DE4139336C2 - Elektrodenlose Hochdruck-Entladungslampe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrodenlose Hochdruck-Entladungslampe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer Hochintensitäts-Entladungslampe (HIE-Lampe) emitiert ein ionisierbares Gas, wie beispielsweise Quecksilber- oder Natriumdampf, auf einem mittleren bis hohen Druck sichtbare Strahlung bei einer Erregung, die typisch durch einen Stromfluß durch das Gas herbeigeführt wird. Eine Klasse von HIE-Lampen umfaßt elektrodenlose Lampen, die eine Bogenentladung erzeugen durch ein quellenfreies (solenoidales) elektrisches Feld in einer Hochdruck-Gaslampenfüllung. Dabei wird die Lampenfüllung oder das Entladungsplasma durch einen hochfrequenten Strom in einer Erregerspule, die die Gasentladungsröhre umgibt, erregt. Die Gasentladungsröhren- und Erregerspulenanordnung wirkt im wesentlichen wie ein Transformator, der HF-Energie in das Plasma einkoppelt. Das bedeutet, daß die Erregerspule wie eine Primärspule wirkt, und das Plasma arbeitet wie eine Sekundärwicklung mit einer einzigen Windung. Der HF-Strom in der Erregerspule erzeugt ein zeitveränderliches Magnetfeld, das seinerseits ein elektrisches Feld in dem Plasma generiert, das vollständig in sich selbst geschlossen ist, d. h. ein quellenfreies elektrisches Feld. Als eine Folge dieses elektrischen Feldes fließt ein Strom, der eine toroidförmige Bogenentladung in der Gasentladungsröhre zur Folge hat.

Bei Raumtemperatur ist das quellenfreie elektrische Feld, das durch die Erregerspule erzeugt wird, üblicherweise nicht hoch genug, um die Gasfüllung zu ionisieren und somit die Bogenentladung auszulösen. Ein Weg, um diesen Nachteil zu überwinden, besteht darin, den Gasdruck der Füllung zu senken, beispielsweise in dem zunächst die Gasentladungsröhre in flüssigen Stickstoff eingetaucht wird, so daß die Gastemperatur auf einen sehr kleinen Wert abgesenkt wird, und dann die Gastemperatur ansteigen kann. Wenn die Temperatur ansteigt, wird schließlich eine optimale Gasdichte erreicht für eine Ionisation oder einen Durchbruch der Füllung, so daß eine Bogenentladung eingeleitet wird. Jedoch ist das Verfahren zum Auslösen einer Bogenentladung durch flüssigen Stickstoff für eine breite kommerzielle Anwendung nicht praktikabel.

Neuere Methoden zum Starten elektrodenloser HIE-Lampen erfordern die Verwendung von Starthilfen, um die Hochspannung, die über den Windungen der Erregerspule entwickelt wird, kapazitiv mit der Gasentladungsröhre zu koppeln. Als eine Folge dieses Spannungsgradienten fließt ein kapazitiver Strom zwischen der Starthilfe und der Erregerspule und somit durch die Gasentladungsröhre, wodurch die Gasfüllung ionisiert und eine Glimmentladung darin bei kleinem Strom erzeugt wird. Wenn das Gas ausreichend ionisiert ist, wird ein Übergang von einer Glimmentladung bei einem relativ kleinen Strom zu einer solenoidalen Bogenentladung bei relativ großem Strom und hoher Intensität herbeigeführt. Eine derartige Starthilfe kann beispielsweise zwei kapazitive Starterelektroden aufweisen, wie es in der US-A-49 02 937 beschrieben ist. Jede Starterelektrode weist einen leitfähigen Ring auf, der die Gasentladungsröhre umgibt und mit der Erregerspule der HIE-Lampe verbunden ist. Das Einkoppeln eines Hochspannungssignales zwischen den zwei Starterelektroden bewirkt, daß ein elektrisches Feld dazwischen erzeugt wird, das eine ausreichende Größe hat, um eine Glimmentladung in der Gasentladungsröhre auf Grund der Kapazität der Gasentladungsröhrenwand hervorzurufen. Da ferner ermittelt worden ist, daß die Anlegung relativ großer elektrischer Felder direkt an die Gasentladungsröhre über die Starterhilfe eine frühzeitige Verschlechterung der Gasentladungsröhre herbeiführen kann, werden wärmeempfindliche Teile, beispielsweise Bimetallstreifen, verwendet, um die Starterelektroden von der Gasentladungsröhre wegzubewegen, nachdem eine Bogenentladung eingeleitet worden ist, wodurch die nutzbare Lebensdauer der Lampe erhalten bleibt.

Eine spiralförmige Starterelektrode für eine elektrodenlose HIE-Lampe ist in der US-A-48 94 590 beschrieben. Dort wird eine einzelne, konisch-spiralförmige Starterelektrode so positioniert, daß ihr engeres Ende benachbart zu oder auf der Oberfläche der Gasentladungsröhre ist. Das weitere Ende der Starterelektrode ist so positioniert, daß der durch die Erregerspule erzeugte Fluß die Windungen der spiralförmigen Elektrode schneidet, wodurch ein Hochspannungssignal generiert wird, das einen genügend großen elektrischen Feldgradienten zur Folge hat, um eine Glimmentladung in der Gasentladungsröhre hervorzurufen. Dabei wird ein Bimetallstreifen verwendet, um die Starterelektrode von der Gasentladungsröhre wegzubewegen, nachdem darin eine Bogenentladung ausgelöst worden ist.

Starterelektroden, die von einer Ruheposition in eine Startstellung neben der Gasentladungsröhre durch eine piezoelektrische Einrichtung bewegt werden, sind in der US- A-48 94 589 beschrieben. Die piezoelektrische Einrichtung wird deaktiviert, nachdem eine Bogenentladung ausgelöst worden ist, und die Starterelektroden werden in die Ruheposition zurückbewegt. Die piezoelektrische Einrichtung gestattet eine selektive Bewegung der Starterelektroden, wodurch die Lampe neu gestartet werden kann, falls dies erforderlich ist, selbst wenn die Gasentladungsröhre noch heiß ist.

Es könnte auch eine andere Starthilfe für eine elektrodenlose HIE-Lampe verwendet werden, die eine erste leitfähige Spule aufweist, die um eine zweite leitfähige Spule angeordnet ist, wobei jede Spule eine Kegelstumpfform aufweist. Die Spulen sind in entgegengesetzten Richtungen gewickelt, so daß sich die darin induzierten Spannungen addieren, um einen ausreichend hohen elektrischen Feldgradienten zu erzeugen, um eine Bogenentladung in der Gasentladungsröhre auszulösen. Dabei kann eine bimetallische Halterung verwendet werden, um die Starthilfe zwischen einer Startposition neben der Gasentladungsröhre und einer Lampen-Betriebsposition an einer vorbestimmten Stelle entfernt von der Gasentladungsröhre zu bewegen.

Obwohl jede der vor stehend angegebenen bewegbaren Starthilfen wirksam ist beim Auslösen einer Bogenentladung in einer elektrodenlosen HIE-Lampe, ist es bei einigen Anwendungen wünschenswert, eine feststehende Starterelektrode zu verwenden. Aus praktischen Gründen muß eine derartige feststehende Starterelektrode Mittel aufweisen, um die Anlegung großer elektrischer Felder an die Gasentladungsröhre während des normalen Lampenbetriebes zu verhindern, um nicht die nutzbare Lebensdauer der Gasentladungsröhre zu verkürzen. Kürzlich entwickelte feststehende Starterhilfen für elektrodenlose HIE-Lampen enthalten eine Starterkammer, die ein Gas enthält, vorzugsweise auf einem kleinen Druck relativ zu demjenigen der Gasentladungsröhrenfüllung, wobei diese Kammer an der äußeren Oberfläche der Gasentladungsröhre befestigt ist. Eine derartige Starthilfe wird nachfolgend als Gasproben- bzw. Gassondenstarter bezeichnet. Dabei wird eine Startspannung durch eine Starterschaltung an die Startelektrode angelegt, die mit der Startkammer gekoppelt ist, wodurch ein Niederdruckgas in der Kammer leitend wird. Als Folge davon wird eine ausreichend hohe Spannung an die Gasentladungsröhre angelegt, um die Gasfüllung in der Gasentladungsröhre zu ionisieren, wodurch eine Bogenentladung darin ausgebildet wird. Nachdem die Lampe gestartet hat, wird die Startspannung von der Startelektrode weggenommen, um den Entladungsstrom in der Kammer zu löschen, der anderenfalls eine nachteilige Wirkung auf die Gasentladungsröhrenwand haben würde.

Eine geeignete Starterschaltung zum Anlegen einer Startspannung an entweder eine feststehende oder bewegbare Starthilfe ist in der EP 458 546 A2 angegeben. Diese Starterschaltung enthält eine hocheffiziente Stromversorgung mit einem abgestimmten Ausgangskreis zur Lieferung eines HF-Signals an die Starterschaltung. Hocheffiziente Stromversorgungen, die bei der Starterschaltung gemäß der vorgenannten EP 458 546 A2 verwendet werden können, weisen beispielsweise Leistungsverstärker der Klasse D und E auf. Die Starterschaltung arbeitet bei einer höheren Frequenz als derjenigen, die zum Betreiben einer Lampenvorschaltanordnung verwendet wird, die die Erregerspule versorgt. Auf diese Weise ist die Starterschaltung unabhängig von der Lampenvorschaltanordnung und stört deshalb nicht deren Betrieb.

Die Starterschaltung gemäß der vorgenannten EP 458 546 A2 ist zwar wirksam bei der Einleitung einer Bogenentladung in einer HIE-Lampe, es kann aber in einigen Anwendungsfällen wünschenswert sein, die Starterschaltung einer HIE-Lampe noch weiter zu vereinfachen, indem beispielsweise das Erfordernis für eine zusätzliche Stromversorgung eliminiert wird und nur minimale aktive Schaltungskomponenten verwendet werden. So könnte beispielsweise eine passive Starterschaltung verwendet werden, wie sie in zeitranggleichen DE 41 39 334 A1 angegeben ist, in der ein Reihenschwingkreis so abgestimmt ist, daß er eine Startspannung im wesentlichen gleichzeitig mit dem Anlegen einer Spannung an die Erregerspule von der Hauptspannungsquelle liefert. Jedoch kann es bei Schaltungsanordnungen mit relativ kleiner Energie für Lampensysteme, die beispielsweise einen Gasprobenstarter verwenden, vorkommen, daß die Startspannung nicht ausreicht, um die Bogenentladung in der Lampenfüllung nach der Zündung der Glimmentladung in der Startkammer auszulösen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine elektrodenlose Hochdruck-Entladungslampe der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß mit einfachen Mitteln eine ausreichend hohe Startspannung mit der Lampenfüllung gekoppelt ist, um darin eine Bogenentladung auszulösen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß ein zweistufiger Resonanzbetrieb herbeigeführt wird, der dafür sorgt, daß eine ausreichend hohe Startspannung mit der Lampenfüllung gekoppelt ist, um darin eine Bogenentladung auszulösen. Ferner wird die Starterschaltung durch die HF Hauptstromversorgung gespeist und erfordert deshalb keine zusätzliche separate Stromversorgung.

Im Betrieb wird die LC-Resonanzschaltung auf einen vorbestimmten Wert abgestimmt, so daß beim Anlegen eines HF-Signals an die Erregerspule ein resonanter Betrieb der Starterschaltung ein Anlegen einer ausreichend hohen Startspannung an die Startkammer zur Folge hat, um darin eine Glimmentladung bei einem relativ niedrigen Strom zu zünden. Sobald die Glimmentladung ausgelöst worden ist, ändert sich die Impedanz der Starterschaltung auf Grund der zusätzlichen-Kapazität der Glimmentladung. Um danach eine Auslösung der Bogenentladung in der Gasentladungs-Röhrenfüllung sicherzustellen, wird der Schwingkreis nach der Auslösung der Glimmentladung neu abgestimmt. Als eine Folge davon wird eine ausreichend hohe Startspannung kapazitiv von der Startkammer mit der Gasentladungsröhre gekoppelt, um die Gasentladungsröhrenfüllung zu ionisieren und eine Bogenentladung darin auszulösen.

Vorteilhafterweise ist eine feste Induktivität mit einem dynamisch-veränderlichen Abstimmkondensator parallel geschaltet, dessen Kapazität während des Startens der Lampe automatisch verändert wird. Zunächst ist der Kondensator abgestimmt, um die Glimmentladung in der Startkammer zu zünden. Da sich anschließend die Impedanz der Starterschaltung bei der Glimmentladung ändert, wird der Kondensator automatisch wieder abgestimmt. Ein derartiger zweistufiger Resonanzbetrieb stellt in vorteilhafter Weise sicher, daß die Startspannung ausreicht, um die Bogenentladung nach der Zündung der Glimmentladung einzuleiten. Auf Wunsch kann ferner ein Schalter oder eine Parallelschaltung aus einem Schalter und einer zusätzlichen Resonanzschaltung mit der Induktivität in Reihe geschaltet werden, um eine Unterdrückung der Glimmentladung in der Niederdruck-Startkammer sicherzustellen, indem die Starterschaltung nach der Einleitung der Bogenentladung verstimmt wird. Durch Löschen der Glimmentladung wird der Fluß von Leck- bzw. Streuströmen zwischen der Niederdruck- Entladungskammer und der Gasentladungsröhre, der anderenfalls letztendlich eine nachteilige Wirkung auf die Röhrenwand haben würde, vermieden.

Der Abstimmkondensator kann auch eine Reihenschaltung aus zwei Kondensatoren aufweisen, wobei einer der zwei Kondensatoren einem Schalter parallel geschaltet ist. Zunächst ist der Schalter geschlossen, wobei die Schaltungsanordnung so abgestimmt ist, daß eine ausreichend hohe Startspannung sichergestellt ist, um eine Glimmentladung in der Niederdruckkammer zu zünden. Nachdem die Glimmentladung gezündet worden ist und demzufolge die Impedanz der Starterschaltung verändert worden ist, wird der Schalter geöffnet, um eine zweite Resonanz und somit eine genügend hohe Starterspannung zu erreichen, damit die Einleitung der Bogenentladung in der Gasentladungsröhre sichergestellt ist. Auf Wunsch kann ein Schalter oder eine Parallelschaltung aus einem Schalter und einer zusätzlichen Resonanzschaltung mit der Induktivität in Reihe geschaltet werden, um eine Unterdrückung der Glimmentladung in der Niederdruck-Startkammer nach Einleitung der Bogenentladung sicherzustellen.

Es kann auch vorteilhaft sein, einen Festkondensator parallel zu einer Abstimminduktivität zu schalten, die eine Festinduktivität aufweist, die mit der Parallelschaltung entweder aus einem weiteren Kondensator und einem Schalter oder einer weiteren Induktivität und einem Schalter in Reihe geschaltet ist. Zunächst ist der Schalter geschlossen, wobei die Schaltungsanordnung so abgestimmt ist, daß eine ausreichend hohe Startspannung sichergestellt ist, um eine Glimmentladung in der Niederdruck-Startkammer zu zünden. Nachdem die Glimmentladung gezündet worden ist und deshalb die Impedanz der Starterschaltung verändert worden ist, wird der Schalter geöffnet, um eine zweite Resonanz und somit eine genügend hohe Startspannung zu erreichen, um die Einleitung der Bogenentladung in der Gasentladungsröhre sicherzustellen. Auf Wunsch kann ein Schalter oder eine Parallelschaltung aus einem Schalter und einer zusätzlichen Resonanzschaltung mit der Abstimminduktivität in Reihe geschaltet werden, um eine Unterdrückung der Glimmentladung in der Niederdruck-Startkammer nach Zündung der Bogenentladung sicherzustellen, wie es vorstehend beschrieben wurde.

Die Erfindung wird nun anhand der Beschreibung und Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung von einer elektrodenlosen HIE-Lampe, die einen Gassondenstarter und eine Starterschaltung mit einem dynamisch veränderbaren Kondensator gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet.

Fig. 2 stellt eine bevorzugte Implementation der HIE-Lampe gemäß Fig. 1 mit einer Starterschaltung gemäß der Erfindung dar.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung von einem alternativen Ausführungsbeispiel der Starterschaltung gemäß Fig. 1.

Fig. 4A und 4B sind schematische Darstellungen von weiteren alternativen Ausführungsbeispielen der Starterschaltung gemäß der Erfindung.

Fig. 5A und 5B sind schematische Darstellungen von noch weiteren alternativen Ausführungsbeispielen der Starterschaltung gemäß der Erfindung.

Fig. 6A und 6B sind schematische Darstellungen von noch weiteren alternativen Ausführungsbeispielen der Starterschaltung gemäß der Erfindung.

Das in Fig. 1 dargestellte HIE-Lampensystem enthält eine elektrodenlose HIE-Lampe 10, die einen Gasproben- bzw. Gassondenstarter 12 verwendet, der mit einer Starterschaltung 14 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung verbunden ist. Die Lampe 10 weist eine lichtdurchlässige Gasentladungsröhre 16 auf, die vorzugsweise aus einem Hochtemperaturglas, wie beispielsweise gebranntem Quarz, oder einer optisch transparenten Keramik, wie beispielsweise einem polykristallinen Aluminiumoxid, gebildet ist. Eine Erregerspule 18 umgibt die Gasentladungsröhre 16 und ist mit einer Hochfrequenz (HF)-Vorschaltanordnung 20 verbunden, um eine Bogenentladung in einer Füllung, die in der Gasentladungsröhre enthalten ist, zu erregen. Für eine einfache Darstellung ist jedoch die Erregerspule 18 nicht in ihrer Betriebsposition um die Gasentladungsröhre 16 herum gezeigt, sondern ist in Fig. 1 nur schematisch gezeigt.

Wie in der US-A-48 10 938 beschrieben ist, enthält eine geeignete Füllung ein Natriumhalogenid, ein Cerhalogenid und Xenon, die in Gewichtsverhältnissen vereinigt sind, um sichtbare Strahlung zu erzeugen, die hohe Effektivität und ein gutes Farbwiedergabevermögen bei weißen Farbtemperaturen aufweist. Beispielsweise kann eine derartige Füllung gemäß der obengenannten US-A-48 10 938 Natriumjodid und Cerchlorid, in gleichen Gewichtsverhältnissen, in Verbindung mit Xenon bei einem Partialdruck von etwa 500 Torr enthalten. Eine weitere geeignete Füllung ist in der EP 397 421 A2 beschrieben. Diese Füllung weist eine Vereinigung von einem Lantanumhalogenid, einem Natriumhalogenid, einem Cerhalogenid und Xenon oder Krypton als ein Puffergas auf. Eine derartige Füllung kann beispielsweise eine Vereinigung von Lantanumjodid, Natriumjodid, Cerjodid und Xenon mit einem Partialdruck von 250 Torr enthalten.

Die Erregerspule 18 kann beispielsweise eine Gesamtform einer Oberfläche aufweisen, die dadurch gebildet ist, daß ein bilateral symmetrisches Trapezoid um eine Spulenmittellinie gedreht wird, die in der gleichen Ebene wie das Trapezoid angeordnet ist, wobei aber die Linie das Trapezoid nicht schneidet. Es können jedoch auch andere geeignete Spulenkonfigurationen für die Starthilfe gemäß der Erfindung verwendet werden, beispielsweise eine solche, die in der US-A-48 12 702 beschrieben ist. Dort hat eine Spule sechs Windungen, die so angeordnet sind, daß sie einen im wesentlichen V-förmigen Querschnitt auf jeder Seite einer Spulenmittellinie haben. Eine weitere geeignete Erregerspule kann beispielsweise eine solenoidale Form haben.

Die HF-Vorschaltanordnung 20 kann beispielsweise einen Leistungsverstärker der Klasse D aufweisen, wobei eine derartige Vorschaltanordnung in der EP 440 381 A2 beschrieben ist. Die Vorschaltanordnung Klasse D enthält zwei Schaltvorrichtungen, die mit einer Gleichspannungs- Versorgungsschaltung in einer Halbbrücken-Konfiguration in Reihe geschaltet sind. Im Betrieb werden die Schaltvorrichtungen abwechselnd zwischen dem Ausschalt- und Sättigungszustand geschaltet, so daß der eine leitend ist, während der andere gesperrt ist und umgekehrt. Somit kann die D-Klassen-Vorschaltanordnung zweckmäßigerweise durch ein Rechteckwellensignal angesteuert werden.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist ein Resonanz-Lastkreis mit dem Ausgang der Vorschaltanordnung 20 verbunden. Der Resonanz-Lastkreis weist die Erregerspule 18 der HIE-Lampe 10 und einen Abstimmkondensator C_p auf, der dazu parallel geschaltet ist. Die Parallelschaltung aus dem Kondensator C_p und der Spule 18 arbeitet als ein Impedanzwandler, um die Impedanz der Bogenentladung in die Vorschaltlast zu reflektieren. Ein Sperr/Abstimmkondensator C_s ist mit der Parallelschaltung aus der Spule 16 und dem Kondensator C_p in Reihe geschaltet. Insbesondere wird der Kondensator C_s sowohl zum Sperren der Gleichspannung als auch zur Resonanzabstimmung des Stromkreises verwendet. Wie in der vorgenannten EP 440 381 A2 beschrieben ist, sind die Kondensatoren C_s und C_p gewählt, um eine Impedanzanpassung für einen maximalen Wirkungsgrad sicherzustellen.

Der Gassondenstarter 12 weist eine Starterelektrode 30 auf, die mit einer Startkammer 32 verbunden ist, die an der Außenwand der Gasentladungsröhre 16 befestigt ist und ein Gas enthält. Das Gas in der Startkammer 32 kann beispielsweise ein Edelgas bei einem Druck in einem Bereich von etwa 0,5-500 Torr aufweisen, wobei ein bevorzugter Bereich von etwa 5-40 Torr reicht. Vorzugsweise ist das Gas in der Kammer 32 auf einem niedrigen Druck relativ zu demjenigen der Gasentladungsröhrenfüllung, um ein einfacheres Starten noch weiter zu unterstützen. Bei einem Ausführungsbeispiel eines HIE-Lampensystems kann ein geeigneter Druck der Gasentladungsröhrenfüllung bei etwa 200 Torr liegen, während derjenige des Gases in der Kammer 32 bei etwa 20 Torr liegen kann. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Starterschaltung gemäß der Erfindung auch mit anderen geeigneten Typen von Startsonden verwendet werden kann, beispielsweise bei einer feststehenden Folienelektrode des Typs, der in der vorgenannten EP 458 546 A2 beschrieben ist. Andere geeignete Starterelektroden können auf Wunsch bewegbar sein, wie beispielsweise diejenigen, die in den US-Patentschriften 49 02 937, 48 94 590 oder 48 94 589 beschrieben sind.

Die Starterschaltung gemäß Ausführungsbeispielen der Erfindung weist eine Resonanzschaltung mit variabler Impedanz auf, die eine Reihenschaltung aus einer variablen Induktivität und der parasitären Kapazität zwischen der Startsonde und der Erregerspule enthält. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 1 gezeigt ist, weist die variable Induktivität der Starterschaltung 14 die Parallelschaltung aus einer Drossel L_r und einem variablen oder abstimmbaren Kondensator C₂ auf, wobei die Parallelschaltung aus der Drossel L_r und dem Kondensator C₂ mit der parasitären Kapazität C₁ zwischen der Startsonde 12 und der Erregerspule 18 in Reihe geschaltet ist.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Kondensator C₂ einen dynamisch variablen Kondensator auf, dessen Kapazität während des Lampenstarts automatisch verändert wird. Zunächst wird der Kondensator C₂ selbsttätig verändert, um eine Glimmentladung in der Startkammer 32 einzuleiten. Da sich die Impedanz der Startschaltung ändert, wenn die Glimmentladung eingeleitet ist, wird anschließend der Abstimmkondensator wiederum selbsttätig abgestimmt, um sicherzustellen, daß eine genügend hohe Startspannung kapazitiv von der Kammer 32 zur Gasentladungsröhre gekoppelt ist, um darin eine Bogenentladung einzuleiten.

Ein geeigneter, dynamisch veränderbarer Kondensator ist in der EP 460 930 A2 beschrieben, wonach die Kapazität verändert werden kann unter Verwendung einer piezoelektrischen Betätigungsvorrichtung zum Bewegen einer bewegbaren Kondensatorplatte in Bezug auf eine feststehende Kondensatorplatte. Infolgedessen ändert sich die Kapazität im umgekehrten Verhältnis zu der Bewegungsstrecke. Ein derartiger Kondensator kann entweder diskret gesteuert werden für eine Bewegung zwischen vorbestimmten Positionen oder kontinuierlich für eine kontinuierliche Bewegung über einen Bereich von Positionen. Jede Steuerungsart ist bei der Starterschaltung gemäß der Erfindung geeignet. Andere geeignete Kondensatoren sind beispielsweise durch eine Magnetspule (Solenoid) veränderbar.

Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Implementation der HIE- Lampe gemäß Fig. 1 mit der Starterschaltung 14. Zu Darstellungszwecken ist die Erregerspule 18 als eine zwei Windungen aufweisende Spule dargestellt. Gemäß der Darstellung in Fig. 2 weisen die leitfähigen Platten 36 und 38 der parallelen Kapazität C_p am Ausgang der Vorschaltanordnung 20 (siehe Fig. 1) vorzugsweise Wärmesenkenplatten auf, um überschüssige Wärme von der Erregerspule 18 abzuführen. Zu Darstellungszwecken sind die Platten 36 und 38 in Fig. 2 als L-förmig gezeigt. Ein Ausführungsbeispiel einer integrierten Wärmesenken- und Kondensatorstruktur ist in der bereits genannten EP-A- 91 300 576 beschrieben. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sind der Abstimmkondensator C₂ und die Drosseln L_r auf der Platte 36 angebracht, die mit Erde bzw. Masse verbunden ist. Eine einfache Implementation des Abstimmkondensators C₂ ist in der Weise dargestellt, daß er zwei Drähte aufweist, die miteinander verdrillt sind, wobei der Wert des Kondensators C₂ einfach dadurch verändert wird, daß die Drähte nach Erfordernis mehr oder weniger gegeneinander verdreht werden. Die Parallelschaltung aus dem Kondensator C₂ und der Drossel L_r ist mit dem Gassondenstarter 12 verbunden, der eine Folienelektrode 30′ aufweist, die um die Kammer 32 über eine Klemmbefestigung 40 angeordnet ist, die gegenüber der Platte 36 durch eine Isolierung 42 isoliert ist.

Auf Wunsch kann ein Schalter oder eine Parallelschaltung aus einem Schalter 33 und einem zusätzlichen Resonanz- bzw. Schwingkreis L₀ und C₀, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, mit der Drossel in Reihe geschaltet werden. Zunächst ist der Schalter geschlossen. Nachdem aber die Lampe gestartet hat, wird der Schalter geöffnet, um sicherzustellen, daß der Stromkreis genügend verstimmt wird, um die Glimmentladung in der Kammer 32 zu löschen.

Fig. 4A zeigt ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der zweistufigen Resonanz-Starterschaltung gemäß der Erfindung, wobei der Abstimmkondensator zwei Kondensatoren C_2a und C_2b aufweist, die miteinander in Reihe geschaltet sind und wobei ein Schalter 50 dem Kondensator C_2b parallel geschaltet ist. Zunächst, wenn der Schalter 50 geschlossen ist, ist der Stromkreis abgestimmt, um eine genügend hohe Startspannung sicherzustellen, um eine Glimmentladung in der Kammer 32 einzuleiten (siehe Fig. 1). Nachdem die Glimmentladung eingeleitet worden ist und somit die Impedanz der Starterschaltung geändert worden ist (d. h. die Kapazität der Starterschaltung hat zugenommen durch die Hinzufügung der Kapazität der Glimmentladung), wird der Schalter geöffnet, wobei der Kondensator C_2b mit dem Kondensator C_2a in Reihe geschaltet wird. Die Kapazität des Kondensators C_2b sollte so gewählt sein, daß sichergestellt ist, daß eine zweite Resonanz erreicht wird, wodurch eine genügend hohe Startspannung kapazitiv von der Glimmentladungskammer mit der Gasentladungsröhre gekoppelt wird, um darin eine Bogenentladung einzuleiten. Ferner kann ein Schalter 33 oder eine Parallelschaltung aus einem Schalter 33 und einem zusätzlichen Resonanzkreis L₀ und C_o, wie es beispielsweise in Fig. 4B gezeigt ist, mit der Parallelschaltung aus der Drossel L_r und den Kondensatoren C_2a und C_2b in Reihe geschaltet werden, falls dies erwünscht ist, um sicherzustellen, daß die Startschaltung genügend verstimmt wird durch Öffnen des Schalters 33 nach dem Lampenstart, um die Glimmentladung in der Kammer 32 zu löschen.

Noch andere alternative Ausführungsbeispiele der zweistufigen Resonanz-Starterschaltung sind in den Fig. 5 und 6 dargestellt, wobei ein Festkondensator C₃ einer Abstimmdrossel parallel geschaltet ist, die eine feste Drossel L₃ in Reihe mit der Parallelschaltung aus einer weiteren festen Drossel L₄ und einem Schalter 60 (siehe Fig. 5A) oder einen weiteren festen Kondensator C₄ und einen Schalter 60 (siehe Fig. 6A) aufweist. Zunächst, wenn der Schalter 60 geschlossen ist, ist der Stromkreis abgestimmt, um eine genügend hohe Startspannung sicherzustellen, um eine Glimmentladung in der Kammer 32 einzuleiten (siehe Fig. 1). Nachdem die Glimmentladung eingeleitet worden ist und somit die Impedanz der Starterschaltung verändert worden ist (d. h. die Kapazität der Starterschaltung hat zugenommen durch Hinzufügung der Kapazität der Glimmentladung), wird der Schalter geöffnet, um elektrisch entweder den Kondensator C₄ (siehe Fig. 6A) oder die Drossel L₄ (siehe Fig. 5A) mit der Drossel L₃ in Reihe zu schalten. Die Reaktanz von entweder C₄ und L₄ sollte so gewählt sein, daß mit Sicherheit eine zweite Resonanz erreicht wird, wodurch eine genügend hohe Startspannung kapazitiv mit der Gasentladungsröhre gekoppelt wird, um darin eine Bogenentladung einzuleiten.

Wie in den Fig. 5B und 6B dargestellt ist, kann eine Glimmunterdrückungsschaltung, die den Schalter 33 oder die Parallelschaltung aus dem Schalter 33 und der zusätzlichen Resonanzschaltung L₀ und C_o enthält, mit der Abstimmdrossel in Reihe geschaltet sein, falls dies erwünscht ist, um sicherzustellen, daß die Startschaltung genügend verstimmt wird, durch Öffnen des Schalters 33 nach dem Starten der Lampe, um die Glimmentladung in der Kammer 32 (siehe Fig. 1) zu löschen.

Claims (9)

1. Elektrodenlose Hochdruck-Entladungslampe mit einer lichtdurchlässigen Gasentladungsröhre, die eine Füllung enthält, und einer Erregerspule, die um die Gasentladungsröhre angeordnet und mit einer Hochfrequenz-Leistungseinspeisung verbunden ist zum Erregen einer Lichtbogenentladung in der Füllung, gekennzeichnet durch: einen Gassondenstarter (12), der eine Startkammer (32) aufweist, die ein Gas enthält, mit einer Starterelektrode (30) versehen und an der Außenwand der Gasentladungsröhre (16) angebracht ist, und eine LC-Resonanzschaltung (14), die aus der Reihenschaltung einer Resonanzdrossel (L_r) und der parasitären Kapazität (C₁) zwischen dem Gassondenstarter (12) und der Erregerspule (18) sowie einem parallel zur Resonanzdrossel (L_r) angeordneten Resonanzkondensator (C₂) besteht und die eine erste Resonanz-Startspannung an den Gassondenstarter (12) mit ausreichender Größe liefert, um eine Glimmentladung in der Startkammer (32) einzuleiten, wobei die LC-Resonanzschaltung Mittel aufweist zum neuen Abstimmen der LC-Resonanzschaltung nach der Einleitung der Glimmentladung in der Startkammer (32), um für eine zweite Resonanz-Startspannung ausreichende Größe für die Einleitung einer Bogenentladung in der Gasentladungsröhre (16) zu sorgen.

2. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzkondensator (C₂) ein automatisch variabler Kondensator ist, der so abgestimmt ist, daß die LC-Resonanzschaltung eine Glimmentladung in der Startkammer (32) einleitet und danach wieder abgestimmt wird, in Abhängigkeit von der sich verändernden Impedanz der LC-Resonanzschaltung derart, daß eine Einleitung der Bogenentladung in der Gasentladungsröhre (16) sichergestellt ist.

3. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Abstimmen eine Parallelschaltung aus einem zweiten Kondensator (C₂_b) und einem Neuabstimmschalter aufweist, die mit dem Resonanzkondensator (C₂_a) in Reihe geschaltet ist, wobei der Neuabstimmschalter geschlossen ist, bis eine Glimmentladung in der Startkammer eingeleitet ist, und bei Einleitung der Glimmentladung geöffnet wird, um eine Einleitung der Bogenentladung in der Gasentladungsröhre sicherzustellen.

4. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Abstimmen eine Parallelschaltung aus einer zweiten Drossel (L₄) und einem Neuabstimmschalter (60) aufweisen, die mit der Resonanzdrossel (L₃) in Reihe geschaltet ist, wobei der Neuabstimmschalter (60) geschlossen ist, bis eine Glimmentladung in der Startkammer eingeleitet ist, und nach Einleitung der Glimmentladung geöffnet wird, um eine Einleitung der Bogenentladung in der Gasentladungsröhre sicherzustellen.

5. Lampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Abstimmen eine Parallelschaltung aus einem zweiten Kondensator (C₄) und einem Neuabstimmschalter (60) aufweist, die mit der Resonanzdrossel (L₃) in Reihe geschaltet ist, wobei der Neuabstimmschalter (60) geschlossen ist, bis eine Glimmentladung in der Startkammer eingeleitet ist, und nach Einleitung der Glimmentladung geöffnet wird, um eine Einleitung der Bogenentladung in der Gasentladungsröhre sicherzustellen.

6. Lampe nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß mit der LC-Resonanzschaltung Verstimmungsmittel (33, L_o, C_o) verbunden sind, um die LC-Resonanzschaltung nach Einleitung der Bogenentladung zu verstimmen bzw. aus der Resonanz zu bringen.

7. Lampe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstimmittel einen Verstimmschalter (33) aufweisen, der mit der Resonanzdrossel (L_r) in Reihe geschaltet ist, wobei der Verstimmschalter nach Einleitung der Bogenentladung geöffnet wird.

8. Lampe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher Resonanz- bzw. Schwingkreis (L_o, C_o) dem Verstimmungsschalter (33) parallel geschaltet ist.

9. Lampe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Resonanz- bzw. Schwingkreis eine LC-Parallelschaltung aufweist.