(57)【要約】  外管（５１）内に収容された放電容器（５）を備える高圧放電ランプ（５５）であって、該ランプ内に点弧装置（１３７）が組み込まれており、該点弧装置は少なくとも１つの渦巻型パルス発生器（１）を含み、該渦巻型パルス発生器は、前記ランプにおいて高電圧パルスを生成する形式の高圧放電ランプにおいて、前記点弧装置（１３７）は充電抵抗（７）を含み、該充電抵抗は全部または一部がＰＴＣサーミスタ（７３）によって形成されている、ことを特徴とする高圧放電ランプ（５５）。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外管（５１）内に収容された放電容器（５）を備える高圧放電ランプ（５５）であって、
該ランプ内に点弧装置（１３７）が組み込まれており、
該点弧装置は少なくとも１つの渦巻型パルス発生器（１）を含み、
該渦巻型パルス発生器は、前記ランプにおいて高電圧パルスを生成する
形式の高圧放電ランプにおいて、
前記点弧装置（１３７）は充電抵抗（７）を含み、
該充電抵抗は全部または一部がＰＴＣサーミスタ（７３）によって形成されている、
ことを特徴とする高圧放電ランプ（５５）。
【請求項２】
前記ＰＴＣサーミスタ（７３）は、該ＰＴＣサーミスタが前記放電容器（５）と直接放射交換するように、ランプ内に取り付けられている、
ことを特徴とする請求項１記載の高圧放電ランプ（５５）。
【請求項３】
前記ＰＴＣサーミスタ（７３）の全部または一部に、放射を吸収する被覆が設けられている、
ことを特徴とする請求項１または２記載の高圧放電ランプ（５５）。
【請求項４】
前記外管（５１）は、長波長放射に対して非透過性である、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の高圧放電ランプ（５５）。
【請求項５】
渦巻型パルス発生器（１）、閾値スイッチ（３）、および充電抵抗（７）を備える高圧放電ランプ用の点弧装置（１３７）において、
該点弧装置（１３７）は、全部または一部がＰＴＣサーミスタ（７３）によって形成されている充電抵抗（７）を含む、
ことを特徴とする点弧装置。
【請求項６】
前記ＰＴＣサーミスタ（７３）は、該ＰＴＣサーミスタが前記放電容器（５）と直接放射交換するように、ランプ（５５）内に取り付けられている、
ことを特徴とする請求項５記載の点弧装置（１３７）。
【請求項７】
前記ＰＴＣサーミスタ（７３）の全部または一部に、放射を吸収する被覆が設けられている、
ことを特徴とする請求項５記載の点弧装置（１３７）。
【請求項８】
前記閾値スイッチ（３）が火花ギャップである、
ことを特徴とする請求項５記載の点弧装置（１３７）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は請求項１の上位概念による高圧放電ランプに関する。この種のランプは、とりわけ一般照明用またはフォトオプティック目的用の高圧放電ランプである。本発明はさらに、動作方法の改善された点弧装置に関し、この点弧装置はとりわけ上述したようなランプに使用することができる。
【０００２】
背景技術
高圧放電ランプの点弧の問題は、現在のところ点弧装置がバラストに組み込まれていることによって解決されている。この解決手段の欠点は、給電線を耐高電圧性であるように設計しなければならないことである。
【０００３】
以前には点弧ユニットをランプに組み込むことが繰り返し試みられていた。主に、点弧ユニットをソケットに組み込むことが試みられていた。特に効率的で高いパルスを保証する点弧は、例えばＵＳ−Ａ３２８９０１５に開示されているような、いわゆる渦巻型パルス発生器（spiral puls generator）によって達成される。それよりも前には、金属ハロゲン化物またはナトリウム高圧ランプのような種々の高圧放電ランプにおけるこの種の装置が提案されていた（例えばＵＳ−Ａ４３２５００４,ＵＳ−Ａ４３５３０１２を参照されたい）。しかしながらこの装置は定着することができなかった。なぜなら一方では非常にコストが掛かるからである。また、高電圧をバルブ内に供給するという問題が残ったままなので、点灯ユニットをソケットに取り付けられるという利点も十分ではないからである。したがって絶縁の問題であれソケットにおける破損であれ、ランプが損傷する確率はますます高くなる。従来の点弧装置は一般的に、１００〜１５０℃を超えて加熱することができなかった。生成された電圧はランプに供給しなければならなかった。このことは相応の高電圧耐性、典型的には約５ｋＶ以上の高電圧耐性を有する線路およびランプ容器を要求する。
【０００４】
以下、渦巻型パルス発生器の機能方法を、図１ならびに２ａおよびｂに基づいて説明する。渦巻型パルス発生器１は２つの導電層の巻回物からなり、これらの層の間には絶縁材料が設けられている。絶縁材料は、高い誘電率を備える材料か、または高い透磁率を備える材料か、またはこれら２つの材料の混合物とすることができる。図２ａは、渦巻型パルス発生器１の概略的な構成を示す図である。導電層Ａは、端部点Ａ１およびＡ２においてコンタクトされている。平行に延在する層Ｂは、端部点Ｂ１においてのみコンタクトされている。接続部Ａ１は電圧Ｕ０にあり、このような電圧が電子作動装置に提供される。接続部Ａ２は出力側であり、ガス放電ランプと接続されている。導電層Ｂの接続部Ｂ１は、充電抵抗７を介してアース端子と接続されている。２つの導電層はこれら２つの導電層の間に誘電体を備えており、コンデンサを形成している。該コンデンサは、接続部Ａ１およびＢ１によって無負荷電圧Ｕ０まで充電される。接続部Ａ１およびＢ１は、例えば火花ギャップのような高速スイッチ３と接続されている。スイッチは、所定の閾値電圧において切換を行い、該閾値電圧はＵ０より若干小さい。スイッチを閉じた後に渦巻型パルス発生器において電圧パルスが生成され、該電圧パルスは、スイッチの点から波のように渦巻型パルス発生器に沿って点Ａ２まで伝播し、ここで反射されて再び戻ってくる。この際点Ａ２において電圧ＵＡが形成され、該電圧ＵＡは、２ｘｎｘＵ０ｘηによって表すことができる。この際ηは、渦巻型パルス発生器の効率である。ランプの点弧後、ランプ電流が導電層Ａによって導かれ、ランプが作動される。
【０００５】
ここで使用される渦巻型パルス発生器は、とりわけいわゆるＬＴＣＣ構成素子である。この材料は、５００℃または６００℃までの温度耐性を有するようにすることができる特別なセラミックである。確かにＬＴＣＣは、既にランプと関連させて使用されている（ＵＳ２００３／０００１５１９およびＵＳ‐Ｂ６８５３１５１を参照されたい）。しかしながらそれは、典型的には１００℃以下の温度で、実際にはほとんど温度負荷のないランプにおいて全く異なる目的のために使用されている。高圧放電ランプ、殊に点弧に問題がある金属ハロゲン化物ランプの点弧との関連におけるＬＴＣＣの高い温度耐性の傑出した重要性は、これまで認識されていない。
【０００６】
ここで点弧装置が高圧放電ランプの外管に組み込まれている場合、以下の問題が生じ得る。すなわち、高圧放電ランプが動作中に突然消え、かつ点弧装置が高温再点弧のために設計されていない場合、作動装置の無負荷電圧がランプに存在するままとなり、組み込まれた点弧装置がランプを再び点弧するよう試みてしまうという問題が生じ得るのである。大抵の高圧放電ランプは、該ランプがまだ高温でない場合には格段に高められた点弧電圧を有するので、消えたランプの点弧は消弧後約１〜５分間は行われない。この間にランプ内の放電容器は冷却され、該放電容器内の圧力は低下し、これにより点弧電圧は再び＞２０ｋｖから、典型的には３〜５ｋＶである名目値まで降下する。この点弧の試みは不要であるのみならず、バーナーおよび点弧装置を損傷してしまう可能性もある。
【０００７】
発明が解決しようとする課題
したがって本発明の課題は、組み込まれた点弧装置を備える高圧放電ランプを提供し、前記点弧装置は、突然のランプ消弧後に、典型的にはバーナーの冷却に必要な期間の間、全ての点弧の試みを阻止する。
【０００８】
この課題は、請求項１の特徴部分に記載されている構成によって解決される。
【０００９】
特に有利な実施形態は従属請求項に示されている。
【００１０】
本発明の課題はさらに、発展された方法によって制御され、かつひいては突然のランプ消弧後の点弧の試みを所定の期間の間阻止する点弧装置を提供することである。この課題は、請求項５の特徴部分に記載されている構成によって解決される。
【００１１】
発明の開示
本発明によれば、組み込まれた渦巻型パルス発生器１の充電のために必要とされる充電抵抗７は、一部または完全に、ランプ５５とともに加熱されるＰＴＣサーミスタ７３に置き換えられ、高温状態において前記ＰＴＣサーミスタ７３の抵抗は、閾値スイッチ３の閾値電圧に達しないように寸法設定されている。これによって高電圧パルスは生成されなくなり、ランプ５５が高温である場合における点弧の試みは確実に阻止される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、従来技術による、外管内の渦巻型パルス発生器を備える点弧装置を含むガス放電ランプの基本的構成を示す図である。
【図２ａ】図２ａは、渦巻型パルス発生器の基本的構成を示す図である。
【図２ｂ】図２ｂは、渦巻型パルス発生器の基本的構成を示す簡略図である。
【図３】図３は、外管内の渦巻型パルス発生器を備える点弧装置を含むガス放電ランプの本発明による構成を示す図である。
【図４】図４は、高温および低温のランプに関する関連電圧の信号経過を示す図である。
【図５】図５は、ＰＴＣサーミスタの典型的な抵抗値を温度に関連して示す図である。
【００１３】
発明の有利な実施形態
図３は、外管５１内に組み込まれた点弧装置１３７を備える本発明の高圧放電ランプ５５の基本的構成を示し、前記点弧装置は、渦巻型パルス発生器１と、閾値スイッチ３と、充電抵抗７から構成されている。充電抵抗７は、全部または一部がＰＴＣサーミスタ７３から構成されており、該ＰＴＣサーミスタには設計に応じて抵抗７１が直列に接続されている。ＰＴＣサーミスタ７１はランプ管内に、高圧放電ランプ５５のバーナー５により放射交換または対流によって加熱されるように配置されている。
【００１４】
高圧放電ランプがスイッチオンされると、ランプコンタクト１３，１５にランプ電圧Ｕ０が印加される。渦巻型パルス発生器には、該渦巻型パルス発生器における電圧が閾値スイッチ３の閾値電圧を超えるまで、充電抵抗７によって前記ランプ電圧が充電される。ＰＴＣサーミスタは充分に導電しているので、充電抵抗においては非常にわずかな電圧しか降下せず、渦巻型パルス発生器は高速に充電される。閾値スイッチは、有利には火花ギャップである。火花ギャップがブレークダウンするとすぐに点弧パルスが生成され、プロセスが再開する。
【００１５】
点弧パルスに基づいてバーナー５内で放電が生じ、バーナーが発光し始めると、バーナーは短時間のうちに１０００℃を超える非常に高い温度まで加熱される。バーナーの近くに配置されているＰＴＣサーミスタ７５はバーナーの放射によって加熱される。ガスが充填された外管においては、付加的にさらに対流効果によってＰＴＣサーミスタ７３の加熱が行われる。高圧放電ランプのランプ電圧は一般的に無負荷電圧より格段に下にあるので、例えＰＴＣサーミスタがまだ冷たくても火花ギャップのブレークダウン電圧を上回ることはなく、したがってランプのブレークダウンの後にはさらなる点弧パルス生成は行われない。
【００１６】
予期しない効果によってバーナーのアークが消弧した場合、バーナーは所定の時間の間点弧することができない。なぜなら高温のバーナーの点弧電圧は、冷たいバーナーの点弧電圧よりも何倍も大きいからである。しかしながらランプに印加される電圧は、アークの消弧後すぐに再び無負荷電圧まで上昇する。しかしながらＰＴＣサーミスタは、図５から認識できるように、該ＰＴＣサーミスタの抵抗が著しく上昇されるまで加熱されている。これによって渦巻型パルス発生器に印加された電圧は、該電圧が火花ギャップのブレークダウン値より下になるまで降下し、このようにして高温のランプにおける点弧の試みは確実に阻止される（図４）。
【００１７】
ランプ、ひいてはＰＴＣサーミスタ７３が相応に冷却されると初めて、ＰＴＣサーミスタ７３の抵抗は、点弧を再び可能にする値まで低下する。これによって渦巻型パルス発生器１はゆっくりと再び火花ギャップ３のブレークダウン電圧を超える電圧まで充電され、再び点弧が行われる。
【００１８】
ＰＴＣサーミスタ７３は、バーナー５の消弧後においても該バーナーおよび周囲の外管５１と直接に放射交換するので、ＰＴＣサーミスタは外管と同じ時定数にて冷却される。これによって点弧は、ランプが充分に冷却されると初めて再び実際に可能になる。
【００１９】
ランプが完全に冷却されており、ひいてはＰＴＣサーミスタも該ＰＴＣサーミスタの抵抗が低くなる温度まで冷却されている場合には、点弧プロセス中に半波につき約３〜４の点弧パルスが生成される。
【００２０】
高温および低温のランプにおける信号経過は図４に示されている。信号４１は無負荷電圧を示し、このような無負荷電圧がランプに印加される。信号４３は、低温のランプにおける渦巻型パルス発生器の電圧経過である。電圧４３は、火花ギャップのブレークダウン電圧４７に至るまで上昇し、短絡によって急速に再びゼロになる。これは半波のうちに３回繰り返される。これに対し信号４５は、高温の火花ギャップにおける渦巻型パルス発生器の電圧を表す。電圧は、抵抗が高いので格段にゆっくりと上昇し、火花ギャップのブレークダウン電圧には達しない。したがって高温のランプにおいては点弧は行われない。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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