(57)【要約】  第１電圧のための第１ターミナル（ｘ1）と、第２電圧用の第２ターミナル（ｘ2）と、高圧ガス放電ランプ（２）点火用の第３電圧を印加する第３ターミナル（ｘ4）を備えた高圧ガス放電ランプ（２）を駆動する回路装置（１、１’、１”）を開示する。回路装置は、第１端部で高圧ガス放電ランプ（２）用の第１接続ターミナル（３）を提供し、第２端部で第１電圧用の第１ターミナル（ｘ1）に連結された第１電気接続部（５）と、第１端部で高圧ガス放電ランプ（２）用の第２接続ターミナル（４）を提供し、第２端部で第２電圧用の第２ターミナル（ｘ2）に連結された第２電気接続部（６）と、入力側で少なくとも第３ターミナル（ｘ4）に接続され、出力側で高圧ガス放電ランプ（２）用のターミナルの１つ（３）に連結された点火装置（８）とを更に有する。また、第１電気接続部（５）内に配置された第１インダクタ（Ｌ1）並びに第２電気接続部（６）に配置された第２インダクタ（Ｌ2）も更に有し、これらインダクタは磁気結合により電流補償チョーク（Ｌ1、2）を形成し、点火装置（８）と第３ターミナル（ｘ4）との間で第３電気接続部（７）に配置された１０Ωより大きい電気抵抗器（Ｒ1）も有する。【選択図】図１
2009526346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ガス放電ランプ（２）を駆動するための回路装置（１，１’，１”）であって、
第１電圧のための第１ターミナル（ｘ1）と、
第２電圧のための第２ターミナル（ｘ2）と、
前記高圧ガス放電ランプ（２）を点火するための第３電圧を印加するための第３ターミナル（ｘ4）と、
第１端部で高圧ガス放電ランプ（２）のための第１接続ターミナル（３）を提供し、第２端部で前記第１電圧のための前記第１ターミナル（ｘ1）に連結された第１電気接続部（５）と、
第１端部で高圧ガス放電ランプ（２）のための第２接続ターミナル（４）を提供し、第２端部で前記第２電圧のための前記第２ターミナル（ｘ2）に連結された第２電気接続部（６）と、
入力側で少なくとも前記第３ターミナル（ｘ4）に接続され、出力側で前記高圧ガス放電ランプ（２）のためのターミナルの１つ（３）に連結された点火装置（８）と、
前記第１電気接続部（５）内に配置された第１インダクタ（Ｌ1）、およびこの第１インダクタ（Ｌ1）との磁気結合により、電流補償チョーク（Ｌ1,2）を形成する、前記第２電気接続部（６）内に配置された第２インダクタ（Ｌ2）と、
前記点火装置（８）と前記第３ターミナル（ｘ4）との間の第３電気接続部（７）内に配置された１０Ωより大きい電気抵抗器（Ｒ1）と、を備えた回路装置。
【請求項２】
前記抵抗器（Ｒ1）は、１ｋΩ以上、好ましくは５ｋΩ以上、特に好ましくは２０ｋΩ以上の値を有することを特徴とする請求項１に記載の回路装置。
【請求項３】
前記抵抗器（Ｒ1）は、特定の周波数範囲内において、前記第１電気接続部（５）および前記第２電気接続部（６）内に配置されたインダクタ（Ｌ1、Ｌ2）のインピーダンスの１０分の１以上、好ましくはそのインピーダンス以上の値を有することを特徴とする請求項１または２に記載の回路装置。
【請求項４】
前記周波数範囲は、５０ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚの間にあることを特徴とする請求項３に記載の回路装置。
【請求項５】
前記点火装置（８）の変圧器（Ｔ）の二次巻線（ＴS）が、前記第１電気接続部（５）内に配置され、前記点火装置（８）のコンデンサ（Ｃ）の一方の側およびこれと並列な変圧器（Ｔ）の一次巻線（ＴP）の一方の側が、前記第１電圧のための前記第１ターミナル（ｘ1）と前記二次巻線（ＴS）との間で前記第１電気接続部（５）に接続されており、
前記第３ターミナル（ｘ4）が、前記抵抗器（Ｒ)を介して前記コンデンサ（Ｃ）の他方の側に接続されると共に、これと並列に、前記点火装置（８）のスイッチング要素（ＳＧ）を介して前記変圧器（Ｔ）の前記一次巻線（ＴP）の他方の側に接続されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回路装置。
【請求項６】
一方の、前記第１インダクタ（Ｌ1）と前記高圧ガス放電ランプ（２）のための前記第１接続ターミナル（３）との間の前記第１電気接続部（５）、および他方の、前記第２インダクタ（Ｌ2）と前記高圧ガス放電ランプ（２）のための前記第２ターミナル(４）との間の前記第２電気接続部（６）が、電圧制限要素（Ｄ）を介して相互に接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回路装置。
【請求項７】
前記第１電気接続部（５）と前記第２電気接続部（６）とは、前記電流補償チョーク（Ｌ1,2）の上流の入力側にて容量結合されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の回路装置。
【請求項８】
前記容量結合は、寄生容量（Ｃ7,P）を介して生じていることを特徴とする請求項７記載の回路装置。
【請求項９】
前記第１電気接続部（５）と前記第２電気接続部（６）との間の寄生容量、および／または前記第１電気接続部（５）と周辺アース（Ｍ）との間の寄生容量（ＣP***）、および／または第２電気接続部（６）と周辺アース（Ｍ）との間の寄生容量（ＣP***）、および／または第３電気接続部（７）と周辺アース（Ｍ）との間の寄生容量（ＣP***）は、対応する電気接続部の導体トラックを広くすることにより、および／または少なくとも１つの付加的な導電性表面を前記対応する電気接続部に電気的に接続することにより増加されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の回路装置。
【請求項１０】
高温ガス放電ランプ（２）および請求項１乃至９のいずれか１項に記載の回路装置を備えたランプユニット（２２）。
【請求項１１】
前記回路装置（１）は、前記高温ガス放電ランプ（２）のソケットハウジング（１１）内に組み込まれていることを特徴とする請求項１０記載のランプユニット。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載のランプユニット（２２）を備えたヘッドライト。
【請求項１３】
高圧ガス放電ランプ（２）の制御方法であって、
第１電圧のための第１ターミナル（ｘ1）および高圧ガス放電ランプ（２）のための第１接続ターミナル（３）を備えた第１電気接続部（５）、並びに、第２電圧のための第２ターミナル（ｘ2）および前記高圧ガス放電ランプ（２）のための第２接続ターミナル（４）を備えた第２電気接続部（６）を介し、定常作動時に所定の作動電圧を前記高圧ガス放電ランプ（２）に供給し、
前記高圧ガス放電ランプ（２）を点火する目的のために、点火装置の入力側に接続されている第３ターミナル（ｘ4）に第３電圧を印加することにより、前記高圧ガス放電ランプ（２）の前記接続ターミナルの１つ（３）に、前記点火装置（８）において発生される高電圧パルスを印加し、
前記第１電気接続部（５）内に配置された第１インダクタ（Ｌ1）と、前記第２電気接続部（６）内に配置された第２インダクタ（Ｌ2）とが、磁気結合を介して電流補償チョーク（Ｌ1,2）を形成すると共に、前記第１電圧のための前記第１ターミナル（ｘ1）および前記第２電圧のための前記第２ターミナル（ｘ2）において生じる干渉パルスを低減するように働き、
前記点火装置（８）と前記第３ターミナル（ｘ4）との間に配置された１０Ωより大きい電気抵抗器（Ｒ1）が、前記第３ターミナル（ｘ4）に生じる干渉パルスを低減するように働くようになっている、高圧ガス放電ランプ（２）の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧ガス放電ランプを駆動する回路装置および方法に関する。更に本発明は、高圧ガス放電ランプを備えろと共に、かかる回路装置を有するランプユニット、およびかかるランプユニットを備えたヘッドライトにも関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる高圧ガス放電ランプは、基本的に２本の電極が内部に突出する放電容器を備え、概してこれら電極は放電容器の両側に配置されている。これら電極は、放電容器に配置されたシール部分への給電ラインに接続されており、この給電ラインを介し、ランプは給電用回路装置に接続できるようになっている。放電容器はガス、通常比較的高い圧力の稀ガスまたは稀ガスの混合物で満たされている。かかる高圧ガス放電ランプの代表的な例は、いわゆるＨＩＤランプ（高強度放電ランプ）、特にＭＰＸＬ（マイクロパワーキセノン光）ランプであり、これらランプは、主に自動車用ヘッドライトに使用されている。かかるランプにおいて、点火されたアークは高温を生じさせ、この高温は放電容器内の稀ガスだけでなく、基本的には添加された材料、例えば水銀およびハロゲン化金属の混合物から光放出を生じさせる。ランプにおけるアークは、通常高電圧パルスによって点弧される。放電エンベロープ内のガスの圧力が高くなればなるほど、かかるランプの発光効率も高くなる。しかしながら好ましくないことに、ガスの圧力を高くするにはブレークダウン電圧も高くしなければならない。すなわちより高い圧力でランプを点火するために、高圧ガス放電ランプの電極に、より高い電圧を加えなければならない。通常、ブレークダウン電圧は数千ボルトであるが、最新世代の高圧ガス放電ランプではブレークダウン電圧は、例えば２０ｋＶの大きさのオーダーとなる。ランプを点火するとすぐに、ランプをいわゆるテークオーバープロセスで定常作動させなければならない。このテークオーバー中に、ランプ電極は定常動作特有の温度まで加熱される。テークオーバー中および定常動作時には、アークを維持するのにかなり低い電圧が必要である。一般にはテークオーバーでは電極に数百ボルトの範囲、定常動作では１００Ｖを下回る電圧が電極に印加される。
【０００３】
点火中およびその後の作動時の双方で高圧ガス放電ランプを適切に駆動するには適当な回路装置が必要である。これら回路装置は、異なる電圧用のターミナルだけでなく、ランプを点灯するための所定の電圧を供給するためのターミナルも有する。例えば、自動車の電気システムに接続されているランプの作動装置（電子バラストとして示される）により、必要な電圧が通常提供される。この回路装置内では、異なる電圧用のこれらターミナルは、電気接続部を介し、高圧ガス放電ランプ用のターミナルに接続されている。更にかかる回路装置は、点火装置を有し、この点火装置は、入力側がランプを点火するための電圧源用のターミナルに接続されており、出力側が高圧ガス放電ランプ用のターミナルのうちの１つに接続されている。点火装置の特別に設けられたターミナルに適当な電圧を印加すると、点火装置内に適当な高い電圧が発生される。この電圧は、高圧ガス放電ランプの対応するターミナルに一時的に発生し、よってランプの点火を行う。回路装置は主にランプを点火するように働くので、通常、「点火モジュール」とも称される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一旦点火されると、高圧ガス放電ランプは例えば約１００Ｈｚの周波数を有する方形波信号により作動される。ランプの点灯中、約１０ＭＨｚから約１０００ＭＨｚまでの範囲の電磁波が生じ得る。これら妨害波は、車両の他の電子デバイスに対する電磁波妨害（ＥＭＩ）となり得る。
【０００５】
一般に、自動車内での電磁妨害波の放出は、車両内で所定の部品の制御が乱されないように、極めて低いレベルでのみ許容される。これら部品は、例えば安全性関連部品でもある。更に８７〜１０８ＭＨｚの間のＦＭ周波数範囲内の妨害波は、上記周波数範囲内での無線受信の品質並びに可能性を低下させ、これにより、エンドユーザー（自動車のドライバーおよび搭乗者）の運転快適性に直接影響が及ぶ。更に妨害波は、４５〜８２０ＭＨｚまでの全テレビ範囲および３０ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚまでの範囲内の移動電話サービスの全範囲内でもできるだけ回避しなければならない。上記設計による更なる問題は、ランプの点火中の極めて高速の高電圧変化が、わずか数ナノ秒の継続時間および数百Ｖの振幅を有する干渉パルスを発生することである。ここで、回路装置とバラストとの間のターミナルでは、１０００Ｖを超える電圧にまで達し得る。かかる干渉パルスは通常「グリッチ」とも称されている。かかるグリッチパルスは接続ラインを通ってバラストまで広がり、バラストまたはバラストの部品を破損したり、これらを完全に破壊したりすることもある。
【０００６】
米国特許出願公開第2005/0001559A1号には、特にＦＭバンドにおける妨害波をフィルタで除去するための回路装置が記載されている。ここでは、入力側において、第１および第２電圧用の第１および第２ターミナル、並びに、電気接続部における点火電圧供給用の第３ターミナルの直後にインダクタが配置されており、これらインダクタは、電流補償チョークまたは「コモンモードチョーク」を形成するように相互に結合されている。変形例では、３つの巻線を有する１つの適当な電流補償チョークが、第３電圧を印加するためおよび点火装置のために、第１及び第２電圧用の第１及び第２ターミナルの電気接続ラインおよび第３ターミナルへの電気接続部の双方において使用され、このチョークが、３つのすべてのターミナルまたは電気接続部を相互接続することが示唆されている。更に、簡略化された実施例では、２つの巻線を有する通常の電流補償チョークを介し、第１電圧用の第１ターミナルと第２電圧用の第２ターミナルのみを互いに結合することが示唆されている。
【０００７】
３つの巻線を有する電流補償チョークを用いる前者の変形例は、特に８７〜１０８ＭＨｚの所望の範囲において、電磁波妨害をフィルタで除去するのに極めて良好に適すが、後者の変形例は、点火電圧を供給するための第３ターミナルを介して重大な妨害が生じ得るという問題を有する。しかしながら、前者の変形例は、この目的のために、製造に費用がかかり比較的かさばった３方向電流補償チョークを使用しなければならず、このことは回路設計全体の価格を高めてしまう。
【０００８】
本発明の目的は、一方において３方向電流補償チョークを使用してランプの電磁妨害波を確実または大幅に減少させることを回避し、併せてグリッチパルスによるバラストの破壊の危険性を低減し、他方においてあまり高価でない構造を有する、高圧ガス放電ランプを駆動する代替の回路装置および適当な方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、請求項１に記載の回路装置および請求項１３に記載の方法によって達成される。
【００１０】
本発明に係る回路装置は、上記のように第１電圧用の第１ターミナルと、第２電圧用の第２ターミナルと、第３電圧を印加するための第３ターミナルとを備え、第１ターミナルと第２ターミナルとは、連続作動モードにおいて高圧ガス放電ランプに給電するように働き、第１ターミナルと第３ターミナルは高圧ガス放電ランプを点火するために点火装置に給電するように働く。更に、回路装置は、第１端部において高圧ガス放電ランプのための第１接続ターミナルを提供すると共に第２端部において第１電圧用の第１ターミナルに結合された第１電気接続部と、第１端部において高圧ガス放電ランプのための第２接続ターミナルを提供すると共に第２端部において第２電圧用の第２ターミナルに結合された第２電気接続部とを備える。この回路装置は、入力が少なくとも第３ターミナルに接続され、出力が高圧ガス放電ランプのための接続ターミナルのうちの１つに結合された点火装置を更に備える。電磁妨害を低減すると共に、点火中のグリッチパルスの効果を弱くするために、第１電気接続部および第２電気ターミナルは、それぞれ第１および第２誘導要素を備え、これら要素は一緒に電流補償チョークを形成するよう、互いに磁気結合されており、一方、第３電気接続部は、点火装置と第３ターミナルとの間に１０Ω以上の電気抵抗を備える。
【００１１】
種々のテストによれば、第１電気接続部および第２電気接続部にしか電流補償チョークを接続せず、一方その代わりに、第３電気接続部において所定サイズのオーミック抵抗器を使用した場合、第１電気接続部，第２電気接続部および第３電気接続部を結合する３つの巻線を有する電流補償チョークを用いた場合と同じ効果を得られることが分かった。従って、驚くことに妨害波を低減する上で不利とならないように、第３電気接続部における第３巻線を簡単な十分高い抵抗器に置換することができる。これによって、この回路装置をより好ましく製造することが可能となる。よって、一方で、チョークをより経済的に製造できる。他方で、通常かかるチョークの各ワイヤーを手で回路装置に接続しなければならないが、抵抗器は完全に自動的に実装できるので、組み立てをより経済的に実現できる。よって本発明に係る解決方法では、３方向電流補償チョークを用いる解決方法よりも、ワイヤーを２本少なく手で接続することを要求する。かかるコストの節約は、特に、高圧ガス放電ランプを有する回路装置をランプユニットに接続する場合に（すなわち、高圧ガス放電ランプのソケットハウジング内に好ましく組み込む場合に）有利である。かかるランプユニットは、「点火モジュール一体化ランプ」とも称される。ランプを交換する際には、かかる構造の場合、ランプと共に回路装置全体を交換する。そして、回路装置全体は修理不能なアイテムであるので、経済的な回路装置を提供できることが特に重要である。本発明に係る解決案の更なる利点は、３つの巻線を有する電流補償チョークは必要とされる最小ワイヤーサイズにより、２つの巻線しか有しない電流補償チョークよりも嵩張る。従って、本発明に係る構成は、全体の空間要求がより小さく、このことはコストを低減するだけでなく、まず最初に一部のヘッドライトまたは自動車モデルのための一体化された点火モジュールの使用を可能にする。
【００１２】
高圧ガス放電ランプを制御する本発明に係る適当な方法では、高圧ガス放電ランプは、定常作動において、第１電圧用の第１ターミナルおよび高圧ガス放電ランプのための第１接続ターミナルを有する第１電気接続部、並びに、第２電圧用の第２ターミナルおよび高圧ガス放電ランプのための第２接続ターミナルを有する第２電気接続部、を介して、電源デバイスにより所定の作動電圧が供給される。高圧ガス放電ランプを点火するため、点火装置の入力側に接続されている第３ターミナルに第３電圧が印加されることにより、点火装置で発生された高圧パルスが、高圧ガス放電ランプのターミナルの１つに印加される。本発明によれば、この方法は、特に電源デバイスに負荷をかけると共に第１電圧用の第１ターミナルおよび第２電圧用の第２ターミナルに発生する干渉パルスを、第１電気接続部内に配置された第１インダクタおよび第２電気接続部内に配置された第２インダクタにより低減する。第２インダクタは第１インダクタと共に電流補償チョークを形成する。更に、点火装置と第３ターミナルとの間に配置された１０Ωより大きい電気抵抗が、第３ターミナルにて発生する干渉パルス、特に電源デバイスに影響するパルスを低減する。
【００１３】
従属項は、本発明の特に有利な実施形態および更なる実施形態を含む。特に、高圧ガス放電ランプを作動させる方法は、回路装置の従属項により類似させることにより、更に開発できる。
【００１４】
上記のように、１０Ωより大きい抵抗器が第３ターミナルに発生する妨害波を大幅に低減するのに十分であることが証明されている。しかしながら、高圧ガス放電ランプおよび回路装置の実際の構成、並びに、使用される制御パルスに応じて、より大きい抵抗器、例えば１ｋΩ以上、好ましくは５ｋΩ以上、特に好ましくは２０ｋΩ以上の抵抗器を使用できる。
【００１５】
更に、研究によれば、第１電気接続部および第２電気接続部内に配置されるインダクタと最適に選択すべき抵抗器のインピーダンスの間には依存性があることが分かっている。抵抗器は、それぞれの周波数範囲内で、チョークの最大インピーダンスに対する適当な比を有していなければならない。従って、抵抗器は、少なくとも特定の周波数範囲に対して、第１電気接続部および第２電気接続部内に配置されたインダクタのそれぞれの最大インピーダンスの１０分の１以上、好ましくは最大インピーダンス以上となっていなくてはならない。
【００１６】
ここで、検討すべき周波数範囲は、干渉スペクトルからまず第一にどの周波数範囲をフィルタで除去すべきかによって決まる。ＦＭ範囲から妨害波をフィルタで除去することが目的である場合、検討すべき周波数範囲は、好ましくは５０ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚの間になければならない。ついでながら、グリッチパルスも１００ＭＨｚ範囲内にその最大の電力を有し、より高い高調波の電力は大幅に低下するので、５０ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚの範囲がグリッチパルスを低減するのに極めて適当である。しかしながら、このことは、例えばテレビ周波数範囲または移動通信の周波数範囲におけるすべての妨害波を確実にフィルタで除去しなければならない場合、２０〜１０００ＭＨｚのより広い周波数範囲を考慮することを排除するものではない。
【００１７】
回路装置の実際の構成では、広範な種々の可能性が存在する。好ましい実施形態では、第１電気接続部内に点火装置の変圧器の二次巻線が設けられ、点火装置のコンデンサの一方の側およびこれと並列な変圧器の一次巻線の一方の側が、第１電圧用の第１ターミナルと前記変圧器の二次巻線との間で第１電気接続部に接続される。そして、ランプを点火するための電圧を供給する回路装置の第３ターミナルが、コンデンサの他方の側に抵抗器を介し、更にこれと並列な点火装置の回路要素を介し、例えば、スパークギャップを介して変圧器の一次巻線の他方の側に接続される。この構成は、特にコンパクトで経済的な方法で製造することができる。
【００１８】
極めて好ましくは、一方の、第１インダクタと高圧ガス放電ランプのための第１接続ターミナルとの間（好ましくは第１インダクタとコンデンサとの間）の第１電気接続部、および他方の、第２インダクタと高圧ガス放電ランプのための第２接続ターミナルとの間の第２電気接続部が、電圧制限要素を介して互いに接続される。この電圧制限要素、例えばトランシルダイオードまたはツェナーダイオードは、所定電圧から導通状態になり、ランプの点火直後に生じる電圧増加を制限するように働く。こうして、ランプ点火後の第１ターミナルと第２ターミナルの間の高電圧の上昇が低減され、よってバラストが故障する危険性が低減される。改変例では、この目的のためにトランシルダイオードまたはツェナーダイオードの代わりに、適当な容量性要素、例えば数百ｐＦ〜数μＦの容量を有するコンデンサを使用してもよい。
【００１９】
特に好ましい変形例では、更に、第１電気接続部と第２電気接続部とが、電流補償チョークの上流の入力側にて、互いに容量結合されている。この容量結合は、第１電圧用の第１ターミナルと電流補償チョークとの間に設けられてもよいし、これとは異なり、第２電圧用の第２ターミナルと電流補償チョークとの間に設けられてもよい。更に、第１ターミナルおよび第２ターミナルへの給電ライン、すなわちバラストから回路装置までの接続ケーブルで同じように実現してもよい。第１ターミナルと第２ターミナルとの間のかかる容量結合は、点火干渉パルス（すなわちグリッチパルス）が後方伝搬するのを大幅に低減するのに、それ自体で十分である。従って、周辺のアースに対し、すべての個々のターミナルまたは給電ラインを容量結合することは必須ではない。第１インダクタおよび第２インダクタの前、すなわち電流補償チョークの上流の入力側において、２つの給電ラインまたはターミナルの間の単純な容量結合は、アース電位に対して接続されたコンデンサによるすべての個々の導線の容量結合よりもかなり経済的である。
【００２０】
かかる容量結合は、特に経済的に設けることができ、よって好ましくは、例えば給電ケーブルまたは回路装置内の電気接続部を適当に配置することにより、寄生容量を介して設けることができる。
【００２１】
従って、好ましい実施形態は、第１電気接続部と第２電気接続部との間の寄生容量を、対応する電気接続部の導体トラックを広げること、および／または、対応する電気接続ターミナルに少なくとも１つの付加的な導電性表面を電気接続することにより増加することを補償するものである。また、好ましくはこの方法は、適用される第１電気接続部と周辺アースとの間、および／または第２電気接続部と周辺アースとの間、および／または第３電気接続部と周辺アースとの間の寄生容量を、人為的に増加または適当に調節するのに使用できる。
【００２２】
ちなみに、寄生容量の利用および適当な設計は、電流補償チョーク無しで、または第３電気接続部内の抵抗器無しで機能する他の電気回路にも有用である。かかるやり方は、実験だけで適当な寄生容量を通常正確に決定できるので、設計上の出費はわずかにしか増加せず、これに対して製造コストを低減でき、このことは特に大量製造物品および修理不能なアイテム、例えば一体化された点火モジュールを有するランプの場合、極めて重要なことである。
【００２３】
従って、上記のように、本発明は、回路装置が例えば高圧ガス放電ランプのソケットハウジングに組み込まれており、完全サブアセンブリとして自動車のヘッドライトに挿入されると共に交換されるようになっている適当なランプユニットで使用するときに、特別な利点を有する。しかしながらこのことは、本発明が他の回路装置と共におよび他のランプに対して役立つように使用できることを排除するものではない。
【００２４】
以下説明する実施形態を参照すれば、本発明の上記およびそれ以外の態様が詳細に明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１は、例えば自動車のヘッドライトで使用できるような、通常のＨＩＤランプ２のための本発明による回路装置１の構造の第１実施形態を示す。この回路装置１は、入力側に３つのターミナルｘ1，ｘ2，ｘ4を有し、このターミナルにより回路装置１はバラスト１０に接続されている。このバラストは、ランプ２の点火中、およびその後の定常動作中に、回路装置１の関連するターミナルｘ1，ｘ2，ｘ4に必要な電圧が印加されること、および回路装置１に必要な電流が供給されることを補償している。バラスト１０は、通常、プラグインコネクタ１１を介し、自動車の電気システムに接続されている（図１には、コネクタ１１を有するバラスト１０を略図でのみ表示している）。この回路装置１は、出力側に２つのターミナル３，４を有し、これらターミナルにランプ２が接続されている。
【００２６】
図２には、高圧ガス放電ランプ２を備え、回路装置１がランプホルダーハウジングに組み込まれているランプユニット２２の機械的構造が示されている。ここでは、放電容器を形成する内側エンベロープ１７を基本的に含む高圧ガス放電ランプ２を見ることができる。２つの電極１８が両側から放電容器内に延びている。電極１８の間に生じるスパークにより、ランプ２の点火が引き起こされ、これによって放電アークが発生する。
【００２７】
稀ガスまたは複数の稀ガスの混合物、および複数のハロゲン化金属と水銀との混合物が、通常、高圧下で放電容器内に存在する。
【００２８】
更に水銀が他の材料に置換された、水銀を含まないランプもある。放電容器１７は、外側エンベロープ１９によって囲まれており、このエンベロープは所望の光放射の他に発生されるＵＶ放射を特に遮蔽するように働く。外側エンベロープ１９と内側エンベロープ１７の間の中空スペースは、好ましくは排気されまたは低圧力であり、または必要であれば空気またはその他のガスまたはガス混合物で満たされた通常の周辺圧力であってもよい。この高圧ガス放電ランプ２は、外側エンベロープ１９でベース１４にあるリング状ホルダ２１により保持され、このベース１４は、一部がソケットハウジング１２と一体化されている。回路装置１は、このソケットハウジング１２に設けられている。
【００２９】
回路装置１を囲み、図１に示されているアースＭは、例えば金属ソケットハウジング１２または導電性表面またはスクリーンを有するソケットハウジングにより実現できる。ソケットハウジング１２内のプラグは、ケーブル９（図２には示せず）を介し、回路装置１をバラスト１０（図１参照）に接続している。ソケットハウジング１２内にはランプ２のためのターミナル３，４およびアップライン１５およびリターンライン１６も設けられており、これらラインは、高圧ガス放電ランプの電極１８に連結されている。電極１８は通常の態様でランプエンベロープ１７のシール内のホイル部分を介し、アップライン１５およびリターンライン１６に連結されている。
【００３０】
ランプ２の電極１８に通じ、ベース１４に向いたランプ２の側に配置されているアップライン１５は、直接ベース１４内に導かれ、そこで回路装置１の第１ターミナル３に接続されている。ベース１４から遠い側に位置する電極１８は、リターンライン１６に接続されており、このリターンライン１６は、好ましくはセラミック材料製の電気的に絶縁されたチューブ２０を通ってベース１４に戻り、このベースにおいて回路装置１の第２ターミナル４に接続されている。
【００３１】
図１で、本発明による回路装置１の電子構成を再び見ることができる。
【００３２】
この回路装置１のコアは、実際の点火装置８であり、この点火装置８は基本的に一次巻線ＴPおよび二次巻線ＴSを有する変圧器Ｔ、並びに、スパークギャップＳＧ、コンデンサＣおよび抵抗器Ｒを備える。
【００３３】
第１ターミナルｘ1から高圧ガス放電ランプ２のための第１ターミナル３に電気接続部５が通じており、第１ターミナルｘ1にはバラスト１０により第１電圧が印加される。この電気接続部５内のランプ側には変圧器Ｔの二次巻線ＴSが配置されている。同じようにバラスト１０により第２電圧が印加される第２ターミナルｘ2から、高圧ガス放電ランプ２のための第２ターミナル４に接続ライン６が延びている。従って、電気接続部５，６並びに変圧器の二次巻線ＴSおよびランプ２を介して、ターミナルｘ1とｘ2との間に「ランプ回路」と称される回路が構成され、この「ランプ回路」を介し、ランプ２は定常動作中、バラスト１０により作動される。
【００３４】
しかしながら、高電圧でランプ２を始動、すなわち点火できるようにするために、点火機構８は上記のような更なる部品、すなわち二次巻線ＴSがランプ回路に組み込まれている変圧器Ｔ、コンデンサＣ、抵抗器ＲおよびスパークギャップＳＧを有する。これら部品は、以下のように、回路装置１の第１ターミナルｘ1または第１電気接続部５、および第３ターミナルｘ4（これを介して、ランプ２を点火するため、バラスト１０によりランプ２を点火するための電圧を供給することができる）またはこれに連結された第３電気接続部７に接続されている。
【００３５】
一方、第１電気接続部５は、第１電圧のための第１ターミナルｘ1と変圧器Ｔの二次巻線ＴSとの間で変圧器Ｔの一次巻線ＴPの一方側に接続され、これと並列に、コンデンサＣの一方側および抵抗器Ｒの一方側に接続されている。抵抗器ＲおよびコンデンサＣの他方側は、第３電気接続部７、よって第３ターミナルｘ4に接続されている。更に、この第３電気接続部７は、スパークギャップＳＧを介して、変圧器Ｔの一次コイルＴPの他方側に接続されている。従って、コンデンサＣは、スパークギャップＳＧにより切断されている場合を除き、抵抗器Ｒだけではなく、変圧器Ｔの一次段ＴPにも所定の態様で並列に接続されている。
【００３６】
第１電気接続部５および第２電気接続部６は、それらの入力側にそれぞれ誘導要素Ｌ1，Ｌ2を備える。これら誘導要素Ｌ1およびＬ2は、互いに磁気結合されているコイルであり、よって電流補償チョークＬ1,2を形成する。本発明によれば、かかるコイルの代わりに、抵抗器Ｒ１が、第３電気接続部７内の入力側で、ランプ２を点火するための電圧を供給するための第３ターミナルｘ4の後方に設けられている。
【００３７】
図１の実施形態では、電気接続部５，６，７は、電流補償チョークＬ1,2または抵抗器Ｒ1の前方のそれぞれの入力側、および電流補償チョークＬ1,2または抵抗器Ｒ1の後方のそれぞれの入力側の双方にて、コンデンサＣ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4，Ｃ5，Ｃ6を介して周辺アースＭに接続されている。更に、第１電圧用の第１ターミナルｘ1および第２電圧用の第２ターミナルｘ2からランプターミナル３，４に至るそれぞれの電気接続部５，６は、電圧制限要素Ｄ（ここではトランシルダイオードＤ）を介して相互に接続されている。従って、この電圧制限要素Ｄは、電流補償チョークＬ1,2と並列に接続されている。
【００３８】
図１の実施形態では、次の部品が使用されている。
すなわちフェライト製のロッドコアを備えた高圧安定変圧器Ｔ、約８０ｎＦの容量を有するコンデンサＣ、約６.８ＭΩの抵抗器Ｒ、および約５２０Ｖのクリッピング電圧を有するトランシルダイオードＤが使用されている。
【００３９】
コンデンサＣ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4，Ｃ5，Ｃ6は、数百ｐＦの大きさのオーダーでよい。
【００４０】
以下、点火装置８の部品Ｔ，Ｃ，Ｒ、およびコンデンサＣ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4，Ｃ5，Ｃ6、トランシルダイオードＤ、電流補償チョークＬ1,2および抵抗器Ｒ1のような更なる部品の作動について説明する。
【００４１】
ランプ２を点火するために、まずターミナルｘ1およびｘ4を介してコンデンサＣを充電する。スパークギャップＳＧの大きさは、約８００Ｖで導電状態となるように寸法が定められている。この結果、約８００Ｖまで充電されたコンデンサＣは、スパークギャップＳＧを介して変圧器Ｔの一次巻線ＴPに放電される。よって変圧器Ｔの二次巻線ＴSには、２０ｋＶの大きさのオーダーの高電圧が発生し、この電圧はランプ２が点火する前に、変圧器Ｔとランプ２との間の高電圧部分、すなわちアップライン１５に存在する。ランプ２の反対側は誘導要素Ｌ1（すなわち電流補償チョークＬ1,2）によりターミナルｘ2に接続されており、点火前には低い電位となっている。
【００４２】
通常、ランプ２は単一の点火パルスだけで起動される。ランプ２の始動に成功しなかった場合、点火装置８内のコンデンサＣは、さらなる点火パルスでランプ２を点火するように再び充電される。放電容器内で所望のブレークダウン（絶縁破壊）が発生するとすぐに、ランプ２自体は比較的低オーミック抵抗器と見なすことができる。次に、ランプ２には、ターミナルｘ1およびｘ2を介し、バラスト１０により、バラスト１０の構成に応じた通常の作動電圧、例えば数十Ｖ〜数百Ｖまでの間の方形波電圧が供給される。ここで、例えばそれぞれのターミナルｘ1およびｘ2に公称電圧の半分を印加することができる。点火電圧を印加するための第３ターミナルｘ4には、数百Ｖまでの電圧が存在し得る。この電圧は、スパークギャップＳＧがブレークダウンするほど高くてはいけない。この第３ターミナルｘ4は、多くのバラスト内でフローティング電位となっている。コンデンサＣからあり得る残留電荷を減らし、多かれ少なかれ第１ターミナルｘ1に存在する電位に対応する電位がターミナルｘ4に維持され、よって更なる望ましくない点火インパルスの発生を防止するよう、安全上の理由から、点火モジュール１内に通常は高オーミック抵抗器Ｒが挿入されている。
【００４３】
上記のように、ランプ２の点火中および作動中に、点火モジュール内には電磁パルスが発生し、このパルスは自動車内で他の信号と干渉し得る。ほとんどの電磁妨害（ＥＭＩ）問題は、７０〜１０８ＭＨｚの周波数範囲（すなわち典型的なＦＭ周波数範囲）内で現在使用されているいわゆるＤ１ランプで生じるが、一部のケースでは３０〜５４ＭＨｚのより低い周波数範囲内でも生じる。
【００４４】
更なる問題は、変圧器Ｔの二次巻線ＴSとランプ２との間の高電圧ライン（すなわちアップライン１５）における約２０ｋＶから数百Ｖを下回る値までの、高圧ガス放電ランプ２の点火中に生じる高速電圧変化が、１ｎｓのオーダーの増加時間でわずか数ｎｓだけの継続時間、かつ１０００Ｖ以上の高さの極めて高速で大きな干渉パルスを発生させ、このパルスが、ターミナルｘ1，ｘ2およびｘ4を介して、バラスト１０にロードされ、バラストの破壊または破損を生じさせ得ることである。このグリッチパルスに対する対策として、第１電気接続部５と第２電気接続部６、すなわち第１ターミナルｘ1と第２ターミナルｘ2とが、電圧制限要素として働くトランシルダイオードＤを介して結合されている。強力に干渉するパルスの電圧のかなりの部分は、この要素を横切って既に小さくなっている。
【００４５】
更に、第１電気接続部５と第２電気接続部６、すなわちターミナルｘ1とｘ2とは、回路装置全体の電磁波コンパチビリティ（ＥＭＣ）を改善すると共に、グリッチパルスの干渉効果を更に低減するため、電流補償チョークＬ1,2を介して互いに結合されている。電磁波妨害を弱めるための作動およびかかる電流補償チョークＬ1,2の構成は、これまで引用した米国特許出願公開第US2005/0001559A1号から抜粋され、また、基本的に当業者にとって全く公知である。かかるインダクタンスの代わりに、第３ターミナルｘ4から点火装置Ｚに延びる第３電気接続部７内に単純なオーミック抵抗器Ｒ1が設けられている。ここで、この抵抗器Ｒ１の大きさのオーダーは、好ましくは、シールドすべき周波数範囲内で電流補償チョークＬ1,2によって得られるインピーダンスと適合されている。
【００４６】
計算によれば、８０〜１０８ＭＨｚの上記周波数範囲に対しては、最低１μＨのインダクタンスの２つのコイルＬ1，Ｌ2を設けなければならないことが分かっている。しかしながら、この値は好ましくは１０μＨ以上、特に好ましくは１５μＨ以上である。この値の大きさは、約２０〜約２５μＨのオーダーとすることが理想的である。当然ながら、これより高いインダクタンスのコイルを選択することもできるが、こうした場合、回路構成の価格が高くなり、特により大きな容積が要求される。
【００４７】
まず第１に、電気接続部５および６内の電流補償チョークＬ1,2のコイルＬ1，Ｌ2のインピーダンスに対して、第３接続部７内の抵抗器Ｒ1を適合させるように、これら２つのコイルＬ1，Ｌ2のインピーダンスを決定すべきである。
【００４８】
しかしながら、コイルＬ1，Ｌ2のインピーダンスは周波数に依存する。図３には、２５μＨのコイルに対する、この目的のための測定が示されている。ここで、ＭＨｚを単位とする干渉パルスの周波数ｆに対して、Ωを単位とするインピーダンスＺがプロットされており、ここでは対数スケールが使用されている。このグラフから明らかなように、このインピーダンスは約１００ＭＨｚで明らかに最大値を有する。この理由は、インピーダンスは、より低い周波数ではコイルのインダクタンスによって決定されるからである。しかしながら、より高い周波数では、環境に対するコイル寄生容量が明白となってくるので、これにより、インピーダンス曲線が低下する。
【００４９】
フィルタ除去すべき周波数範囲内の領域内に最大のインピーダンスが存在するようにチョークが選択された場合、かかるチョークは干渉に対するフィルタとして最大の効果を有する。従って、このグラフは、自動車ランプの点火モジュールで使用するために２５μＨの範囲のインダクタンスを有するように選択されたチョークＬ1,2が、一実施形態の例として理想的であることも示している。上記のように、自動車内でのほとんどの妨害周波数範囲は８０〜１０８ＭＨｚの間にある。この範囲は、この場合にまさにコイルのインピーダンスの最大値が存在する範囲である。更に、このチョークは１０ＭＨｚ〜数百ＭＨｚまでの全範囲内でも良好な効果を有する。
【００５０】
更に、ここでは、インダクタンスは、グリッチパルスの電力の吸収によってコイルＬ1，Ｌ2を有するチョークが過度に早く飽和状態とならないように選択されている。２５μＨの値および仮定される２.５ｋＶのパルス高さでは、この場合、たった約１０ｎｓ経過後に約１Ａで飽和状態に達すると仮定される。
【００５１】
このチョークの最大インピーダンスは、（図３からも分かるように）約２ｋΩである。従って、第３ターミナルｘ4と点火装置８との間の電気接続部７内に更なる巻線の代わりに接続されている抵抗器Ｒ1は、この最大インピーダンスよりも大きくなるように選択した。図示されている実施形態では、正確に５.８ｋΩの抵抗器Ｒ1を選択した。
【００５２】
この抵抗器Ｒ1の助けにより、点火装置８とバラスト１０の間には高周波フィルタが形成され、このフィルタの効果は、３つの巻線を有するコモンモードのチョークを備えた同様のフィルタの効果よりも小さくない。
【００５３】
電流補償チョークＬ1,2または抵抗器Ｒ1の前後にある電気接続部５，６，７を、点火モジュールのアースされたシールドＭに接続している、図１の回路設計で使用されているコンデンサＣ2，Ｃ3，Ｃ4，Ｃ5，Ｃ6は、主にグリッチパルスをさらに弱くすること、およびランプのＥＭＩ挙動を改善することに役立つ。また、コンデンサＣ1，Ｃ2，Ｃ3は、ランプにおける点火プロセス後にリターンライン４，１６で高電圧が増大することを防止している。
【００５４】
ここで、かかるグリッチパルスは、２つの機構により影響されると考えるべきである。１つの機構は、変圧器Ｔの二次コイルＴSと高圧ガス放電ランプ２との間の高電圧伝送ライン（すなわちアップライン１５）と、点火モジュールのアースされたシールドＭとの間で不可避的に生じる寄生容量ＣP*によって説明できる。この寄生容量ＣP*は図６に示されている。この寄生容量ＣP*は、点火前に約２０ｋＶの極めて高い電圧まで直接充電され、ランプ容器内で生じるスパークによって直後に再び放電される。このコンデンサＣP*の放電は、２つの電気接続部５，６、すなわち２つのターミナルｘ1，ｘ2を介して、均一で並列に生じる。このことは、コモンモードの妨害と称されており、この妨害は適当な電流補償チョークＬ1,2により極めて許容できるレベルまで低減できる。しかしながら、変圧器Ｔの二次巻線ＴSと並列な更なる寄生容量ＣP**に起因し、二次効果が生じる。この寄生容量ＣＰ**が、図５に示されており、この寄生容量は電気接続部５，６で逆モードの妨害を生じさせる。このパルスの電力は、トランシルダイオードＤによりかなりの程度低減できる。このパルスの残りは、ほとんど損なわれることなく、電流補償チョークＬ1,2を通過する。従って、妨害波のこの部分は、フィルタコンデンサＣ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4，Ｃ5，Ｃ6によってブロックしなければならない。
【００５５】
しかしながら、この目的のために行った実験では、これらフィルタコンデンサＣ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4，Ｃ5，Ｃ6を、電流補償チョークＬ1,2の上流の入力側において第１電気接続部５と第２電気接続部６とを互いに接続する単一のフィルタコンデンサＣ6に置換できることが分かった。図４には、かかる構造を備えた回路装置１が示されている。図４は、変圧器Ｔの二次コイルＴSと並列な寄生容量ＣP**により、ランプ点火直後に生じる電流パルスの方向も（ラインと平行に記載された矢印により）示している。このことは、電流補償チョークＬ1,2が、この寄生容量ＣP**によって生じる電流パルス部分には極めて小さい作用しか及ぼさないこと、および依然として厳格な制限値を維持できるように、この電流パルス部分を、入力側でターミナルｘ1とｘ2とを互いに接続する簡単なコンデンサＣ7によって極めて良好に強力に低減できることを明らかにしている。フィルタコンデンサＣ7は、図示された実施形態では約５００ｐＦの値を有する。このコンデンサＣ7は、組み立てコストを更に低減できるよう、上記コンデンサ（Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4，Ｃ5，Ｃ6）と点火モジュールのシールドＭとの間の、これまで必要であった高価な接続を不要にしている。
【００５６】
図５は、更なる変形例の回路装置１”を示しており、この変形例では、ターミナルｘ1およびｘ2とバラスト１０との間のケーブル９を適当に選択することにより、ケーブル９間に寄生容量Ｃ7,Pを生じさせており、この寄生容量は図５に示されるようにコンデンサＣ7を置き換えることができ、このコンデンサは入力ｘ1とｘ2とを結合している（この図では、電流パルスの方向が、再びラインに平行に描かれた矢印によって示されている）。ケーブルのタイプおよびケーブルの長さに応じ、ケーブルにより５〜５０ｐＦの寄生容量を容易に得ることができる。バラスト出力の容量も使用することができ、この容量は、バラスト１０のタイプ（このバラストは通常、ランプ出力におけるそれ自体の別のコンデンサを依然として有する）、並びに、使用される回路装置または使用されるランプのタイプによっても十分となり得る。必要であれば、改変例において、より経済的でより小型のフィルタコンデンサを、これら寄生容量Ｃ7,Pに加えて、回路デバイス１の入力で使用することができる。
【００５７】
寄生コンデンサ、特に上記コンデンサＣ1，Ｃ2，Ｃ3の機能に取って代わる寄生コンデンサは、例えば電気接続部５，６，７のための導電性ストリップを広げ、または例えば回路装置のハウジングに対して所定の距離に配置された付加的な導電性表面を結合することで、人為的に大きくすることもできる。特定の寄生容量は、このようにして正確に規定することができる。
【００５８】
また、特に、かかる人為的に増大させた寄生コンデンサの設計を、ランプ２の点火後に、できるだけ迅速かつ強力にランプ２のリターンライン１６上の高電圧を低下させるために使用することができる。この目的のために、図６を参照されたい（図６には図４および図５のように、ラインと平行に描かれた矢印によって、電流パルスの方向が示されている）。リターンライン１６上及び回路装置１”内（すなわち点火モジュール１”内）の高電圧ＵRLは、点火電圧ＵZによって主に決定され、ここでは図６に記載の寄生容量ＣP*に掛かる最大電圧とほぼ等しく、この寄生容量は変圧器Ｔの二次コイルＴSと高圧ガス放電ランプ２との間の高電圧導線（すなわちランプ２へのアップライン１５）と、点火モジュールのアースされたシールドＭとの間に存在する。また、更に、電圧ＵRLは、寄生容量ＣP*自体及び更なる寄生容量ＣP***によって決定される。この更なる寄生容量ＣP***は、図６に示されるように、回路装置１”の点火モジュールのアースされたシールドＭと、電流補償チョークＬ1,2とランプ２との間の回路装置１内に配置されたすべての部品と、の間に存在し、これら部品は、点火前は低い電圧となっている。リターンライン１６に対する高電圧ＵRLの依存性は、次の式によって示される。
【００５９】
2009526346.tif 000003
【００６０】
この式から、リターンライン１６上の高電圧ＵRLは、寄生容量ＣP***を増大させることによって低減できることが明らかである。上記のように、この容量ＣP***は、導電性ストリップの表面を広くするか、または別の導電性表面を結合することによって人為的に増大させることができる。しかしながら、寄生容量ＣP***の調節は、回路装置１”内の種々の部品を特定の配置にすることによっても可能である。このように、ランプ２の点火の際にバラスト１０の損傷を確実に回避すると共に、更にランプ２が点火した後にリターンライン１６上の高電圧パルスをできるだけ迅速に再び低減することを保証する、電磁妨害波を低減するすべての要件を満たす回路装置１”を経済的に製造できる。人為的な寄生容量ＣP***を用いて、点火後のリターンライン１６上の高電圧ＵRLを経済的に低減するこの概念は、電流補償チョークなしの他の回路装置にも全く使用することができる。
【００６１】
図面および明細書に具体的に示した回路および方法は、単に実施形態の例に関連しており、当業者であれば本発明の範囲から逸脱することなく、かなりの程度変形できることを最後に指摘する。更に完全を期すため、本明細書において、「１つの」または「ある」なる用語を使用しても、このことは対応する特徴が多数存在し得ることを排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に係る回路装置の第１実施形態の回路図を示す。
【図２】本発明に係る回路装置を組み込んだソケットハウジングおよび高圧ガス放電ランプを備えたランプユニットの側面図である。
【図３】周波数に依存する測定されたチョークのインピーダンスである。
【図４】本発明に係る回路装置の第２実施形態の回路図を示す。
【図５】第１供給ラインと第２供給ラインとの間の寄生容量の効果の概略表示を有する本発明に係る回路装置の第３実施形態の回路図を示す。
【図６】個々の接続ラインと点火モジュールのアースされたシールドとの間の寄生容量の効果の概略表示を有する第３実施形態の回路図を示す。
【符号の説明】
【００６３】
１    回路装置
２    ＨＩＤランプ
３、４    ターミナル
５，６，７    電気接続部
８    点火装置
９    ケーブル
１０    バラスト
１１    プラグインコネクタ
１２    ソケットハウジング
１４    ベース
１５    アップライン
１６    リターンライン
１７    放電容器
１８    電極
１９    外側エンベロープ
２０    絶縁チューブ
２２    ランプユニット
【図１】
2009526346.tif 000004
【図２】
2009526346.tif 000005
【図３】
2009526346.tif 000006
【図４】
2009526346.tif 000007
【図５】
2009526346.tif 000008
【図６】
2009526346.tif 000009
【国際調査報告】
2009526346.tif 000010
2009526346.tif 000011