(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧放電灯を始動および駆動する回路装置であって、
基準電位および給電電圧電位を有する中間回路電圧（Ｕ＿Ｂ）に接続されている、ハーフブリッジ中点（ＨＢＭ）を有するハーフブリッジ回路と、
前記ハーフブリッジ中点にその一方端が接続されたランプチョーク（Ｌ３）と、
前記ランプチョークの他方端と前記中間回路電圧とに接続された点弧段（６）と、
前記中間回路電圧（Ｕ＿Ｂ）の基準電位と前記点弧段との間に接続された第１のスイッチ（Ｓ１）と、
前記中間回路電圧に接続された、第１のコンデンサ（Ｃ１）と第２のコンデンサ（Ｃ２）との直列回路と、
前記点弧段へ接続されている第１の端子と前記第１のコンデンサ（Ｃ１）および前記第２のコンデンサ（Ｃ２）の接続点（ＣＢＭ）へ接続されている第２の端子とを含む、高圧放電灯（５）へ接続される複数の端子と、
前記点弧段へ接続されている第１のポートと前記第１のコンデンサ（Ｃ１）および前記第２のコンデンサ（Ｃ２）の接続点（ＣＢＭ）へ接続されている第２のポートとを含む２ポート回路（ＺＰ）と
を備えており、
前記第１のスイッチ（Ｓ１）は、前記回路装置に接続される前記高圧放電灯（５）を点弧するための点弧パルスを形成し、前記２ポート回路（ＺＰ）を介して前記第２のコンデンサ（Ｃ２）を放電するように、駆動される
ことを特徴とする回路装置。
【請求項２】
前記２ポート回路（ＺＰ）は抵抗（Ｒ＿ＺＰ）とダイオード（Ｄ＿ＺＰ）との直列回路である、請求項１記載の回路装置。
【請求項３】
前記抵抗の値は、前記２ポート回路（ＺＰ）を通る電流（Ｉ２）のピーク値が前記第１のスイッチ（Ｓ１）を通る電流（Ｉ３）のピーク値の最大４０％となるように定められている、請求項２記載の回路装置。
【請求項４】
前記第２のコンデンサが所定の電圧（Ｕ＿Ｃ２＿ＤＣ）まで放電されるように構成されている、請求項１記載の回路装置。
【請求項５】
前記所定の電圧（Ｕ＿Ｃ２＿ＤＣ）は１０Ｖから２００Ｖの範囲にあり、例えば２０Ｖから１５０Ｖの範囲にある、請求項４記載の回路装置。
【請求項６】
前記第２のコンデンサを放電させるために前記第１のスイッチ（Ｓ１）を所定の時間にわたってクロック制御するように構成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の回路装置。
【請求項７】
前記第１のスイッチ（Ｓ１）を所定のパルス幅変調度で駆動するように構成されている、請求項６記載の回路装置。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか１項記載の回路装置による、高圧放電灯（５）の始動および駆動方法において、
点弧電圧を形成し、第１のスイッチ（Ｓ１）を第１の周波数および第１のデューティ比で第１の時間範囲（ｔ２−ｔ４）にわたってクロック制御することにより、第２のコンデンサ（Ｃ２）を所定の第１の電圧（Ｕ＿Ｃ２＿ＤＣ）まで放電させるステップと、
点弧電圧を形成し、前記第１のスイッチ（Ｓ１）を第２の周波数および第２のデューティ比で第２の時間範囲（ｔ４−ｔ５）にわたってクロック制御することにより、前記第２のコンデンサ（Ｃ２）を所定の第２の電圧（Ｕ＿Ｃ２＿ＫＭ）まで充電するステップと、
前記高圧放電灯（５）を駆動するための矩形交流電圧を形成するステップと、
前記第１のスイッチを持続的に開放状態とするステップと
を、当該ステップ順で行う
ことを特徴とする高圧放電灯の始動および駆動方法。
【請求項９】
前記高圧放電灯における電気的ブレークダウンを検出し、前記第１の時間範囲の長さを前記電気的ブレークダウンの検出にしたがって変化させる、請求項８記載の高圧放電灯の始動および駆動方法。
【請求項１０】
前記第１の時間範囲は前記電気的ブレークダウンの検出から所定の期間の長さにわたって続く、請求項９記載の高圧放電灯の始動および駆動方法。
【請求項１１】
前記電気的ブレークダウンの検出からの前記所定の期間は０．１ｓから１ｓである、請求項１０記載の高圧放電灯の始動および駆動方法。
【請求項１２】
前記電気的ブレークダウンの検出からの前記所定の期間は０．２ｓから０．６ｓである、請求項１１記載の高圧放電灯の始動および駆動方法。
【請求項１３】
前記矩形交流電圧が形成される際に、前記第１のスイッチを所定の第３の時間範囲にわたって前記第２の周波数および前記第２のデューティ比で駆動する、請求項８記載の高圧放電灯の始動および駆動方法。
【請求項１４】
前記第３の時間範囲の長さは０．１ｓから１ｓである、請求項１３記載の高圧放電灯の始動および駆動方法。
【請求項１５】
前記第３の時間範囲の長さは０．２ｓから０．６ｓである、請求項１４記載の高圧放電灯の始動および駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中間回路電圧を出力する整流回路と、交流電圧を形成するハーフブリッジ変換器と、高圧放電灯を始動するための点弧電圧を形成する重畳点弧回路とを備えた、高圧放電灯を始動および駆動する回路装置に関する。
【０００２】
発明の背景
本発明は独立請求項の上位概念に記載された形式の回路装置および高圧放電灯の始動および駆動方法に関する。
【０００３】
本発明は特に、カップリングコンデンサを含むハーフブリッジ回路として構成された高圧放電灯用駆動装置に関連している。公知のハーフブリッジ回路を含む駆動装置は、例えば電源電圧によって駆動され、しばしば制御された直流電圧を形成する整流回路を含む。直流電圧は中間回路電圧と称されることが多い。
【０００４】
基本的に、ハーフブリッジ回路を含む駆動装置では、電圧の１／２がカップリングコンデンサで降下するため、高圧放電灯に印加される最大電圧は中間回路電圧の１／２、すなわち、最大で約２５０Ｖである。高圧放電灯に印加される電圧の最大値は、高圧放電灯（以下ランプとも称する）の始動時、すなわちランプが点弧直後（ランプ電極間での電気的ブレークダウンの発生直後）に「立ち上がる」場合に、特に重要である。この時点は、高圧放電灯では、ランプバーナーの電極がまだ冷たいため、つねに中性動作点となる。
【０００５】
ガス放電灯を交流電流で駆動する場合、アークの開始は基本的に問題が多い。交流電流での駆動は、カソードからアノードへ、また逆にアノードからカソードへの駆動電圧の転流の期間に行われる。電極温度はアノード動作に影響しないため、カソードからアノードへの移行は特に問題ない。ただし、アノードからカソードへの移行時には、電極が充分に大きい電流を送出できるかどうかは、温度に依存する。温度が低すぎると、転流期間中の光アークはたいていゼロ交差の後に点状アーク開始モードから分散アーク開始モードへ変化する。この変化はしばしば可視の発光急落をともない、これがフリッカとして知覚されることがある。最悪の場合には、放電灯が消弧してしまう。
【０００６】
有効なのは、放電灯を、アーク開始点がきわめて小さくゆえにきわめて高温となる点状アーク開始モードで駆動することである。このようにすれば、小さな開始点で高温が得られるため、充分な電流を形成するのに必要な電圧が小さくて済む。
【０００７】
転流ステップとして、以下に、電圧の極性が反転して明らかな電流変化もしくは電圧変化が発生する過程を考察する。ランプのほぼ対称な駆動モードでは、転流期間の中程で電圧または電流のゼロ点通過が位置する。この場合、通常、電圧転流は電流転流よりもつねに迅速に進行する。
【０００８】
O.Langenscheidt et al., "The boundary layers of AC-arcs at HID-electrodes: phase resolved electrical measurements and optical observations", J.Phys D40 (2007) 415頁−431頁から、冷間電極および分散アーク開始点において、転流後の電圧がまず上昇することがわかる。なぜなら、電極が過度に低温なために、高い電圧によらないかぎり必要な電流を送出できないからである。ガス放電灯を駆動する装置がこうした電圧を送出できない場合、上述したフリッカが起こる。
【０００９】
ランプ始動時には、電極が周囲温度と同じ温度しか有さず、２０００℃を越える駆動温度にはとうてい達しないので、この問題が特に強く際立つ。この場合、ランプへ印加される電圧が小さいと、ランプが点弧後ただちに消弧してしまう可能性は大きくなる。この電圧はふつう「移行電圧」と称される。これは、当該電圧によって、高圧放電灯が点弧直後のグロー放電からアーク放電へ移行するからである。多くのタイプの高圧放電灯で移行電圧は最大２５０Ｖであり、この電圧は、ハーフブリッジ回路上に形成される駆動装置から出力して高圧放電灯の確実な始動を保証するにはあまりに低い。
【００１０】
ハーフブリッジ回路を備えた駆動装置の第２の問題は、高圧放電灯に対してコンデンサが直列に接続されているため、直流電流の相が高圧放電灯へ印加されないということである。これは、フルブリッジ回路を備えた駆動装置ではかなり以前から従来技術に属する。直流電圧の相がランプ電極の迅速かつ精確な加熱を保証しているからである。
【００１１】
第１の問題を解決すべく、従来技術から、複数のカップリングコンデンサのうち１つに対して並列に、このカップリングコンデンサを放電させるスイッチを接続して、移行電圧を高める手段が知られている。こうした回路装置は国際公開第２００２／３２１９５号から公知である。ここでは、高圧放電灯の始動前に、直列接続された抵抗を有するスイッチがカップリングコンデンサの１つに対して並列に接続され、スイッチの閉成時に完全な放電が達成される。
【００１２】
ただし、第２の問題の解決手段は従来技術からは知られていない。
【００１３】
公知の駆動装置は、高圧放電灯の点弧のために、通常、ランプに対して直列に接続されておりかつランプバーナーでのブレークダウンに必要な点弧電圧を形成するいわゆる重畳点弧回路を備えている。こうした重畳点弧回路は、ふつう、２次側で点弧電圧を形成し、１次側に点弧コンデンサおよびスイッチから成るいわゆる点弧回路を有する点弧トランスを含む。点弧コンデンサおよびスイッチの直列回路は点弧トランスの１次巻線に対して並列に接続されている。点弧トランスの２次側は高圧放電灯に対して直列に接続されている。こうした重畳点弧回路のスイッチはしばしばスパークギャップを有する。しかし、このスパークギャップには、ブレークダウン電圧の許容範囲が大きく、そのために高圧放電灯の点弧が必ずしも最適とならないという問題点がある。したがって、改善された点弧回路では、スイッチが、対応する駆動部を備えたトランジスタから成る外部制御スイッチとして構成される。ただし、こうした変形形態では、構造が複雑となり、駆動装置が著しく高価になるという問題がさらに発生する。
【００１４】
課題
本発明の課題は、上述した欠点のない、高圧放電灯を始動および駆動する回路装置および高圧放電灯の始動および駆動方法を提供することである。
【００１５】
発明の概要
この課題は、高圧放電灯を始動および駆動する回路装置であって、基準電位および給電電圧電位を有する中間回路電圧に接続されている、ハーフブリッジ中点を有するハーフブリッジ回路と、ハーフブリッジ中点にその一方端が接続されたランプチョークと、ランプチョークの他方端と中間回路電圧とに接続された点弧段と、中間回路電圧の基準電位と前記点弧段との間に接続された第１のスイッチと、中間回路電圧に接続された、第１のコンデンサと第２のコンデンサとの直列回路と、点弧段へ接続されている第１の端子と第１のコンデンサおよび第２のコンデンサの接続点へ接続されている第２の端子とを含む、高圧放電灯へ接続される複数の端子と、点弧段へ接続されている第１のポートと第１のコンデンサおよび第２のコンデンサの接続点へ接続されている第２のポートとを含む２ポート回路とを備えており、第１のスイッチは、回路装置に接続される高圧放電灯を点弧するための点弧パルスを形成し、２ポート回路を介して第２のコンデンサを放電するように駆動されることを特徴とする回路装置によって、解決される。
【００１６】
こうして、移行電圧が高められ、ガス放電灯の電極が点弧後に加熱されることにより、高圧放電灯の確実かつ安定した始動が保証される。
【００１７】
移行電圧を高めるために、有利には、第２のコンデンサが所定の電圧まで放電される。ここで所定の電圧とは有利には１０Ｖから２００Ｖ、特に２０Ｖから１５０Ｖの値である。
【００１８】
第２のコンデンサを放電するために、有利には、第１のスイッチが所定の時間にわたってクロック制御される。特に有利には、第１のスイッチは所定のパルス幅変調度で駆動される。
【００１９】
上記課題は、さらに、上述した回路装置による、高圧放電灯の始動および駆動方法において、点弧電圧を形成し、第１のスイッチを第１の周波数および第１のデューティ比で第１の時間範囲にわたってクロック制御することにより、第２のコンデンサを所定の第１の電圧まで放電させるステップと、第２のコンデンサを所定の第２の電圧まで充電して、第１のスイッチを第２の周波数および第２のデューティ比で第２の時間範囲にわたってクロック制御することにより、点弧電圧を形成するステップと、第１のスイッチを持続的に開放させ、高圧放電灯を駆動するための矩形交流電圧を形成するステップとを当該ステップ順で行うことにより、解決される。
【００２０】
有利には、第１の時間範囲の長さは高圧放電灯の電気的ブレークダウンの検出にしたがって変化される。有利には、第１の時間範囲は電気的ブレークダウンの検出から所定の時間にわたって続く。このため、直流電圧フェーズによってランプバーナーの一方の電極が迅速に駆動温度へ加熱されることが保証される。なお、直流電圧フェーズの長さは０．１ｓから１ｓ、有利には０．２ｓから０．６ｓである。直流電圧フェーズの最適な長さはランプの型式およびワット出力に応じて定められる。
【００２１】
特に有利には、第１のスイッチは、矩形交流電圧が形成される際に、所定の第３の時間範囲にわたって第２の周波数および第２のデューティ比で駆動される。
【００２２】
本発明の回路装置および本発明の高圧放電灯の始動および駆動方法のさらなる有利な態様および形態は従属請求項に記載されており、以下に説明する。
【００２３】
本発明の別の特徴、利点および詳細を、図示の実施例に則して詳細に説明する。図中、同一の要素または同様の機能を有する要素には同じ参照番号を付してある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の回路装置の基本図である。
【図２】点弧段を備えた本発明の回路装置を示す図である。
【図３】点弧段および２ポート回路を備えた本発明の回路装置を示す図である。
【図４】本発明の方法を実行する際の回路装置のランプ電圧、ランプ電流および第２のコンデンサＣ２の電圧の特性を示すグラフである。
【図５】図４の信号特性のうち第１の部分を示す図である。
【図６】図４の信号特性のうちランプバーナーが始動から電気的ブレークダウンに至るまでの第２の部分を示す図である。
【図７】図４の信号特性のうち本発明の回路装置および高圧放電灯の始動に関する第３の部分を示す図である。
【図８】点弧過程の別の部分を示す図で或る。
【図９】直流電流モードから交流電流モードへの移行を示す図である。
【図１０】５０ｍ／ｄｉｖの大きなクロックベースでの図９の状況を示す図である。
【００２５】
本発明の有利な実施例
図１には、本発明の回路装置の基本回路図が示されている。本発明の回路装置は、基本的には、ガス放電灯に対する駆動装置であり、パワースイッチＳ２，Ｓ３および２つのカップリングコンデンサＣ１，Ｃ２による対称の中間電圧を有するハーフブリッジを備えている。ハーフブリッジは中間回路電圧Ｕ＿Ｂに接続されており、この中間回路電圧は２２０Ｖの交流電圧を有する駆動装置では、通常、約４００Ｖである。中間回路電圧Ｕ＿Ｂは給電電圧電位と基準電位との間にかかる。中間回路電圧Ｕ＿Ｂは半導体素子テクノロジによって最大５００Ｖまでに制限されている。電圧がこれより高くなると、別のテクノロジの半導体を使用しなくてはならなくなり、駆動装置が高価となって非経済的である。ハーフブリッジの中点ＨＢＭと２つのコンデンサの中点ＣＢＭとの間に、高圧放電灯５と点弧回路６とチョークＬ３とが直列回路として接続されている。２つのコンデンサの中点ＣＢＭと点弧回路６との間には２ポート回路ＺＰが接続されている。点弧回路６と基準電位との間には第１のスイッチＳ１が接続されている。この第１のスイッチＳ１は本発明の回路装置では２つの機能を果たしている。第１の機能では、第１のスイッチＳ１が点弧回路６の１次回路に対する点弧スイッチとして用いられる。第２の機能では、第１のスイッチＳ１が第２のカップリングコンデンサＣ２の放電スイッチとして用いられる。
【００２６】
図２には、本発明の回路装置の点弧回路６の詳細が示されている。点弧回路６は、１次巻線Ｌ１および２次巻線Ｌ２を含む点弧トランスＴＲを備えている。２次巻線Ｌ２は高圧放電灯５およびチョークＬ３に直列に接続されている。１次巻線Ｌ１の第１の端子は負荷抵抗Ｒ１と点弧コンデンサＣ３とに接続されている。さらに、負荷抵抗Ｒ１は給電電圧電位に接続されており、点弧コンデンサＣ３は基準電位に接続されている。１次巻線Ｌ１の第２の端子は、互いに直列に接続されかつ中間回路電圧に接続された２つのダイオードＤ１，Ｄ２の接続点ＺＢＭに接続されている。また、接続点ＺＢＭは、第１のスイッチＳ１と２ポート回路ＺＰとに接続されている。回路図から明らかなように、第１のスイッチＳ１によって点弧コンデンサＣ３が放電され、１次回路に大電流が形成される。こうした大きい１次電流により、点弧電圧が２次巻線Ｌ２に発生し、高圧放電灯５へ供給される。
【００２７】
第１のスイッチＳ１は、２ポート回路ＺＰを介して、第２のカップリングコンデンサＣ２に並列接続されている。
【００２８】
図３には、本発明の回路装置の２ポート回路ＺＰの構造の例が示されている。ここでは、２ポート回路ＺＰは、ダイオードＤ＿ＺＰおよび抵抗Ｒ＿ＺＰの直列回路から成っている。この場合、ダイオードＤ＿ＺＰのカソードは第１のスイッチＳ１に接続されている。第１のスイッチＳ１が閉成されると、第２のカップリングコンデンサＣ２の電流Ｉ２と点弧コンデンサＣ３の電流Ｉ４とから成る電流Ｉ３が第１のスイッチＳ１を通って流れる。ここで、２ポート回路ＺＰは第２のカップリングコンデンサＣ２からの放電電流Ｉ２を制限する。２ポート回路ＺＰの抵抗Ｒ＿ＺＰは、第１のスイッチＳ１が閉成された時の電流を制限する。２ポート回路ＺＰのダイオードＤ＿ＺＰは、２ポート回路ＺＰによってのみ第２のカップリングコンデンサＣ２からの放電が行われ、かつ、第１のスイッチＳ１が開放された時にはカップリングコンデンサへ電流が流れないように、電流方向を定める。抵抗Ｒ＿ＺＰの値は、全電流Ｉ３のピーク値に対する、２ポート回路ＺＰを通る電流Ｉ２のピーク値の割合が４０％より小さくなるように定められている。特に有利には、全電流Ｉ３のピーク値に対する、２ポート回路ＺＰを通る電流Ｉ２のピーク値の割合は２０％より小さい。この場合、抵抗Ｒ＿ＺＰは電流が当該抵抗を流れる時間にわたって、その電力を吸収する大きさに構成されなければならない。吸収すべき損失の値はＩ２＊Ｕ＿Ｃ２＿ＤＣ＊（ｔ４−ｔ２）である。この実施例では、２ポート回路は、
Ｒ＿ＺＰ：２７Ｒ，２Ｗ
Ｄ＿ＺＰ：６００Ｖ，１Ａ
に選定されている。
【００２９】
本発明によれば、スイッチは、点弧スイッチとして、また同時に第２のカップリングコンデンサＣ２の放電スイッチとして、用いられる。このため、対応する駆動部を有するスイッチを１つ設けるだけでよく、コストおよび構造空間が節約される。本発明の回路装置によって実行される方法では、第１のスイッチＳ１は複数の連続する時間範囲にわたって、種々の周波数および種々のデューティ比で駆動される。
【００３０】
図４には、始動過程全体を明らかにする複数のパラメータが示されている。ここでの時間分解能は、始動過程全体を表示できるよう、１００ｍｓ／ｄｉｖに選定されている。時点ｔ１で、第２のカップリングコンデンサＣ２の電圧は、中間回路電圧の１／２に相当する約２１０Ｖである。時点ｔ２から点弧パルスが形成され、このことが、ランプ電圧信号、ランプ電流信号、第２のカップリングコンデンサＣ２の電圧Ｕ＿Ｃ２に現れている。特に、電圧Ｕ＿Ｃ２は約２１０Ｖから５０Ｖないし６０Ｖへ低下しており、これにより、移行電圧は２１０Ｖから４２０Ｖ−５０Ｖ＝３７０Ｖへ高められる。この期間では、第１のスイッチは約３ｋＨｚの第１の周波数と、オン時間が約５０μｓから１００μｓの第１のデューティ比とで駆動される。時点ｔ３で高圧放電灯５が点弧し、直流電圧フェーズが開始されて時点ｔ５まで続く。この期間にランプバーナーの電極が加熱される。なお、別の実施例で、時点ｔ５を、高圧放電灯５の点弧時点に依存して、直流電圧フェーズの所定の期間が達成されるように定めることもできる。この場合、直流電圧フェーズは０．１ｓから１ｓの長さであり、有利には０．２ｓから０．６ｓの長さである。時点ｔ４から時点ｔ５までのフェーズでは、第１のスイッチＳ１が、５０Ｈｚから５ｋＨｚの第２の周波数とオン時間４μｓの第２のデューティ比とで駆動され、第２のカップリングコンデンサＣ２が最初の転流のために約２８０Ｖの電圧Ｕ＿Ｃ２＿ＫＭまで充電される。実施例に応じて電圧２５０Ｖから５００Ｖまでの電圧を印加することができる。ついで、時点ｔ５で交流電流動作へ切り替えられ、ランプバーナーの第２の電極が加熱される過渡フェーズの後、ランプは定常動作へ移行する。
【００３１】
交流電流への切り替えは２つの段階を経て行われる。すなわち、時点ｔ４で開始される第１の段階では、第１のスイッチが第２のデューティ比および５０Ｈｚから５ｋＨｚの第２の周波数で駆動され、第１のスイッチのオン時間が第１のデューティ比に比べて格段に短くなる（この実施例では４μｓ）。その結果、第２のカップリングコンデンサＣ２は緩慢に充電され、電圧Ｕ＿Ｃ２が上昇する。時点ｔ５で第２のカップリングコンデンサＣ２の電圧Ｕ＿Ｃ２が最大値に達し、最初の転流で移行電圧も相応に高くなって、上述したように交流電流動作への切り替えが行われる。次の時間範囲では、交流電流動作において、第１のスイッチＳ１がオン時間４μｓの第２のデューティ比および５０Ｈｚから５ｋＨｚの第２の周波数で駆動され、さらなる点弧パルスが形成される。これにより、高圧放電灯の予期せぬ消弧があった場合にも転流後にただちに再点弧されることが保証される。ただし交流電流動作の開始時には第２の電極がまだ冷たいので、転流後の放電灯の消弧がつねに回避されるわけではない。
【００３２】
図５には、図４の信号特性の一部分の拡大図が示されている。ここでは、クロックベースが５ｍｓ／ｄｉｖに調整されている。時点ｔ４までは、第１のスイッチＳ１のオン時間がきわめて長くなるようにデューティ比が選定されているので、第２のカップリングコンデンサＣ２の電圧ＵＣ２が低い。時点ｔ４でデューティ比が切り替わり、オン時間はそれ以前よりも格段に短くなる。これにより、第２のカップリングコンデンサＣ２は著しく弱く放電されることになり、このため、第２のカップリングコンデンサＣ２の電圧Ｕ＿Ｃ２は再び上昇する。過渡振動期間の後、第２のカップリングコンデンサＣ２の電圧Ｕ＿Ｃ２は、中間回路電圧Ｕ＿Ｂよりも高い電圧Ｕ＿Ｃ２＿ＫＭまで上昇する。時点ｔ５で第２のカップリングコンデンサＣ２の電圧は最大となり、ハーフブリッジが動作し始める。こうして、ハーフブリッジの切り替えの後、中間回路電圧よりも高い移行電圧を高圧放電灯５で利用できるようになる。この時点から放電灯は交流電流によって駆動される。
【００３３】
図６には、図４の信号特性の別の部分が示されている。ここには、ランプバーナーの電気的ブレークダウンまでの始動が見られる。ここでのクロックベースは１ｍｓ／ｄｉｖである。時点ｔ２以前ではまだ点弧パルスが形成されず、ハーフブリッジはあらかじめ定められた周波数でアイドリングしており、このため、矩形のランプ電圧ＵＬが見られる。時点ｔ２で第１のスイッチＳ１が第１の周波数および第１のデューティ比で駆動される。第１のスイッチＳ１のオン時間が長いため、第２のカップリングコンデンサＣ２がオンのたびに放電することがわかる。第１のスイッチＳ１のオンにより、ランプバーナーに印加される点弧パルスが形成される。時点ｔ２ａでランプバーナーのブレークダウンが開始されるので、パルス状の電流特性が見られる。ランプバーナーでの最初の電気的ブレークダウンの時点では、第２のカップリングコンデンサＣ２の電圧Ｕ＿Ｃ２が大きく低下し、高圧放電灯５または放電灯５のバーナーに対する移行電圧は相応に高まる。
【００３４】
図７には、図４の信号特性の別の部分が示されている。ここには本発明の回路装置および高圧放電灯５の始動が示されている。図７の各時点は図４の各時点に相当し、クロックベースは２０ｍｓ／ｄｉｖである。まず、時点ｔ１で、ハーフブリッジが上述したように所定の周波数で駆動され、このことが矩形のランプ電圧ＵＬとして見えている。またこの時点で前置接続されている力率改善回路が動作を開始し、中間回路電圧が高まって、第２のカップリングコンデンサＣ２内の電圧Ｕ＿Ｃ２が低下する。時点ｔ２からは点弧パルスが形成される。ここではランプ電流ＩＬにきわめて不安定な電流特性が見られる。時点ｔ３からランプバーナーのグロー放電が生じ、時点ｔ３ａから徐々にアーク放電へと移行する。このことはランプ電圧ＵＬの緩慢な低下に現れている。ランプ電流ＩＬは僅かに高まり、格段に安定化される。
【００３５】
図８には、同様に２０ｍｓ／ｄｉｖで、点弧過程の他の部分が示されている。ここでは、グロー放電がアーク放電に移行する様子が示されている。時点ｔ３ａでは、グロー放電が緩慢にアーク放電へと移行し、徐々に安定化される。所定の時間から、ランプ電圧ＵＬはもはや低下しなくなり、その後アークが安定化され、ランプバーナーの定格電力での安定した燃焼状態への移行が始まる。これは、直流電流でのさらなる動作により行われ、その際にランプバーナーの電極が加熱される。
【００３６】
図９には、直流電流動作から交流電流動作への移行が示されている。クロックベースはここでは２０ｍｓ／ｄｉｖである。時点ｔ４までは高圧放電灯は直流電流動作のモードにあり、この時点で第１のスイッチＳ１が切り替えられ、格段に短いオン時間で駆動されるようになる。これにより、第２のカップリングコンデンサＣ２が再び充電され、電圧Ｕ＿Ｃ２が中間回路電圧の１／２まで上昇する。この上昇が発生すると、時点ｔ５で最初の転流が開始され、ハーフブリッジが切り替えられてランプ電圧およびランプ電流の方向が反転する。この駆動モードでは、その後、第２の電極も加熱される。
【００３７】
図１０には、５０ｍｓ／ｄｉｖの大きなクロックベースで、上述した状況が示されている。ここでは第２の電極がまだ冷たくグロー放電が生じていることが、同じ電流方向での高いランプ電圧から、明らかである。ランプは、第２の電極が加熱され、グロー放電が同じ電流方向でアーク放電へ移行するまでの所定の時間長さにわたって非対称で動作し、その後、ランプ電圧が相応に低下する。
【図１】
0005518263.tif 000002
【図２】
0005518263.tif 000003
【図３】
0005518263.tif 000004
【図４】
0005518263.tif 000005
【図５】
0005518263.tif 000006
【図６】
0005518263.tif 000007
【図７】
0005518263.tif 000008
【図８】
0005518263.tif 000009
【図９】
0005518263.tif 000010
【図１０】
0005518263.tif 000011