(57)【要約】  本発明は、高圧放電ランプの作動用回路装置であって、回路装置は、変圧器、該変圧器によって給電される負荷回路、パルス点灯装置を有しており、負荷回路は、高圧放電ランプ（Ｌａ）用の各端子及び高圧放電ランプ（Ｌａ）を流れる電流を制限するためのチョークコイル（Ｌ２ｂ）と接続されており、パルス点灯装置は、高圧放電ランプ（Ｌａ）内で気体放電を点火するために用いられるようにした、高圧放電ランプの作動用回路装置に関しており、その際、チョークコイル（Ｌ２ｂ）は、パルス点灯装置の点火用変圧器（Ｔ２）の２次巻線として構成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧放電ランプの作動用回路装置であって、前記回路装置は、変圧器、該変圧器によって給電される負荷回路、パルス点灯装置を有しており、前記負荷回路は、前記高圧放電ランプ（Ｌａ）用の各端子及び前記高圧放電ランプ（Ｌａ）を流れる電流を制限するためのチョークコイル（Ｌ２ｂ）と接続されており、前記パルス点灯装置は、前記高圧放電ランプ（Ｌａ）内で気体放電を点火するために用いられるようにした、高圧放電ランプの作動用回路装置において、チョークコイル（Ｌ２ｂ）は、パルス点灯装置の点火用変圧器（Ｔ２）の２次巻線として構成されていることを特徴とする回路装置。
【請求項２】
変圧器（Ｔ１）は、入力電圧（Ｕ０）を負荷回路内で必要な電圧に適合するため、及び、変圧器と負荷回路との間の直流分離のために設けられている請求項１記載の回路装置。
【請求項３】
変圧器（Ｔ１）は、２つの、第１及び第２の２次巻線（Ｌｉｂ，Ｌｉｃ）を有しており、前記第１の２次巻線（Ｌｉｂ）は、負荷回路の電圧給電用に使われ、前記第２の２次巻線（Ｌｉｃ）は、場合によっては前記第１の２次巻線（Ｌｉｂ）と共にパルス点灯装置の電圧給電用に使われる請求項２記載の回路装置。
【請求項４】
負荷回路内に設けられた、変圧器（Ｔ１）の２次巻線（Ｌｉｂ）に対して並列に、電圧制限構成部品（Ｄ２）が接続されている請求項２又は３記載の回路装置。
【請求項５】
チョークコイル（Ｌ２ｂ）に対して直列に、少なくとも１つのコンデンサ（Ｃ２）が接続されており、該コンデンサ（Ｃ２）の容量は、前記少なくとも１つのコンデンサ（Ｃ２）が、点火期間の終了後、ランプ作動期間中、前記チョークコイル（Ｌ２ｂ）のインダクタンスを部分的に補償するように回路定数が選定されている請求項１記載の回路装置。
【請求項６】
変圧器は単一のトランジスタからなる変圧器として構成されている請求項１記載の回路装置。
【請求項７】
変圧器（Ｔ１）は、入力電圧（Ｕ０）を、負荷回路内で必要な電圧に適合するため、単巻変圧器として構成された変圧器（Ｔ１’）が設けられている請求項１記載の回路装置。
【請求項８】
単巻変圧器（Ｔ１’）の１次巻線部分（Ｌ１ａ’）及び２次巻線部分（Ｌ１ｂ’）は、負荷回路及びパルス点火装置の電圧給電のために使われる請求項７記載の回路装置。
【請求項９】
単巻変圧器（Ｔ１’）の巻線部分（Ｌｉａ’，Ｌｉｂ’）の直列回路に対して並列に、電圧制限構成部品（Ｄ２）が接続されている請求項８記載の回路装置。
【請求項１０】
変圧器は、少なくとも１つの、周期的に繰り返される時間間隔でスイッチングするスイッチング手段（Ｓ，Ｑ，Ｑ１）を有しており、気体放電の点火がうまく行なわれた後、前記少なくとも１つのスイッチング手段（Ｓ，Ｑ，Ｑ１）のスイッチング周波数を変えるための手段（ＳＴ）が、高圧放電ランプ（Ｌａ）内に設けられている請求項１記載の回路装置。
【請求項１１】
少なくとも１つのスイッチング手段（Ｓ，Ｑ，Ｑ１）のスイッチング周波数を変えるための手段（ＳＴ）は、高圧放電ランプ内で気体放電がうまく点火した直ぐ後、少なくとも１つのスイッチング手段（Ｓ，Ｑ，Ｑ１）のスイッチング周波数が急速に変化し、それに続いて、前記高圧放電ランプの立ち上がり期間又は始動期間中、スイッチング周波数が連続的又はほぼ連続的に変化するように構成されている請求項１０記載の回路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の高圧放電ランプの作動用回路装置に関する。
【０００２】
Ｉ．従来の技術
その種の回路装置は、例えば、ヨーロッパ特許公開第０８６８８３３号公報に開示されている。この刊行物には、インバータとして構成された変圧器、インバータによって給電される負荷回路、及び、高圧放電ランプ内で気体放電を点火するためのパルス点灯装置を有する高圧放電ランプの作動用の回路装置が記載されており、負荷回路には、高圧放電ランプ用の各端子及びランプ電流の制限用のチョークコイルが設けられている。回路装置は、更に、インバータを負荷回路及びパルス点灯装置から直流分離するための変成器を有している。
【０００３】
ＩＩ．発明の開示
本発明の課題は、高圧放電ランプの作動用の簡単な回路装置を提供することにある。
【０００４】
本発明によればこの課題は、請求項１の特徴部分に記載の構成により解決される。本発明の特に有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
【０００５】
本発明の、高圧放電ランプの作動用回路装置は、変圧器、該変圧器によって給電される負荷回路、パルス点灯装置を有しており、負荷回路は、高圧放電ランプ用の各端子及び高圧放電ランプを流れる電流を制限するためのチョークコイルと接続されており、パルス点灯装置は、高圧放電ランプ内で気体放電を点火するために用いられ、チョークコイルは、パルス点灯装置の点火変成器の２次巻線として構成されている。それにより、従来技術に比較して回路装置の構成が簡単になる。と言うのは、チョークコイルが２つの機能を担い、パルス点灯装置の作動停止用の半導体スイッチを必要としないからである。更に、本発明の回路装置は、別個の点火補助電極を有する高圧放電ランプの作動用に適している。
【０００６】
本発明の有利な実施例によると、変圧器は、入力電圧を負荷回路内で必要な電圧に適合するため、及び、変圧器と負荷回路との間の直流分離のために設けられている。有利には、変圧器は、２つの、第１及び第２の２次巻線を有しており、第１の２次巻線は、負荷回路の電圧給電用に使われ、第２の２次巻線は、場合によっては第１の２次巻線と共にパルス点灯装置の電圧給電用に使われて、変圧器とパルス点灯装置との間の直流分離を可能にする。前述の変圧器は、直流分離用に用いられるのみならず、更に、変圧器の出力電圧を更に高い値に変圧することができる。択一的に、前述の変圧器の代わりに、変圧器と負荷回路乃至パルス点灯装置との間の直流分離を必要としない場合、単巻変圧器を用いてもよい。
【０００７】
負荷回路内に設けられている変圧器の２次巻線の電圧過負荷を阻止するために、有利には、この２次巻線に対して並列に、双方向の電圧制限構成素子、例えば、サプレッサダイオード又はＴＶＳ（transient-voltage suppressors：過渡電圧抑圧器）ダイオードとも呼ばれる双方向トランシル（Transil）ダイオードが接続されている。
【０００８】
負荷回路は、有利には、チョークコイルに対して直列に接続された、少なくとも１つのコンデンサを有しており、該コンデンサの容量は、少なくとも１つのコンデンサが、点火期間の終了後、ランプ作動期間中、チョークコイルのインダクタンスを部分的に補償するように回路定数が選定されている。パルス変圧器を比較的小さな２次インダクタンスにすることができる場合、チョークコイルのインダクタンスを部分的に補償する必要はない。変圧器の入力電圧を負荷回路に適合するために（このために、相応の大きさの２次漂遊インダクタンスを有する必要がある）変圧器によって安定化されない限り、どんな場合でも、パルストランスの所定の大きさの２次インダクタンスを設ける必要がある。両方の構成素子を含めて放電を安定化することも同様に可能である。
【０００９】
変圧器は、回路装置を更に簡単にするために、有利には、単一のトランジスタからなる変圧器として構成されている。これは、高周波スイッチングする単一のトランジスタのことである。このスイッチングは、非常に小さなスイッチング損失によって特徴付けられる。と言うのは、スイッチング周波数並びにデューティレシオの選択によって、スイッチングトランジスタが電圧のない状態でのみスイッチオン／オフされるように（ゼロボルテージスイッチング:（zerovoltage switching, ZVS）、スイッチングトランジスタを制御することができるからである。
【００１０】
有利には、本発明の回路装置の変圧器は、少なくとも１つの、周期的に繰り返される時間間隔でスイッチングするスイッチング手段を有しており、気体放電の点火がうまく行なわれた後、少なくとも１つのスイッチング手段のスイッチング周波数を変えるための手段が、高圧放電ランプ内に設けられていて、簡単に、気体放電の点火がうまく行なわれた後、高圧放電ランプを電力制御することができるようになる。殊に、少なくとも１つのスイッチング手段のスイッチング周波数を変えるための手段は、高圧放電ランプ内で気体放電がうまく点火した直ぐ後、少なくとも１つのスイッチング手段のスイッチング周波数が急速に変化し、それに続いて、高圧放電ランプの立ち上がり期間又は始動期間中、スイッチング周波数が連続的又はほぼ連続的に変化するように構成されている。スイッチング周波数を急速に変化することによって、点火装置は作動停止され、連続的に、乃至、デジタル制御装置の場合、ほぼ連続的に、変圧器の少なくとも１つのスイッチング手段のスイッチング周波数を変化することによって、高圧放電ランプを電力制御するこができるようになる。従って、高圧放電ランプの立ち上がり期間又は始動期間中、即ち、放電媒体の構成成分が蒸発する間、スイッチング周波数を、始動期間を短縮するために、高圧放電ランプが当該高圧放電ランプの定格出力と比較して高い電力で作動されるように調整することができる。続いて、高圧放電ランプを、当該高圧放電ランプのほぼ定格出力に相応する電力で作動するために、スイッチング周波数を、高圧放電ランプの定常作動中、そのスイッチング周波数に対する最終値に達する迄、連続的又はほぼ連続的に変えることができる。
【００１１】
ＩＩＩ．有利な実施例の説明
以下では有利な実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００１２】
図面の簡単な説明：
図１は、第１の実施例の回路装置の回路略図、
図２は、第２の実施例の回路装置の回路略図、
図３は、第１の実施例の回路装置の詳細な回路図、
図４は、第３の実施例の回路装置の回路略図、
図５は、第４の実施例の回路装置の回路略図、
図６は、第５の実施例の回路装置の回路略図を示す。
【００１３】
図１には、本発明の回路装置の第１の実施例が略示されている。この回路装置は、単一トランジスタ変圧器、及び負荷回路、並びに、パルス点灯装置ＩＺ，Ｔ２を有しており、この単一トランジスタ変圧器は、直流電圧源Ｕ０に接続されていて、変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌｉａ並びにダイオードＤが逆極性で並列接続された半導体スイッチＳ、及び、この半導体スイッチＳに対して並列に接続されたコンデンサＣ１によって構成されており、負荷回路は、変圧器Ｔ１を介して変圧器に接続されており、パルス点灯装置ＩＺ，Ｔ２は、高圧放電ランプＬａ内で気体放電を点火するために設けられている。負荷回路には、変圧器Ｔ１の２次巻線Ｌｉｂ、チョークコイルＬ２ｂ、コンデンサＣ２及び高圧放電ランプＬａ乃至高圧放電ランプＬａ用の各端子が設けられている。チョークコイルＬ２ｂは、更に、パルス点灯源の点火変圧器Ｔ２の２次巻線として構成されている。
【００１４】
図２に示された本発明の第２の実施例が第１の実施例と相違する点は、変圧器Ｔ１の代わりに単巻変圧器Ｔ１’を用いた点にある。したがって図１および図２においては、同じ構成素子については同じ参照符号を用いた。負荷回路及びパルス点灯装置ＩＺ，Ｔ２の電圧入力側は、単巻変圧器Ｔ１’の１次巻線部分Ｌｉａ’及び２次巻線部分Ｌｉｂ’によって給電される。
【００１５】
図３には、第１の実施例の詳細、並びに、図１及び図２で、ブロック回路図として示したパルス点灯装置ＩＺ，Ｔ２並びに半導体スイッチＳ乃至Ｑの詳細が図示されている。半導体スイッチＳは、図３には、集積化ボディダイオードと寄生キャパシタンスを有する電界効果トランジスタＱとして示されている。パルス点灯装置ＩＺ，Ｔ２には、変圧器Ｔ１の両２次巻線Ｌｉｂ，Ｌｉｃを用いて、トランジスタ変圧器によりエネルギが供給される。高圧放電ランプＬａの点火期間中、点火コンデンサＣ３は、整流ダイオードＤ３及び抵抗Ｒを介してスパークギャップＦＳの降伏電圧に蓄電される。前述の降伏電圧に達すると、点火コンデンサＣ３は、スパークギャップＦＳと、点火用変圧器Ｔ２１次巻線Ｌ２ａを介して放電する。そうすることによって、点火用変圧器Ｔ２の２次巻線Ｌ２ｂ内に、高電圧パルスが形成され、この高電圧パルスが、気体放電の点火のために、高圧放電ランプＬａ内に供給される。負荷回路内に接続された、変圧器Ｔ１の第１の２次巻線Ｌｉｂ乃至単巻変圧器Ｔ１’の巻線部分Ｌｉａ’，Ｌｉｂ’の電圧過負荷を回避するために、第１の２次巻線Ｌｉｂ乃至巻線部分Ｌｉａ’，Ｌｉｂ’に対して並列に、双方向サプレッサダイオードＤ２が接続されている。高圧放電ランプＬａの気体放電を点火するために、変圧器の電界効果トランジスタＱが、当該電界効果トランジスタＱの制御装置ＳＴを用いて約２２０ｋＨｚのスイッチング周波数で作動される。そうすることによって、表に示した、構成部品の回路定数選定に基づいて、スパークギャップＦＳの所要の降伏電圧を形成することができる。点火期間の終了後、トランジスタＱのスイッチング周波数は、７５０ｋＨｚの値に切り換えられ、続いて、それに相応して、高圧放電ランプＬａの放電バルブ内の充填成分を蒸発するために、８２０ｋＨｚに高められる。高圧放電ランプの立ち上がり期間中、高速で立ち上がるために、即ち、充填成分を高速で蒸発するために、この高圧放電ランプは、定格出力よりも明らかに大きな出力にされる。定常作動中、高圧放電ランプＬａが当該高圧放電ランプＬａの３５ワットの定格出力で作動されるように、スイッチング周波数が選定される。その際、高圧放電ランプＬａの導電性の放電ギャップに基づいて、パルス点灯装置の点火期間の終了後、後続して高圧パルスが生成されることはない。負荷回路内に設けられた、ランプ電流が流される、点火用変圧器Ｔ２の２次巻線Ｌ２ｂは、点火期間の終了後、ランプ電流を制限するチョークコイルとして、即ち、放電を安定化するために使われる。２次巻線乃至チョークコイルＬ２ｂに対して直列に接続されたコンデンサＣ２のキャパシタンスは、チョークコイルＬ２ｂでの電圧降下を、放電の安定化のために必要な程度に制限して、それにより、回路内の損失電力を低減するために、当該キャパシタンスが、チョークコイルＬ２ｂのインダクタンスを部分的に補償するように回路定数が選定される。
【００１６】
図４には、本発明の第３の実施例による回路装置が略示されている。この実施例が第１の実施例から異なる点は、第３の実施例の回路装置では、コンデンサＣ２がなく、点火用変圧器の２次巻線Ｌ２ｂは、２０回のターンと、３２μＨのインダクタンスを有している。それ以外の詳細部全ての点で、第３の実施例は、図１及び図３に示された第１の実施例と一致している。したがって同じ構成部材には同じ参照符号が付されている。
【００１７】
図５には、本発明の第４の実施例による回路装置が略示されている。この実施例が第３の実施例と異なる点は、コンデンサＣ１が２つのコンデンサＣｌａ及びＣｌｂによって代替されている点にあり、その際、コンデンサＣｌａは、スイッチングトランジスタＳのスイッチング区間及びそのボディダイオードＤに対して並列に接続されており、コンデンサＣｌｂは、変圧器Ｔ１の２次巻線Ｌｉｂに対して並列に接続されている。この実施例では、双方向サプレッサダイオードＤ２は設けられていない。と言うのは、コンデンサＣｌｂは、その機能の他に、Ｃｌａと共働して付加的に電圧制限回路素子として作動し、点火用変圧器によって形成された電圧を高圧放電ランプに印加することができるようになる。各コンデンサＣｌａ，Ｃｌｂ及びＣｌの各キャパシタンスに対して、以下の条件が充足される：
ｋ１ａ＋ｋ１ｂ・（ｎ１ｂ／ｎ１ａ）２＝ｋ１
その際、ｋ１、ｋ１ａ、ｋ１ｂは、コンデンサＣ１、Ｃ１ａ、Ｃ１ｂのキャパシタンスを示し、ｎ１ａは、変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１ａのターン回数を示し、ｎ１ｂは、変圧器Ｔ１の２次巻線Ｌ１ｂのターン回数を示す。
【００１８】
コンデンサＣ１乃至Ｃ１ａは、スイッチングトランジスタＳに対して並列に接続する代わりに、変圧器Ｔ１の１次巻線Ｌ１ａに対して並列に接続してもよい。
【００１９】
キャパシタンスＣ１は、種々異なる負荷状況に適合するために、乃至、制限された周波数領域の場合にスイッチング機能を行えるようにするために変えてもよい。有利には、これは段階的に行われ、その際、スイッチは、ＭＯＳＦＥＴトランジスタとして使用されている。ＭＯＳＦＥＴトランジスタにより、スイッチオン状態で双方向の電流が可能であり、スイッチオフ状態で形成されているボディダイオードは、この用途の場合、何等障害とならない。と言うのは、回路内に設けられたダイオードＤのために、コンデンサＣ１に負の電圧は形成されず、従って、コンデンサＣ１を変えるために使用されたスイッチは、逆方向遮断を行う必要はない。実施例が図６に示されている。その際、例えば、Ｃｌａ’及びＣｌｂ’は、ランプの点火後、第１の実施例の場合に説明したように、周波数切換回路の代わりに、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ２が制御回路ＳＴを用いて行われて制御されるように回路定数が選定され、コンデンサＣｌｂ’を作動乃至非作動状態にすることができ、上述の実施例とは異なり、スイッチング周波数を切換なくてよい。Ｑ２の制御は、例えば、マイクロコントローラの出力側によって直接行うことができ、その際、Ｑ１の場合のような、相応の高速のゲート制御は必要としない。極端な場合、Ｃｌａ’はまったくなくすことができ、その機能は、専ら、ＭＯＳＦＥＴ  Ｑ１の寄生キャパシタンスが担うことができる。その際、Ｃ１の切換乃至変化は、Ｃ１の選択と同様に、スイッチＳ乃至Ｑが常時、即ち、点火期間中も後続の作動期間中も、スイッチの電圧非印加状態で（ゼロボルテージスイッチング: zero-voltage switching, ZVS）スイッチングを行うように実行される必要がある。
【００２０】
図６に略示された、本発明の第５の実施例の回路装置が、第１の実施例と異なる点は、コンデンサＣ１が２つのコンデンサＣ１ａ’及びＣ１ｂ’によって代替されており、その際、コンデンサＣ１ａ’は、スイッチングトランジスタＱ１と当該スイッチングトランジスタＱ１のスイッチング区間及びボディダイオードに対して並列に接続されており、コンデンサＣ１ｂ’と第２のスイッチングトランジスタＱ２とからなる直列回路が、コンデンサＣ１ａ’に対して並列に接続されている。したがって、図３及び図６においても、同一の構成素子については同じ参照符号を用いた。
【００２１】
高圧放電ランプＬａは、定常作動時及び４５ボルトの定格ランプ電圧で、定格電力３５ワットの、自動車の前照灯で使用するための、水銀を含有しないハロゲン−金属蒸気−高圧放電ランプである。点火用変圧器Ｌ２ａ，Ｌ２ｂは、小さな空隙を除いて、軟磁性材料（例えば、フェライト）内に密閉された磁気回路を有している。
【００２２】
表：図１及び３に示した、第１の実施例の回路装置の各コンポーネントの回路定数
Ｃ１      ３．７ｎＦ
Ｃ２      １．３ｎＦ
Ｃ３      １０ｎＦ，  ２０００ボルト
Ｄ２      直列接続された２つのＰ６ＫＥ５２０Ｃ
Ｄ３      ＢＹ５０５
ＦＳ      １６００ボルト
Ｑ        ＩＲＪＦ７４０ＬＣ
Ｒ        ２０ｋΩ
Ｔ１      ＥＦＤ２５，Ｎ４９、但し、空隙あり
Ｌ１ａ    １３ターン、１６μＨ
Ｌ１ｂ    ４６ターン
Ｌｉｃ    ４６ターン
Ｌ２ａ    １ターン
Ｌ２ｂ    １９ターン、６３μＨ、但し、空隙（１ｍｍ）があるリングコア
Ｕ０      ４２ボルト
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施例の回路装置の回路略図
【図２】第２の実施例の回路装置の回路略図
【図３】第１の実施例の回路装置の詳細な回路図
【図４】第３の実施例の回路装置の回路略図
【図５】第４の実施例の回路装置の回路略図
【図６】第５の実施例の回路装置の回路略図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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2008521181.tif 000010
2008521181.tif 000011
2008521181.tif 000012
2008521181.tif 000013
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