專利名稱：運(yùn)行高壓放電燈的電路裝置和高壓放電燈的運(yùn)行方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的用于運(yùn)行高壓放電燈的電路裝置，一種脈沖點(diǎn)火裝置和一種具有脈沖點(diǎn)火裝置的高壓放電燈，以及一種用于運(yùn)行高壓放電燈的方法。
現(xiàn)有技術(shù)例如在Michael Gulko和Sam Ben-Yaakov著的“A MHzElectronic Ballast for Automotive-Type HID Lamps”(IEEE PowerElectronics Specialists Conference，PESC-97，第39-45頁，St.Louis，1997)的文章中說明了這種電路裝置。在該出版物中公開了一種電流饋電的推挽轉(zhuǎn)換器，該推挽轉(zhuǎn)換器通過變壓器將高頻交流電壓施加在接有高壓放電燈的負(fù)載電路上。此外，點(diǎn)火裝置的點(diǎn)火變壓器的次級(jí)繞組被接入該負(fù)載電路中，所述次級(jí)繞組產(chǎn)生點(diǎn)火電壓，用于在高壓放電燈中對(duì)氣體放電點(diǎn)火。
公開文獻(xiàn)WO 98/18297說明了一種推挽轉(zhuǎn)換器，該推挽轉(zhuǎn)換器通過變壓器將高頻交流電壓施加在負(fù)載電路和在電流上與之分開的脈沖點(diǎn)火裝置上。高壓放電燈被接入負(fù)載電路中。在點(diǎn)火階段期間，脈沖點(diǎn)火裝置將高壓脈沖提供給高壓放電燈的點(diǎn)火輔助電極。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供具有對(duì)脈沖點(diǎn)火裝置的改善的電壓供應(yīng)的這種電路裝置。另外，本發(fā)明電路裝置還應(yīng)保證用兆赫范圍中的交流電壓來高頻運(yùn)行高壓放電燈，并且在該燈中可靠地對(duì)氣體放電點(diǎn)火。
根據(jù)本發(fā)明，通過權(quán)利要求1的所述特征來解決該任務(wù)。在從屬權(quán)利要求中說明了本發(fā)明的特別有利的實(shí)施方案。
用于運(yùn)行高壓放電燈的本發(fā)明電路裝置具有用于產(chǎn)生交流電壓的電壓轉(zhuǎn)換器、以及連接在其上的或被構(gòu)造為電壓轉(zhuǎn)換器的組成部分的變壓器、和用于在高壓放電燈的點(diǎn)火階段期間對(duì)脈沖點(diǎn)火裝置進(jìn)行電壓供應(yīng)的串聯(lián)諧振電路，其中所述變壓器的次級(jí)繞組給負(fù)載電路饋電，該負(fù)載電路配備有高壓放電燈用的和脈沖點(diǎn)火裝置的點(diǎn)火電壓輸出端用的端子。借助上述的串聯(lián)諧振電路，在高壓放電燈的點(diǎn)火階段期間在脈沖點(diǎn)火裝置的電壓輸入端處提供從電壓轉(zhuǎn)換器的輸出電壓所產(chǎn)生的、諧振升高的供電電壓。通過供電電壓的用串聯(lián)諧振電路所引起的諧振升高(Resonanzüberhhung)，可以將具有在次級(jí)和初級(jí)繞組之間較小的匝數(shù)比和與之相應(yīng)降低了的電感的點(diǎn)火變壓器用于脈沖點(diǎn)火裝置，以便為高壓放電燈提供必要的點(diǎn)火電壓。尤其是在遠(yuǎn)在100kHz之上的工作頻率的情況下，點(diǎn)火變壓器的降低了的電感具有以下的優(yōu)點(diǎn)，即當(dāng)在高壓放電燈中實(shí)現(xiàn)了氣體放電的點(diǎn)火之后，在點(diǎn)火變壓器的由燈電流所流過的次級(jí)繞組上出現(xiàn)明顯減小的電壓降，并且由此使在電壓轉(zhuǎn)換器的電壓輸出端處的變壓器中的和在電壓轉(zhuǎn)換器的電子元件中的損耗明顯降低。上述的串聯(lián)諧振電路因此實(shí)現(xiàn)了電壓轉(zhuǎn)換器與脈沖點(diǎn)火裝置的組合，所述電壓轉(zhuǎn)換器是針對(duì)明顯在100kHz之上的較高的工作頻率來設(shè)計(jì)的，所述脈沖點(diǎn)火裝置的點(diǎn)火變壓器可以直接被接入由電壓轉(zhuǎn)換器供電的負(fù)載電路中，并且所述脈沖點(diǎn)火裝置不必像在公開文獻(xiàn)WO98/18297中所說明的那樣以在電流上與負(fù)載電路分開的方式來布置。由此可以大大簡化電路裝置的拓?fù)?。尤其是在高壓放電燈的情況下可以放棄點(diǎn)火輔助電極。特別有利地可以將本發(fā)明應(yīng)用于單級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器上、尤其是應(yīng)用于被構(gòu)造為電流饋電的推挽轉(zhuǎn)換器或者E類轉(zhuǎn)換器(Klasse-E-Konverter)的電壓轉(zhuǎn)換器上，所述電壓轉(zhuǎn)換器不需要產(chǎn)生中間電路電壓。這些上述的單級(jí)電壓轉(zhuǎn)換器的電路拓?fù)涫潜容^簡單的，并且因此是成本有利的。
根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的變型方案，上述的串聯(lián)諧振電路連接在變壓器的次級(jí)繞組上，并且在連接有高壓放電燈的情況下，與高壓放電燈的放電間隙并聯(lián)。因此，如果在高壓放電燈的點(diǎn)火階段期間電壓轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率位于串聯(lián)諧振電路的諧振頻率附近，則與在變壓器的次級(jí)繞組中相比，在串聯(lián)諧振電路的元件上產(chǎn)生用于脈沖點(diǎn)火裝置的較高的電壓。在結(jié)束點(diǎn)火階段之后，通過高壓放電燈的現(xiàn)在導(dǎo)通的放電間隙來使串聯(lián)諧振電路短路，并且由此使脈沖點(diǎn)火裝置去激活。
根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選的變型方案，串聯(lián)諧振電路在變壓器的初級(jí)側(cè)被接入電壓轉(zhuǎn)換器中。為此目的，串聯(lián)諧振電路的諧振電感優(yōu)選地被構(gòu)造為其次級(jí)繞組可以與脈沖點(diǎn)火裝置的電壓輸入端相連接的自耦變壓器。這里可以用簡單的方式通過改變、優(yōu)選地通過提高電壓轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率導(dǎo)致在結(jié)束高壓放電燈的點(diǎn)火階段之后使脈沖點(diǎn)火裝置去激活。在點(diǎn)火階段期間，電壓轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率位于串聯(lián)諧振電路的諧振頻率附近。
為了進(jìn)一步減少電路裝置中的損耗功率，以有利的方式在負(fù)載電路中布置電容器，該電容器在所連接的脈沖點(diǎn)火裝置的情況下與點(diǎn)火變壓器的次級(jí)繞組串聯(lián)，并且如此來確定該電容器的電容的大小，使得所述電容器對(duì)于由脈沖點(diǎn)火裝置所產(chǎn)生的點(diǎn)火脈沖來說基本上表現(xiàn)為短路，并且當(dāng)在高壓放電燈中實(shí)現(xiàn)了氣體放電的點(diǎn)火之后，引起對(duì)由燈電流所流過的點(diǎn)火變壓器的電感的部分補(bǔ)償。該電容器也可以有利地被構(gòu)造為串聯(lián)諧振電路的組成部分。
根據(jù)本發(fā)明的一種有利的實(shí)施形式，串聯(lián)諧振電路被構(gòu)造為脈沖點(diǎn)火裝置的組成部分，該脈沖點(diǎn)火裝置以與高壓放電燈的運(yùn)行設(shè)備的其余元件分開的方式被安置在高壓放電燈的燈座中。因此將所有引導(dǎo)高壓的元件都被布置在燈座中，使得僅用少于100V的較低的電壓施加在運(yùn)行設(shè)備和高壓放電燈之間的接口上，該運(yùn)行設(shè)備包含具有在其電壓輸出端上的變壓器的電壓轉(zhuǎn)換器。該接口因此不要求高壓絕緣，而是僅要求對(duì)高頻交流電壓的屏蔽，以便保證運(yùn)行設(shè)備和燈的足夠的電磁兼容性。例如這借助接地的金屬殼體或屏蔽和其屏蔽網(wǎng)同樣接地的同軸電纜以已知的方式來實(shí)現(xiàn)。
因此，本發(fā)明的脈沖點(diǎn)火裝置除了通常的元件之外還具有一個(gè)串聯(lián)諧振電路，該串聯(lián)諧振電路與所述脈沖點(diǎn)火裝置的電壓輸入端相連接，并且用來在點(diǎn)火階段期間使在電壓輸入端上所提供的供電電壓諧振增高。
對(duì)上述的串聯(lián)諧振電路替代地或者附加地，也可以在電路裝置或脈沖點(diǎn)火裝置中采用倍壓級(jí)聯(lián)電路，以便為脈沖點(diǎn)火裝置提供比由變壓器的次級(jí)繞組所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓更高的輸入電壓。所述倍壓級(jí)聯(lián)電路與電壓轉(zhuǎn)換器相組合提供與上述串聯(lián)諧振電路類似的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然，具有串聯(lián)諧振電路的變型方案相對(duì)于具有級(jí)聯(lián)電路的變型方案而言具有以下的優(yōu)點(diǎn)，即它不需要用于使脈沖點(diǎn)火裝置去激活的開關(guān)裝置。
要么直接由電壓轉(zhuǎn)換器、要么由推挽轉(zhuǎn)換器的電壓輸出端處的變壓器的次級(jí)繞組以有利的方式對(duì)倍壓級(jí)聯(lián)電路供應(yīng)能量。如果以與串聯(lián)諧振電路相組合的方式使用倍壓級(jí)聯(lián)電路，則級(jí)聯(lián)電路的電壓輸入端與一諧振電路元件并聯(lián)，并且其電壓輸出端與脈沖點(diǎn)火裝置的電壓輸入端相連接。
根據(jù)本發(fā)明的另一變型方案，替代于上述倍壓級(jí)聯(lián)電路，可以在電路裝置或脈沖點(diǎn)火裝置中采用對(duì)稱的倍壓電路，以便為脈沖點(diǎn)火裝置提供比由變壓器的次級(jí)繞組所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓更高的輸入電壓。如果倍壓是足夠的，則所述倍壓電路以組合的方式提供與上述的級(jí)聯(lián)電路類似的優(yōu)點(diǎn)。也可以以與上述串聯(lián)諧振電路組合的方式使用該對(duì)稱的倍壓電路。該對(duì)稱的倍壓電路具有在供電電壓的正和負(fù)半波期間近似對(duì)稱的電流消耗的優(yōu)點(diǎn)，并且避免了對(duì)在電壓轉(zhuǎn)換器的電壓輸出端處的變壓器的芯的不對(duì)稱的磁性調(diào)節(jié)。
要么直接由電壓轉(zhuǎn)換器、要么由在推挽轉(zhuǎn)換器的電壓輸出端上的變壓器的次級(jí)繞組以有利的方式對(duì)對(duì)稱的倍壓電路供應(yīng)能量。如果以與串聯(lián)諧振電路相組合的方式使用該對(duì)稱的倍壓電路，則對(duì)稱的倍壓電路的電壓輸入端與一諧振電路元件并聯(lián)，并且其電壓輸出端與脈沖點(diǎn)火裝置的電壓輸入端相連接。
用于借助電壓轉(zhuǎn)換器和脈沖點(diǎn)火裝置來運(yùn)行高壓放電燈的本發(fā)明方法，其特征在于在高壓放電燈的點(diǎn)火階段期間，借助接近其諧振頻率所運(yùn)行的串聯(lián)諧振電路或/和借助倍壓級(jí)聯(lián)電路來提高脈沖點(diǎn)火裝置用的供電電壓。
本發(fā)明的運(yùn)行方式能夠以遠(yuǎn)在高壓放電燈之內(nèi)的放電介質(zhì)的聲諧振之上的交流頻率來可靠地高頻運(yùn)行高壓放電燈。尤其是可以通過本發(fā)明的運(yùn)行方式保證一方面在高壓放電燈的點(diǎn)火階段期間產(chǎn)生足夠高的點(diǎn)火電壓，另一方面在結(jié)束點(diǎn)火階段之后、在燈運(yùn)行期間點(diǎn)火變壓器的由高頻燈電流所流過的次級(jí)繞組不引起電路裝置中的不能苛求的功率損耗。
在高壓放電燈的點(diǎn)火階段期間，以接近于串聯(lián)諧振電路的諧振頻率的開關(guān)頻率以有利的方式來運(yùn)行電壓轉(zhuǎn)換器，以便為脈沖點(diǎn)火裝置提供諧振升高的供電電壓。在結(jié)束點(diǎn)火階段之后，優(yōu)選地將電壓轉(zhuǎn)換器的開關(guān)裝置的開關(guān)頻率向明顯在串聯(lián)諧振電路的諧振頻率之上的頻率轉(zhuǎn)移，以便由此使脈沖點(diǎn)火裝置去激活。


下面借助幾個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例來詳細(xì)闡述本發(fā)明。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電路裝置的電路圖，圖2示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電路裝置的電路圖，圖3示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的電路裝置的電路圖，圖4示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的電路裝置的電路圖，圖5示出第一至第四實(shí)施例的脈沖點(diǎn)火裝置的電路圖，圖6示出根據(jù)本發(fā)明第五至第八實(shí)施例的電路裝置的電路圖，圖7示出級(jí)聯(lián)電路的電路圖，所述級(jí)聯(lián)電路用于供應(yīng)在圖6中所示的第五實(shí)施例的脈沖點(diǎn)火裝置，圖8示出級(jí)聯(lián)電路與在圖6中所示的第五實(shí)施例的脈沖點(diǎn)火裝置的組合的電路圖，圖9示出對(duì)稱的倍壓電路的電路圖，所述對(duì)稱的倍壓電路用于供應(yīng)在圖6中所示的第六實(shí)施例的脈沖點(diǎn)火裝置，圖10示出對(duì)稱的倍壓電路與在圖6中所示的第六實(shí)施例的脈沖點(diǎn)火裝置的組合的電路圖。
圖1至8中所示的本發(fā)明實(shí)施例涉及用于運(yùn)行具有約35W的電功率消耗的無水銀的鹵素金屬蒸氣高壓放電燈的電路裝置和脈沖點(diǎn)火裝置，該鹵素金屬蒸氣高壓放電燈被設(shè)置應(yīng)用于汽車大燈中。
在圖1中示出了用于運(yùn)行上述無水銀的鹵素金屬蒸氣高壓放電燈的本發(fā)明電路裝置的第一實(shí)施例。附加地也示出了用于在無水銀的鹵素金屬蒸氣高壓放電燈中對(duì)氣體放電點(diǎn)火的脈沖點(diǎn)火裝置，該脈沖點(diǎn)火裝置被安置在燈座中。電路裝置包括由汽車的電池組或照明發(fā)電機(jī)所構(gòu)成的直流電源U0、和電感線圈L1、電容器C1、各具有一個(gè)與之并聯(lián)的二極管D1或D2的兩個(gè)可控半導(dǎo)體開關(guān)S1、S2和具有兩個(gè)初級(jí)繞組和一個(gè)次級(jí)繞組的變壓器T1。開關(guān)S1、S2被構(gòu)造為場效應(yīng)晶體管(MOSFET)，二極管D1或D2是集成在場效應(yīng)晶體管S1或S2中的所謂的體二極管(Body-Diode)。如在上面所引用的現(xiàn)有技術(shù)中所述的那樣，按照電流饋電的推挽轉(zhuǎn)換器的方式使電感線圈L1、電容器C1、具有其二極管D1、D2的半導(dǎo)體開關(guān)S2、S2和變壓器T1互相連接。借助于電感線圈L1，在變壓器T1的兩個(gè)同向極化的初級(jí)繞組之間的中心抽頭M1上注入近似恒定的電流。半導(dǎo)體開關(guān)S2、S2交替地接通，使得總是有兩個(gè)開關(guān)S2、S2中的一個(gè)是閉合的。電路裝置的上述元件構(gòu)成燈的運(yùn)行部分，所述運(yùn)行部分以與燈分開的方式被布置在殼體中。在變壓器T1的次級(jí)繞組上連接有負(fù)載電路，所述負(fù)載電路配備有用于無水銀的鹵素金屬蒸氣高壓放電燈La和脈沖點(diǎn)火裝置的端子。脈沖點(diǎn)火裝置IZV包括點(diǎn)火變壓器T2，該點(diǎn)火變壓器T2的次級(jí)繞組L2b被接入負(fù)載電路中。由諧振電感L3和諧振電容器C4所組成的串聯(lián)諧振電路與變壓器T1的次級(jí)繞組并聯(lián)，該次級(jí)繞組構(gòu)成電流饋電的推挽轉(zhuǎn)換器的電壓輸出端。脈沖點(diǎn)火裝置IZV的電壓輸入端與諧振電容器C4并聯(lián)。串聯(lián)諧振電路C4、L3在這里被構(gòu)造為脈沖點(diǎn)火裝置IZV的組成部分，并且與該脈沖點(diǎn)火裝置IZV一起被安置在無水銀的鹵素金屬蒸氣高壓放電燈La的燈座中。運(yùn)行部分和點(diǎn)火部分在這里通過屏蔽的同軸電纜互相連接。
在圖2中所示的本發(fā)明第二實(shí)施例與上述的第一實(shí)施例的不同之處僅在于，不將串聯(lián)諧振電路的元件C4、L3構(gòu)造為脈沖點(diǎn)火裝置IZV的組成部分，而是構(gòu)造為運(yùn)行部分的組成部分。出于此原因，在圖1和2中對(duì)于相同的元件采用了相同的參考符號(hào)。
在圖3中所示的根據(jù)第三實(shí)施例的電路裝置與第一實(shí)施例的不同之處僅在于附加的電容器C6和電容器C5的標(biāo)注尺寸(Dimensionierung)。出于此原因，在圖1和3的實(shí)施例中對(duì)于相同的元件采用了相同的參考符號(hào)。電容器C5、C6和電感L3共同構(gòu)成一個(gè)串聯(lián)諧振電路，該串聯(lián)諧振電路在高壓放電燈La的點(diǎn)火階段期間對(duì)脈沖點(diǎn)火裝置IZV供應(yīng)能量。為此目的，脈沖點(diǎn)火裝置IZV的電壓輸入端與在該燈的點(diǎn)火階段期間串聯(lián)的電容器C5、C6并聯(lián)。在結(jié)束點(diǎn)火階段之后，通過該燈La現(xiàn)在導(dǎo)通的放電間隙來使串聯(lián)諧振電路的與高壓放電燈La的放電間隙并聯(lián)的元件C5、L3短路，并且將電流饋電的推挽轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率提高到如此程度，使得所述開關(guān)頻率位于串聯(lián)諧振電路的諧振頻率附近，該串聯(lián)諧振電路由現(xiàn)在與點(diǎn)火變壓器T2的次級(jí)繞組L2b串聯(lián)的電容器C6和上述的次級(jí)繞組L2b構(gòu)成。在結(jié)束點(diǎn)火階段之后、在燈運(yùn)行期間，電容器C6引起對(duì)點(diǎn)火變壓器T2的由燈電流所流過的次級(jí)繞組L2b的電感的部分補(bǔ)償，由此降低了在推挽轉(zhuǎn)換器的半導(dǎo)體開關(guān)S2、S2中和在變壓器T1中的損耗功率。
在表格1中說明了在第一至第三實(shí)施例中所采用的元件的標(biāo)注尺寸。在圖5中示出了上述實(shí)施例的脈沖點(diǎn)火裝置IZV的電路圖。
在高壓放電燈La的點(diǎn)火階段期間，由其例如被構(gòu)造為微控制器控制裝置的(未示出的)驅(qū)動(dòng)裝置以350kHz的開關(guān)頻率交替地接通場效應(yīng)晶體管S1、S2，該開關(guān)頻率對(duì)應(yīng)于串聯(lián)諧振電路L3、C4或L3、C5、C6的諧振頻率。在變壓器T1的次級(jí)繞組上由此產(chǎn)生同一頻率的交流電壓，從該交流電壓中借助于上述的串聯(lián)諧振電路產(chǎn)生通過諧振被升高的約2500V的交流電壓。因此在電容器C4上或在電容器C5、C6的串聯(lián)電路上，相應(yīng)高的輸入電壓U1可供脈沖點(diǎn)火裝置IZV使用，該輸入電壓U1足以通過整流二極管D3和電阻R1將脈沖點(diǎn)火裝置IZV的點(diǎn)火電容器C3充電到脈沖點(diǎn)火裝置IZV的火花間隙FS的擊穿電壓。在擊穿火花間隙FS時(shí)，電容器C3通過點(diǎn)火變壓器T2的初級(jí)繞組L2a來放電，并且在其次級(jí)繞組L2b中產(chǎn)生高達(dá)30000V的高壓點(diǎn)火脈沖用于在高壓放電燈La中對(duì)氣體放電點(diǎn)火。當(dāng)在高壓放電燈La中實(shí)現(xiàn)了氣體放電的點(diǎn)火之后，通過燈La的現(xiàn)在導(dǎo)通的放電間隙來使串聯(lián)諧振電路L3、C4或L3、C5短路，并且因此脈沖點(diǎn)火裝置IZV的在諧振電容器C4或C5和C6上所提供的輸入電壓不再足以將點(diǎn)火電容器C3充電到火花間隙FS的擊穿電壓。當(dāng)在高壓放電燈La中實(shí)現(xiàn)了氣體放電的點(diǎn)火之后，推挽轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率被提高到550kHz的中間頻率，并且以30Hz的頻移和500Hz的調(diào)制頻率圍繞上述中間頻率來執(zhí)行對(duì)負(fù)載電路中的交流電流的頻率調(diào)制。在該運(yùn)行階段、所謂的起動(dòng)階段或燈的所謂功率起動(dòng)期間，給燈La供應(yīng)過高的功率，以便實(shí)現(xiàn)高壓放電燈La的放電介質(zhì)的填充組分的迅速蒸發(fā)，并且由此在盡可能短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)燈La的完全光輻射。在上述功率起動(dòng)的結(jié)束時(shí)，燈交流電流的中間頻率被提高到715kHz的值，以便保證在35W的燈額定功率時(shí)的運(yùn)行。燈電流的上述頻率調(diào)制用來避免在燈La的放電介質(zhì)中的聲諧振。在不再以值得注意的程度激發(fā)聲諧振的足夠高的交流頻率的情況下可以放棄頻率調(diào)制。
圖4中示出了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的電路裝置。該電路裝置與第一實(shí)施例的不同之處僅在于，通過自耦變壓器L4、L4b代替了在電流饋電的推挽轉(zhuǎn)換器中的電感線圈L1，并且通過脈沖點(diǎn)火裝置IZV’代替了脈沖點(diǎn)火裝置IZV。因此在圖1和4中相同的元件配備有相同的參考符號(hào)。電感線圈L1的功能在該第四實(shí)施例中由自耦變壓器L4、L4b的初級(jí)繞組L4承擔(dān)。上述自耦變壓器的次級(jí)繞組L4b具有初級(jí)繞組L4的10倍匝數(shù)，并且與脈沖點(diǎn)火裝置IZV’的電壓輸入端相連接。所述次級(jí)繞組在高壓放電燈La的點(diǎn)火階段期間對(duì)該脈沖點(diǎn)火裝置IZV’供應(yīng)能量。初級(jí)繞組L4的電感為75μH。脈沖點(diǎn)火裝置IZV’同樣具有在圖5中所示的結(jié)構(gòu)，但是與脈沖點(diǎn)火裝置IzV的不同之處在于其元件的標(biāo)注尺寸。根據(jù)在表格2中的說明來確定脈沖點(diǎn)火裝置IZV’的元件和其具有初級(jí)繞組L3a和次級(jí)繞組L3b的點(diǎn)火變壓器T3的大小。
在高壓放電燈La的點(diǎn)火階段期間，以100kHz的開關(guān)頻率來運(yùn)行根據(jù)第四實(shí)施例(圖4)的電流饋電的推挽轉(zhuǎn)換器。在上述的點(diǎn)火階段期間，元件L4、C1和T1構(gòu)成串聯(lián)諧振電路，使得在次級(jí)繞組L4b上為脈沖點(diǎn)火裝置IZV’提供借助于諧振升高方法所產(chǎn)生的并且還根據(jù)自耦變壓器L4、L4b的次級(jí)繞組和初級(jí)繞組的匝數(shù)比所提高的約為1000V的輸入電壓。該輸入電壓足以將點(diǎn)火電容器C3充電到火花間隙FS的擊穿電壓，并且借助點(diǎn)火變壓器T3產(chǎn)生高壓脈沖，用于在高壓放電燈La中對(duì)氣體放電點(diǎn)火。如上面已經(jīng)在第一實(shí)施例中所述的那樣，當(dāng)在高壓放電燈La中實(shí)現(xiàn)了氣體放電的點(diǎn)火之后提高推挽轉(zhuǎn)換器的開關(guān)頻率。由于提高了開關(guān)頻率，在自耦變壓器L4、L4b上的電壓降不再足以將點(diǎn)火電容器C3充電到火花間隙FS的擊穿電壓。但是，必要時(shí)也可以借助附加的開關(guān)來保證在點(diǎn)火階段的結(jié)束時(shí)對(duì)脈沖點(diǎn)火裝置IZV’的去激活。在結(jié)束高壓放電燈La的點(diǎn)火階段之后對(duì)該高壓放電燈的運(yùn)行與第一實(shí)施例一致。
在圖6中示意性地示出了根據(jù)第五至第八實(shí)施例的電路裝置。該電路裝置包括以與第一實(shí)施例相同的方式被構(gòu)造的電流饋電的推挽轉(zhuǎn)換器。不同于圖1的是，在圖6中還示意性地示出了具有其集成的體二極管和其阻擋層電容的場效應(yīng)晶體管S1、S2以及驅(qū)動(dòng)裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。因此在圖1和6中相同的元件具有相同的參考符號(hào)。第五至第八實(shí)施例與上述實(shí)施例的不同之處在于，不是借助串聯(lián)諧振電路、而是借助倍壓電路KK來產(chǎn)生脈沖點(diǎn)火裝置IZV”用的輸入電壓。在第五和第六實(shí)施例中，電路KK被構(gòu)造為三級(jí)級(jí)聯(lián)電路，而在第七和第八實(shí)施例中被構(gòu)造為對(duì)稱的倍壓電路。在變壓器T1的次級(jí)繞組上提供倍壓電路KK的輸入電壓U2。倍壓電路KK的電壓輸入端j1、j2與在負(fù)載電路中的變壓器T1的次級(jí)繞組并聯(lián)。
根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例，以與圖5中所示的脈沖點(diǎn)火裝置IZV相同的方式構(gòu)造脈沖點(diǎn)火裝置IZV”，并且將電路KK實(shí)施為三級(jí)級(jí)聯(lián)電路。在圖7中示出了三級(jí)級(jí)聯(lián)電路的細(xì)節(jié)。在表格3中列出了用于確定三級(jí)級(jí)聯(lián)電路的大小的說明。將三級(jí)級(jí)聯(lián)電路的輸出電壓U1輸送給脈沖點(diǎn)火裝置IZV”的電壓輸入端。在高壓放電燈La的點(diǎn)火階段期間，以100kHz的開關(guān)頻率來運(yùn)行推挽轉(zhuǎn)換器，并且三級(jí)級(jí)聯(lián)電路根據(jù)其級(jí)的數(shù)量來提高變壓器T1的次級(jí)繞組的感應(yīng)電壓，并且在其電壓輸出端上將輸入電壓U1供脈沖點(diǎn)火裝置IZV”使用。在點(diǎn)火階段結(jié)束時(shí)，三級(jí)級(jí)聯(lián)電路借助于切斷其電壓供應(yīng)的(未示出的)開關(guān)被關(guān)斷。如已經(jīng)在第一實(shí)施例中所述那樣來實(shí)現(xiàn)繼續(xù)的燈運(yùn)行。
本發(fā)明的第六實(shí)施例與第五實(shí)施例的不同之處僅在于，脈沖點(diǎn)火裝置和三級(jí)級(jí)聯(lián)電路相互結(jié)合。這就是說，三級(jí)級(jí)聯(lián)電路的元件(諸如電容器C12、C22、C23)也同時(shí)構(gòu)成脈沖點(diǎn)火裝置的元件。由此可以節(jié)省元件。在圖8中示意性地示出了三級(jí)級(jí)聯(lián)電路與脈沖點(diǎn)火裝置組合的結(jié)構(gòu)。電路裝置的功能和燈La的運(yùn)行與第五實(shí)施例一致。
根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施例，以與圖5中所示的脈沖點(diǎn)火裝置IZV相同的方式構(gòu)造脈沖點(diǎn)火裝置IZV”，并且將電路KK實(shí)施為對(duì)稱的倍壓電路。在圖9中示出了對(duì)稱的倍壓電路的細(xì)節(jié)。在表格4中列舉了用于確定對(duì)稱的倍壓電路的大小的說明。將對(duì)稱的倍壓電路的輸出電壓U1輸送給脈沖點(diǎn)火裝置IZV”的電壓輸入端。在高壓放電燈La的點(diǎn)火階段期間，以100kHz的開關(guān)頻率來運(yùn)行推挽轉(zhuǎn)換器，并且對(duì)稱的倍壓電路使變壓器T1的次級(jí)繞組的感應(yīng)加倍，并且在其電壓輸出端上將輸入電壓U1供脈沖點(diǎn)火裝置IZV”使用。在點(diǎn)火階段結(jié)束時(shí)，對(duì)稱的倍壓電路借助于切斷其電壓供應(yīng)的(未圖示的)開關(guān)被關(guān)斷。如已經(jīng)在第一實(shí)施例中所述的那樣來實(shí)現(xiàn)繼續(xù)的燈運(yùn)行。
本發(fā)明的第八實(shí)施例與第七實(shí)施例的不同之處僅在于，脈沖點(diǎn)火裝置和對(duì)稱的倍壓電路相互結(jié)合。這就是說，對(duì)稱的倍壓電路的元件(諸如電容器C7和C8)也同時(shí)構(gòu)成脈沖點(diǎn)火裝置的元件。由此可以節(jié)省元件。在圖10中示意性地示出了對(duì)稱的倍壓電路與脈沖點(diǎn)火裝置組合的結(jié)構(gòu)。電路裝置的功能和燈La的運(yùn)行與第七實(shí)施例一致。
本發(fā)明不局限于上面詳細(xì)說明的實(shí)施例。例如本發(fā)明也可以被應(yīng)用于一種脈沖點(diǎn)火裝置，該脈沖點(diǎn)火裝置的點(diǎn)火電壓輸出端被設(shè)置用于連接到高壓放電燈的點(diǎn)火輔助電極上。倍壓級(jí)聯(lián)電路的和對(duì)稱的倍壓電路的電壓輸入端在初級(jí)側(cè)也可以與推挽轉(zhuǎn)換器相連接，并且不必一定由變壓器T1的次級(jí)繞組T1b來饋電。
表格1根據(jù)第一至第三實(shí)施例的電路裝置的元件的標(biāo)注尺寸C1 1.0nF，F(xiàn)KP1(WIMA)C4 33pFC5 35pFC6 570pFL1 60μH，RM5上20匝，N49(EPCOS)L3 4.6mH，EFD15，N49，300匝(EPCOS)T1 EFD25，N59，無空隙，次級(jí)40匝，各具有8匝的兩個(gè)初級(jí)繞組T2 初級(jí)1匝，次級(jí)20匝L2b 60μHS1(&D1) IRF740，功率MOSFET(國際的整流器)S2(&D2) IRF740，功率MOSFET(國際的整流器)U0 額定42V，允許的30V至58VLa 無水銀的鹵素金屬蒸氣高壓放電燈，額定35W，45VC3 10nF，2.5kVD3 串聯(lián)的兩個(gè)二極管BY505FS 2000VR1 30kΩ表格2根據(jù)第四實(shí)施例的脈沖點(diǎn)火裝置IZV’的元件的標(biāo)注尺寸C3 70nF，1000VD3 BY505FS 800VR1 12kΩT3 初級(jí)1匝，次級(jí)40匝L3b 60μH表格3根據(jù)圖7的三級(jí)級(jí)聯(lián)電路的元件的標(biāo)注尺寸C11，C21，C311.0nF，F(xiàn)KP1(WIMA)C12，C22，C3233nF，F(xiàn)KP1(WIMA)D11，D21，D31USIM
D12，D22，D32 USIMFS2000VR21000Ω表格4根據(jù)圖9和10的對(duì)稱的倍壓電路的元件的標(biāo)注尺寸R330000ΩD4，D5BY505C7，C822nF，1200VFS2000V
權(quán)利要求
1.用于運(yùn)行高壓放電燈的電路裝置，其中所述電路裝置具有以下特征，-電壓轉(zhuǎn)換器(S1，S2)，用于產(chǎn)生交流電壓，-帶有次級(jí)繞組(T1b)的變壓器(T1)，該變壓器(T1)連接在所述的電壓轉(zhuǎn)換器(S1，S2)上或被構(gòu)造為所述電壓轉(zhuǎn)換器(S1，S2)的組成部分，-負(fù)載電路，該負(fù)載電路由所述變壓器(T1)的次級(jí)繞組(T1b)來饋電，并且具有高壓放電燈(La)和脈沖點(diǎn)火裝置(IZV)的點(diǎn)火電壓輸出端用的端子，該脈沖點(diǎn)火裝置(IZV)用于在所述的高壓放電燈(La)中對(duì)氣體放電點(diǎn)火，其特征在于，設(shè)置串聯(lián)諧振電路(L3，C4)、或者倍壓級(jí)聯(lián)電路、或者對(duì)稱的倍壓電路、或者串聯(lián)諧振電路與倍壓級(jí)聯(lián)電路或?qū)ΨQ的倍壓電路的組合，用于在高壓放電燈(La)點(diǎn)火階段期間對(duì)脈沖點(diǎn)火裝置(IZV)進(jìn)行電壓供應(yīng)。
2.按照權(quán)利要求1的電路裝置，其特征在于，所述串聯(lián)諧振電路(L3，C4)連接在所述變壓器(T1)的次級(jí)繞組(T1b)上，并且在所連接的高壓放電燈的情況下，與所述高壓放電燈(La)的放電間隙并聯(lián)。
3.按照權(quán)利要求1的電路裝置，其特征在于，所述串聯(lián)諧振電路在初級(jí)側(cè)連接在所述的變壓器(T1)上。
4.按照權(quán)利要求3的電路裝置，其特征在于，所述串聯(lián)諧振電路的諧振電感被構(gòu)造為自耦變壓器(L4，L4b)，該自耦變壓器(L4，L4b)的次級(jí)繞組(L4b)可以與脈沖點(diǎn)火裝置的電壓輸入端相連接。
5.按照權(quán)利要求1的電路裝置，其特征在于，在所述負(fù)載電路中布置一個(gè)電容器(C6)，該電容器(C6)在所連接的脈沖點(diǎn)火裝置(IZV)的情況下與所述脈沖點(diǎn)火裝置(IZV)的點(diǎn)火變壓器(T2)的次級(jí)繞組(L2b)串聯(lián)，并且如此確定其大小，使得所述電容器對(duì)于由所述脈沖點(diǎn)火裝置(IZV)所產(chǎn)生的點(diǎn)火脈沖而言基本上表現(xiàn)為短路，并且當(dāng)在高壓放電燈(La)中實(shí)現(xiàn)了氣體放電的點(diǎn)火之后引起對(duì)所述點(diǎn)火變壓器的電感(L2b)的部分補(bǔ)償。
6.按照權(quán)利要求2和5的電路裝置，其特征在于，所述電容器(C6)被構(gòu)造為所述串聯(lián)諧振電路的組成部分。
7.按照權(quán)利要求1的電路裝置，其特征在于，所述倍壓級(jí)聯(lián)電路在高壓放電燈(La)的點(diǎn)火階段期間由所述變壓器(T1)的次級(jí)繞組(T1b)供應(yīng)能量。
8.按照權(quán)利要求1的電路裝置，其特征在于，在所述變壓器(T1)的初級(jí)側(cè)，倍壓級(jí)聯(lián)電路的電壓輸入端被接入所述的電壓轉(zhuǎn)換器(S1，S2)中。
9.按照權(quán)利要求1的電路裝置，其特征在于，所述對(duì)稱的倍壓電路在高壓放電燈(La)的點(diǎn)火階段期間由所述變壓器(T1)的次級(jí)繞組(T1b)供應(yīng)能量。
10.按照權(quán)利要求1的電路裝置，其特征在于，在所述變壓器(T1)的初級(jí)側(cè)，對(duì)稱的倍壓電路的電壓輸入端被接入所述電壓轉(zhuǎn)換器(S1，S2)中。
11.按照權(quán)利要求1至10中的一個(gè)或多個(gè)的電路裝置，其特征在于，所述電壓轉(zhuǎn)換器(S1，S2)被構(gòu)造為電流饋電的推挽轉(zhuǎn)換器。
12.用于在高壓放電燈中對(duì)氣體放電點(diǎn)火的脈沖點(diǎn)火裝置，其中所述脈沖點(diǎn)火裝置(IZV)具有其供電電壓用的電壓輸入端，其特征在于，所述脈沖點(diǎn)火裝置(IZV)具有串聯(lián)諧振電路(L3，C4)，該串聯(lián)諧振電路(L3，C4)與所述的電壓輸入端相連接，并且用來在點(diǎn)火階段期間使在電壓輸入端上所提供的供電電壓諧振升高，或具有倍壓級(jí)聯(lián)電路、或者對(duì)稱的倍壓電路、或者串聯(lián)諧振電路與倍壓級(jí)聯(lián)電路或?qū)ΨQ的倍壓電路的組合，其輸出電壓被輸送給所述的點(diǎn)火變壓器(T2或T3)。
13.按照權(quán)利要求12的脈沖點(diǎn)火裝置，其特征在于，所述脈沖點(diǎn)火裝置(IZV)具有一個(gè)電容器(C6)，該電容器(C6)與所述脈沖點(diǎn)火裝置(IZV)的點(diǎn)火變壓器(T2)的次級(jí)繞組(L2b)串聯(lián)，被構(gòu)造為所述串聯(lián)諧振電路(C5，C6，L3)的組成部分，并且如此來確定其大小，使得所述電容器對(duì)于由所述點(diǎn)火裝置(IZV)所產(chǎn)生的點(diǎn)火電壓脈沖而言基本上表現(xiàn)為短路，并且當(dāng)在高壓放電燈(La)中實(shí)現(xiàn)了氣體放電的點(diǎn)火之后引起對(duì)點(diǎn)火變壓器的電感(L2b)的部分補(bǔ)償。
14.高壓放電燈，具有被布置在燈座中的按照權(quán)利要求12或13的脈沖點(diǎn)火裝置。
15.用于借助電壓轉(zhuǎn)換器和脈沖點(diǎn)火裝置來運(yùn)行高壓放電燈的方法，其中借助所述電壓轉(zhuǎn)換器來產(chǎn)生所述脈沖點(diǎn)火裝置用的供電電壓，其特征在于，在所述高壓放電燈的點(diǎn)火階段期間，借助接近其諧振所運(yùn)行的串聯(lián)諧振電路、或者倍壓級(jí)聯(lián)電路、或者對(duì)稱的倍壓電路、或者借助串聯(lián)諧振電路與倍壓級(jí)聯(lián)電路或?qū)ΨQ的倍壓電路的組合來提高所述脈沖點(diǎn)火裝置用的供電電壓。
16.按照權(quán)利要求15的方法，其特征在于，當(dāng)在高壓放電燈中實(shí)現(xiàn)了氣體放電的點(diǎn)火之后利用其頻率位于串聯(lián)諧振電路的諧振頻率之上的交流電壓來運(yùn)行所述的高壓放電燈。
17.按照權(quán)利要求15的方法，其特征在于，當(dāng)在高壓放電燈中實(shí)現(xiàn)了氣體放電的點(diǎn)火之后，所述的倍壓級(jí)聯(lián)電路被去激活。
18.按照權(quán)利要求15的方法，其特征在于，當(dāng)在高壓放電燈中實(shí)現(xiàn)了氣體放電的點(diǎn)火之后，所述對(duì)稱的倍壓電路被去激活。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行高壓放電燈的電路裝置和相應(yīng)的運(yùn)行方法，其中借助串聯(lián)諧振電路(L3，C4)、級(jí)聯(lián)電路、或?qū)ΨQ的倍壓電路來提高脈沖點(diǎn)火裝置用的輸入電壓。
文檔編號(hào)H05B41/288GK1947473SQ200580013168
公開日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2005年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月26日
發(fā)明者G·希施曼, D·勒徹杰, B·賽塞杰 申請(qǐng)人:電燈專利信托有限公司