(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の電力をガス放電ランプに給電するために所定の周期期間の交流電圧または交流電流を供給する電力供給回路を有する形式のガス放電ランプを作動するための装置において、
平均ランプ出力が定格出力よりも低下した場合に、交流電圧（UL）または交流電流（IL）の極性反転直前に半周期（TP）以内で瞬時電力の引上げが行われる
ことを特徴とするガス放電ランプを作動するための装置。
【請求項２】
瞬時電力の引上げは定格出力にいたるまで行われる、請求項１記載の装置。
【請求項３】
瞬時電力の引上げは定格出力の値を越えて行われる、請求項１記載の装置。
【請求項４】
瞬時電力の引上げ期間（TP/2−TV）は周期期間（TP）に依存する、請求項１記載の装置。
【請求項５】
電力供給回路は電圧変換器（10）を有し、該電圧変換器は直流電圧出力部及び後置接続されるブリッジ回路（12）を有し、該ブリッジ回路に対角的にガス放電ランプ（13）が配属される、請求項１記載の装置。
【請求項６】
電源（11）としてバッテリーが設けられており、電圧変換器（10）は直流電圧／直流電圧変換器として構成されている、請求項５記載の装置。
【請求項７】
ガス放電ランプ（13）として金属ドープされた高圧ガス放電ランプが使用される、請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記装置は自動車に使用される、請求項７記載の装置。
【発明の詳細な説明】
従来技術
本発明は、請求の範囲第１項に記載された形式のガス放電ランプを作動するための装置に関する。
独国特許公開第3715162.2号公報からガス放電ランプを作動する回路装置が公知である。この回路装置は直流電源から供給される電力を適切な大きさおよび周波数の交流電圧へ変換する電圧変換器を有する。この電圧変換器の制御入力部にはランプ電圧及びランプ電流から導出された制御信号が印加され、これによりガス放電ランプに所定の電力が供給される。しかし交流電圧の極性反転過程中にはガス放電ランプにおいて瞬時の電力低下が起こり、この電力低下からアーク放電が短期間だけ低下してしまう。充分な高さの作動周波数、例えば数100Hzの周波数によらなければ、アーク放電が短時間の電流ゼロ点通過期間中に完全に消滅しないことが保証されない。極性反転後に定格ランプ動作のアーク放電を維持するのに必要な電圧はガス放電ランプの通常の作動電圧に相当する。ガス放電ランプに供給される電力が低下すると極性反転過程中にアーク放電の完全な消滅が起こる。したがって電力供給回路は極性反転過程後に必要な再点弧電圧を発生させることができるように構成されていなくてはならない。またガス放電ランプに供給される電力の低下は電力供給回路が再点弧電圧の発生を維持できる程度までしか許されない。
本発明の課題は、電力低下のフェーズにおいても確実な作動が保証されるガス放電ランプの作動装置を提供することである。
この課題は請求の範囲第１項の特徴部分に記載の装置によって解決される。
発明の利点
本発明による装置は、高い再点弧電圧を達成でき、しかも既存の電力供給回路での出力電圧の引上げを必要としない利点を有する。本発明によれば、平均ランプ出力が定格ランプ動作時よりも低下した場合に、交流電圧の極性反転の直前に半周期以内で瞬時電力の引上げが行われる。この極性反転前の短期間の瞬時電力の引上げにより、極性反転過程後に必要な再点弧電圧を定格ランプ動作に対して著しく高めなくてもよいようになる。
本発明による装置の有利な構成は下位請求項から得られる。
有利な構成においては、極性反転過程前の瞬時電力は定格ランプ動作時における出力に相応するまで引き上げられる。電力供給回路の余裕電力はこの構成においては必要ではない。
別の有利な構成においては、電圧供給回路は定格電力よりも高い電力を供給することができる。この構成では瞬時電力は定格出力よりも高い。この手段は極性反転過程後のガス放電ランプの再点弧をあらゆる作動状態において保証する。この場合ガス放電ランプの経年劣化も考慮される。
別の有利な構成においては、瞬時電力の引上げは半周期以内で交流電圧の極性反転前に行われる。この手段によってさらに確実にガス放電ランプを極性反転後に再点弧することができる。
別の有利な構成においては、瞬時電力の引上げは例えば電流引上げによって行われる。その場合に電流の大きさは定められている。この電流の大きさによりガス放電ランプにおけるイオン化率が決定されるので、この電流の大きさは例えば極性反転過程において重要な特性値となる。
本発明による装置の別の有利な構成においては、瞬時電力の引上げは交流電圧の期間に依存する所定の期間で極性反転前に行われる。この構成によりガス放電ランプの異なる作動周波数への適合化が可能となる。
別の構成においては電力供給回路が重要であり、この電力供給回路は有利には電圧変換器として構成されている。この電圧変換器は出力部に直流電圧を供給する。この直流電圧は後置接続されているブリッジ回路において交流電圧に変換される。このブリッジ回路に対角的にガス放電ランプが配属される。
別の構成においては、前記電圧変換器はバッテリーによって給電されるDC/DC変換器である。
本発明によって行われる別の構成においては、電力供給回路として効率のよい電圧変換器が実現される。この電圧変換器は内部にガス放電ランプに導かれる交流電圧よりも著しく高いクロック周波数を有することができる。比較的低い周波数、例えば数100Hzの周波数を有する交流電圧はブリッジ回路において形成される。
本発明による装置は、例えばアーク放電が消弧した後の所要の再点弧電圧に関して限界のある金属ドープされた高圧ガス放電ランプの作動に適している。この高圧ガス放電ランプ、例えば金属ドープされた高圧ガス放電ランプの有利な使用例は自動車の前照灯である。
本発明によるガス放電ランプを作動するための装置の別の有利な構成は、下位請求項及び以下の説明から得られる。
図面
図１は、本発明による装置のブロック回路図を示している。図２は、図１に記載のブロック回路図において発生する信号経過を時間に依存して示している。
図１には電圧変換器10が示されている。この電圧変換器は、電源11すなわち電圧UBを有する電源によって発生する電力を相応の出力側の出力へ変換する。この出力は所定の出力電圧UA及び所定の出力電流IAを有する。この出力電圧はUAはブリッジ回路12へ導かれる。このブリッジ回路の出力部にランプ電圧ULが発生し、このランプ電圧ULはガス放電ランプ13へ供給される。ガス放電ランプ13を通って流れるランプ電流はILで示されている。
電圧変換器10に制御信号14が送出される。この制御信号は出力設定回路15から供給される。出力設定回路15は出力設定値、検出された出力電圧IA、検出された出力電圧UAおよび起動信号17に依存して制御信号14を求める。起動信号は出力設定回路15に含まれている回路18へ出力目標値を引上げるために送出される。起動信号17はタイマ20を有する切換信号形成回路19から供給される。切換信号形成回路19によって形成された切換信号21はブリッジ回路12へ送出される。
図２はランプ電流ILを時間ｔに依存して示している。ランプ電流ILは周期期間TPの定められた少なくともほぼ矩形状の信号経過を有する。第１の電流レベルは定格電流INに相応し、第２の電流レベルは低下した電流IRに相応し、第３の電流レベルはパルス電流IPに相応する。パルス電流IPは半周期TP内で遅延時間TVの後に発生する。
次に図１に示された装置を図２に示されたランプ電流ILの経過に基づいて時間ｔに依存して詳細に説明する。
電圧変換器10とブリッジ回路12と出力設定回路15と切換信号形成回路19とは共にガス放電ランプ13に対する電力供給回路を構成している。電圧変換器10は電源11によって発生した電力を所定の出力電圧UA及び／または所定の出力電流IAへ変換する。電源11は有利には印加される電圧UBを備えたバッテリーである。電圧変換器10は有利には直流電圧／直流電圧（DC/DC）変換器である。この変換器は電圧UB（これは電源11がバッテリーの場合には直流電圧である）を一般的な大きさの出力電圧UAへ変換する。この出力電圧も同様に直流電圧である。後置接続されるブリッジ回路12は直流電圧UAをガス放電ランプ13の給電に適したランプ電流ULへ変換しなくてはならない。有利には交流電圧はガス放電ランプ13における粒子遷移作用と不均一な電極消耗とを防ぐ。ブリッジ回路12は例えば４つの半導体出力素子を有し、これらの素子はＨ形のブリッジとして接続され、このブリッジに対角的にガス放電ランプが配属されている。ブリッジ回路12は切換信号21によって、電圧変換器10の出力電圧UAが極性を変えてガス放電ランプ13の２つの電極に印加されるように切り換えられる。切換信号21は周波数によって定まり、この周波数は例えば数100ヘルツである。電圧変換器をDC/DC変換器として構成すれば（この場合は変換器の出力電圧UAがブリッジ回路12によって交流電圧へ変換される）、次のような利点が得られる。すなわちDC/DC変換器10の内部クロック周波数を制御信号21の周波数よりも著しく高くすることができ、電圧変換器10は数100kHzの内部クロック周波数を有することができる。
電圧変換器10は出力電圧UAまたは出力電流IAのどちらかをガス放電ランプ13に負荷として印加することができる。そのつど一方の特性値はガス放電ランプ13の内部抵抗によって定められる。有利には出力電流IAが印加されるが、これはガス放電ランプ13が所定の電流に対して設計されているためである。出力電流IAはランプ電流ILに大きさの点で相応する。同様に出力電圧UAもランプ電圧ULに大きさの点で相応する。
電圧を設定するために出力設定回路15が設けられており、この出力設定回路は相応の制御信号14を電圧変換器10に供給する。出力設定回路15は設定すべき出力を出力設定値16から目標値として受け取る。出力の実際値は、検出された出力電圧UA及び出力電流IAから求められる。場合により必要なセンサは、図１には詳しく示されていないが、挿入されている。
ガス放電ランプ13の定格動作中はランプ電流ILの振幅は例えば図２にプロットされた定格電流INの値で存在する。ランプ電流ILは矩形状の信号経過を有する。この信号経過は切換信号21によって定められた周期期間TPを有する。極性反転過程中にランプ電流IL及びランプ電圧ULはゼロ点を通過するが、この過程中は多かれ少なかれガス放電ランプ13中に発生するアーク放電の低下が目下のガス放電ランプ13の作動データに依存して生じる。極端な場合にはアーク放電が極性反転過程後に完全に消滅してしまう。ガス放電ランプ13の定格動作、例えば定格電流INが流れている動作においては一般的に、再点弧電圧定格値の目立った上昇が極性反転過程後に生じることはない。極性反転過程後のランプの確実な再点弧を電力低下の伴うガス放電ランプ13の動作時にも（例えば低下した電流IRが流れているときにも）保証するために、本発明によればランプ電圧ULの極性反転過程の直前に半周期TP以内で瞬時電圧の引上げが行われる。瞬時電力を引上げるために例えば電圧または特に電流が高められる。図示の実施例では、ランプ電流ILが極性反転前に低下した電流IRに対してパルス電流IPまで高められる。この手段は再点弧電圧を低減させる。この再点弧電圧は、ガス放電ランプ13おいて場合により極性反転過程後にアーク放電の消滅が生じた時に必要なものである。パルス電流IPの選択は例えば定格電流INと一致させることができる。この構成により電圧変換器10は余裕電流を有する必要がなくなる。有利にはパルス電流IPは所定の量だけ定格電流INよりも上に置かれる。その場合には電圧変換器10は高められたパルス電流IPを供給できなければならない。この手段によればより高い確実性が達成される。さらに各半周期TP以内での瞬時電力の短期間の上昇が極性反転過程の直前に行われるように構成することもできる。この手段はさらに再点弧の確実性を高める。どの時点で瞬時電力を高めるべきかに関する情報は切換信号形成回路19から出力設定回路15に伝達することもできる。切換信号形成回路19は周期期間TPと極性反転過程の位置とについての情報を有する。起動信号17は極性反転過程前に例えば所定の期間だけ出力設定回路へ供給される。起動信号17は出力目標値の引上げのための装置を介して目標値の引上げに作用する。所定の期間は例えば切換信号形成回路19内に挿入されているタイマ20によって定めることができる。このタイマ20は例えば極性反転過程から起動することができ、それによって起動信号17を所定の遅延時間TVの経過後に供給することができる。
有利な別の構成によれば、遅延時間TVは周期期間TPに依存するように構成される。したがって瞬時電力引上げの期間は低下電流IRをパルス電流ITへ引上げることにより周期期間TPに依存して時間制御可能となる。ここからガス放電ランプ13の作動特性への適合化が行われる。この場合、周期期間TPが拡大されると、比較的高い確率でアーク放電の消滅が発生する。この適合化は、周期期間TPを拡大する際に、遅延時間TVを比例の割合よりも小さな範囲で拡大するようにして行われる。これによって瞬時電力引上げの期間は半周期TP以内で拡大される。
ガス放電ランプ13として例えば金属ドープされた高圧ガス放電ランプが使用される。このようなガス放電ランプは例えば自動車に使用される前照灯に適している。
【図１】
0003568535.tif 000002
【図２】
0003568535.tif 000003