(57)【要約】  本発明は、極性の交番する電流により点弧補助電極（ＺＥ）を備えた高圧放電ランプ（Ｌｐ）を駆動する装置に関する。この装置には、ランプ駆動中にランプ電流が流れる共振インダクタンス（Ｌ１１，Ｌ）を有する直列共振回路（Ｌ１１，Ｃ１；Ｌ，Ｃ３）と、高圧放電ランプ（Ｌｐ）におけるガス放電の点弧に必要とされる点弧電圧を点弧補助電極（ＺＥ）に印加するための点弧装置が設けられている。さらにこの装置には容量素子（Ｃ２；Ｃ５）が設けられており、この容量素子（Ｃ２；Ｃ５）は共振インダクタンス（Ｌ１１；Ｌ）に対し直列に接続されていて、この容量素子（Ｃ２；Ｃ５）の仕様は、高圧放電ランプ（Ｌｐ）のガス放電点弧が行われた後、ランプ電流が流れる共振インダクタンス（Ｌ１１；Ｌ）のインダクタンスが部分的に補償調整されるように選定されている。
2008536279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプ駆動中にランプ電流が流れる共振インダクタンス（Ｌ１１，Ｌ）をもつ直列共振回路（Ｌ１１，Ｃ１；Ｌ，Ｃ３）と、高圧放電ランプ（Ｌｐ）におけるガス放電の点弧に必要とされる点弧電圧を点弧補助電極（ＺＥ）に印加するための点弧装置が設けられている、
極性の交番する電流により点弧補助電極（ＺＥ）を備えた高圧放電ランプ（Ｌｐ）を駆動する装置において、
容量素子（Ｃ２；Ｃ５）が設けられており、該容量素子（Ｃ２；Ｃ５）は前記共振インダクタンス（Ｌ１１；Ｌ）に対し直列に接続されていて、
該容量素子（Ｃ２；Ｃ５）により、前記高圧放電ランプ（Ｌｐ）のガス放電点弧が行われた後、ランプ電流が流れる前記共振インダクタンス（Ｌ１１；Ｌ）のインダクタンスが少なくとも部分的に補償調整されるよう、該容量素子（Ｃ２；Ｃ５）の仕様が選定されていることを特徴とする、
点弧補助電極（ＺＥ）を備えた高圧放電ランプ（Ｌｐ）を駆動する装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記直列共振回路（Ｌ１１，Ｃ１；Ｌ，Ｃ３）の共振周波数は、前記高圧放電ランプ（Ｌｐ）の音響共振よりも高く、または３００ｋＨｚよりも高いことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の装置において、
前記容量素子（Ｃ２；Ｃ５）の容量は１２ｐＦ〜４７０ｐＦの範囲にあることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１記載の装置において、
前記高圧放電ランプ（Ｌｐ）のランプソケット内に取り付けられていることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１記載の装置において、
前記点弧装置はパルス点弧装置として形成されていることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１記載の装置において、
インダクタンス素子（Ｌ１２）が設けられており、該インダクタンス素子（Ｌ１２）は前記直列共振回路（Ｌ１１，Ｃ１）の共振インダクタンス（Ｌ１１）と結合されており、前記点弧装置の構成部分として形成されていることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１記載の装置において、
前記高圧放電ランプ（Ｌｐ）のために極性の交番する電流を発生させる少なくとも１つの電圧変換器（Ｑ）が設けられていることを特徴とする装置。請求項６記載の装置において、前記電圧変換器（Ｑ）は前記高圧放電ランプ（Ｌｐ）のランプソケット内に取り付けられていることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項６記載の装置において、
前記高圧放電ランプ（Ｌｐ）の点弧中、該高圧放電ランプ（Ｌｐ）の点弧後に前記電圧変換器（Ｑ）により供給される電流の周波数よりも高い周波数をもつ電流が、該電圧変換器（Ｑ）により供給されることを特徴とする装置。
【請求項９】
直列共振回路（Ｌ１１，Ｃ１；Ｌ，Ｃ３）が設けられており、該直列共振回路（Ｌ１１，Ｃ１；Ｌ，Ｃ３）の共振インダクタンス（Ｌ１１，Ｌ）に、高圧放電ランプ（Ｌｐ）におけるガス放電点弧後にランプ電流が流れ、
前記直列共振回路（Ｌ１１，Ｃ１；Ｌ，Ｃ３）によって少なくとも前記高圧放電ランプ（Ｌｐ）の点弧フェーズ中、共振により昇圧された電圧が該高圧放電ランプ（Ｌｐ）の主電極（Ｅ１，Ｅ２）へ供給される、
極性の交番する電流により点弧補助電極（ＺＥ）を備えた高圧放電ランプ（Ｌｐ）を駆動する方法において、
前記高圧放電ランプ（Ｌｐ）におけるガス放電点弧後、ランプ電流が流れる前記直列共振回路（Ｌ１１，Ｃ１；Ｌ，Ｃ３）の共振インダクタンス（Ｌ１１，Ｌ）のインダクタンスが、該共振インダクタンス（Ｌ１１，Ｌ）に対し直列に接続された容量素子により、少なくとも部分的に補償調整されることを特徴とする、
点弧補助電極（ＺＥ）を備えた高圧放電ランプ（Ｌｐ）を駆動する方法。
【請求項１０】
請求項９記載の方法において、
前記直列共振回路（Ｌ１１，Ｃ１；Ｌ，Ｃ３）に対し前記高圧放電ランプ（Ｌｐ）のガス放電点弧のために、該直列共振回路（Ｌ１１，Ｃ１；Ｌ，Ｃ３）の共振周波数付近に位置する第１の周波数範囲にある周波数の交流電流が印加され、前記高圧放電ランプ（Ｌｐ）におけるガス放電点弧後、該直列共振回路（Ｌ１１，Ｃ１；Ｌ，Ｃ３）の共振インダクタンス（Ｌ１１；Ｌ）および前記高圧放電ランプ（Ｌｐ）に対し、該直列共振回路（Ｌ１１，Ｃ１；Ｌ，Ｃ３）の共振周波数よりも低い第２の周波数範囲にある周波数の交流電流が印加されることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法において、
前記第２の周波数範囲は、前記高圧放電ランプ（Ｌｐ）の音響共振よりも高く、または３００ｋＨｚよりも高いことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１０記載の方法において、
前記第１の周波数範囲は、前記直列共振回路（Ｌ１１，Ｃ１；Ｌ，Ｃ３）の共振周波数よりも上に延びていることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１０記載の方法において、
前記電圧変換器（Ｑ）により前記高圧放電ランプ（Ｌｐ）の点弧中に供給される電流の周波数は、該高圧放電ランプ（Ｌｐ）の点弧後に供給される電流の周波数よりも高いことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点弧補助電極が設けられている請求項１の上位概念記載の高圧放電ランプおよび該高圧放電ランプの駆動方法に関する。
【０００２】
Ｉ．従来の技術
まだ公開されていないドイツ連邦共和国特許出願第10 2004 052299.5号には、点弧補助電極が設けられており極性の交番する電流が用いられる高圧放電ランプについて記載されている。この場合、高圧放電ランプにおけるガス放電の点弧に必要とされる点弧電圧が直列共振回路により形成される。この直列共振回路には単巻トランスが含まれており、１次巻線として用いられるこのトランスの第１の巻線区間により共振インダクタンスが形成され、これには高圧放電ランプの点弧フェーズ終了後にランプ電流が流れ、さらに２次巻線として用いられるこのトランスの第２の巻線区間により点弧フェーズ中、高圧放電ランプにおけるガス放電の点弧に必要とされる点弧電圧が高圧放電ランプの点弧補助電極に供給される。上述の点弧フェーズ中、直列共振回路に交流電圧もしくは交流電流が印加され、その周波数は直列共振回路の共振周波数付近にあるので、点弧フェーズ中、単巻トランスの第１の巻線区間のところで、および直列共振回路の共振インダクタンスのところで、共振により昇圧された交流電圧が得られ、これが単巻トランスの第２の巻線区間により、この第２の巻線区間と第１の巻線区間の巻回数の比に応じて増幅され、その結果、高圧放電ランプの点弧補助電極に対しガス放電の点弧に必要とされる点弧電圧が加わるようになる。高圧放電ランプにおいてガス放電の点弧が行われた後、高圧放電ランプの主電極間における放電区間が導電性となり、これにより直列共振回路の共振キャパシタンスが高圧放電ランプの主電極間における導電性の放電プラズマを介してほぼ短絡されて、単巻トランスの第１の巻線区間にランプ電流が流れるようになる。たとえば車両前照灯用の高圧放電ランプの場合に放電媒体における音響的な共振を防止するために高圧放電ランプの高周波駆動が必要とされるが、このような高周波駆動が行われるケースでは、共振インダクタンスとして用いられる単巻トランスの第１の巻線区間において高周波ランプ電流により著しい電圧降下が引き起こされ、ひいてはこれによって大きな無効電力が発生し、これによって装置の効率が劣化してしまう。
【０００３】
まだ公開されていないドイツ連邦共和国特許出願第10 2004 05600.2号に記載されている図３および図４による実施形態における装置も、これと同様の欠点を有している。上述の特許出願に記載されている装置も、点弧補助電極が設けられている高圧放電ランプを極性の交番する電流で駆動するために用いられるが、ただしこの場合、高圧放電ランプにおけるガス放電の点弧に必要とされる点弧電圧は、最初に挙げた特許出願とは異なりパルス点弧装置によって形成される。高圧放電ランプを点弧するためのパルス点弧装置の給電ならびに高圧放電ランプの２つの主電極間における十分な電圧の形成は、図３および図４に示されている実施形態によれば直列共振回路によって実現される。高周波ランプ電流によりランプを駆動する場合、この直列共振回路の共振インダクタンスによって、最初に挙げた特許出願についてすでに説明したのと同じ欠点が生じる。
【０００４】
ＩＩ．発明の開示
本発明の課題は、独立請求項の上位概念に記載の装置において上述の欠点を回避することにあり、さらに高圧放電ランプ用の対応する駆動方法においてそれらの欠点を回避することにある。本発明によればこの課題は、請求項１もしくは請求項７に記載された特徴により解決される。従属請求項には、本発明の殊に有利な実施形態が記載されている。
【０００５】
極性の交番する電流により点弧補助電極を備えた高圧放電ランプを駆動する本発明による装置は、ランプ駆動中にランプ電流が流れる共振インダクタンスを有する直列共振回路と、高圧放電ランプにおけるガス放電の点弧に必要とされる点弧電圧を点弧補助電極に印加するための点弧装置を有している。本発明によれば容量性素子が設けられており、この容量性素子は共振インダクタンスに対し直列に接続されている。さらにこの容量素子の仕様は、高圧放電ランプのガス放電点弧が行われた後、ランプ電流が流れる共振インダクタンスにおけるインダクタンスの部分的な補償調整ないしは相殺が生じるように選定されている。つまり上述の容量性素子のキャパシタンスは、ランプ電流が流れる共振インダクタンスにおけるインダクタンスがこの素子によって少なくとも部分的に相殺ないしは補償されるよう、共振インダクタンスにおけるインダクタンスおよびランプ電流の周波数に合わせて調整されている。補償調整の程度に応じて、共振インダクタンスならびにこれに対し直列に接続された容量素子においてランプ電流により引き起こされる無効電力が低減され、装置の効率が高められる。
【０００６】
ランプ駆動中、高圧放電ランプの放電媒体における音響的共振の励起を回避する目的で有利であるのは、直列共振回路の共振周波数が３００ｋＨｚよりも高いことであり、たとえば６００ｋＨｚよりも高いことである。一般照明で使用されるランプに関して、定格電力７０Ｗにおいて２２０ｋＨｚよりも高い周波数であれば、もしくは定格電力３５Ｗにおいて３４０ｋＨｚよりも高い周波数であれば、音響的共振による悪影響はもはや予期されず、これについてはE.Statnicが"Technisch wissenschaftliche Abhandlungen der OSRAM-Gesellschaft", 12. Band, Springer-Verlag, Berlin, 1986, p.394-407において論文"Zum Hochfrequenzbetrieb von Halogen-Metalldampflampen kleiner Leistung"で述べている。したがって非常に多くのランプに関しては、３００ｋＨｚをリミットとみなすことができる。自動車で使用されるような高圧放電ランプいわゆるＤランプについては、このリミットは６００〜８００ｋＨｚとなっており、これは独自の測定に基づき求められたものである。
【０００７】
容量素子のキャパシタンスは１２ｐＦ〜４７０ｐＦの範囲にあるのが有利であり、これにより数１００ｋＨｚ〜数ＭＨｚの範囲にある周波数のランプ電流において共振インダクタンスのインダクタンスを十分に補償することが確実に行える一方、強い過剰補償つまりは誘導性の無効電力により給電用交流電圧源に負担が加わるのを回避することができる。
【０００８】
ここで考察する高圧放電ランプは交流ランプである。この種のランプに流れる直流によって電極に強い負荷が加わることになり、ひいてはそれに付随して耐用期間が著しく短くなってしまう。しかも直流電流によって、種々の充填物成分が高圧放電ランプ駆動中に放電容器に沿って分離する可能性があり、その結果、光学特性が劣化してしまう。本発明に従いランプに対し直列に接続された容量素子は、まず第１には共振インダクタンスにおけるインダクタンスの補償という役割を担っているが、このような容量素子によってランプを流れる直流が回避される。
【０００９】
ランプ電流またはランプ電力の調整を実現する目的で有利には、本発明による装置は少なくとも１つの電圧変換器を有している。
【００１０】
本発明の有利な実施例によれば、点弧装置はパルス点弧装置として形成されているか、あるいは点弧装置は直列共振回路の共振インダクタンスと結合された誘導性素子を有している。１つめのケースでは、共振インダクタンスの共振により昇圧された電圧によって、点弧補助電極を介したガス放電点弧のために高圧放電ランプの２つの主電極間に十分に高い電圧を供給することができる。また、２つめのケースでは、共振インダクタンスの共振により昇圧された電圧を、誘導性素子と共振インダクタンスの巻回数比に応じて強めて点弧補助電極へ直接供給することができる。さらに最初のケースにおいて、共振インダクタンスの共振により昇圧された電圧をさらに、給電電圧としてパルス点弧装置へ送ることもできる。点弧補助電極を備えた高圧放電ランプを極性の交番する電流により駆動する本発明による方法によれば、直列共振回路によって高圧放電ランプが駆動され、この直列共振回路の共振インダクタンスは、高圧放電ランプにおいてガス放電の点弧が行われた後にランプ電流が流れ、この直列共振回路は高圧放電ランプの少なくとも点弧フェーズ中、共振により昇圧された電圧を高圧放電ランプの主電極へ供給する。この場合、高圧放電ランプにおいてガス放電点弧が行われた後、直列共振回路においてランプ電流の流れる共振インダクタンスのインダクタンスが、これと直列に接続された容量素子によって少なくとも部分的に補償ないしは相殺される。ランプ電流が流れる共振インダクタンスのインダクタンスが少なくとも部分的に補償されることによって、ランプ駆動中、共振インダクタンスと容量素子とから成る直列回路における無効電力が低減され、補償の度合いに応じて効率が高められる。
【００１１】
できるかぎり高い効率を実現し、装置ならびに高圧放電ランプの電磁的遮蔽にかかる手間ないしはコストをできるかぎり抑える目的で、高圧放電ランプにおけるガス放電点弧のために直列共振回路に対し、直列共振回路の共振周波数付近に位置する第１の周波数範囲にある周波数の交流が印加され、高圧放電ランプにおけるガス放電点弧が行われた後は直列共振回路の共振インダクタンスおよび高圧放電ランプに対し、これまで考察してきた実質的に減衰されていない直列共振回路の共振周波数よりも低い第２の周波数範囲にある周波数の交流が印加される。
【００１２】
ランプ駆動中、高圧放電ランプの放電媒体における音響的共振の励起を防ぐ目的で、第２の周波数範囲は有利には３００ｋＨｚよりも高く、たとえば６００ｋＨｚよりも高い。
【００１３】
有利には第１の周波数範囲は、直列共振回路の共振周波数よりも高い周波数まで広がっており、その際に有利には直列共振回路の共振周波数も含まれる。これにより保証されるのは、点弧フェーズ中およびそれに続くランプ駆動中に交流電流もしくは交流電圧の周波数が下がった場合、直列共振回路の共振インダクタンスと共振キャパシタンスにおいて電圧を確実に共振により十分に昇圧させるために、直列共振回路の共振周波数が十分な精度で得られることである。ランプ点弧後、直列共振回路が強く抑圧され、それによって点弧フェーズ後のランプ駆動中に点弧補助電極を介してさらに点弧電圧パルスが入力結合しないようになる。
【００１４】
有利には本発明による装置は、高圧放電ランプたとえば自動車前照灯の光源として用いられるハロゲン金属蒸気高圧放電ランプのための電子バラストないしは電子前置装置である。この装置における少なくともいくつかのコンポーネントを、殊に点弧装置において高い電圧を案内するコンポーネントを、高圧放電ランプのランプソケットないしは口金に取り付けるのが有利である。このようにすることでランプソケットから導出される高圧放電ランプの電気端子を、高電圧耐性をもたせて形成する必要がなくなる。また、直列共振回路および高圧放電ランプの駆動に必要とされる交流電圧を発生させるために単段の電圧変換器を使用するのが有利であり、このような電圧変換器は上述の交流電圧を車両の車載電源電圧からじかに発生する。単段の電圧変換器は、ランプソケットに収容可能なごく僅かなコンポーネントにより構成されている。
【００１５】
ＩＩＩ．有利な実施例の説明
次に、２つの有利な実施例に基づき本発明について詳しく説明する。
【００１６】
図１は、本発明による装置の第１、第２ならびに第３の実施例による回路装置を示す図である。
【００１７】
図２は、本発明による装置の第４および第６の実施例による回路装置を示す図である。
【００１８】
図３は、本発明による装置の第５および第７の実施例による回路装置を示す図である。
【００１９】
図４は、車両前照灯用の高圧放電ランプの概略図である。
【００２０】
図４に概略的に描かれており本発明の有利な実施例による装置によって駆動される高圧放電ランプＬｐは、自動車前照灯用のハロゲン金属蒸気高圧放電ランプである。
【００２１】
この高圧放電ランプＬｐは石英ガラスから成る放電容器１を有しており、この容器１内にはイオン化可能な充填物が気密に封入されている。この場合、イオン化可能な充填物にはキセノンおよび金属ハロゲン化物化合物が含まれており、有利にはナトリウム、スカンジウム、亜鉛およびインジウムという金属のヨウ化物が含まれており、イオン化可能な充填物には有利には水銀が含まれていない。キセノンの冷間充填圧力は約１０ｂａｒである。放電容器１の両方の端部１ａ，１ｂは、それぞれモリブデン箔溶融部２ａ，２ｂによって封止されている。放電容器１の内部空間には２つの電極Ｅ１，Ｅ２が設けられており、ランプ駆動中、発光の役割を担う放電アークがこれらの電極の間に形成される。これら主電極Ｅ１，Ｅ２はそれぞれモリブデン箔溶融部２ａ，２ｂの一方を介して、放電容器１から導出されている電流導入線３ａ，３ｂと導電接続されている。放電容器１はガラス製の外管５によって取り囲まれる。本発明によるこの実施例の場合、外管５の内側表面に設けられた薄い金属層によって補助電極ＺＥが形成される。これに対する代案として、この層を放電容器１の外側あるいは外管５の外側に取り付けることもできる。薄い金属層ＺＥは長く延在するストライプの形状を有しており、このストライプは外管５のソケットないしは口金に近い端部からほぼ放電容器中心点の高さまで延びている。放電容器１および外管５は、プラスチックから成るランプソケット４の上部４１に取り付けられている。ランプソケット４における直方体状の部分は２つの部分から成る金属製のケーシング４１，４２に取り囲まれており、これはランプソケット４の内部空間に取り付けられているパルス点弧装置の電磁シールドのために用いられる。高圧放電ランプＬｐの電気端子４０は、この高圧放電ランプならびにランプソケット４内に配置されたパルス点弧装置に対する電圧供給のために用いられる。電気端子４０はシールドされた接続ケーブル（図示せず）を介して、高圧放電ランプのための駆動装置ＥＶＧ（図示せず）と接続されている。接続ケーブルのシールド用編組は駆動装置における回路内部のアース電位と接続されており、さらに電気端子４０の接点を介して金属製ケーシング４１，４２と接続されており、これにより金属製ケーシング４１，４２も同様にアース電位におかれている。
【００２２】
図４に示されている高圧放電ランプＬｐの別の実施形態によれば、高圧放電ランプを駆動するための本発明による装置とともに電圧変換器が金属製ケーシング４１，４２内に取り付けられており、電気端子４０を介して自動車の車載電圧が供給される。この実施形態は単段の電圧変換器の場合は殊に、コンポーネントの個数が少ない点で格別有利である。
【００２３】
図１に概略的に描かれている本発明による装置の第１の実施例は、単巻トランスＬ１１，Ｌ１２とコンデンサＣ１から成る。単巻トランスは、トランスの１次巻線を構成する第１の巻線区間Ｌ１１と２次巻線を構成する第２の巻線区間Ｌ１２を備えた巻線を有している。コンデンサＣ１と１次巻線区間Ｌ１１は直列共振回路として結線されており、この回路は交流電圧源Ｑと接続されている。直列共振回路の共振周波数は有利には８００kＨｚよりも高く選定されており、たとえば１ＭＨｚよりも高く選定されており、その結果として構造サイズが小さくなり、さらに点弧補助電極において必要とされる電圧がきわめて僅かになる。給電電圧もしくは給電電流の周波数は点弧フェーズ中、直列共振回路の共振周波数付近に選定され、つまり給電信号の高調波振動によって点弧フェーズ中に直列共振回路が励起されるように選定される。
【００２４】
巻線区間Ｌ１１，Ｌ１２における共通の第１の端子として構成されている両方の巻線区間Ｌ１１，Ｌ１２の間のセンタタップは、コンデンサＣ２の第１の端子とも接続されているし、コンデンサＣ１の第１の端子とも接続されている。１次巻線区間Ｌ１１の第２の端子は交流電圧源Ｑと接続されている一方、２次巻線区間Ｌ１２の第２の端子は高圧放電ランプＬｐの点弧補助電極ＺＥと接続されている。コンデンサＣ１の第２の端子は、交流電圧源Ｑおよび高圧放電ランプＬｐの第２の電極Ｅ２と接続されている。コンデンサＣ２の第２の端子は、高圧放電ランプＬｐの第１の電極Ｅ１と接続されている。コンデンサＣ１は、コンデンサＣ２と高圧放電ランプＬｐの放電区間から成る直列回路に対し並列に接続されている。高圧放電ランプＬｐはたとえば、車両前照灯における光源として設けられる無水銀のハロゲン金属蒸気高圧放電ランプであり、これは３５Ｗの定格電力と４２Ｖの定格電圧を有している。この高圧放電ランプＬｐの放電容器は光透過性セラミックスから成り、たとえば酸化アルミニウムセラミックスまたは石英ガラスから成る。共振コンデンサＣ１は（１kＨｚの周波数および小さい振幅で測定した場合）９４ｐＦの容量をもっている。１次巻線区間Ｌ１１は７０ターンであり（１kＨｚの周波数および小さい振幅で測定した場合）１００μＨのインダクタンスをもっている。２次巻線区間Ｌ１２は９５ターンである。共振コンデンサＣ２は（１kＨｚの周波数および小さい振幅で測定した場合）２７０ｐＦの容量をもっている。
【００２５】
石英ガラスから成る放電容器を備えた既述の高圧放電ランプＬｐを駆動させるためには、１９５Ｖの実効値と１．２３４ＭＨｚの周波数をもつほぼ正弦波状の交流電圧が使用される。高圧放電ランプＬｐにおいてガス放電を点弧するため、交流電圧源Ｑから供給される交流電圧の周波数が直列共振回路Ｃ１，Ｌ１１の共振周波数に合わせて調整され、それによって素子Ｃ１，Ｌ１１において、１５００Ｖのピーク値をもつ共振により昇圧された交流電圧が形成される。この電圧は、高圧ガス放電ランプＬｐの両方の電極の間における放電区間にも加わる。なぜならば、共振コンデンサＣ１は高圧放電ランプＬｐの放電区間に対し並列に結線されているからである。２次巻線区間Ｌ１２により、点弧補助電極ＺＥに対し４０００Ｖのピーク値をもつ交流電圧が供給される。したがって点弧補助電極ＺＥと、交流電圧源Ｑおよび共振コンデンサＣ１の一方の端子と接続されている高圧放電ランプＬｐの電極との間で、４０００Ｖの電圧差が引き起こされ、これは各電極間の電圧差とともに高圧放電ランプＬｐにおいてガス放電を点弧させるのに十分な電圧である。高圧放電ランプＬｐにおいてガス放電の点弧が成功した後、点弧装置は自動的に非作動状態になる。なぜならば、点弧成功後は高圧放電ランプによって共振回路が強く抑圧されるからである。交流電圧源Ｑから発せられる交流電圧の周波数は、所望のランプ出力が生じるまで、もしくは所望のランプ電流が生じるまで高められる。高圧放電ランプＬｐの動作中、１次巻線区間Ｌ１１は放電を安定化するために、つまりランプ電流を制限するために使用される。コンデンサＣ２によって、点弧フェーズ終了後にランプ電流が流れる１次巻線区間Ｌ１１のインダクタンスが部分的に補償調整ないしは相殺される。つまり交流電圧源Ｑが実効値１２８Ｖのほぼ正弦波形状の交流電圧を供給する場合、金属ハロゲン化物の蒸発後に高圧放電ランプを定格電力で確実に駆動するためには、交流電圧電源Ｑの周波数を約７１０ｋＨｚに設定すべきである。
【００２６】
交流電圧源により発せられる交流電圧の周波数が点弧フェーズ中、著しく高いＱゆえにきわめて狭い帯域の直列共振回路の共振周波数に十分に近いところにあるようにする目的で、点弧フェーズ中、交流電圧の周波数変調を実行することができる。この目的で、たとえば１．２３０ＭＨｚの中心周波数であれば５０kＨｚの周波数偏移と５００Ｈｚの正弦波の変調信号が適している。
【００２７】
第２の実施例も図１に示した構造を有しており、既述の高圧放電ランプを使用するが、この高圧放電ランプは約２１．６ＭＨｚの周波数で点弧され、ついで約１３．６ＭＨｚの周波数で駆動される。この場合、素子Ｌ１１，Ｃ１およびＣ２はそれぞれ７．８μＨ，７ｐＦおよび１２ｐＦの値を有する。
【００２８】
第３の実施例も図１に示した構造を有する。ここでは高圧放電ランプとして、定格電力７０Ｗ、定格電圧８５Ｖであり水銀を含有するランプが用いられる。この場合、交流電圧源Ｑの周波数は、点弧時もそれに続くランプ駆動時も約３０８ｋＨｚである。ただしこの電圧は正弦波形ではなく、ランプの点弧は交流電圧源Ｑの電圧信号に含まれる第３高調波によって行われるのに対し、それに続く駆動中、ランプ電流はほぼ正弦波形状であり、３０８ｋＨｚの周波数を有する。交流電圧源Ｑはハーフブリッジ回路により形成され、これによってコンデンサＣ２は、点弧フェーズ終了後にランプ電流が流れる１次巻線区間Ｌ１１のインダクタンスの部分的な補償調整に加えて、ランプを流れる直流電流を阻止するはたらきをもつ。この場合、素子Ｌ１１，Ｃ１およびＣ２はそれぞれ６７０μＨ，４５ｐＦおよび４７０ｐＦの値を有する。
【００２９】
図２には、高圧放電ランプＬｐを駆動するための本発明による装置の第４の実施形態が示されており、これにはランプソケット４内に取り付けられているパルス点弧装置の素子Ｄ，Ｒ，ＦＳ，Ｃ４，Ｔならびに直列共振回路Ｌ，Ｃ３が含まれている。直列共振回路の素子Ｌ，Ｃ３も、ランプソケット４内に取り付けられている。共振キャパシタンスＣ３は、コンデンサＣ５と高圧放電ランプＬｐの放電区間から成る直列回路に対し並列に接続されている。点弧トランスＴにおける２次巻線ｎ２の第１の端子は、回路内部のアース電位と接続されている。点弧トランスＴにおける２次巻線ｎ２の第２の端子は、点弧補助電極ＺＥと接続されている。高圧放電ランプＬｐの点弧フェーズ中、直列共振回路Ｌ，Ｃ３は共振状態で駆動され、これによって共振キャパシタンスＣ３のところに、ひいては高圧放電ランプＬｐの放電区間を介しても、さらにはパルス点弧装置の電圧入力側に、共振により昇圧された交流電圧が供給され、この交流電圧は交流電圧源Ｑの発生する交流電圧よりも係数２〜１０だけ高い振幅を有している。パルス点弧装置の素子Ｄ，Ｒ，ＦＳ，Ｃ４，Ｔを設けたことによりこれらの素子から、約５ｋＶ〜３０ｋＶの範囲の電圧で点弧補助電極ＺＥのための高電圧パルスが形成される。後述の表１もしくは表２には、約３０ｋＶの点弧電圧もしくは約７ｋＶの点弧電圧を発生させるためのパルス点弧装置および直列共振回路における電気的素子の適切な仕様設定が記載されている。この場合、駆動装置ＥＶＧは電圧変換器Ｑであり、これは自動車の車載電圧から、約１００Ｖ〜５００Ｖの振幅をもつほぼ正弦形状の交流電圧を発生し、その周波数は高圧放電ランプの点弧フェーズ中は約２．７ＭＨｚ、点弧フェーズ終了後は約１．８ＭＨｚである。コンデンサＣ５によって、高圧放電ランプＬｐの点弧フェーズ終了後にランプ電流が流れる共振インダクタンスＬのインダクタンスが部分的に補償調整ないしは相殺される。高圧放電ランプＬｐはその電気的なデータに関して、第１の実施例のところですでに説明した高圧放電ランプに相応する。
【００３０】
図３に示した本発明による第５の実施例が図２に示した第４の実施例と異なる点は、点弧トランスＴにおける２次巻線ｎ２の第１の端子が高い電位におかれた電極Ｅ１と接続されていて、回路内部のアース電位とは接続されていない点だけである。これ以外のすべての詳細な点については、図２に示した実施例と図３に示した実施例は一致している。したがってこれらの図中、同じ素子には同じ参照符号が付されている。
【００３１】
高圧放電ランプＬｐの放電容器１においてガス放電の点弧が行われた後、それによって導電性となった両方の電極Ｅ１，Ｅ２間の放電区間は、共振キャパシタンスＣ３およびパルス点弧装置の電圧入力側に対する分路ないしはシャントを成すので、放電区間を介した電圧は、ひいてはパルス点弧装置の電圧入力側における電圧も、著しく減少した値をとることになる。これにより点弧コンデンサＣ４のところにはスパークギャップＦＳの降伏電圧はもはや形成されず、パルス点弧装置は高圧放電ランプＬｐのための点弧パルスをさらに生じさせない。よって、他の素子を設ける手間ないしはコストをかけずにパルス点弧装置の遮断が行われる。コンデンサＣ５によって、高圧放電ランプＬｐの点弧フェーズ終了後にランプ電流が流れる共振インダクタンスＬのインダクタンスが部分的に補償調整される。高圧放電ランプＬｐならびにランプソケット４内に取り付けられているパルス点弧装置に対する電圧供給のためには、駆動装置ＥＶＧと高圧放電ランプＬｐの端子４０との間の２つの導体接続で十分である。それというのも、パルス点弧装置は高圧放電ランプＬｐに加わる交流電圧からダイレクトに給電されるからである。
【００３２】
第５の実施例も図２に示した構造を有する。ここでは高圧放電ランプとして、自動車で使用されるような定格電力３５Ｗ、定格電圧８５Ｖであり水銀を含有するランプが用いられる。この場合、交流電圧源Ｑの周波数は、点弧時には約６．３８ＭＨｚであり、それに続くランプ駆動時には約３．１ＭＨｚである。この場合、素子Ｌ，Ｃ３およびＣ５はそれぞれ３０μＨ，２１ｐＦおよび１０５ｐＦの値を有する。定格動作中、つまり始動中に金属ハロゲン化物が蒸発した後、交流電圧源Ｑは１１７Ｖの実効値をもつほぼ正弦波形状の交流電圧を供給し、これによって高圧放電ランプを定格電力で駆動できるようになる。
【００３３】
図３に示した本発明による第７の実施例が第６の実施例と異なる点は、点弧トランスＴにおける２次巻線ｎ２の第１の端子が高い電位におかれた電極Ｅ１と接続されていて、回路内部のアース電位とは接続されていない点だけである。これ以外のすべての詳細な点については、第６の実施例と第７の実施例は一致している。
【００３４】
図１に示した実施例において、点弧電極に対し直列に接続された直流電圧分離コンデンサを補うことができ、このような直流電圧分離コンデンサについては、まだ公開されていないドイツ連邦共和国特許出願第10 2004 052299.5号の図４に対応する実施例で説明されており、そこではそのコンデンサに対し参照符号Ｃ４２が付されている。また、図２および図３に示した実施例において、点弧電極に対し直列に接続された直流電圧分離コンデンサを補うことができ、このような直流電圧分離コンデンサについては、まだ公開されていないドイツ連邦共和国特許出願第10 2004 05600.2号の図６に対応する実施例で説明されており、そこではそのコンデンサに対し参照符号Ｃ０が付されている。
【００３５】
表１：図２および図３に示した約３０ｋＶの点弧電圧を発生させるための電気素子の仕様
Ｃ３  １２０ｐＦ
Ｃ４  １０ｎＦ
Ｃ５  ２７０ｐＦ
Ｄ  直列接続された炭化ケイ素ダイオード
ＦＳ  ２０００Ｖ
Ｌ  ３０μＨ
Ｒ  ３３ｋΩ
Ｔ  ｎ１＝２ターン、ｎ２＝４０ターン
表２：図２および図３に示した約７ｋＶの点弧電圧を発生させるための電気素子の仕様
Ｃ３  １２０ｐＦ
Ｃ４  ３３ｎＦ
Ｃ５  ２７０ｐＦ
Ｄ  直列接続された炭化ケイ素ダイオード
ＦＳ  ８００Ｖ
Ｌ  ３０μＨ
Ｒ  １０ｋΩ
Ｔ  ｎ１＝３ターン、ｎ２＝２９ターン
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による装置の第１、第２ならびに第３の実施例による回路装置を示す図
【図２】本発明による装置の第４および第６の実施例による回路装置を示す図
【図３】本発明による装置の第５および第７の実施例による回路装置を示す図
【図４】車両前照灯用の高圧放電ランプの概略図
【図１】
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【図２】
2008536279.tif 000004
【図３】
2008536279.tif 000005
【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年10月15日(2007.10.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプ駆動中にランプ電流が流れる共振インダクタンス（Ｌ１１，Ｌ）をもつ直列共振回路（Ｌ１１，Ｃ１；Ｌ，Ｃ３）と、高圧放電ランプ（Ｌｐ）におけるガス放電の点弧に必要とされる点弧電圧を点弧補助電極（ＺＥ）に印加するための点弧装置が設けられている、
極性の交番する電流により点弧補助電極（ＺＥ）を備えた高圧放電ランプ（Ｌｐ）を駆動する装置において、
容量素子（Ｃ２；Ｃ５）が設けられており、該容量素子（Ｃ２；Ｃ５）は前記共振インダクタンス（Ｌ１１；Ｌ）に対し直列に接続されていて、
該容量素子（Ｃ２；Ｃ５）により、前記高圧放電ランプ（Ｌｐ）のガス放電点弧が行われた後、ランプ電流が流れる前記共振インダクタンス（Ｌ１１；Ｌ）のインダクタンスが少なくとも部分的に補償調整されるよう、該容量素子（Ｃ２；Ｃ５）の仕様が選定されていることを特徴とする、
点弧補助電極（ＺＥ）を備えた高圧放電ランプ（Ｌｐ）を駆動する装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
前記直列共振回路（Ｌ１１，Ｃ１；Ｌ，Ｃ３）の共振周波数は、前記高圧放電ランプ（Ｌｐ）の音響共振よりも高く、または３００ｋＨｚよりも高いことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の装置において、
前記容量素子（Ｃ２；Ｃ５）の容量は１２ｐＦ〜４７０ｐＦの範囲にあることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１記載の装置において、
前記高圧放電ランプ（Ｌｐ）のランプソケット内に取り付けられていることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１記載の装置において、
前記点弧装置はパルス点弧装置として形成されていることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１記載の装置において、
インダクタンス素子（Ｌ１２）が設けられており、該インダクタンス素子（Ｌ１２）は前記直列共振回路（Ｌ１１，Ｃ１）の共振インダクタンス（Ｌ１１）と結合されており、前記点弧装置の構成部分として形成されていることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１記載の装置において、
前記高圧放電ランプ（Ｌｐ）のために極性の交番する電流を発生させる少なくとも１つの電圧変換器（Ｑ）が設けられていることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項６記載の装置において、
前記電圧変換器（Ｑ）は前記高圧放電ランプ（Ｌｐ）のランプソケット内に取り付けられていることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項６記載の装置において、
前記高圧放電ランプ（Ｌｐ）の点弧中、該高圧放電ランプ（Ｌｐ）の点弧後に前記電圧変換器（Ｑ）により供給される電流の周波数よりも高い周波数をもつ電流が、該電圧変換器（Ｑ）により供給されることを特徴とする装置。
【請求項１０】
直列共振回路（Ｌ１１，Ｃ１；Ｌ，Ｃ３）が設けられており、該直列共振回路（Ｌ１１，Ｃ１；Ｌ，Ｃ３）の共振インダクタンス（Ｌ１１，Ｌ）に、高圧放電ランプ（Ｌｐ）におけるガス放電点弧後にランプ電流が流れ、
前記直列共振回路（Ｌ１１，Ｃ１；Ｌ，Ｃ３）によって少なくとも前記高圧放電ランプ（Ｌｐ）の点弧フェーズ中、共振により昇圧された電圧が該高圧放電ランプ（Ｌｐ）の主電極（Ｅ１，Ｅ２）へ供給される、
極性の交番する電流により点弧補助電極（ＺＥ）を備えた高圧放電ランプ（Ｌｐ）を駆動する方法において、
前記高圧放電ランプ（Ｌｐ）におけるガス放電点弧後、ランプ電流が流れる前記直列共振回路（Ｌ１１，Ｃ１；Ｌ，Ｃ３）の共振インダクタンス（Ｌ１１，Ｌ）のインダクタンスが、該共振インダクタンス（Ｌ１１，Ｌ）に対し直列に接続された容量素子により、少なくとも部分的に補償調整されることを特徴とする、
点弧補助電極（ＺＥ）を備えた高圧放電ランプ（Ｌｐ）を駆動する方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法において、
前記直列共振回路（Ｌ１１，Ｃ１；Ｌ，Ｃ３）に対し前記高圧放電ランプ（Ｌｐ）のガス放電点弧のために、該直列共振回路（Ｌ１１，Ｃ１；Ｌ，Ｃ３）の共振周波数付近に位置する第１の周波数範囲にある周波数の交流電流が印加され、前記高圧放電ランプ（Ｌｐ）におけるガス放電点弧後、該直列共振回路（Ｌ１１，Ｃ１；Ｌ，Ｃ３）の共振インダクタンス（Ｌ１１；Ｌ）および前記高圧放電ランプ（Ｌｐ）に対し、該直列共振回路（Ｌ１１，Ｃ１；Ｌ，Ｃ３）の共振周波数よりも低い第２の周波数範囲にある周波数の交流電流が印加されることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法において、
前記第２の周波数範囲は、前記高圧放電ランプ（Ｌｐ）の音響共振よりも高く、または３００ｋＨｚよりも高いことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１１記載の方法において、
前記第１の周波数範囲は、前記直列共振回路（Ｌ１１，Ｃ１；Ｌ，Ｃ３）の共振周波数よりも上に延びていることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１１記載の方法において、
前記電圧変換器（Ｑ）により前記高圧放電ランプ（Ｌｐ）の点弧中に供給される電流の周波数は、該高圧放電ランプ（Ｌｐ）の点弧後に供給される電流の周波数よりも高いことを特徴とする方法。
【国際調査報告】
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