專利名稱：用于高壓放電燈的點燃裝置以及具有點燃裝置的高壓放電燈的制作方法
用于高壓放電燈的點燃裝置以及具有點燃裝置的高壓放電燈
本發(fā)明涉及一種用于放電燈的點燃裝置，該點燃裝置配備有螺旋線脈 沖發(fā)生器，該螺旋線脈沖發(fā)生器生成對點燃放電燈中的氣體放電所需的點 燃電壓。
I.現(xiàn)有技術
例如在US 4,325,004 Bl和US 4,325,012 Bl中^^開了這種點燃裝置。
在US 4,325,004 Bl中描述了一種用于設置有點燃輔助電極的放電燈 的點燃裝置，其中點燃裝置擁有螺旋線脈沖發(fā)生器，該螺旋線脈沖發(fā)生器 的高壓端子與點燃輔助電極連接。放電燈和點燃裝置以電網(wǎng)交流電壓來驅 動?；鸹ㄏ杜c螺旋線脈沖發(fā)生器的設置在充電電路中的接觸部或者端子并 聯(lián)， 一旦在螺旋線脈沖發(fā)生器上的電荷達到該火花隙的擊穿電壓，則該火 花隙就擊穿。
US 4,325,012 Bl描述了一種用于高壓放電燈的點燃裝置，其中該點 燃裝置具有螺旋線脈沖發(fā)生器，該螺旋線脈沖發(fā)生器的高壓端子與高壓放 電燈的氣體放電電極相連。高壓放電燈和點燃裝置以電網(wǎng)交流電壓來驅 動?；鸹ㄏ杜c螺旋線脈沖發(fā)生器的設置在充電電路中的接觸部或者端子并 聯(lián)， 一旦在螺旋線脈沖發(fā)生器上的電荷達到該火花隙的擊穿電壓，則該火 花隙就擊穿。
上面所描述的點燃裝置的缺點在于，點燃裝置只能以具有比較低的頻 率的電網(wǎng)交流電壓來驅動，并且不適于高頻范圍中的工作，例如在兆赫茲 范圍中的工作。
II.

發(fā)明內容
本發(fā)明的任務是提供一種上述類型的點燃裝置，該點燃裝置也適于高 頻工作，以及提供一種具有這種點燃裝置的放電燈。
根據(jù)本發(fā)明，該任務通過權利要求1或者9的特征來解決。本發(fā)明的 特別有利的實施形式在從屬權利要求中予以描述。根據(jù)本發(fā)明的點燃裝置包括螺旋線脈沖發(fā)生器和用于對螺旋線脈沖 發(fā)生器充電的充電電路，其中根據(jù)本發(fā)明在充電電路中設置有用于對充電 電流進行整流的裝置。通過對充電電流進行整流的裝置，保證了螺旋線脈 沖發(fā)生器在高頻工作期間被充電到足夠高的電壓，以便在其充電接觸部短
路時或者在其放電時能夠產(chǎn)生幅^LA夠大的脈沖，這些脈沖能夠實現(xiàn)點燃 放電燈中的氣體放電。尤其是，上述的對充電電流進行整流的裝置保證了， 螺旋線脈沖發(fā)生器的充電過程在點燃裝置和放電燈的高頻工作的情況下 可以持續(xù)高頻交流電壓的多個周期。連接到充電電路中的用于對螺旋線脈 沖發(fā)生器的充電電流進行整流的裝置由此能夠實現(xiàn)的是，螺旋線脈沖發(fā)生 器在高壓放電燈的高頻工作的情況下(例如在O.lMHz至5MHz的范圍中 的頻率的情況下)可以用作點燃脈沖發(fā)生器，用以產(chǎn)生對點燃高壓放電燈 中的氣體放電所需的點燃電壓脈沖。除了所說明的頻率范圍之外，更高的 頻率也是可能的，例如放電燈在13.56MHz和27.12MHz左右的ISM頻 段(ISM頻段工業(yè)、科研、醫(yī)療頻段)中的工作是可能的。尤其是， 高的工作頻率能夠實現(xiàn)放電燈工作在其聲學諧振之上，這是特別有利的， 因為在此不會出現(xiàn)由于聲學諧振引起的負面影響，比如所發(fā)出的光的閃爍 或者燈的4吏用壽命縮短。因此，根據(jù)燈的大小可以選擇在大約300kHz(對 于大功率的燈，例如額定功率為250W的燈)以上至大約2MHz (對于小 燈，例如額定功率為20W的燈)的工作頻率。有利的是，用于對螺旋線 脈沖發(fā)生器的充電電流進行整流的裝置包括至少 一個二極管。借助所述至 少 一個二極管可以以簡單且成本低廉的方式保證對充電電流的整流，并且 實現(xiàn)對螺旋線脈沖發(fā)生器的充電可以持續(xù)高頻交流電壓的多個周期，以便 能夠實現(xiàn)對螺旋線脈沖發(fā)生器進行充分的充電。
為了能夠將螺旋線脈沖發(fā)生器充電到比由交流電壓源所提供的供給 電壓更高的電壓，用于對螺旋線脈沖發(fā)生器的充電電流進行整流的裝置有 利地包括電壓倍增電路，例如電壓加倍電路。
根據(jù)本發(fā)明的點燃裝置有利地被設計為使得其在重要的程度上有助 于限制燈電流或者有助于4吏氣體放電穩(wěn)定。這甚至在頻率為兆赫茲范圍的 高頻燈電流的情況下也如此，而無需擔心由于點燃裝置的電抗引起的、對 鎮(zhèn)流器的電子部件的極大負荷。為此目的，螺旋線脈沖發(fā)生器的阻抗在工 作頻率下有利地具有大于或者等于燈阻抗值的0.25倍的值。
優(yōu)選地，至少一個電容器與螺旋線脈沖發(fā)生器串聯(lián)。所述至少一個電 容器提供了許多優(yōu)點。對于由螺旋線脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的高壓被輸送給放電燈的設置在放電容器外的點燃輔助電極的情況，所述至少一個電容器阻止 了金屬離子從放電媒質向放電容器壁的擴散。尤其是，所述至少一個電容 器在卣素金屬蒸氣高壓放電燈的情況下防止了鈉離子向放電容器壁的擴 散，并且因此有助于減小在放電媒質中的鈉損耗。對于由螺旋線脈沖發(fā)生 器產(chǎn)生的高壓被輸送給放電燈的設置在放電容器中的氣體放電電極、并且 在實現(xiàn)點燃燈中的氣體放電之后高頻燈電流流經(jīng)螺旋線脈沖發(fā)生器的情 況，所述至少一個電容器能夠實現(xiàn)對螺旋線脈沖發(fā)生器的電感的部分補 償。通過對螺旋線脈沖發(fā)生器的電感的部分補償，減小了在燈的驅動設備 中的損耗，因為螺旋線脈沖發(fā)生器的較小的有效電感引起相應降低的無功
功率(Blindleistungen)。此外，與螺旋線脈沖發(fā)生器串聯(lián)的所述至少一 個電感器防止了通逸故電燈的直流電流，并且由此導致不進行放電等離子 體的離解(Entmischung)。此外，與螺旋線脈沖發(fā)生器串聯(lián)的所述至少 一個電容器與螺旋線脈沖發(fā)生器一同形成串聯(lián)諧振回路，該串聯(lián)諧振回路 由于其特性而能夠借助由交流電壓源提供的高頻交流電壓的微小的頻率
g節(jié)。尤其是，上述串聯(lián)諧振回路能夠在卣素金屬蒸氣高壓放電燈的情 況下實現(xiàn)所謂的功率起動，該卣素金屬蒸氣高壓放電燈用作車輛前燈中的 光源。在緊接在點燃高壓放電燈中的氣體放電之后進行的功率起動期間， 高壓放電燈被以其額定功率的三倍到五倍驅動，以便實現(xiàn)將金屬卣化物快 速地蒸發(fā)成放電等離子體。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，螺旋線脈沖發(fā)生器和與螺旋線脈沖發(fā)生器 串聯(lián)的所述至少一個電容器構建為共同的部件。這意味著螺旋線脈沖發(fā) 生器和所述至少一個串聯(lián)連接的電容器的功能通過集成的部件來實現(xiàn)。由 此可以實現(xiàn)這兩個元件的節(jié)約位置的布置，并且這兩個元件例如可以安置 在燈頭中或者安置在燈的外燈泡的內部空間中。
上述共同的部件優(yōu)選構建為陶瓷部件，由此該部件承受高壓放電燈的 高的工作溫度。
有利的是，根據(jù)本發(fā)明的點燃裝置具有用于使螺旋線脈沖發(fā)生器的設 置在充電電路中的接觸部短路的開關裝置，以便能夠實現(xiàn)螺旋線脈沖發(fā)生 器的迅捷的放電，并且由此能夠實現(xiàn)在螺旋線脈沖發(fā)生器中產(chǎn)生電壓脈 沖。
上述用于使螺旋線脈沖發(fā)生器的接觸部短路的開關裝置優(yōu)選構建為 閾值開關，例如構建為火花隙，以便能夠將螺旋線脈沖發(fā)生器充電到足高的電壓，使得在螺旋線脈沖發(fā)生器放電時產(chǎn)生的電壓脈沖能夠引起點燃 高壓放電燈中的氣體放電。
根據(jù)本發(fā)明的點燃裝置優(yōu)選安置在放電燈的燈頭的內部或者安置在 放電燈(尤其是高壓放電燈)的外燈泡中，以便能夠實現(xiàn)緊湊的結構并且 避免了至燈的傳導高壓的線路。
為了保證在燈頭中的點燃裝置的節(jié)約位置的布置，螺旋線脈沖發(fā)生器
構建為如下部件該部件包圍放電容器的或者放電燈的外燈泡的、伸到燈 頭中的燈容器區(qū)段。
III.優(yōu)選實施例的描述
以下參照優(yōu)選的實施例更為詳細地闡述了本發(fā)明。其中
圖l示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的點燃裝置的電路圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的點燃裝置的電路圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的點燃裝置的電路圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的點燃裝置的電路圖5示出了根據(jù)圖4中所繪的點燃裝置的螺旋線脈沖發(fā)生器和補償電 容器的布線的示意圖，螺旋線脈沖發(fā)生器和補償電容器構建為共同的陶瓷
部件；
圖6示出了圖5中所繪的由螺旋線脈沖發(fā)生器和4M嘗電容器構成單元 的結構的示意圖7示出了螺旋線脈沖發(fā)生器的層序列的示意圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的點燃裝置的電路圖9示出了包括驅動電路和高壓放電燈的根據(jù)本發(fā)明的第十實施例 的點燃裝置的電路圖。


圖1中示意性示出的、根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的點燃裝置的電路圖 涉及用于高壓放電燈的脈沖點燃裝置，例如用于鹵素金屬蒸氣高壓放電燈 的脈沖點燃裝置，該高壓放電燈用作車輛前燈中或者投影設備中的光源。 鎮(zhèn)流器101用于為點燃裝置和高壓放電燈100供給電壓，該鎮(zhèn)流器在高壓 放電燈的點燃階段和隨后的工作階段期間例如從車輛的車載電網(wǎng)電壓或 者從電網(wǎng)交流電壓中產(chǎn)生頻率范圍在大約O.lMHz到5MHz的高頻輸出電壓。用于螺旋線脈沖發(fā)生器104的充電電路連接到鎮(zhèn)流器101的電壓輸出 端102、 103上，在充電電路中連接有螺旋線脈沖發(fā)生器104的在內部的 端子105、 106、整流二極管108和電阻109。火花隙112與螺旋線脈沖發(fā) 生器104的兩個在內部的端子105、 106并聯(lián)。
螺旋線脈沖發(fā)生器104的在外部的端子107與高壓放電燈100的第一 電極110相連。由此，第一電極110也與鎮(zhèn)流器101的輸出端102相連。 高壓放電燈100的另外的電極111與鎮(zhèn)流器101的第二電壓輸出端103相 連。螺旋線脈沖發(fā)生器104的在外部的第二接觸部108，沒有連接到部件 上。
螺旋線脈沖發(fā)生器104基本上是具有電容和不可忽略的電感的電容 器。螺旋線脈沖發(fā)生器由兩個電導體701、 702構成，這些電導體波此并 聯(lián)地設置、螺旋形地盤繞并且通過兩個介電層703、 704彼此分離并且絕 緣。兩個介電層703、 704分別由陶資、尤其由所謂的LTCC陶乾構成。 縮寫LTCC代表低溫共燒陶資。電導體701、 702由4WJ成。陶資層703、 704的層厚優(yōu)選在30[im至60nm的范圍中。陶瓷經(jīng)受住高達800'C的溫 度并且具有65的相對導磁率。銀層701、 702的厚度優(yōu)選在ljim至17jim 的范圍中。螺旋線脈沖發(fā)生器104的繞制的數(shù)目n例如在10到20的范圍 中。螺旋線脈沖發(fā)生器104的內部直徑為大約20mm，而其高度例如在 4mm到6mm的范圍中。螺旋線脈沖發(fā)生器104的層序列示意性地示出在 圖7中。圖7中所繪的三明治結構螺旋形繞制并且這樣形成了螺旋線脈沖 發(fā)生器104。
第一電導體701具有在內部的端子105和在外部的端子107。另外的 電導體702具有在內部的端子106和在外部的接觸部108，，該接觸部并不 用于連接部件。螺旋線脈沖發(fā)生器104的這兩個在內部的端子105、 106 連接在充電電路中，該充電電路被供給鎮(zhèn)流器101的高頻輸出電壓。用于 螺旋線脈沖發(fā)生器104的高頻充電電流借助二極管108來整流并且被電阻 109限流。對螺旋線脈沖發(fā)生器104的充電因此持續(xù)鎮(zhèn)流器101的高頻輸 出電壓的多個周期。如^J"螺旋線脈沖發(fā)生器104的充電持續(xù)到使得達到 火花隙112的擊穿電壓，則螺旋線脈沖發(fā)生器104迅捷地通過現(xiàn)在導通的 火花隙112放電。由此，在螺旋線脈沖發(fā)生器104中產(chǎn)生電壓脈沖并且在 外部的端子107上的電壓升高，直至2.n.U。，其中螺旋線脈沖發(fā)生器104 的匝數(shù)用n表示而火花隙112的擊穿電壓用U。表示。因此，在螺旋線脈 沖發(fā)生器104的在外部的端子107上產(chǎn)生足以點燃高壓放電燈100中的氣體放電的電壓。在實現(xiàn)點燃高壓放電燈100中的氣體放電之后，充電電路 和火花隙112通過高壓放電燈100的現(xiàn)在導通的放電段短路。高壓放電燈 100的高頻放電電流通過端子105、 107流經(jīng)螺旋線脈沖發(fā)生器104的電 導體701。在螺旋線脈沖發(fā)生器104的端子105和107之間可測量的阻抗 在實現(xiàn)氣體放電的點燃之后可以在燈工作期間用于限制燈電流或者用于 穩(wěn)定氣體放電。由于螺旋線脈沖發(fā)生器104的繞制的結構，該阻抗主要是 電感性的。為了能夠利用螺旋線脈沖發(fā)生器104對放電的穩(wěn)定作用，螺旋 線脈沖發(fā)生器104被設計為使得其阻抗在燈電流的頻率(或者基本振蕩) 的情況下對應于0.25倍到7倍的高壓放電燈100的阻抗。對于螺旋線脈 沖發(fā)生器104的阻抗的較小的值，通常不可能使在點燃氣體放電之后通過 高壓放電燈100的放電段流動的燈電流穩(wěn)定，并且對于螺旋線脈沖發(fā)生器 IOO的阻抗的較大的值，有效的燈工作不再可能，因為鎮(zhèn)流器101于是由 于高的無功功率和損耗而必須提供用于燈工作地非常高的輸出電壓。
為了對螺旋線脈沖發(fā)生器104在其阻抗方面進fr沒計，相應地選擇幾 何尺寸和所使用的材料。為了提高螺旋線脈沖發(fā)生器104的電感，該螺旋 線脈沖發(fā)生器可以包含具有高的導磁率的材料，該材料穿過螺旋線脈沖發(fā) 生器104的內部直徑。這樣，延伸通過螺旋線脈沖發(fā)生器104的鐵氧# 顯著地提高了螺旋線脈沖發(fā)生器104的阻抗的電感性成分。除了鐵氧#^# 之外，由U芯和I芯形成的環(huán)也可以包圍環(huán)形的螺旋線脈沖發(fā)生器104， 其中可以通過U芯和I芯之間的空氣隙來調節(jié)阻抗。
以下所描述的第六實施例給出了第一實施例的一個特別有利的實施 形式，其中螺旋線脈沖發(fā)生器104的阻抗實現(xiàn)了氣體放電的穩(wěn)定。對于具 有由石英玻璃構成的放電容器的并且額定功率為35W以及額定電壓為 45V (并且因此燈阻抗為的無汞高壓放電燈IOO，使用一種螺旋線 脈沖發(fā)生器104，其通過180微亨的電感器和的歐姆電阻構成的串 聯(lián)電路來表示。鎮(zhèn)流器100提供了頻率為100kHz的近似正弦的電流，使 得由于螺旋線脈沖發(fā)生器104的整個阻抗的小的歐姆性成分而得到特別 有效的燈工作。放電燈在此工作在所謂的頻率窗中，在該頻率窗中并未出 現(xiàn)由于聲學諧振引起的負面影響。
以下所描述的第七實施例同樣說明了第 一 實施例的一個特別有利的 實施形式，其中螺旋線脈沖發(fā)生器104的阻抗實現(xiàn)了氣體放電的穩(wěn)定并且 其中該燈工作在聲學諧振之上的范圍中。具有陶瓷放電容器的含有汞的高 壓放電燈(100)具有20W的額定功率和85V的額定燃燒電壓。螺旋線脈沖發(fā)生器104通過16微亨的電感器和2.2歐姆的歐姆電阻構成的串聯(lián) 電路來表示。鎮(zhèn)流器100提供了具有頻率為2.45MHz的近似正弦形的電 流，使得由于螺旋線脈沖發(fā)生器104的整個阻抗的小的歐姆性成分得到特 別有效的燈工作。在圖2中示出了根據(jù)本發(fā)明的具有所連接的高壓放電燈 100，的點燃裝置的第二實施例的電路圖。該實施例與第一實施例不同僅在 于，代替高壓放電燈100而將配備有點燃輔助電極U3，的高壓放電燈100， 連接到根據(jù)本發(fā)明的點燃裝置上。在圖1和2中因此針對相同的部件使用 了相同的參考標記。高壓放電燈100，除了具有兩個伸入高壓放電燈100， 的放電容器的內部空間中的氣體放電電極110，、 lll，之外還具有點燃輔助 電極113'，該點燃輔助電極設置在由放電容器包圍的內部空間之外，并且 施加有點燃電壓脈沖以點燃高壓放電燈100，中的氣體放電。為此目的，螺 旋線脈沖發(fā)生器104的第一電導體的在外部的端子107與點燃輔助電極 113，相連。為了點燃高壓放電燈100，中的氣體放電，螺旋線脈沖發(fā)生器104 被充電到火花隙112的擊穿電壓。在達到火花隙112的擊穿電壓時，螺旋 線脈沖發(fā)生器104如上面已闡述的那樣^t電，由此在螺旋線脈沖發(fā)生器 104的在外部的端子107上產(chǎn)生電壓脈沖，所述電壓脈沖被輸送給高壓放 電燈100，的點燃輔助電極113，，以便點燃高壓放電燈100，中的氣體放電。 在實現(xiàn)高壓放電燈IOO，中的氣體放電的點燃之后，螺旋線脈沖發(fā)生器104 的充電電路和火花隙112通過高壓放電燈IOO，的現(xiàn)在導通的放電段短路。 高壓放電燈100，的放電電流在電流路徑114，中的節(jié)點A1中流經(jīng)高壓放電 燈100，的氣體放電電極110，、 111，。在實現(xiàn)高壓放電燈100，中的氣體放電 的點燃之后，螺旋線脈沖發(fā)生器104不起作用。
上面所描述的具有設置在由放電容器包圍的內部空間之外的點燃輔 助電極113，的燈是具有電容性耦合的點燃輔助電極的燈。如果點燃輔助電 極以其他方式耦合，則可以相應地應用根據(jù)本發(fā)明的電路。例如，在具有 電流耦合的輔助電極的燈中，其中點燃輔助電極一直伸入到由放電容器包 圍的內部空間中。
在圖3中示意性地示出了才艮據(jù)本發(fā)明的點燃裝置的第三實施例的電 路圖。第三實施例與第一實施例不同在于，在螺旋線脈沖發(fā)生器104的充 電電路中設置有電壓加倍電路308、 310、 311,這些電壓加倍電路在螺旋 線脈沖發(fā)生器104的內部端子105、 106上提供鎮(zhèn)流器101的雙倍的、被 整流的輸出電壓。因此在圖l和3中相同的部件設置有相同的參考標記。 電壓加倍電路由整流二極管308、 310和電容器311構成。借助電壓加倍 電路308、 310、 311，由鎮(zhèn)流器101的端子102、 103上所提供的高頻輸出電壓而在螺旋線脈沖發(fā)生器104的在內部的端子105、 106上產(chǎn)生達到 雙倍于鎮(zhèn)流器101的輸出電壓的幅度的直流電壓。只要火花隙312的擊穿 電壓同樣被設計得相應地更高，則螺旋線脈沖發(fā)生器104由此可以被充電 到比在第一實施例的情況下明顯更高的電壓。螺旋線脈沖發(fā)生器104的在 內部的端子105、 106上的輸入電壓的電壓加倍導致了用于高壓放電燈100 的電極110的、在螺旋線脈沖發(fā)生器104的在外邊的端子107上可供使用 的點燃電壓脈沖的點燃電壓的加倍。根據(jù)第三實施例的點燃裝置的和螺旋 線脈沖發(fā)生器104的功能在不考慮電壓加倍的情況下與上面所描述的根 據(jù)本發(fā)明的點燃裝置的第一實施例的功能相同。作為電壓倍增電路，除了 在此所示的不對稱的電壓加倍電路(也稱作單級級聯(lián)電路)之外，可以使 用對稱的電壓加倍電路或者可替選地使用多級^:電路。級聯(lián)電路通常也 稱作Cockroft-Walton電路。在圖4中示出了根據(jù)本發(fā)明的點燃裝置的第 四實施例的電路圖。該第四實施例與第一實施例不同之處僅僅在于，在螺 旋線脈沖發(fā)生器104的在外部的端子107與高壓放電燈100的電極110之 間連接有電容器400。在所有其他細節(jié)方面，根據(jù)第一和第四實施例的點 燃裝置相互一致。因此，在圖l和4中對于相同的部件使用了相同的參考 標記。對于由螺旋線脈沖發(fā)生器104產(chǎn)生的并且在端子107上提供的、用 于點燃高壓放電燈IOO中的氣體放電的高電壓脈沖，電容器400良好近似 地表示短路。這意味著所產(chǎn)生的點燃電壓脈沖被僅僅少地衰減，并且盡 管有電容器400,但在電極110上的點燃脈沖的幅度大于在端子107上的 電壓脈沖的幅度的70%。當高頻燈電流流過螺旋線脈沖發(fā)生器104的第 一導體701時，電容器400用于在高壓放電燈100的點燃階段結束之后在 燈工作期間部分補償螺旋線脈沖發(fā)生器104的電感。在點燃階段期間，根 據(jù)第四實施例的點燃裝置的工作方式與上面所描述的根據(jù)第一實施例的 點燃裝置的工作方式相同。在實現(xiàn)高壓放電燈100中的氣體放電的點燃之 后，高頻電流流經(jīng)螺旋線脈沖發(fā)生器104的電導體701并且通過補償電容 器400以及高壓放電燈100的放電段。螺旋線脈沖發(fā)生器104的電感用于 限制該電流。然而，大電感(其在點燃階段期間由于伴隨大電感經(jīng)常出現(xiàn) 的、值得追求的螺旋線脈沖發(fā)生器的特性而可以是非常希望的)在點燃階 段結束之后的燈工作階段期間引起鎮(zhèn)流器中的損耗。因此，電容器400 與螺旋線脈沖發(fā)生器104的導體701串聯(lián)，該電容器的電^設計為，使 得其在點燃階段期間良好近似于對點燃電壓脈沖的短路，并且在隨后的燈
工作期間燈電流流經(jīng)的螺旋線脈沖發(fā)生器104的有效電感減小。
此外，電容器400防止了直流電流流經(jīng)放電燈，并且由此負責不出現(xiàn)放電等離子體的離解。當鎮(zhèn)流器101基本上由半橋電路構成，其中電壓輸 出端102與半橋的中點相連而電壓輸出端103與半橋的正的供給電源或者 負的供給電壓相連時，會出現(xiàn)后一種情況。電容器400在此情況下具有直 流電壓阻塞電容器(Gleichspannungs-Abblock國Kondensator)的4壬務。
此夕卜，與螺旋線脈沖發(fā)生器串聯(lián)的電容器400與螺旋線脈沖發(fā)生器一 同形成串聯(lián)諧振回路，該串聯(lián)諧振回路基于其特性而能夠借助由交流電壓 源提供的高頻交流電壓的微小的頻率變化實現(xiàn)在大的值域上對燈電流的 幅度或耦合輸入到燈中的電功率進行調節(jié)。尤其是，前述串聯(lián)諧振回路能 夠在卣素金屬蒸氣高壓放電燈的情況下實現(xiàn)所謂功率起動，該卣素金屬蒸 氣高壓放電燈用作車輛前燈中的光源。在緊接著點燃高壓放電燈中的氣體 放電之后進行的功率起動期間，高壓放電燈被提供其額定功率的三倍到五 倍，以便實現(xiàn)金屬卣化物快速蒸發(fā)成放電等離子體。
以下所描述的第八實施例給出了第四實施例的一個特別有利的實施 形式，其中使用來自第七實施例中的高壓放電燈100。然而與第七實施例 不同，現(xiàn)在使用了一種螺旋線脈沖發(fā)生器104，該螺旋線脈沖發(fā)生器可以 產(chǎn)生明顯更高的18kV的點燃電壓。然而，該螺旋線脈沖發(fā)生器在端子105 與107之間具有明顯更高的246微亨的電感和5.5歐姆的歐姆電阻。借助 30皮法的補償電容器400,可以在由鎮(zhèn)流器101提供具有大約2.5MHz的 頻率的燈電流的情況下實現(xiàn)整個系統(tǒng)的有效的工作。在此情況下也實現(xiàn)通 過點燃裝置^ii電穩(wěn)定。以下所描述的第九實施例給出了第四實施例的一 個特別有利的實施形式，其中使用來自第六實施例中的高壓放電燈100。 與第六實施例不同，現(xiàn)在使用了一種螺旋線脈沖發(fā)生器104，該螺旋線脈 沖發(fā)生器可以產(chǎn)生明顯更高的25kV的點燃電壓。該螺旋線脈沖發(fā)生器在 端子105與107之間具有51微亨的電感和0.8歐姆的歐姆電阻。借助270 皮法的補償電容器(400)，可以在高壓放電燈靜態(tài)工作中在由鎮(zhèn)流器IOI 提供具有1.85MHz的頻率的燈電流的情況下實現(xiàn)整個系統(tǒng)的有效的工 作。在此情況下也通過點燃裝置實現(xiàn)使放電穩(wěn)定。在此如前面的實施例那 樣通過改變由鎮(zhèn)流器101提供的燈電流的頻率或者工作頻率來實現(xiàn)燈功 率的調節(jié)。在點燃之后并且由此在燈的起動的開始，首先輸送三倍的額定 功率。在數(shù)秒內，所輸送的功率連續(xù)地減小直至額定功率，這通過將工作 頻率從大約1.4MHz開始提高到1.85MHz來實現(xiàn)。
在圖8中示出了帶有所連接的高壓放電燈IOO，的根據(jù)本發(fā)明的點燃 裝置的第五實施例的電路圖。該實施例與第二實施例的不同之處僅僅在于，在螺旋線脈沖發(fā)生器104的第一電導體的在外部的端子107和點燃輔 助電極112，之間連接有電容器800。因此在圖2和圖8中對相同的部件使 用了相同的參考標記。電容器800阻止了金屬離子M電M擴散至放電 容器壁。尤其是，電容器在卣素金屬蒸氣高壓放電燈的情況下防止了鈉離 子擴散至放電容器壁，并且由此有助于減小放電媒質中的鈉損耗。電容器 800的該功能在所有具有點燃輔助電極(尤其是這種具有電感性或者電流 耦合的點燃輔助電極)的燈中是有效的，而與圖8中示出具有電感性耦合 的點燃輔助電極的燈無關。根據(jù)第五實施例的點燃裝置和螺旋線脈沖發(fā)生 器104的功能在不考慮電容器800的情況下與上面所描述的才艮據(jù)本發(fā)明的 點燃裝置的第二實施例相同。
才艮據(jù)圖4中所繪的點燃裝置的螺旋線脈沖發(fā)生器104和補償電容器 400可以有利地構建為共同的部件500。同樣，根據(jù)圖8所繪的點燃裝置 的螺旋線脈沖發(fā)生器104和電容器800可以有利地構建為共同的部件。然 而以下將詳細地闡述前一種情況。在圖5中示意性地示出了陶瓷部件500 的電路圖，該陶瓷部件不僅包含螺旋線脈沖發(fā)生器501而且包含補償電容 器502。螺旋線脈沖發(fā)生器501在此為了簡化電路圖并未作為螺旋體示出。 在陶瓷介電體中所包含的電導體503、 504、 505形成了螺旋線脈沖發(fā)生器 501以及補償電容器502。端子506、 507形成螺旋線脈沖發(fā)生器501的在 內部的端子，這些端子連接到用于螺旋線脈沖發(fā)生器501的點燃裝置的充 電電路。電導體503不僅屬于螺旋線脈沖發(fā)生器501而且屬于補償電容器 502。電導體503的在螺旋線脈沖發(fā)生器501中和在補償電容器502中延 伸的區(qū)段通過所謂的通孔5061導電地彼此連接。補償電容器502的端子 508形成陶瓷部件500的高電壓輸出端，該高電壓輸出端連接到高壓放電 燈100或IOO，的電極110或連接到點燃輔助電極U3，上。
在圖6中示意性地示出了通過陶瓷部件500的橫截面。與圖5不同， 在圖6中也示意性地示出了螺旋形。此外，在圖6中除了電導體503、504、 505之外示出了用作介電體的陶乾層509、 510以及通孔5061。介電陶瓷 層509、 510和電導體503、 504、 505形成如圖7中所示的三明治結構， 該三明治結構螺旋形地盤繞。陶瓷層509、 510由LTCC陶瓷構成，并且 電導體503、 504、 505以及通孔5061由銀構成。通孔5061是以銀填充的 在陶瓷介電體中的穿通部。代替通孔也可以在兩個被巻成一個繞組的并且 相應金屬化的介電陶瓷層內實現(xiàn)相應的部位的其他連接。螺旋形彎曲的電 導體503、 504、 505在圖6中用實虛線表示。圖6中的螺旋形延伸的虛線示出了其中在陶瓷層509、 510之間未設 置金屬導體的區(qū)域。在圖6的示意圖中出于清楚的原因僅^出了螺旋線 脈沖發(fā)生器501的螺旋體的和實施為繞組電容器的補償電容器502的幾 匝。
在圖9中示出了第十實施例的電路圖，該實施例描述了整個系統(tǒng)的一 種緊湊型布置，該布置除了氣體放電燈和根據(jù)本發(fā)明的點燃裝置之外也具 有包括控制單元在內的電子驅動設備。該第十實施例與圖4中的實施例相 同，然而還公開了鎮(zhèn)流器IOI的一種特別有利的構型。在圖4和圖9中因 此對于相同的部件使用了相同的參考標記。第十實施例使用如在第七實施 例相同的、具有陶瓷放電容器和額定功率為20W的高壓放電燈100。電 子驅動設備在兩個輸入端子960和961上饋送以230V和50Hz的電網(wǎng)電 壓。電網(wǎng)電壓通過二極管950、 951、 952和953整流并且對中間回路電容 器940充電。由該中間回路電容器經(jīng)半橋電路驅動燈IOO。半橋電路由兩 個互補地激勵的MOS開關晶體管910和920構成，在這些晶體管的漏極 -源極段上分別連接電容器911或者921。借助電容器911和921，晶體管 的減小開關負荷的開關(ZVS)是可能的。對于兩個晶體管910和920， 代替兩個類似的MOSFET也可以使用兩個互補類型，作為場效應晶體管 或者雙極性晶體管來實現(xiàn)。半橋中點與12微亨的電感線圏901相連。該 電感線圏與值為39皮法的點燃電容器卯0串聯(lián)，并且連接到螺旋線脈沖 發(fā)生器104的端子105。電感線圏901在點燃期間與電容器900 —同形成 串聯(lián)振蕩電路，該串聯(lián)振蕩電路產(chǎn)生高的交流電壓，該交流電壓通過二極 管108來用于對螺旋線脈沖發(fā)生器104充電。在點燃期間，半橋的開關晶 體管以接近2.45MHz的靜態(tài)工作頻率來激勵。輸送給電感線圏901的半 橋信號含有諧波，使得該電感線團實現(xiàn)了 3倍工作頻率的諧振回路的激 發(fā)。借助螺旋線脈沖發(fā)生器104實現(xiàn)了點燃，該螺旋線脈沖發(fā)生器通過 40微亨的電感和6歐姆的歐姆電阻的串聯(lián)電路來表示。在點燃之后，通 過大小為150皮法的補償電容器400來驅動燈，該補償電容器還防止了通 過高壓放電燈100的直流電流。在點燃之后的燈功率的調節(jié)通過由控制單 元930改變兩個開關晶體管910和920的開關頻率來實現(xiàn)。在靜態(tài)的狀態(tài) 中，兩個開關晶體管以2.45MHz的頻率激勵。為了調節(jié)和監(jiān)視，控制單 元可以借助虛線表示的電連接和部件來獲得來自驅動設備以及關于燈的 信息中間回路電壓可以借助由兩個電阻930和931構成的分壓器i(M^測。 借助線圏卯2將電感線圏卯1擴展成變壓器提供了其他信息。為此，尤其 是半橋電路的自由振蕩的或者自振蕩的工作也是可能的。此外通過分路電阻卯3可以檢測燈電流。點燃電容器卯0、螺旋線脈沖發(fā)生器104和補償 電容器400構建為共同的陶瓷器件。由此在該實施形式中，鎮(zhèn)流器的一部 分(即點燃電容器卯O)通過使用使用在點燃裝置中的陶瓷器件來提供。 該構型類似于上面已描述的并且在圖5和圖6中所示的方式和方法來實 現(xiàn)。陶瓷部件具有端子109，、 105、 106、 107和108，。在內部的端子在此 從繞組側向引出。所包含的電導體的連接可以通過繞組中的通孔或者也可 以通過電導體的側向引出的端子來實現(xiàn)。
除了所描述的實施形式之外，點燃電容器(900)和螺旋線脈沖發(fā)生 器(104)也可以實施成陶瓷部件。同樣可能的是，在具有輔助電極的燈 的情況下將點燃電容器(卯0 )、螺旋線脈沖發(fā)生器(104 )以及電容器(800 ) 實施成與輔助電極串聯(lián)。
根據(jù)本發(fā)明的點燃裝置優(yōu)選安置在高壓放電燈(例如卣素金屬蒸氣高 壓放電燈)的燈頭中，其中該高壓放電燈設置為用于車輛前燈的光源。例 如在EP0 975 007A1中公開了這種用于根據(jù)圖1、圖3和圖4的點燃裝置 的卣素金屬蒸氣高壓放電燈，并且例如在WO 98/18297 Al中描述了這種 具有用于根據(jù)圖2和圖8的點燃裝置的點燃輔助電極的鹵素金屬蒸氣高壓 放電燈。螺旋線脈沖發(fā)生器104或者501的內部直徑優(yōu)選大于在上述公開 出版物中所公開的卣素金屬蒸氣高壓放電燈的外燈泡或放電容器的外直 徑。由此，螺旋線脈沖發(fā)生器104的、在卣素金屬蒸氣高壓放電燈的燈頭 中節(jié)約位置的布置是可能的，更確切地說，螺旋線脈沖發(fā)生器104環(huán)狀地 包圍外燈泡的和/或放電容器的伸入燈頭中的端部區(qū)段。根據(jù)本發(fā)明的點 燃裝置尤其是可以有利地應用于卣素金屬蒸氣高壓放電燈的高頻工作。
此外，根據(jù)本發(fā)明的點燃裝置可以優(yōu)選安置在高壓放電燈的外燈泡 中，例如卣素金屬蒸氣高壓放電燈或者鈉高壓放電燈的外燈泡中，該高壓 放電燈用作普通照明的光源。
權利要求
1. 一種用于放電燈(100)的點燃裝置，具有螺旋線脈沖發(fā)生器(104)和用于對該螺旋線脈沖發(fā)生器充電的充電電路，其特征在于，在充電電路中設置有用于對充電電流進行整流的裝置(108)。
2. 根據(jù)權利要求2所述的點燃裝置，其中用于對充電電流進行整流 的裝置包括至少一個二極管(108)。
3. 根據(jù)權利要求1或者2所述的點燃裝置，其中用于對充電電流進 行整流的裝置包括電壓倍增電路(308， 310， 311)。
4. 根據(jù)權利要求1至3中任一項或者多項所述的點燃裝置，其中至 少一個電容器(400, 800， 900)與螺旋線脈沖發(fā)生器的高電壓輸出端(107) 串聯(lián)或者與螺旋線脈沖發(fā)生器的輸入端(105)串聯(lián)。
5. 根據(jù)權利要求4所述的點燃裝置，其中所述至少一個電容器(502， 卯0)和螺旋線脈沖發(fā)生器(501)構建為共同的器件(500)。
6. 根據(jù)權利要求5所述的點燃裝置，其中所述器件構建為陶瓷器件 (500 )。
7. 根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的點燃裝置，其中設置有開關 裝置(112 )，用于使螺旋線脈沖發(fā)生器(104 )的設置在充電電路中的接 觸部(105， 106)短路，或者使螺旋線脈沖發(fā)生器(104)放電。
8. 根據(jù)權利要求7所述的點燃裝置，其中開關裝置構建為閣值開關 (104 )。
9. 根據(jù)權利要求1所述的點燃裝置，其中在工作頻率的情況下，螺 旋線脈沖發(fā)生器(101)的阻抗具有大于或者等于燈阻抗的值的0.25倍的 值。
10. —種放電燈，其具有燈頭和根據(jù)權利要求1至9中任一項或者多 項所述的設置在該燈頭中的點燃裝置。
11. 根據(jù)權利要求10所述的放電燈，其中放電燈具有燈容器，該燈 容器具有伸入燈頭中的燈容器區(qū)段，并且螺旋線脈沖發(fā)生器構建為包圍燈 容器區(qū)段的器件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于放電燈(100)的點燃裝置，具有螺旋線脈沖發(fā)生器(104)和用于對該螺旋線脈沖發(fā)生器充電的充電電路，其中在充電電路中設置有用于對充電電流進行整流的裝置(108)。由此，配備有螺旋線脈沖發(fā)生器(104)的點燃裝置適于高頻工作。尤其是，該點燃裝置可以安置在車輛前燈高壓放電燈的燈頭中。
文檔編號H05B41/04GK101536612SQ200780040986
公開日2009年9月16日 申請日期2007年11月28日 優(yōu)先權日2006年12月12日
發(fā)明者伯恩哈德·西塞格 申請人:奧斯蘭姆有限公司