Lampensockel angeordneten Betriebsvorrichtung für die Hochdruckentladungslampe und mindestens ei¬ ner Induktivität, die während des Lampenbetriebs ein Mag- netfeld mit zeitlich wechselnder Polarität erzeugt. Bei der Induktivität handelt es sich um einen Ringkerntrans¬ formator, der als Zündtransformator ausgebildet ist und dessen Sekundärwicklung in den Lampenstromkreis geschaltet ist.
II. Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Hochdruckentladungs¬ lampe mit einer erhöhten Stabilität des Entladungsbogens gegenüber Erschütterungen bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Hochdruck- entladungslampe mit den Merkmalen aus dem Anspruch 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäße Hochdruckentladungslampe besitzt ei¬ nen Lampensockel und eine darin angeordnete Betriebs- oder Zündvorrichtung für die Hochdruckentladungslampe, wobei die Betriebs- oder Zündvorrichtung mindestens eine Induktivität aufweist, die derart ausgebildet ist, dass sie während des Betriebs der Hochdruckentladungslampe ein Magnetfeld mit zeitlich wechselnder Polarität erzeugt. Erfindungsgemäß ist das vorgenannte, von der mindestens einen Induktivität erzeugt Magnetfeld phasensynchron zu einem Magnetfeld, das während des Lampenbetriebs durch einen Entladungsbogen der Hochdruckentladungslampe erzeugt wird und die mindestens eine Induktivität ist der¬ art ausgerichtet, dass durch Wechselwirkung zwischen den vorgenannten Magnetfeldern anziehende oder abstoßende Kräfte auf den Entladungsbogen ausgeübt werden.
Es hat sich gezeigt, dass durch die vorgenannten Merkmale der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe eine Ver¬ besserung der Stabilität ihres Entladungsbogens gegenüber mechanischen Schwingungen und Erschütterungen erreicht wird. Die Erfindung ist daher besonders vorteilhaft bei Hochdruckentladungslampen anwendbar, die in Kraftfahrzeugscheinwerfern eingesetzt sind, da diese häufig Er¬ schütterungen ausgesetzt sind. Durch die Erfindung wird die Auswirkung von Erschütterungen des Kraftfahrzeugs auf den Entladungsbogen der erfindungsgemäßen Hochdruckentladungslampe reduziert, da durch die Wechselwirkung zwi¬ schen den phasensynchronen Magnetfeldern der mindestens einen Induktivität und des Entladungsbogens anziehende oder abstoßend Kräfte auf den Entladungsbogen wirken, welche die Resistenz des Entladungsbogen gegenüber mechanischen Schwingungen und Erschütterungen erhöhen.
Vorteilhafterweise ist die mindestens eine Induktivität derart in der Betriebs- oder Zündvorrichtung angeordnet, dass sie während des Lampenbetriebs vom Lampenstrom der Hochdruckentladungslampe oder von einem Strom durchflös¬ sen wird, der phasensynchron mit dem Lampenstrom ist. Dadurch lässt sich auf technisch einfache Weise gewährleis¬ ten, dass das von der mindestens einen Induktivität er- zeugte Magnetfeld phasensynchron zu dem Magnetfeld ist, das von dem Entladungsbogen erzeugt wird, weil der Lampenstrom über die von den Gasentladungselektroden der Hochdruckentladungslampe definierte Entladungsstrecke fließt, die vom Entladungsbogen überspannt wird. Vorzugsweise ist die mindestens eine Induktivität als Wicklung eines Zündtransformators der Betriebs- oder Zündvorrichtung ausgebildet. Dadurch ergibt sich für die erfindungsgemäße Hochdruckentladungslampe kein zusätzli¬ cher Aufwand. Insbesondere ist kein zusätzliches Bauteil erforderlich, um das Magnetfeld zur Stabilisierung des Entladungsbogens zu erzeugen. Besonders bevorzugt ist die mindestens eine Induktivität eine Sekundärwicklung des Zündtransformators der Betriebs- oder Zündvorrichtung der Hochdruckentladungslampe, weil die Sekundärwicklung des Zündtransformators in dem Stromkreis der Hochdruckentla¬ dungslampe angeordnet sein kann, so dass die Sekundär¬ wicklung des Zündtransformators nach erfolgter Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe vom Lampenstrom durchflössen wird. Vorteilhafterweise sind die Hochdruckentladungslampe und die mindestens eine Induktivität in den Brückenzweig ei¬ nes Brückenwechselrichters, insbesondere eines Vollbrü- ckenwechselrichters oder Halbbrückenwechselrichters, ge¬ schaltet. Der Brückenwechselrichter ermöglicht eine peri- odisch wiederkehrende Umpolung der Stromrichtung des über die Entladungsstrecke der Hochdruckentladungslampe flie¬ ßenden Lampenstroms und erlaubt dadurch eine homogene Gasentladung mit einem entsprechend gleichmäßigen Entla- dungsbogen. Außerdem ist durch die zusätzliche Anordnung der mindestens einen Induktivität in dem Brückenzweig des Brückenwechselrichters auf einfache Weise gewährleistet, das der Lampenstrom und der Strom durch die mindestens eine Induktivität in Phase sind und dem entsprechend auch die von der mindestens einen Induktivität und dem Entla- dungsbogen generierten Magnetfelder phasensynchron sind.
Die mindestens eine Induktivität ist vorzugsweise derart ausgebildet und angeordnet, dass eine fiktive Verbin¬ dungsachse der Magnetpole des von ihr erzeugten Magnet¬ felds in einer Ebene senkrecht zum Entladungsbogen der Hochdruckentladungslampe liegt. Dadurch werden aufgrund der Wechselwirkung zwischen dem von der mindestens einen Induktivität erzeugten Magnetfeld und dem vom Entladungs¬ bogen erzeugten Magnetfeld auf den Entladungsbogen wirkende Kräfte generiert, die senkrecht zum Entladungsbogen wirken. Diese Kräfte sind geeignet, eine erschütterungs¬ bedingte Auslenkung des Entladungsbogens zu erschweren und den Entladungsbogen zu stabilisieren. Außerdem ist die mindestens eine Induktivität vorzugsweise derart aus¬ gebildet und angeordnet, dass die vorgenannte fiktive Verbindungsachse der Magnetpole des von ihr erzeugten Magnetfelds außerhalb einer fiktiven, durch die Enden des Entladungsbogens verlaufenden Achse angeordnet ist, um die Wechselwirkung zwischen den vorgenannten Magnetfeldern hinsichtlich der Krafteinwirkung auf den Entladungs- bogen zu optimieren. Vorzugsweise sind zu dem vorgenann- ten Zweck die fiktive Verbindungsachse der Magnetpole des von der mindestens einen Induktivität erzeugten Magnet¬ felds und die fiktive, durch die Enden des Entladungsbo¬ gens verlaufende Achse im mathematischen Sinn windschief und senkrecht zueinander angeordnet.
Vorzugsweise weist die mindestens eine Induktivität einen Stabkern auf, der senkrecht zum Entladungsbogen orientiert ist. Durch den Stabkern weist die mindestens eine Induktivität ein noch in relativ großem Abstand von ihr wirkendes Magnetfeld auf, das am Ort des Entladungsbogens noch wirksam ist, um eine Wechselwirkung mit dem Magnetfeld des Entladungsbogens zu erlauben. Aufgrund der vor¬ genannten Orientierung des Stabkerns ist auf einfache Weise gewährleistet, dass die durch die Wechselwirkung zwischen dem von der mindestens einen Induktivität erzeugten Magnetfeld und dem vom Entladungsbogen erzeugten Magnetfeld generierten Kräfte, die auf den Entladungsbo¬ gen wirken, senkrecht zum Entladungsbogen gerichtet sind. Vorzugsweise handelt es sich bei der mindestens einen In- duktivität um einen Stabkerntransformator, der als Zündtransformator der Betriebs- oder Zündvorrichtung der Hochdruckentladungslampe ausgebildet ist.
Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Hochdruckentla¬ dungslampe als Kraftfahrzeugscheinwerferlampe mit hori- zontal verlaufendem Entladungsbogen ausgebildet und die mindestens eine Induktivität ist im Lampensockel derart platziert, dass sie entweder unterhalb oder oberhalb ei¬ ner fiktiven horizontalen Ebene angeordnet ist, die durch die Enden des Entladungsbogens verläuft. Durch diese An- Ordnung sind die von den Magnetfeldern generierten, auf den Entladungsbogen wirkenden Kräfte im Wesentlichen in vertikaler Richtung gerichtet, das heißt, sie besitzen eine wesentliche Komponente, die nach unten oder oben ge¬ richtet ist. Da Erschütterungen des Kraftfahrzeugs, bei- spielsweise verursacht durch Schlaglöcher in der Straße, Schwingungen des Entladungsbogens in vertikaler Richtung anregen, können die vorgenannten, ebenfalls in vertikaler Richtung wirkenden Kräfte die Anregung solcher Schwingungen verhindern oder zumindest erschweren. Die mindestens eine Induktivität kann beispielsweise derart angeordnet sein, dass die auf den Entladungsbogen wirkenden Kräfte nach unten gerichtet sind, um der konvektionsbedingten Aufwärtskrümmung des Entladungsbogens entgegen zu wirken. Üblicherweise reichen diese Kräfte nicht aus, um die kon- vektionsbedingte Aufwärtskrümmung des Entladungsbogens zu neutralisieren. Aus diesem Grund sind die beiden bevorzugten vorgenannten Anordnungen der mindestens einen Induktivität, nämlich unterhalb oder oberhalb der fiktiven horizontalen und durch die Enden des Entladungsbogens verlaufenden Ebene, gleichwertig.
III. Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 Eine Seitenansicht einer Hochdruckentladungs- lampe gemäß dem bevorzugten Ausführungsbei¬ spiel der Erfindung in schematischer Darstellung
Figur 2 Eine Draufsicht auf den sockelfernen Endab¬ schnitt des Entladungsgefäßes der in Figur 1 abgebildeten Hochdruckentladungslampe schematischer Darstellung
Figur 3 Eine Schaltskizze der Betriebsvorrichtung und der Zündvorrichtung, die im Lampensockel der in den Figuren 1 und 2 abgebildeten Hochdruckentladungslampe angeordnet sind
Figuren 4-7 Eine schematische Darstellung der Wechselwirkung zwischen den Magnetfeldern des Stabkerntransformators und des Entladungsbogens für unterschiedliche Phasen der Magnetfelder
Wicklungssinn des Stabkerntransformators
Bei der in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellten Hochdruckentladungslampe gemäß dem bevorzugten Ausfüh¬ rungsbeispiel der Erfindung handelt es sich um eine Halo- gen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe 1 für Kraftfahr¬ zeugscheinwerfer, die in horizontaler Lage, das heißt mit in einer horizontalen Ebene angeordneten Entladungsstrecke betrieben wird, wobei die Entladungsstrecke durch die in den Innenraum 11 des Entladungsgefäßes 10 hineinragen- den Enden der Elektroden 23, 24 definiert ist. Die in Figur 1 dargestellte Orientierung der Hochdruckentladungs¬ lampe 1 entspricht daher nicht ihrer Betriebslage.
Diese Hochdruckentladungslampe 1 besitzt ein Entladungs¬ gefäß 10 aus Quarzglas mit einem Innenraum 11 und zwei diametral angeordneten, abgedichteten Endabschnitten 12, 13, in denen jeweils eine Stromzuführung 21, 22 angeordnet ist. In den Innenraum 11 des Entladungsgefäßes 10 ra¬ gen zwei diametral angeordnete Elektroden 23, 24, die je¬ weils über eine Molybdänfolie 25, 26 mit einer der Strom- zuführungen 21, 22 verbunden sind. Zwischen den Elektroden 23, 24 bildet sich während des Lampenbetriebs ein die Entladungsstrecke überbrückender Entladungsbogen 60 aus. In dem Innenraum 11 des Entladungsgefäßes 10 ist eine io- nisierbare Füllung eingeschlossen, die beispielsweise aus Xenongas und Metallhalogeniden besteht. Das Entladungsge¬ fäß 10 ist von einem Außenkolben 14 aus Quarzglas umge¬ ben, das mit Ultraviolettstrahlung absorbierenden Dotierstoffen versehen ist. Der Außenkolben 14 ist an den End- abschnitten 12, 13 des Entladungsgefäßes 10 fixiert. Die aus den beiden Lampengefäßen 10, 14 bestehende Baueinheit ist mittels einer Halterung 31 mit ihrem sockelnahen Endabschnitt 13 in einem Lampensockel 30 der Hochdruckentla¬ dungslampe verankert. Der Lampensockel 30 bildet ein Ge- häuse mit einem Deckel 32 und einer Buchse 33, welche die elektrischen Anschlüsse der Hochdruckentladungslampe ent¬ hält. Die aus dem sockelfernen Endabschnitt 12 herausra¬ gende Stromzuführung 21 ist über eine, mit einer Keramikisolierung 28 versehene Stromrückleitung 27 zum Lampenso- ekel 30 zurückgeführt. Im Innenraum des Lampensockels 30 ist eine Betriebsvorrichtung 4 für den Betrieb der Hochdruckentladungslampe inklusive einer Zündvorrichtung 5 zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe untergebracht. In den Figuren 1 und 2 ist schema- tisch mittels gestrichelter Linien die Lage und räumliche Ausrichtung des als Stabkerntransformator ausgebildeten Zündtransformators 50 der Zündvorrichtung eingezeichnet. Für die Darstellung des Stabkerntransformators 50 wurden gestrichelte Linien verwendet, weil er hinter der Wand des Lampensockels 30 angeordnet ist und daher in der Dar¬ stellung der Figuren 1 und 2 normalerweise nicht sichtbar wäre. Wie bereits oben bemerkt wurde, wird die Hochdruck¬ entladungslampe 1 mit in horizontaler Lage angeordnetem Entladungsbogen 60 betrieben, das heißt die Hochdruckent¬ ladungslampe 1 ist während des Betriebs so ausgerichtet, dass ihre beiden Elektroden 23, 24 in einer horizontalen Ebene angeordnet sind, und zwar derart, dass der parallel zum Außenkolben 14 angeordnete Abschnitt der Stromrückleitung 27 mit der Keramikisolierung 28 unterhalb den Elektroden 23, 24 verläuft. Wollte man in den Figuren 1 und 2 die Wirkungsrichtung der Gravitation jeweils durch einen Pfeil darstellen, um die Betriebslage der Hochdruckentladungslampe zu kennzeichnen, so würde dieser Pfeil in Figur 1 von rechts nach links und in Figur 2 von oben nach unten zeigen. Der als Stabkerntransformator ausgebildete Zündtransformator 50 ist gemäß dem bevorzug¬ ten Ausführungsbeispiel der Erfindung oberhalb einer ho¬ rizontalen Ebene angeordnet, die durch die Enden des an den Elektroden 23, 24 ansetzenden Entladungsbogens 60 verläuft. Alternativ kann der vorgenannte Stabkerntrans- formator aber auch unterhalb einer horizontalen Ebene angeordnet sein, die durch die Enden des an den Elektroden 23, 24 ansetzenden Entladungsbogens 60 verläuft. Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf die aus dem sockelfernen Endab¬ schnitt 12 des Entladungsgefäßes 10 herausgeführte Strom- Zuführung 21 der Hochdruckentladungslampe 1. In Figur 2 ist die Betriebslage der Hochdruckentladungslampe 1 kor¬ rekt dargestellt. Die Stromzuführung 21 sowie auch die Elektroden 23, 24 verlaufen in der horizontal angeordneten Längsachse der Hochdruckentladungslampe 1. Der Stab- kerntransformator 50 ist oberhalb der vorgenannten Längs¬ achse angeordnet und der parallel zum Außenkolben 14 ver- laufende Abschnitt der Stromrückleitung 27 mit ihrer Keramikisolierung 28 ist unterhalb der vorgenannte Längs¬ achse angeordnet.
Die Betriebsvorrichtung 4 besitzt im Wesentlichen einen Spannungswandler 40, der aus der Bordnetzspannung des Kraftfahrzeugs die zum Betrieb der Hochdruckentladungs¬ lampe und der Zündvorrichtung 5 erforderlichen Spannungen generiert, und einen Vollbrückenwechselrichter 41, 42, 43, 44, der von einem Zwischenkreiskondensator 45 am Spannungsausgang des Spannungswandlers 40 versorgt wird und zur periodisch wiederkehrenden Umpolung des Lampenstroms dient. Die Zündvorrichtung 5 ist als Impulszünd¬ vorrichtung ausgebildet, die als wesentliche Komponenten einen als Stabkerntransformator ausgebildeten Zündtrans- formator 50, eine Funkenstrecke 51 und einen Zündkondensator 52 besitzt. In Figur 3 ist schematisch eine Schaltskizze der Betriebsvorrichtung 4 und der Zündvorrichtung 5 dargestellt. Während der Zündphase der Hochdruckentla¬ dungslampe 1 erzeugt die Zündvorrichtung 5 die zum Zünden der Gasentladung erforderlichen Zündspannungsimpulse. Zu diesem Zweck wird der Zündkondensator 52 auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 51 aufgeladen. Anschließend entlädt sich der Zündkondensator 52 über die nun leitfähige Funkenstrecke 51 und über die Primärwicklung 501 des Zündtransformators 50. Dadurch werden in der Se¬ kundärwicklung 502 des Zündtransformators 50 ein oder mehrere Hochspannungsimpulse induziert, der bzw. die zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe 1 führen. Nach erfolgter Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe 1 bildet sich zwischen den Elektroden 23, 24 ein elektrisch leitender Entladungsbogen 60 aus, über den der Lampenstrom fließt. In Figur 1 ist schematisch der Entladungsbogen 60 eingezeichnet. Der Entladungsbogen 60 ist konvektionsbedingt sichelartig aufwärts gekrümmt. Der Zündtransformator 50 besitzt einen stabförmigen Ferritkern (nicht abgebildet) , auf den die Sekundärwicklung 502 gewickelt ist. Die Primärwicklung
501 ist auf ein, den Ferritkern und die Sekundärwicklung
502 umschließendes, elektrisch isolierendes Gehäuse des Zündtransformators 50 gewickelt.
Der Zündkondensator 52 wird nach erfolgter Zündung der Gasentladung nicht mehr auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke 51 aufgeladen. Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, sind die Hochdruckentladungslampe 1 und die Sekun- därwicklung 502 des Zündtransformators 50 in Serie ge¬ schaltet und im Brückenzweig des Vollbrückenwechselrich- ters angeordnet, der von den vier Transistoren 41, 42, 43, 44 gebildet wird. Der Lampenstrom fließt daher nicht nur über den Entladungsbogen 60, sondern außerdem auch durch die Sekundärwicklung 502 des Zündtransformators 50. Die beiden Transistoren 41, 44 und 42, 43 bilden jeweils ein simultan schaltendes Transistorpaar 41, 44 bzw. 42, 43. Dadurch wird die Richtung des Stromflusses in dem Brückenzweig und damit die Polarität des Lampenstroms pe- riodisch mit einer Frequenz von beispielsweise 500 Hz umgepolt .
Der Stromfluss durch die Sekundärwicklung 502 des Zündtransformators 50 und über den Entladungsbogen 60 erzeugt sowohl im Zündtransformator 50 als auch entlang des Ent- ladungsbogens 60 ein Magnetfeld 71, 72. Das vom Zünd- transformator erzeugte Magnetfeld 71 entspricht dem Mag¬ netfeld eines Stabmagneten, wobei die Polarität des Mag¬ netfeldes mit der Richtung des Stromflusses in dem Brü¬ ckenzweig des Vollbrückenwechselrichters 41, 42, 43, 44 periodisch umgepolt wird. Das vom Entladungsbogen 60 erzeugte Magnetfeld 72 entspricht dem Magnetfeld eines Strom durchflossenen Drahtes. Die Magnetfeldlinien umgeben den Entladungsbogen 60 ringförmig. Die Richtung der Feldlinien des vom Entladungsbogen 60 erzeugten Magnet- feldes 72 hängt ebenfalls von der Richtung des Stromflus¬ ses im Brückenzweig des Vollbrückenwechselrichters 41,
42, 43, 44 ab. Demzufolge wird auch die Polarität des vom Entladungsbogen 60 erzeugten Magnetfeldes 72 periodisch mit der Richtung des Stromflusses im Brückenzweig umge- polt. In den Figuren 4 und 5 ist dieser Sachverhalt sche¬ matisch dargestellt.
Gemäß der Darstellung in der Figur 4 erzeugt der Stabkerntransformator 50 ein Magnetfeld 71 mit einem magnetischen Südpol auf der linken Seite und einem magnetischen Nordpol auf der rechten Seite des Stabkerns. Der Entla¬ dungsbogen 60 erzeugt ein Magnetfeld 72, dessen Feldli¬ nien entgegen dem Uhrzeigersinn orientiert sind. Durch die Wechselwirkung der beiden Magnetfelder 71, 72 entstehen in diesem Fall abstoßende Kräfte 73, die in vertika- 1er Richtung auf den Entladungsbogen 60 wirken. Nach der Umpolung des Stromflusses in dem Brückenzweig, verursacht durch das Schalten der Transistorpaare 41, 44 bzw. 42,
43, liegt die Situation gemäß der Darstellung in der Figur 5 vor. Die Polarität beider Magnetfelder 71, 72 wird umgepolt, so dass nun der Stabkerntransformator 50 auf der linken Seite einen magnetischen Nordpol auf der rechten Seite einen magnetischen Südpol ausbildet und die Feldlinien des von dem Entladungsbogen 60 erzeugen Magnetfelds 72 im Uhrzeigersinn orientiert sind. Auch in diesem Fall werden durch die Wechselwirkung der beiden Magnetfelder 71, 72 abstoßende Kräfte 73 erzeugt, die in vertikaler Richtung auf den Entladungsbogen 60 wirken. Die beiden Magnetfelder 71, 72 werden simultan, entsprechend dem Stromfluss im Brückenzweig des Vollbrückenwech- selrichters im Schalttakt der Transistorpaare 41, 44 bzw. 42, 43, umgepolt und sind somit phasensynchron. Die in vertikaler Richtung auf den Entladungsbogen 60 wirkenden Kräfte 73 erschweren eine Auslenkung des Entladungsbogens 60 in vertikaler Richtung und verbessern dadurch die Er- schütterungsfestigkeit des Entladungsbogens 60.
Die Polarität des von dem Stabkerntransformator 50 erzeugten Magnetfelds 71 hängt nicht nur von der Richtung des Stromflusses in dem Brückenzweig des Vollbrückenwech- selrichters 41, 42, 43, 44, sondern zusätzlich auch von dem Wicklungssinn der Sekundärwicklung 502 des Stabkerntransformators 50 ab. Wird der Wicklungssinn der Sekundärwicklung 502 des Stabkerntransformators 50 geändert, beispielsweise durch Vertauschen der beiden Anschlüsse der Sekundärwicklung 502 in dem Brückenzweig gemäß Figur 3, so dreht sich die Richtung des Stromflusses durch die Sekundärwicklung 502 um, obwohl die Polarität des Brückenstroms nicht geändert wurde. Anstelle der Situation gemäß der Darstellung der Figur 4 ergibt sich nun die Situation gemäß der Darstellung der Figur 6. Aufgrund des geänderten Wicklungssinns erzeugt der Stabkerntransforma- tor 50', der abgesehen vom Wicklungssinn der Sekundärwicklung 502 identisch zum Stabkerntransformator 50 ist, ein Magnetfeld 71', das gemäß der Darstellung der Figur 6 auf der linken Seite einen magnetischen Nordpol und auf der rechten Seite einen magnetischen Südpol ausbildet. Das vom Entladungsbogen 60 erzeugte Magnetfeld 72 ist identisch zu dem Magnetfeld 72 gemäß Figur 4. Durch die Wechselwirkung der beiden Magnetfelder 71', 72 entstehen anziehende Kräfte 73', die in vertikaler Richtung auf den Entladungsbogen 60 wirken.
Nach der Umpolung des Stromflusses in dem Brückenzweig, verursacht durch das Schalten der Transistorpaare 41, 44 bzw. 42, 43, liegt die Situation gemäß der Darstellung in der Figur 7 vor. Die Polarität beider Magnetfelder 71', 12 wird umgepolt, so dass nun der Stabkerntransformator 50' auf der linken Seite einen magnetischen Südpol auf der rechten Seite einen magnetischen Nordpol ausbildet und die Feldlinien des von dem Entladungsbogen 60 erzeugen Magnetfelds 72 im Uhrzeigersinn orientiert sind. Auch in diesem Fall werden durch die Wechselwirkung der beiden Magnetfelder 71', 72 anziehende Kräfte 73' erzeugt, die in vertikaler Richtung auf den Entladungsbogen 60 wirken. Die beiden Magnetfelder 71', 72 werden simultan, entsprechend dem Stromfluss im Brückenzweig des Vollbrückenwech- selrichters im Schalttakt der Transistorpaare 41, 44 bzw. 42, 43, umgepolt und sind somit phasensynchron. Die in vertikaler Richtung auf den Entladungsbogen 60 wirkenden Kräfte 73' erschweren auch in diesem Fall eine Auslenkung des Entladungsbogens 60 in vertikaler Richtung und verbessern dadurch die Erschütterungsfestigkeit des Ent¬ ladungsbogens 60.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das oben näher erläuterte Ausführungsbeispiel. Beispielsweise kann der als Stabkerntransformator ausgebildete Zündtransformator 50 auch unterhalb der durch die Enden des Entladungsbo¬ gens 60 verlaufenden, horizontalen Ebene angeordnet sein. In diesem Fall entstehen durch die Wechselwirkung der von dem Zündtransformator 50 und dem Entladungsbogen erzeug- ten Magnetfelder ebenfalls anziehende oder abstoßende Kräfte, die in vertikaler Richtung auf den Entladungsbo¬ gen wirken und die Erschütterungsfestigkeit verbessern.
Außerdem kann die Erfindung auch auf Zündtransformatoren angewandt werden, die statt des Stabkerns einen U-Kern besitzen. Ferner ist die Erfindung nicht auf Hochdruckentladungslampen mit quecksilberfreier Füllung gemäß dem oben näher erläuterten, bevorzugten Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann beispielsweise auch auf Hoch¬ druckentladungslampen mit quecksilberhaltiger Füllung an- gewandt werden. Außerdem kann die Erfindung auch auf Hochdruckentladungslampen angewandt werden, die nur eine Zündvorrichtung und keine komplette Betriebsvorrichtung im Lampensockel aufweisen. Weiterhin kann die Erfindung auch auf andere Arten von Hochdruckentladungslampen ange- wandt werden und ist nicht auf Kraftfahrzeugscheinwerferlampen beschränkt.

Claims

Ansprüche
Hochdruckentladungslampe mit einem Lampensockel (30) und einer im Lampensockel (30) der Hochdruck¬ entladungslampe angeordneten Betriebs- (4) oder Zündvorrichtung (5) für die Hochdruckentladungslampe (1), wobei die Betriebs- (4) oder Zündvorrich¬ tung (5) mindestens eine Induktivität (50) auf¬ weist, die derart ausgebildet ist, dass sie während des Betriebs der Hochdruckentladungslampe (1) ein Magnetfeld (71) mit zeitlich wechselnder Polarität erzeugt,
dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetfeld (71) der mindestens einen Induktivität (50) phasensyn¬ chron zu einem Magnetfeld (72) ist, das während des Lampenbetriebs durch einen Entladungsbogen (60) der Hochdruckentladungslampe (1) erzeugt wird und die mindestens eine Induktivität (50) derart ausgerich¬ tet ist, dass durch Wechselwirkung zwischen den vorgenannten Magnetfeldern (71, 72) anziehende oder abstoßende Kräfte (73) auf den Entladungsbogen (60) wirken .
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1, wobei die Induktivität (50) derart in der Betriebs- (4) oder Zündvorrichtung (5) angeordnet ist, dass sie wäh¬ rend des Lampenbetriebs vom Lampenstrom oder von einem Strom, der phasensynchron mit dem Lampenstrom ist, durchflössen wird.
3. Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mindestens eine Induktivität (50) eine Wicklung (502) eines Zündtransformators der Be¬ triebs- (4) oder Zündvorrichtung (5) ist.
Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die mindestens eine Induktivität (50) und die Hochdruckentladungslampe (1) in den Brü¬ ckenzweig eines Brückenwechselrichters (41, 42, 43, 44) geschaltet sind.
Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die mindestens eine Induktivität (50) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass eine fiktive Verbindungsachse der Magnetpole des von ihr erzeugten Magnetfelds (71) in einer Ebene senkrecht zum Entladungsbogen (60) der Hochdruckentladungs¬ lampe (1) liegt.
Hochdruckentladungslampe nach Anspruch 5, wobei die mindestens eine Induktivität (50) einen Stabkern aufweist, der senkrecht zum Entladungsbogen (60) orientiert ist.
Hochdruckentladungslampe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Hochdruckentladungslampe (1) als Kraftfahrzeugscheinwerferlampe mit horizontal ver¬ laufendem Entladungsbogen ausgebildet ist und die mindestens eine Induktivität (50) unterhalb oder oberhalb einer fiktiven horizontalen Ebene angeordnet ist, die durch die Enden des Entladungsbogens (60) verläuft.
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