DE102006049128A1

DE102006049128A1 - Zündvorrichtung für eine Hochdruckentladungslampe und Hochdruckentladungslampe sowie Verfahren zum Zünden einer Gasentladung in einer Hochdruckentladungslampe

Info

Publication number: DE102006049128A1
Application number: DE200610049128
Authority: DE
Inventors: Bernhard Siessegger
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2006-10-18
Filing date: 2006-10-18
Publication date: 2008-04-30
Also published as: TW200826744A; WO2008046797A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für eine mit einer Zündhilfselektrode (E3) und mit zwei in einem Entladungsgefäß (1) angeordneten Gasentladungselektroden (E1, E2) ausgestattete Hochdruckentladungslampe (LA), wobei die Zündvorrichtung eine an die Zündhilfselektrode (E3) koppelbare Impulsquelle (IQ1) umfasst, um die Zündhilfselektrode (E3) während eines Zündzeitraums mit Spannungsimpulsen zu beaufschlagen. Erfindungsgemäß sind Mittel (IQ2, Tr2) vorgesehen, um mindestens eine der Gasentladungselektroden (E1) während der Zündphase ebenfalls mit Spannungsimpulsen zu beaufschlagen. Außerdem betrifft die Erfindung ein entsprechendes Zündverfahren und eine Hochdruckentladungslampe mit einer im Lampensockel integrierten Zündvorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Hochdruckentladungslampe mit einer derartigen Zündvorrichtung sowie ein Verfahren zum Zünden der Gasentladung in einer Hochdruckentladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 15.
I. Stand der Technik
Eine derartige Zündvorrichtung ist beispielsweise in der EP 1 659 835 A1 offenbart. Diese Schrift beschreibt eine Zündvorrichtung für eine mit einer Zündhilfselektrode ausgestattete Hochdruckentladungslampe, wobei die Zündhilfselektrode zum Zünden der Gasentladung mittels einer Impulsquelle mit Spannungsimpulsen mit einer Amplitude von ca. 5–30 kV beaufschlagt wird. Außerdem wird mit Hilfe eines Serienresonanzkreises während des Zündzeitraums am Spannungseingang der Impulsquelle und auch über den Gasentladungselektroden der Hochdruckentladungslampe eine resonanzüberhöhte Spannung bereitgestellt, um eine sichere Entladungsbogenübernahme zu gewährleisten.
II. Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Zündvorrichtung mit einem vereinfachten Aufbau und ein entsprechendes Verfahren zum Zünden der Gasentladung in einer Hochdruckentladungslampe bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 15 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung für eine mit einer Zündhilfselektrode und mit zwei, in einem Entladungsgefäß angeordneten Gasentladungselektroden ausges tattete Hochdruckentladungslampe umfasst eine an die Zündhilfselektrode koppelbare Impulsquelle, um die Zündhilfselektrode während eines Zündzeitraums mit Spannungsimpulsen zu beaufschlagen, und weist außerdem Mittel auf, um mindestens eine der Gasentladungselektroden während des Zündzeitraums ebenfalls mit Spannungsimpulsen zu beaufschlagen. Durch die vorgenannten Mittel werden an mindestens einer der Gasentladungselektroden Spannungsimpulse erzeugt, die sich zeitlich mit den Spannungsimpulsen an der Zündhilfselektrode überlappen. Die Kombination der Spannungsimpulse an der Zündhilfselektrode mit im gleichen Zeitraum erzeugten Spannungsimpulsen an mindestens einer der Gasentladungselektroden ermöglicht bereits eine sichere Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe sowie eine sichere Entladungsbogenübernahme, so dass auf einen zusatzlichen Resonanzkreis gemäß dem Stand der Technik verzichtet werden kann.
Vorteilhafterweise umfassen die Mittel zum Beaufschlagen der mindestens einen Gasentladungselektrode mit Spannungsimpulsen während des Zündzeitraums die Impulsquelle, die auch die Spannungsimpulse für die Zündhilfselektrode generiert. Dadurch wird die Anzahl der für die erfindungsgemäße Zündvorrichtung erforderlichen Bauteile gering gehalten und außerdem kann dadurch auf einfache Weise eine Synchronisation der Spannungsimpulse für die Zündhilfselektrode mit den Spannungsimpulsen für die mindestens eine Gasentladungselektrode gewährleistet werden.
Zur Kopplung der Impulsquelle an die Zündhilfselektrode oder bzw. und an die mindestens eine der Gasentladungselektroden ist vorteilhafterweise ein Transformator vorgesehen. Der Transformator ermöglicht eine Erhöhung der Amplitude der Spannungsimpulse und eine Synchronisation der Spannungsimpulse für die Zündhilfselektrode und für die mindestens eine Gasentladungselektrode. Außerdem kann, wenn zumindest eine Transformatorwicklung nach erfolgter Zündung der Gasentladung während des nachfolgenden Lampenbetriebs vom Lampenwechselstrom durchflossen wird, die Induktivität der Transformatorwicklung zur Begrenzung des Lampenstroms bzw. zur Stabilisierung der Entladung genutzt werden.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine erste Sekundärwicklung des Transformators während des Zündzeitraums mit der Zündhilfselektrode verbunden und eine zweite Sekundärwicklung des Transformators zumindest während des Zündzeitraums mit einer der Gasentladungselektroden verbunden, um sowohl die Zündhilfselektrode als auch eine der Gasentladungselektroden während des Zündzeitraums mit Spannungsimpulsen zu beaufschlagen. Die Primärwicklung des Transformators ist dabei mit einem Spannungsausgang der Impulsquelle verbunden, so dass durch die induktive Kopplung zwischen den Sekundärwicklungen und der Primärwicklung die von der Impulsquelle generierten Spannungsimpulse synchron und gegebenenfalls mit unterschiedlicher Verstärkung an die Zündhilfselektrode und an mindestens eine der Gasentladungselektroden weitergegeben wird. Der Verstärkungsfaktor ist dabei durch das Verhältnis der Windungszahlen der Sekundärwicklungen zu der Primärwicklung festgelegt.
Gemäß einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Sekundärwicklung des Transformators während des Zündzeitraums mit der Zündhilfselektrode verbunden und ein Spannungsausgang der Impulsquelle sowohl mit der Primärwicklung des Transformators als auch mit einer der Gasentladungselektroden verbunden, um sowohl die Zündhilfselektrode als auch eine der Gasentladungselektroden während des Zündzeitraums mit Spannungsimpulsen zu beaufschlagen. In diesem Fall werden nur die Spannungsimpulse für die Zündhilfselektrode gemäß dem Windungszahlenverhältnis der Transformatorwicklungen verstärkt, während die Gasentladungselektrode mit den unverstärkten Spannungsimpulsen der Impulsquelle beaufschlagt wird. Die Synchronisation der Spannungsimpulse für die Zündhilfselektrode und die Gasentladungselektrode wird in diesem Fall dadurch gewährleistet, dass ein Spannungsausgang der Impulsquelle sowohl mit der Primärwicklung des Transformators als auch mit der Gasentladungselektrode verbunden ist.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine erste Sekundärwicklung des Transformators während des Zündzeitraums mit der Zündhilfselektrode verbunden und, zumindest während des Zündzeitraums, eine zweite Sekundärwicklung des Transformators mit einer ersten Gasentladungselektrode verbunden sowie eine dritte Sekundärwicklung des Transformators mit der zweiten Gasentladungselektrode verbunden, um sowohl die Zündhilfselektrode als auch die Gasentladungselektroden während des Zündzeitraums mit Spannungsimpulsen zu beaufschlagen. Die Primärwicklung des Transformators ist dabei mit einem Spannungsausgang der Impulsquelle verbunden, so dass durch die induktive Kopplung zwischen den Sekundärwicklungen und der Primärwicklung die von der Impulsquelle generierten Spannungsimpulse synchron und gegebenenfalls mit unterschiedlicher Verstärkung an die Zündhilfselektrode und an die Gasentladungselektroden weitergegeben wird. Die Polung der zweiten und dritten Sekundärwicklung ist dabei so gewählt, dass die beiden Gasentladungselektroden während des Zündzeitraums mit Spannungsimpulsen unterschiedlicher Polarität beaufschlagt werden.
Vorteilhafterweise weist die Impulsquelle mindestens ein Ladungsspeichermittel, beispielsweise einen Kondensator, und ein in Abhängigkeit von dem Ladungszustand des mindestens einen Ladungsspeichermittels schaltbaren Schwellwertschalter auf, um ein selbsttätiges Auslösen und Abschalten der Impulsquelle bzw. der Zündvorrichtung zu ermöglichen. Als Schwellwertschalter eignet sich vorzugsweise ein spannungsabhängiges Schaltmittel, wie zum Beispiel eine Funkenstrecke, ein DIAC oder eine Kombination aus einem DIAC mit einem Thyristor.
Die Impulsquelle umfasst vorteilhafterweise eine Spannungsvervielfacherschaltung, um die Amplitude der von der Impulsquelle erzeugten Spannungsimpulse in ausreichendem Maß erhöhen zu können. Durch den Einsatz einer Spannungsvervielfacherschaltung kann außerdem ein Transformator mit kleinerem Übersetzungsverhältnis und entsprechend geringerer Sekundärwicklungsinduktivität zur Kopplung zwischen Impulsquelle und Zündhilfselektrode bzw. Gasentladungselektrode verwendet werden. Dadurch kann die Sekundärwicklung nach erfolgter Zündung der Gasentladung zusätzlich auch als Lampendrossel, das heißt, zur Begrenzung des Lampenstroms bzw. der Stabilisierung der Entladung, genutzt werden, und zwar selbst im Fall eines hochfrequenten Lampenstroms mit Frequenzen im Megahertzbereich, ohne dass durch den Blindwiderstand der Sekundärwicklung erhebliche Belastungen der elektronischen Bauteile zu befürchten sind.
Anstelle einer einzigen Impulsquelle kann die erfindungsgemäße Zündvorrichtung mehrere Impulsquellen und Synchronisationsmittel aufweisen, um die Zündhilfselektrode und mindestens eine der Gasentladungselektroden während eines Zündzeitraums mit einander zeitlich überlappenden Spannungsimpulsen zu beaufschlagen.
Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung, insbesondere die gemäß den besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen mit nur einer einzigen Impulsquelle, weist nur eine geringe Anzahl von Bauteilen auf und findet daher Platz im Innenraum eines Lampensockel einer Hochdruckentladungslampe. Besonders vorteilhaft kann die erfindungsgemäße Zündvorrichtung im Sockel einer Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe, die als Lichtquelle in einem Fahrzeugscheinwerfer dient, untergebracht werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Zünden der Gasentladung in einer mit einer Zündhilfselektrode und mit zwei, in einem Entladungsgefäß angeordneten Gasentladungselektroden ausgestattete Hochdruckentladungslampe umfasst das Beaufschlagen der Zündhilfselektrode mit Spannungsimpulsen während eines Zündzeitraums und zeichnet sich dadurch aus, dass während des Zündzeitraums mindestens eine der Gasentladungselektroden ebenfalls mit Spannungsimpulsen beaufschlagt wird. Durch das zeitgleiche Beaufschlagen der Zündhilfselektrode und mindestens einer der Gasentladungselektroden mit Spannungsimpulsen kann eine sichere Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe sowie eine sichere Entladungsbogenübernahme erreicht werden, so dass auf eine zusätzliche, resonanzüberhöhte Spannung an den Gasentladungselektroden gemäß dem Stand der Technik verzichtet werden kann.
Vorteilhafterweise werden die Spannungsimpulse für die Zündhilfselektrode und mindestens eine der Gasentladungselektroden mittels einer Impulsquelle erzeugt, die während des Zündzeitraums sowohl an die Zündhilfselektrode als auch an mindes tens eine der Gasentladungselektroden gekoppelt ist. Wie bereits oben erläutert wurde, kann die Anzahl der Bauteile durch Verwendung einer einzigen Impulsquelle gering gehalten werden.
Die Kopplung der Impulsquelle an die Zündhilfselektrode oder bzw. und an mindestens eine der Gasentladungselektroden wird vorteilhafterweise mit Hilfe eines Transformators durchgeführt, da sich hierdurch die bereits oben erwähnten Vorteile ergeben.
Die Amplitude der Spannungsimpulse für die Zündhilfselektrode oder bzw. und die Amplitude der Spannungsimpulse für die mindestens eine der Gasentladungselektroden wird vorzugsweise mittels einer Spannungsvervielfacherschaltung vergrößert, um zur vorgenannten Kopplung der Impulsquelle an die Zündhilfselektrode oder bzw. und an mindestens eine der Gasentladungselektroden einen Transformator mit kleinerem Übersetzungsverhältnis und den daraus resultierenden, bereits oben aufgeführten Vorteilen verwenden zu können.
III. Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 Ein Blockschaltbild der Zündvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung
2 Ein Blockschaltbild der Zündvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung
3 Eine Schaltskizze der Zündvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung
4 Eine Schaltskizze der Zündvorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung
5 Eine Schaltskizze der Zündvorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung
6 Eine Schaltskizze der Zündvorrichtung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung
7 Eine Seitenansicht einer Hochdruckentladungslampe mit im Lampensockel angeordneter Zündvorrichtung
Das in 1 abgebildete Blockschaltbild zeigt das Prinzip der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung für eine mit einer Zündhilfselektrode ausgestattete Hochdruckentladungslampe LA anhand eines ersten Ausführungsbeispiels. Die Zündvorrichtung besteht aus zwei Impulsquellen IQ1, IQ2 und zwei Transformatoren Tr1, Tr2 sowie einer Einrichtung zum Synchronisieren der beiden Impulsquellen IQ1, IQ2. Die Spannungsausgänge der ersten Impulsquelle IQ1 sind mit der Primärwicklung Lp1 des ersten Transformators Tr1 verbunden. Die Sekundärwicklung Ls1 des ersten Transformators Tr1 ist mit der Zündhilfselektrode E3 der Hochdruckentladungslampe LA und mit einem Anschluss der Wechselspannungsquelle Q sowie der Gasentladungselektrode E2 der Hochdruckentladungslampe LA verbunden. Die Spannungsausgänge der zweiten Impulsquelle IQ2 sind mit der Primärwicklung Lp2 des zweiten Transformators Tr2 verbunden. Die Sekundärwicklung Ls2 des zweiten Transformators Tr2 ist mit der Gasentladungselektrode E1 der Hochdruckentladungslampe LA und gegebenenfalls über den optionalen Kondensator C mit einem Anschluss der Wechselspannungsquelle Q verbunden. Der Kondensator C kann der partiellen Kompensation der Sekundärinduktivität Ls2 dienen, so dass die während des Lampenbetriebes von der Quelle Q bereitzustellende Blindleistung gering ist. Zudem verhindert der Kondensator C einen möglicherweise von der Quelle Q ausgehenden, die Lampe LA schädigenden Gleichstromfluss. Bei der in 7 schematisch dargestellten Hochdruckentladungslampe gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich um eine Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe LA für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer die an der Bordnetzspannung des Kraftfahrzeugs betrieben wird. Die Wechselspannungsquelle Q beinhaltet daher ei nen oder mehrere Spannungswandler, die aus der Bordnetzspannung des Kraftfahrzeugs die für die unterschiedlichen Betriebszustände der Hochdruckentladungslampe LA erforderlichen Spannungen erzeugt.
Diese Hochdruckentladungslampe LA besitzt ein Entladungsgefäß 1 aus Quarzglas, in dem eine ionisierbare Füllung gasdicht eingeschlossen ist. Die ionisierbare Füllung enthält Xenon, Metallhalogenidverbindungen und gegebenenfalls Quecksilber. Im Fall einer Hochdruckentladungslampe LA mit einer quecksilberhaltigen ionisierbaren Füllung besteht die Füllung neben Quecksilber vorzugsweise aus den Jodiden der Metalle Natrium und Scandium. Im Fall einer Hochdruckentladungslampe LA mit einer quecksilberfreien ionisierbaren Füllung besteht die ionisierbare Füllung vorzugsweise aus den Jodiden der Metalle Natrium, Scandium, Zink und Indium.
Der Xenon-Kaltfülldruck beträgt ca. 10 bar. Die beiden Enden 1a, 1b des Entladungsgefäßes 1 sind jeweils mittels einer Molybdänfolien-Einschmelzung 2a, 2b abgedichtet. Im Innenraum des Entladungsgefäßes 1 befinden sich zwei Elektroden E1, E2, zwischen denen sich während des Lampenbetriebes der für die Lichtemission verantwortliche Entladungsbogen ausbildet. Diese Hauptelektroden E1, E2 sind jeweils über eine der Molybdänfolien-Einschmelzungen 2a, 2b elektrisch leitend mit einer aus dem Entladungsgefäß 1 herausgeführten Stromzuführung 3a, 3b verbunden. Das Entladungsgefäß 1 wird von einem gläsernen Außenkolben 5 umhüllt. Die Zündhilfselektrode E3 wird hier bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung von einer dünnen metallischen Beschichtung auf der inneren Oberfläche des Außenkolbens 5 gebildet. Alternativ kann diese Beschichtung aber auch auf der Außenseite des Entladungsgefäßes 1 angebracht sein. Die dünne metallische Beschichtung E3 besitzt die Form eines lang gestreckten Streifens, der sich vom sockelnahen Ende des Außenkolbens 5 ungefähr bis auf die Höhe des Entladungsgefäßmittelpunktes erstreckt. Die Lampengefäße 1, 5 sind im aus Kunststoff bestehenden Oberteil 411 eines Lampensockels 4 fixiert. Der quaderförmige Teil des Lampensockels 4 ist von einem zweiteiligen metallischen Gehäuse 41, 42 umgeben, das zur elektromagnetischen Abschirmung der im Innenraum des Lampensockels 4 untergebrachten Im pulszündvorrichtung dient. Der elektrische Anschluss 40 der Hochdruckentladungslampe LA dient zur Spannungsversorgung der Hochdruckentladungslampe und der im Lampensockel 4 angeordneten Impulszündvorrichtung. Der elektrische Anschluss 40 ist über ein abgeschirmtes Verbindungskabel (nicht abgebildet) mit dem Betriebsgerät Q für die Hochdruckentladungslampe verbunden. Das Abschirmgeflecht des Verbindungskabels ist mit dem schaltungsinternen Massepotential des Betriebsgerätes und über einen Kontakt des elektrischen Anschlusses 40 mit dem Metallgehäuse 41, 42 verbunden, so dass das Metallgehäuse 41, 42 ebenfalls auf Massepotential liegt.
Zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA mittels der in 1 abgebildeten Zündvorrichtung werden mit Hilfe der synchron angesteuerten Impulsquellen IQ1, IQ2 Spannungsimpulse erzeugt, die durch die Transformatoren Tr1, Tr2, um das Übersetzungsverhältnis des entsprechenden Transformators verstärkt, an die Zündhilfselektrode E3 bzw. die Hauptelektrode E1 übertragen werden. Da die Impulsquellen IQ1, IQ2 synchron arbeiten, werden die Elektroden E3 und E1 mit einander zeitlich überlappenden Spannungsimpulsen mit Amplituden von einigen Kilovolt beaufschlagt, die zum Zünden der Gasentladung in dem Entladungsmedium der Hochdruckentladungslampe LA führen. Nach erfolgter Zündung der Gasentladung werden die Impulsquellen IQ1, IQ2 deaktiviert, so dass keine weiteren Zündimpulse erzeugt werden. Im anschließenden Betrieb der Hochdruckentladungslampe LA wird diese mit einem nahezu sinusförmigen Wechselstrom im Frequenzbereich von vorzugsweise 0,1 MHz bis 10 MHz gespeist. Während dieses quasistationären Lampenbetriebs fließt der Wechselstrom durch die Sekundärwicklung Ls2 des zweiten Transformators Tr2, die zudem zur Begrenzung des Lampenstroms bzw. der Stabilisierung der Entladung verwendet wird. Falls ausschließlich die Induktivität der Sekundärwicklung Ls2 des zweiten Transformators Tr2 zur Begrenzung bzw. Stabilisierung des Lampenstroms genutzt wird, wird die Sekundärwicklung Ls2 derart dimensioniert, dass ihr Blindwiderstand bei der Frequenz des Lampenstroms dem 0,25-fachen bis 7-fachen der Impedanz der Hochdruckentladungslampe LA entspricht. Für kleinere Werte des Blindwiderstands der Sekundärwicklung Ls2 ist im allgemeinen keine Stabilisierung des nach der Zündung der Gasentladung über die Entladungsstrecke der Hochdruckentladungslampe LA fließenden Lampenstroms möglich, und für größere Werte des Blindwiderstands der Sekundärwicklung Ls2 ist kein effizienter Lampenbetrieb mehr möglich, da die Wechselspannungsquelle Q dann wegen der hohen Blindleistung und Verluste im Transformator Tr2 eine sehr hohe Ausgangsspannung für den Lampenbetrieb bereitstellen muss. Der optionale Kondensator C dient während dieses quasistationären Lampenbetriebs zur partiellen Kompensation der Induktivität der Sekundärwicklung Ls2. Er kann weggelassen werden, wenn eine partielle Kompensation der Induktivität der Sekundärwicklung Ls2 nicht erforderlich ist. In den 3 bis 5 sind weitere, ausführlicher beschriebene Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung dargestellt, die auf dem Prinzip des in 1 abgebildeten Blockschaltbilds beruhen.
Das in 2 abgebildete Blockschaltbild zeigt das Prinzip der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung für eine mit einer Zündhilfselektrode ausgestattete Hochdruckentladungslampe LA anhand eines zweiten Ausführungsbeispiels. Die Zündvorrichtung besteht aus drei Impulsquellen IQ3, IQ4, IQ5 und drei Transformatoren Tr3, Tr4, Tr5 sowie einer Einrichtung zum Synchronisieren der drei Impulsquellen IQ3, IQ4, IQ5. Die Spannungsausgänge der ersten Impulsquelle IQ3 sind mit der Primärwicklung Lp3 des ersten Transformators Tr3 verbunden. Die Sekundärwicklung Ls3 des ersten Transformators Tr3 ist mit der Zündhilfselektrode E3 der Hochdruckentladungslampe LA und mit der Sekundärwicklung Ls5 des dritten Transformators Tr5 sowie mit der Gasentladungselektroden E2 der Hochdruckentladungslampe LA verbunden. Die Spannungsausgänge der zweiten Impulsquelle IQ4 sind mit der Primärwicklung Lp4 des zweiten Transformators Tr4 verbunden. Die Sekundärwicklung Ls4 des zweiten Transformators Tr4 ist mit der Gasentladungselektrode E1 der Hochdruckentladungslampe LA und mit einem ersten Anschluss der Wechselspannungsquelle Q verbunden. Die Spannungsausgänge der dritten Impulsquelle IQ5 sind mit der Primärwicklung Lp5 des dritten Transformators Tr5 verbunden. Die Sekundärwicklung Ls5 des dritten Transformators Tr5 ist mit der Gasentladungselektrode E2 der Hochdruckentladungslampe LA und mit der Sekundärwicklung Ls3 des ersten Transfor mators Tr3 sowie mit einem zweiten Anschluss der Wechselspannungsquelle Q verbunden. Die drei Impulsquellen IQ3, IQ4, IQ5 werden während des Zündzeitraums, das heißt, zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA gleichzeitig angesteuert.
Zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA mittels der in 2 abgebildeten Zündvorrichtung werden mit Hilfe der synchron angesteuerten Impulsquellen IQ3, IQ4, IQ5 Spannungsimpulse erzeugt, die durch die Transformatoren Tr3, Tr4, Tr5 um das Übersetzungsverhältnis des entsprechenden Transformators verstärkt, an die Zündhilfselektrode E3 bzw. die Hauptelektrode E2 bzw. die Hauptelektrode E1 übertragen werden. Da die Impulsquellen IQ3, IQ4, IQ5 synchron arbeiten, werden die Elektroden E3, E2 und E1 mit einander zeitlich überlappenden Spannungsimpulsen mit Amplituden von einigen Kilovolt beaufschlagt, die zum Zünden der Gasentladung in dem Entladungsmedium der Hochdruckentladungslampe LA führen. Die Transformatoren Tr4, Tr5 oder die Impulsquellen IQ4, IQ5 sind dabei derart ausgebildet, dass die Hauptelektroden E1, E2 zum Zünden der Gasentladung mit einander zeitlich überlappenden Spannungsimpulsen unterschiedlicher Polarität beaufschlagt werden. Nach erfolgter Zündung der Gasentladung werden die Impulsquellen IQ3, IQ4, IQ5 deaktiviert, so dass keine weiteren Zündimpulse erzeugt werden. Im anschließenden Betrieb der Hochdruckentladungslampe LA wird diese mit einem nahezu sinusförmigen Wechselstrom im Frequenzbereich von vorzugsweise 0,1 MHz bis 10 MHz gespeist. Während dieses quasistationären Lampenbetriebs fließt der Wechselstrom durch die Sekundärwicklungen Ls4, Ls5 des zweiten Tr4 und dritten Transformators Tr5, die zudem zur Begrenzung des Lampenstroms bzw. der Stabilisierung der Entladung verwendet werden. In der 6 ist ein weiteres, ausführlicher beschriebenes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung dargestellt, das auf dem Prinzip des in 2 abgebildeten Blockschaltbilds beruht.
Die Zündvorrichtung gemäß dem in 3 abgebildeten dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht aus einer Impulsquelle IQ und einem Zündtransformator Tr. Die Spannungseingänge der Impulsquelle IQ sind mit den Anschlüssen der Wechselspannungsquelle Q verbunden. Die Spannungsausgänge der Impulsquelle IQ sind mit den Anschlüssen der Primärwicklung Lp des Zündtransformators Tr verbunden. Der Zündtransformator Tr weist eine Sekundärwicklung mit einem ersten Sekundärwicklungsabschnitt Ls und einem zweiten Sekundärwicklungsabschnitt Lh auf. Der erste Sekundärwicklungsabschnitt Ls ist mit einem ersten Anschluss der Wechselspannungsquelle Q und mit der Elektrode E1 der Hochdruckentladungslampe LA sowie mit dem zweiten Sekundärwicklungsabschnitt Lh verbunden. Der zweite Sekundärwicklungsabschnitt Lh des Transformators Tr ist einerseits über den Kondensator C30 mit der Zündhilfselektrode E3 der Hochdruckentladungslampe LA und andererseits mit dem ersten Sekundärwicklungsabschnitt Ls sowie mit der Elektrode E1 der Hochdruckentladungslampe LA verbunden. Die zweite Elektrode E2 der Hochdruckentladungslampe LA ist mit dem zweiten Anschluss der Wechselspannungsquelle Q verbunden. Die Impulsquelle IQ umfasst eine Gleichrichterdiode D, einen Widerstand R, einen Zündkondensator C und eine Funkenstrecke FS. Die Serienschaltung bestehend aus der Gleichrichterdiode D, dem Widerstand R und dem Zündkondensator C ist parallel zu der Wechselspannungsquelle Q geschaltet. Die Funkenstrecke FS ist in Serie zur Primärwicklung Lp des Transformators Tr geschaltet. Die Serienschaltung aus Primärwicklung Lp und Funkenstrecke FS ist parallel zu dem Zündkondensator C geschaltet. Angaben zur Dimensionierung der Bauteile sind in der Tabelle 1 angegeben.
Zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA mittels der in der 3 abgebildeten Schaltungsanordnung wird der Zündkondensator C über die Gleichrichterdiode D und den Widerstand R auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke FS aufgeladen. Während der Zündphase liefert die Wechselspannungsquelle Q eine Wechselspannung mit einer Amplitude von 350 V. Erreicht die Spannung am Zündkondensator C die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke FS, so entlädt sich der Zündkondensator C stoßweise über die Funkenstrecke FS und die Primärwicklung Lp des Zündtransformators Tr. In den beiden Abschnitten Ls und Lh der Sekundärwicklung werden dadurch Hochspannungsimpulse induziert. Die von dem ersten Sekundärwicklungsabschnitt Ls generierten Hochspannungsimpulse werden der Hauptelektrode E1 der Hochdruckentladungslampe LA zugeführt. Die Zündhilfselektrode E3 wird mit Hochspannungsimpulsen beaufschlagt, die von der gesamten Sekundärwicklung des Zündtransformators Tr generiert werden. Das heißt, an der Zündhilfselektroden E3 liegt während des Zündzeitraums die Summe der Induktionsspannungen der Sekundärwicklungsabschnitte Ls und Lh an, während an der Hauptelektrode E1 nur die Induktionsspannung des ersten Sekundärwicklungsabschnitts Ls anliegt. Der optionale Kondensator C30 ist derart dimensioniert, dass er für die von den Sekundärwicklungsabschnitten Ls, Lh erzeugten Hochspannungsimpulse einen Kurzschluss darstellt. Der Kondensator C30 dient zur Reduktion der Natriummigration aus dem Entladungsgefäß der Hochdruckentladungslampe LA und verhindert ferner einen Gleichstromfluss zwischen der Zündhilfselektrode E3 und der ersten Gasentladungselektrode E1. Der Kondensator C30 kann auch bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen gemäß den 4 bis 6 in die Schaltung integriert werden. Die Punkte an den in 3 dargestellten Wicklungen bzw. Wicklungsabschnitten Lp, Ls, Lh des Transformators geben deren Wicklungssinn an. Da der Wicklungssinn der Abschnitte Ls und Lh gleichsinnig ist, werden die Elektroden E1 und E3 zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA mit Spannungsimpulsen gleicher Polarität, beispielsweise positiver Polarität, beaufschlagt. Die Spannungsimpulse an der Zündhilfselektrode E3 besitzen aufgrund des größeren Windungszahlenverhältnisses eine höhere Amplitude als die Spannungsimpulse an der Hauptelektrode E1. Da beide Sekundärwicklungsabschnitte Ls, Lh induktiv an die Primärwicklung Lp gekoppelt sind, werden die Elektroden E1 und E3 synchron mit Spannungsimpulsen beaufschlagt, die zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA führen. Nach erfolgter Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA ist die Entladungsstrecke, das heißt, das Entladungsplasma zwischen den Hauptelektroden E1, E2 leitfähig, so dass die Quelle Q stärker belastet wird, was aufgrund ihrer Innen- bzw. Quellimpedanz zu einer reduzierten Ausgangsspannung führt. Der Zündkondensator C kann sich daher dann nicht mehr auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke FS aufladen und die Impulsquelle IQ kann nach erfolgter Zündung der Gasentladung in der Hoch druckentladungslampe LA keine weiteren Spannungsimpulse generieren. Nach erfolgter Zündung der Gasentladung wird Hochdruckentladungslampe LA mittels der Wechselspannungsquelle Q mit einem nahezu sinusförmigen Wechselstrom mit einer Frequenz von ca. 1,3 MHz betrieben. Die Nennleistung der Hochdruckentladungslampe LA beträgt 30 W und die Impedanz der Hochdruckentladungslampe beträgt nach erfolgter Zündung der Gasentladung, im quasistationären Betriebszustand bei der vorgenannten Frequenz ca. 40 Ohm. Aus der 3 ist ersichtlich, dass der erste Sekundärwicklungsabschnitt Ls während des quasistationären Lampenbetriebs vom Lampenstrom durchflossen wird. Der Sekundärwicklungsabschnitt Ls dient zur Begrenzung bzw. Stabilisierung des Lampenstroms. Der Blindwiderstand des Sekundärwicklungsabschnitts Ls beträgt während des Lampenbetriebs bei der vorgenannten Betriebsfrequenz 123 Ohm.
Die Zündvorrichtung gemäß dem in 4 abgebildeten vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht aus einer Impulsquelle IQ6 und einem Zündtransformator Tr6. Die Spannungseingänge der Impulsquelle IQ6 sind mit den Anschlüssen der Wechselspannungsquelle Q verbunden. Die Spannungsausgänge der Impulsquelle IQ6 sind mit den Anschlüssen der Primärwicklung Lp6 des Zündtransformators Tr6 verbunden. Der Zündtransformator Tr6 weist zwei Sekundärwicklungen Ls61, Ls62 auf. Die erste Sekundärwicklung Ls61 ist mit einem ersten Anschluss der Wechselspannungsquelle Q und mit der Elektrode E1 der Hochdruckentladungslampe LA verbunden. Die zweite Sekundärwicklung Ls62 des Transformators Tr6 ist mit der Zündhilfselektrode E3 der Hochdruckentladungslampe LA und mit dem zweiten Anschluss der Wechselspannungsquelle Q sowie mit der Elektrode E2 der Hochdruckentladungslampe LA verbunden. Die zweite Elektrode E2 der Hochdruckentladungslampe LA ist mit dem zweiten Anschluss der Wechselspannungsquelle Q verbunden. Die Impulsquelle IQ6 umfasst zwei Gleichrichterdiode D41, D42, einen Widerstand R4, zwei Zündkondensatoren C41, C42 und eine Funkenstrecke FS4. Während einer Halbperiode der von der Wechselspannungsquelle Q bereitgestellten Wechselspannung ist die Serienschaltung bestehend aus der ersten Gleichrichterdiode D41, dem ersten Zündkondensator C41 und dem Widerstand R4 parallel zu der Wechselspan nungsquelle Q geschaltet. Während der anderen Halbperiode der von der Wechselspannungsquelle Q bereitgestellten Wechselspannung ist die Serienschaltung bestehend aus der zweiten Gleichrichterdiode D42, dem zweiten Zündkondensator C42 und dem Widerstand R4 parallel zu der Wechselspannungsquelle Q geschaltet. Die Gleichrichterdioden D41, D42 und die Zündkondensatoren C41, C42 sowie der Widerstand R4 sind als symmetrische Spannungsverdopplungsschaltung ausgebildet, so dass über der Serienschaltung der beiden Kondensatoren C41, C42 eine Gleichspannung in doppelter Höhe der Spitzenspannung der Wechselspannungsquelle Q bereitgestellt werden könnte, wenn die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke FS dieses erlauben würde. Die Funkenstrecke FS4 ist in Serie zur Primärwicklung Lp6 des Transformators Tr6 geschaltet. Die Serienschaltung aus Primärwicklung Lp6 und Funkenstrecke FS4 ist parallel zur Serienschaltung der Zündkondensatoren C41, 42 geschaltet. Angaben zur Dimensionierung der Bauteile sind in der Tabelle 2 angegeben.
Zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA mittels der in der 4 abgebildeten Schaltungsanordnung werden die Zündkondensatoren C41, C42 über die Gleichrichterdiode D41 bzw. D42 und den Widerstand R4 aufgeladen, bis über der Serienschaltung der beiden Kondensatoren C41, C42 die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke FS erreicht ist. Die Spannung über der Serienschaltung der beiden Zündkondensatoren C41, C42 ist während der Zündphase zeitweise größer als die Amplitude der von der Wechselspannungsquelle Q bereitgestellten Wechselspannung. Die Amplitude der von der Wechselspannungsquelle Q bereitgestellten Wechselspannung beträgt während der Zündphase 700 V. Erreicht die Spannung an der Serienschaltung der beiden Zündkondensatoren C41, C42 die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke FS4, so entladen sich der Zündkondensatoren C41, C42 stoßweise über die Funkenstrecke FS4 und die Primärwicklung Lp6 des Zündtransformators Tr6. In den beiden Sekundärwicklungen Ls61, Ls62 des Zündtransformators werden dadurch Hochspannungsimpulse induziert. Die von der ersten Sekundärwicklung Ls61 generierten Hochspannungsimpulse werden der Hauptelektrode E1 der Hochdruckentladungslampe LA zugeführt. Die Zündhilfselektrode E3 wird mit Hochspannungsimpulsen beaufschlagt, die von der zweiten Sekundärwicklung Ls62 des Zündtransformators Tr6 generiert werden. Die Punkte an den in 4 dargestellten Wicklungen Lp6, Ls61, Ls62 des Transformators Tr6 geben deren Wicklungssinn an. Aufgrund des Wicklungssinns der Sekundärwicklungen Ls61 und Ls62 werden die Elektroden E1 und E3 zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA mit Spannungsimpulsen gleicher Polarität, beispielsweise positiver Polarität, beaufschlagt. Die Spannungsimpulse an der Zündhilfselektrode E3 besitzen aufgrund des größeren Windungszahlenverhältnisses eine höhere Amplitude als die Spannungsimpulse an der Hauptelektrode E1. Da beide Sekundärwicklungen Ls61, Ls61 induktiv an die Primärwicklung Lp6 gekoppelt sind, werden die Elektroden E1 und E3 synchron mit Spannungsimpulsen beaufschlagt, die zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA führen. Zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA werden zwischen den Hauptelektroden E1, E2 Impulse mit einer Spitzenspannung von 1,7 kV und zwischen der Zündhilfselektrode E3 und der Hauptelektrode E2 mit einer Spitzenspannung von 19 kV erzeugt. Nach erfolgter Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA ist die Entladungsstrecke, das heißt, das Entladungsplasma zwischen den Hauptelektroden E1, E2 leitfähig, so dass die Quelle Q stärker belastet wird, was aufgrund ihrer Innen- bzw. Quellimpedanz zu einer reduzierten Ausgangsspannung führt. Die Zündkondensatoren C41, C42 können sich daher dann nicht mehr auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke FS4 aufladen und die Impulsquelle IQ6 kann nach erfolgter Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA keine weiteren Spannungsimpulse generieren. Nach erfolgter Zündung der Gasentladung wird Hochdruckentladungslampe LA mittels der Wechselspannungsquelle Q mit einem nahezu sinusförmigen Wechselstrom mit einer Frequenz von ca. 3 MHz betrieben. Die Nennleistung der Hochdruckentladungslampe LA beträgt 35 W und die Impedanz der Hochdruckentladungslampe beträgt nach erfolgter Zündung der Gasentladung, im quasistationären Betriebszustand bei der vorgenannten Frequenz ca. 50 Ohm. Aus der 4 ist ersichtlich, dass die erste Sekundärwicklung Ls61 während des quasistationären Lampenbetriebs vom Lampenstrom durchflossen wird. Die erste Sekundärwicklung Ls61 dient zur Begrenzung bzw. Stabilisierung des Lampenstroms. Der Blindwiderstand der ersten Sekundärwicklung Ls61 beträgt während des Lampenbetriebs bei der vorgenannten Betriebsfrequenz 94 Ohm.
Das fünfte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung besitzt dieselbe Schaltungsanordnung wie das vierte Ausführungsbeispiel. Die 4 zeigt daher auch den Schaltungsaufbau der Zündvorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das fünfte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom vierten Ausführungsbeispiel nur durch eine andere Dimensionierung der Bauteile der Zündvorrichtung. In Tabelle 3 ist eine Dimensionierung der elektrischen Bauteile der Zündvorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel angegeben. Die Zündung der Gasentladung läuft ähnlich ab, wie oben beim vierten Ausführungsbeispiel bereits erläutert wurde. Während der Zündphase generiert die Wechselspannungsquelle eine Wechselspannung mit einer Amplitude von 400 V. Zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA werden zwischen den Hauptelektroden E1, E2 Impulse mit einer Spitzenspannung von 4,5 kV und zwischen der Zündhilfselektrode E3 und der Hauptelektrode E2 mit einer Spitzenspannung von 15 kV erzeugt. Nach erfolgter Zündung der Gasentladung wird Hochdruckentladungslampe LA mittels der Wechselspannungsquelle Q mit einem nahezu sinusförmigen Wechselstrom mit einer Frequenz von ca. 0,6 MHz betrieben. Die Nennleistung der Hochdruckentladungslampe LA beträgt 35 W und die Impedanz der Hochdruckentladungslampe beträgt nach erfolgter Zündung der Gasentladung, im quasistationären Betriebszustand bei der vorgenannten Frequenz ca. 200 Ohm. Aus der 4 ist ersichtlich, dass die erste Sekundärwicklung Ls61 während des quasistationären Lampenbetriebs vom Lampenstrom durchflossen wird. Die erste Sekundärwicklung Ls61 dient zur Begrenzung bzw. Stabilisierung des Lampenstroms. Der Blindwiderstand der ersten Sekundärwicklung Ls61 beträgt während des Lampenbetriebs bei der vorgenannten Betriebsfrequenz 57 Ohm. Er übernimmt zusammen mit der Innen- oder Quellimpedanz der Quelle Q die Stabilisierung der Entladung.
Die Zündvorrichtung gemäß dem in 5 abgebildeten sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht aus einer Impulsquelle IQ7 und einem Zündtransformator Tr7. Die Spannungseingänge der Impulsquelle IQ7 sind mit den Anschlüssen der Wechselspannungsquelle Q verbunden. Die Spannungsausgänge der Impulsquelle IQ7 sind mit den Anschlüssen der Primärwicklung Lp7 des Zündtransformators Tr7 verbunden. Der Zündtransformator Tr7 weist eine Sekundärwicklung Ls7 und eine Primärwicklung Lp7 auf. Die Primärwicklung Lp7 ist mit einem ersten Anschluss der Wechselspannungsquelle Q und mit der Elektrode E1 der Hochdruckentladungslampe LA sowie mit dem Spannungsausgang der Impulsquelle IQ7 verbunden. Die Sekundärwicklung Ls7 ist mit dem zweiten Anschluss der Wechselspannungsquelle Q und mit der Elektrode E2 der Hochdruckentladungslampe LA sowie mit der Zündhilfselektrode E3 verbunden. Die Impulsquelle IQ7 umfasst vier Gleichrichterdioden D51, D52, D53, D54, einen Widerstand R5, vier Kondensatoren C51, C52, C53, C54 und eine Funkenstrecke FS5. Die Kondensatoren C51, C52, C53, C54 und Dioden D51, D52, D53, D54 sind in einer Kaskadenschaltung, die auch als Cockroft-Walton-Schaltung bekannt ist, zur Spannungsvervielfachung angeordnet. Den Spannungsausgang der Kaskadenschaltung bzw. der Impulsquelle IQ7 bildet die Funkenstrecke FS5. Die von der Wechselspannungsquelle Q am Spannungseingang der Kaskadenschaltung bereitgestellte Spannung wird durch die Kaskadenschaltung gleichgerichtet und so weiterhöht, dass die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke FS5 erreicht wird. Die Funkenstrecke FS5 ist in Serie zur Primärwicklung Lp7 des Transformators Tr7 geschaltet, so dass die Kondensatoren C53 und C54 beim Durchbrechen der Funkenstrecke FS5 sich über die Primärwicklung Lp7 entladen. Parallel zu der Wechselspannungsquelle Q ist ein Rückschlusskondensator C55 geschaltet, der für hochfrequente Impulse einen Kurzschluss darstellt und somit die Wechselspannungsquelle Q vor den Impulsen der Impulsquelle und des Zündtransformators Tr7 schützt. Der Kondensator C55 ist optional und daher in 5 nur mit gestrichelten Linien dargestellt. Anstelle eines Rückschlusskondensators kann auch eine bidirektionale Transildiode, die mitunter auch als Suppressordiode bezeichnet wird, oder zwei entgegengesetzt in Reihe geschaltete Z-Dioden Verwendung finden. In Fall eines Schutzes der Quelle Q durch einen oder mehrere Halbleiter ist die resultierende Schwellenspannung dieses Schutzelements höher als die Leerlaufspannung der versorgenden Quelle Q zu wählen, um ein ungewolltes Ansprechen des Schutzelements zu verhindern.
Zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA mittels der in der 5 abgebildeten Schaltungsanordnung werden die Kondensatoren C53 und C54 der Spannungsvervielfacherschaltung aufgeladen, bis an der Funkenstrecke FS5 die Durchbruchsspannung erreicht ist. Dann entladen sich der Kondensatoren C53 und C54 stoßweise über die Funkenstrecke FS5 und die Primärwicklung Lp7 des Zündtransformators Tr7. In der Sekundärwicklung Ls7 des Zündtransformators Tr7 werden dadurch Hochspannungsimpulse induziert, die der Zündhilfselektrode E3 der Hochdruckentladungslampe LA zugeführt werden. Die Punkte an den in 5 dargestellten Wicklungen Lp7, Ls7 des Transformators Tr7 geben deren Wicklungssinn an. Die Hauptelektrode E1 der Hochdruckentladungslampe LA wird mit den von der Spannungsvervielfacherschaltung C51, C52, C53, C54, D51, D52, D53, D54, R5 generierten Spannungsimpulsen beaufschlagt. Diese Spannungsimpulse sind synchron zu den von der Sekundärwicklung Ls7 generierten Hochspannungsimpulsen. Nach erfolgter Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA ist die Entladungsstrecke, das heißt, das Entladungsplasma zwischen den Hauptelektroden E1, E2 leitfähig, so dass die Quelle Q stärker belastet wird, was aufgrund ihrer Innen- bzw. Quellimpedanz zu einer reduzierten Ausgangsspannung führt. Die Kondensatoren C53 und C54 können sich daher dann nicht mehr auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke FS5 aufladen und die Impulsquelle IQ7 kann nach erfolgter Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA keine weiteren Spannungsimpulse generieren. Nach erfolgter Zündung der Gasentladung wird Hochdruckentladungslampe LA mittels der Wechselspannungsquelle Q mit einem nahezu sinusförmigen Wechselstrom betrieben. Aus der 5 ist ersichtlich, dass die Primärwicklung Lp7 während des quasistationären Lampenbetriebs vom Lampenstrom durchflossen wird. Die Primärwicklung Lp7 dient zur Begrenzung bzw. Stabilisierung des Lampenstroms.
Die Zündvorrichtung gemäß dem in 6 abgebildeten siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht aus einer Impulsquelle IQ8 und einem Zündtransformator Tr8. Die Spannungseingänge der Impulsquelle IQ8 sind mit den Anschlüssen der Wechselspannungsquelle Q verbunden. Die Spannungsausgänge der Impulsquelle IQ8 sind mit den Anschlüssen der Primärwicklung Lp8 des Zündtransformators Tr8 verbunden. Der Zündtransformator Tr8 weist eine erste Sekundärwicklung Ls81 und eine zweite Sekundärwicklung Ls82 sowie eine dritte Wicklung mit einem ersten Wicklungsabschnitt Lp8 und einem zweiten Wicklungsabschnitt Ls83 auf. Die Primärwicklung wird von dem ersten Wicklungsabschnitt Lp8 der dritten Wicklung des Transformators Tr8 gebildet. Der zweite Wicklungsabschnitt Ls83 der dritten Wicklung des Transformators Tr8 bildet eine dritte Sekundärwicklung Ls83, die mit der Hauptelektrode E1 der Hochdruckentladungslampe LA und mit einem Anschluss der Funkenstrecke FS6 verbunden ist. Die Primärwicklung Lp8 ist ebenfalls mit diesem Anschluss der Funkenstrecke Fs6 sowie mit einem ersten Anschluss der Wechselspannungsquelle Q verbunden. Die erste Sekundärwicklung Ls81 ist einerseits mit der Zündhilfselektrode E3 und andererseits mit der Hauptelektrode E2 sowie mit der zweiten Sekundärwicklung Ls82 verbunden. Die zweite Sekundärwicklung Ls82 ist einerseits mit der Hauptelektrode E2 der Hochdruckentladungslampe LA und mit der ersten Sekundärwicklung verbunden sowie andererseits mit dem zweiten Anschluss der Wechselspannungsquelle Q verbunden. Die Impulsquelle IQ8 umfasst vier Gleichrichterdioden D61, D62, D63, D64, einen Widerstand R6, vier Kondensatoren C61, C62, C63, C64 und eine Funkenstrecke FS6. Die Kondensatoren C61, C62, C63, C64 und Dioden D61, D62, D63, D64 sind in einer zweistufigen Kaskadenschaltung zur Spannungsvervielfachung angeordnet. Den Spannungsausgang der Kaskadenschaltung bzw. der Impulsquelle IQ8 bildet die Funkenstrecke FS8. Die von der Wechselspannungsquelle Q am Spannungseingang der Kaskadenschaltung bereitgestellte Spannung wird durch die Kaskadenschaltung gleichgerichtet und so weit erhöht, dass die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke FS6 erreicht wird. Die Funkenstrecke FS6 ist in Serie zur Primärwicklung Lp8 des Transformators Tr8 geschaltet, so dass die Kondensatoren C63 und C64 beim Durchbrechen der Funkenstrecke FS6 sich über die Primärwicklung Lp8 entladen. Parallel zu der Wechsel spannungsquelle Q ist ein Rückschlusskondensator C65 geschaltet, der für hochfrequente Impulse einen Kurzschluss darstellt und somit die Wechselspannungsquelle Q vor den Impulsen der Impulsquelle IQ8 und des Zündtransformators Tr8 schützt. Der Kondensator C65 ist optional und daher in 6 nur mit gestrichelten Linien gestrichelt.
Zum Zünden der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA mittels der in der 6 abgebildeten Schaltungsanordnung werden die Kondensatoren C63 und C64 der Spannungsvervielfacherschaltung aufgeladen, bis an der Funkenstrecke FS6 die Durchbruchsspannung erreicht ist. Dann entladen sich der Kondensatoren C63 und C64 stoßweise über die Funkenstrecke FS6 und die Primärwicklung Lp8 des Zündtransformators Tr8. In der ersten Sekundärwicklung Ls81 des Zündtransformators Tr8 werden dadurch Hochspannungsimpulse induziert, die der Zündhilfselektrode E3 der Hochdruckentladungslampe LA zugeführt werden. Synchron dazu werden in der zweiten Sekundärwicklung Ls82 Spannungsimpulse für die Hauptelektrode E2 und in der dritten Sekundärwicklung Ls83 Spannungsimpulse für die Hauptelektrode E1 der Hochdruckentladungslampe LA generiert. Die Zeitgleichheit der Spannungsimpulse wird dadurch erreicht, dass alle Sekundärwicklungen Ls81, Ls82, Ls83 induktiv an die Primärwicklung Lp8 gekoppelt sind. Die Punkte an den in 6 dargestellten Wicklungen Lp8, Ls81, Ls82, Ls83 des Transformators Tr8 geben deren Wicklungssinn an. Der Wicklungssinn der Sekundärwicklungen Ls82, Ls83 ist derart ausgebildet, dass die Hauptelektroden E1, E2 der Hochdruckentladungslampe LA während der Zündphase mit Spannungsimpulsen unterschiedlicher Polarität beaufschlagt werden. Die Spannungsimpulse an der Zündhilfselektrode E3 besitzen aufgrund des größeren Windungszahlenverhältnisses eine höhere Amplitude als die Spannungsimpulse an den Hauptelektroden E1 und E2. Nach erfolgter Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA ist die Entladungsstrecke, das heißt, das Entladungsplasma zwischen den Hauptelektroden E1, E2 leitfähig, so dass die Quelle Q stärker belastet wird, was aufgrund ihrer Innen- bzw. Quellimpedanz zu einer reduzierten Ausgangsspannung führt. Die Kondensatoren C61, C62, C63, C64 können sich daher dann nicht mehr auf die Durchbruchsspannung der Funkenstrecke FS6 aufladen und die Impulsquelle IQ8 kann nach erfolgter Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe LA keine weiteren Spannungsimpulse generieren. Nach erfolgter Zündung der Gasentladung wird Hochdruckentladungslampe LA mittels der Wechselspannungsquelle Q mit einem nahezu sinusförmigen Wechselstrom betrieben. Aus der 6 ist ersichtlich, dass die zweite Sekundärwicklung Ls82 und die dritte Wicklung, bestehend aus Lp8 und Ls83, des Transformators Tr8 während des quasistationären Lampenbetriebs vom Lampenstrom durchflossen wird. Die zweite Sekundärwicklung Ls82 und die dritte Wicklung Lp8 und Ls83 dienen zur Begrenzung bzw. Stabilisierung des Lampenstroms.

Für den Kern des Zündtransformators der erfindungsgemäßen Zündvorrichtungen eignen sich besonders weichmagnetische Materialien, insbesondere Ferrite. Besonders vorteilhaft sind Nickel-Zink-Ferrite, da diese einen sehr hohen spezifischen Widerstand besitzen und somit eine Isolation der erzeugten Hochspannung einfacher ermöglichen. Der Zündtransformator besitzt vorteilhafterweise einen weitgehend im weichmagnetischen Kernmaterial geschlossenen Kreis. Sofern der Zündtransformator während des nachfolgenden Lampenbetriebs, nach erfolgter Zündung der Gasentladung, zur Stabilisierung der Entladung beiträgt, ist ein Luftspalt im Kern erforderlich. Dann dient der Zündtransformator während des Betriebs als Lampendrossel, das heißt, die Wicklung bzw. Wicklungen des Zündtransformators, die vom Lampenwechselstrom durchflossen werden, wirken als Induktivität zur Stabilisierung der Entladung und zur Begrenzung des Lampenstroms bzw. der Stabilisierung der Entladung. Dazu ist eine Energiespeicherung im Transformator erforderlich, was durch den Luftspalt ermöglicht wird. Der Luftspalt darf jedoch nicht zu groß sein, da anderenfalls aufgrund von Streufeldern sich eine schlechte elektromagnetische Verträglichkeit und eine geringe Effizienz aufgrund hoher Verluste in der Schaltung ergeben. Aus diesem Grund sollte der Luftspalt bzw. die Summe aller Luftspaltlängen im Kern im Bereich von 0,1 Prozent bis 30 Prozent der gesamten mittleren magnetischen Länge des Kerns liegen. Tabelle 1: Dimensionierung der Bauteile der Zündvorrichtung gemäß dem in Figur 3 abgebildeten dritten Ausführungsbeispiel

C	330 nF
R	10000 Ohm
D	US1M
Lp	2 Windungen
Ls	10 Windungen, 15 μH
Lh	30 Windungen
Tr	Kern aus Nickel-Zink-Ferrit mit Luftspalt
FS	300 V

Tabelle 2: Dimensionierung der Bauteile der Zündvorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel (Figur 4)

C41, C42	70 nF
R4	47000 Ohm
D1, D2	jeweils zwei US1M in Reihe
Lp6	3 Windungen
Ls61	6 Windungen, 5 μH
Ls62	88 Windungen
Tr6	Kern aus Nickel-Zink-Ferrit mit Luftspalt
FS4	1200 V

Tabelle 3: Dimensionierung der Bauteile der Zündvorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel (Figur 4)

C41, C42	70 nF
R4	120000 Ohm
D1, D2	jeweils zwei US1M in Reihe
Lp6	1 Windung
Ls61	20 Windungen, 15 μH
Ls62	60 Windungen
Tr6	Ringkern aus Nickel-Zink-Ferrit mit einem Außendurchmesser von 32 mm, einem Innendurchmesser von 19 mm und mit einem Luftspalt von 0,7 mm
FS4	600 V

Claims

Zündvorrichtung für eine mit einer Zündhilfselektrode (E3) und mit zwei, in einem Entladungsgefäß (1) angeordneten Gasentladungselektroden (E1, E2) ausgestattete Hochdruckentladungslampe (LA), wobei die Zündvorrichtung eine an die Zündhilfselektrode (E3) koppelbare Impulsquelle (IQ1) umfasst, um die Zündhilfselektrode (E3) während eines Zündzeitraums mit Spannungsimpulsen zu beaufschlagen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündvorrichtung Mittel (IQ2, Tr2) aufweist, um mindestens eine der Gasentladungselektroden (E1) während des Zündzeitraums ebenfalls mit Spannungsimpulsen zu beaufschlagen.
Zündvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mittel die Impulsquelle (IQ) umfassen und die Impulsquelle (IQ) derart ausgebildet ist, dass sie während des Zündzeitraums an die Zündhilfselektrode (E3) und an mindestens eine der Gasentladungselektroden (E1) koppelbar ist.
Zündvorrichtung nach Anspruch 2, wobei zur Kopplung der Impulsquelle (IQ) an die Zündhilfselektrode (E3) oder bzw. und an die mindestens eine der Gasentladungselektrode (E1) ein Transformator (Tr) vorgesehen ist.
Zündvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Transformator (Tr) eine erste Sekundärwicklung (Lh), die während des Zündzeitraums mit der Zündhilfselektrode (E3) verbunden ist, und eine zweite Sekundärwicklung (Ls), die zumindest während des Zündzeitraums mit einer der Gasentladungselektroden (E1) verbunden ist, sowie eine Primärwicklung (Lp) aufweist, die mit einem Spannungsausgang der Impulsquelle (IQ) verbunden ist.
Zündvorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Transformator (Tr7) eine Sekundärwicklung (Ls7), die während des Zündzeitraums mit der Zündhilfselektrode (E3) verbunden ist, und eine Primärwicklung (Lp7) aufweist, und wobei ein Spannungsausgang der Impulsquelle (IQ7) sowohl mit der Pri märwicklung (Lp7) als auch mit einer der Gasentladungselektroden (E1) verbunden ist.
Zündvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Impulsquelle (IQ) mindestens ein Ladungsspeichermittel (C) und ein in Abhängigkeit von dem Ladungszustand des mindestens einen Ladungsspeichermittels (C) schaltenden Schwellwertschalter (FS) aufweist.
Zündvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Impulsquelle (IQ7) eine Spannungsvervielfacherschaltung umfasst.
Zündvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mittel mindestens eine weitere Impulsquelle (IQ2), die während des Zündzeitraums an mindestens eine der Gasentladungselektroden (E1) gekoppelt ist, und Synchronisationsmittel zur Synchronisation der von den Impulsquellen (IQ1, IQ2) erzeugten Spannungsimpulse umfassen.
Zündvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Impulsquelle (IQ) an dieselbe Quelle (Q) anschließbar ist wie die Lampe.
Zündvorrichtung nach Anspruch 3, wobei das Kernmaterial des Transformators ein Nickel-Zink-Ferrit ist.
Zündvorrichtung nach Anspruch 3, wobei mindestens eine Wicklung (Ls2 bzw. Lp8, Ls83, Ls82) des Transformators derart ausgebildet ist, dass sie nach erfolgter Zündung der Gasentladung zur Stabilisierung der Entladung dient.
Zündvorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Blindwiderstand der mindestens einen Wicklung (Ls2 bzw. Lp8, Ls83, Ls82) des Transformators bei der Frequenz des quasistationären Betriebs der Lampe einen Wert im Bereich von dem 0,25-fachen bis 7-fachen der Impedanz der Hochdruckentladungslampe (LA) besitzt.
Zündvorrichtung nach Anspruch 3, wobei mindestens ein Kondensator (C) in Reihe zu einer im quasistationären Betriebs der Lampe stromdurchflossenen Wicklung (Ls2) des Transformators (Tr2) geschaltet ist.
Hochdruckentladungslampe mit einem Lampensockel (4) und einer im Innenraum des Lampensockels (4) angeordneten Zündvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13.
Verfahren zum Zünden einer Gasentladung in einer mit einer Zündhilfselektrode (E3) und mit zwei, in einem Entladungsgefäß (1) angeordneten Gasentladungselektroden (E1, E2) ausgestattete Hochdruckentladungslampe (LA), wobei die Zündhilfselektrode (E3) während eines Zündzeitraums mit Spannungsimpulsen beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des Zündzeitraums mindestens eine der Gasentladungselektroden (E1) ebenfalls mit Spannungsimpulsen beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Spannungsimpulse mittels einer Impulsquelle (IQ) erzeugt werden, die während des Zündzeitraums sowohl an die Zündhilfselektrode (E3) als auch an mindestens eine der Gasentladungselektroden (E1) gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Kopplung der Impulsquelle (IQ) an die Zündhilfselektrode (E3) oder bzw. und an die mindestens eine der Gasentladungselektroden (E1) mittels eines Transformators (Tr) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 17, wobei die Amplitude der Spannungsimpulse für die Zündhilfselektrode (E3) oder bzw. und die Amplitude der Spannungsimpulse für die mindestens eine der Gasentladungselektroden (E1) mittels einer Spannungsvervielfacherschaltung vergrößert wird.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei die Impulsquelle (IQ) und die Lampe von der derselben Spannungsquelle gespeist werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 19, wobei mindestens eine Wicklung (Ls2) des Transformators (Tr2) nach erfolgter Zündung der Gasentladung in der Hochdruckentladungslampe (LA) zur Stabilisierung der Entladung verwendet wird.