JPH10508421A - ガス放電ランプを作動するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ガス放電ランプ（１３）を作動するための装置を提供する。この装置は、電力供給回路を有する。この電力供給回路は、所定の周期期間（Ｔ_P）の交流電圧（Ｕ_L）または交流電流（Ｉ_L）を供給する。これは、ガス放電ランプ（１３）に所定の電力を給電するためである。平均ランプ出力が定格ランプ動作時よりも低下した場合に、瞬時出力の引上げが、半周期（Ｔ_P）期間内に、交流電圧（Ｕ_L）または交流電流（Ｉ_L）の極性反転過程前に行われる。有利には、瞬時出力引上げの期間は、周期期間（Ｔ_P）に依存する。本発明による、ガス放電ランプ（１３）を作動するための装置は、さらに、ガス放電ランプ（１３）に発生するアーク放電の消滅を極性反転過程中に防ぎ、それによって極性反転過程後の再点弧を保障する。本発明による装置の有利な使用は、自動車に使用されているガス放電ランプ（１３）において使用される。

Description

【発明の詳細な説明】 ガス放電ランプを作動するための装置 従来技術 本発明は、請求の範囲第１項に記載された形式の、ガス放電ランプを作動する ための装置に関する。西ドイツ特許公開３７１５１６２.２号公報からは、ガス 放電ランプを作動するための回路装置が公知である。この回路装置は電圧変換器 を有する。この電圧変換器は、直流電源から供給される電力を、適切な大きさと 周波数の交流電圧へ変換する。この電圧変換器は制御入力部に、ランプ電圧及び ランプ電流から導出された制御信号を、ガス放電ランプに所定の電力を供給する ために得る。交流電圧の極性反転過程中には瞬時の出力低下がガス放電ランプに おいて起こる。この出力低下は、アーク放電の短期間の低下にいたる可能性があ る。十分な高さの作動周波数、例えば数１００ヘルツの周波数は、アーク放電が 短時間の電流ゼロ点通過期間中に完全に消滅してしまわないことを保障する。極 性反転後の所要電圧は、定格ランプ動作中にアーク放電を維持するための電圧で あって、ガス放電ランプの通常の作動電圧に相応する。ガス放電ランプに供給さ れる電力の低下は、極性反転過程において、アーク放電の完全な消滅を起こす。 電力供給回路は、極性反転 過程後に所要の再点弧電圧の発生させることができる状態でなくてはならない。 そのため、ガス放電ランプに供給される電力の低下は、電力供給回路が再点弧電 圧の発生をまだ維持できる程度までしか許されない。 本発明の課題は、出力低下の伴う作動フェーズにおいてもガス放電ランプの確 実な作動が保障される、ガス放電ランプを作動するための装置を提供することで ある。 この課題は、請求の範囲第１項の特徴部分に記載の装置によって解決される。 発明の利点 本発明による装置は、比較的高い再点弧電圧の達成に対して、既存の電力供給 回路での出力電圧の引上げを必要としない利点を有する。本発明によれば、平均 ランプ出力が定格ランプ動作時よりも低下した場合に、交流電圧の極性反転の直 前に、半周期期間内の瞬時出力の引上げが行われる。この極性反転前の短期間の 瞬時出力の引上げにより、極性反転過程後の所要再点弧電圧を定格ランプ動作に 対して著しく高めなくてもよいようになる。 本発明による装置の有利な構成は、下位請求項から得られる。 有利な構成においては、極性反転過程前の瞬時出力の引上げは、定格ランプ動 作時における出力に相応する。電力供給回路の余裕電力は、この構成においては 必要ではない。 別の有利な構成においては、電力供給回路が、定格電力よりも高い電力を供給 することができる。この構成では、瞬時出力は定格出力よりも高い。この手段は 、極性反転過程後のガス放電ランプの再点弧を、あらゆる作動状態においても保 障する。この場合ガス放電ランプの経年劣化も考慮される。 別の有利な構成においては、瞬時出力の引上げは、半周期期間内で交流電圧の 極性反転前に、交流電圧の各半周期期間内に行われる。この手段によって、さら に確実にガス放電ランプを極性反転後に再点弧することができる。 別の有利な構成においては、瞬時出力の引上げは、例えば電流引上げによって 行われる。その場合に、電流の大きさは定められている。この電流の大きさは、 ガス放電ランプにおけるイオン化率を決定する。また、この電流の大きさは重要 な特性値となる。この特性値は例えば極性反転過程において重要である。 本発明による装置の別の有利な構成においては、瞬時出力の引上げは、所定の 期間で極性反転前に行われる。この期間は交流電圧の期間に依存する。この有利 な構成においては、ガス放電ランプの、異なる作動周波数への適合化が可能とな る。 別の構成においては、電力供給回路が重要であり、この電力供給回路は有利に 、電圧変換器として構成さ れている。この電圧変換器は出力部に直流電圧を供給する。この直流電圧は、後 置接続されているブリッジ回路において、交流電圧に変換される。このブリッジ 回路に対角的にガス放電ランプが配属される。 別の構成においては、前記電圧変換器は、バッテリーによって給電されるＤＣ ／ＤＣ変換器である。 本発明によって行われる別の構成においては、電力供給回路として、効率のよ い電圧変換器が実現される。この電圧変換器は、内部に、ガス放電ランプに導か れる交流電圧よりも著しく高いクロック周波数を有することができる。比較的低 い周波数、例えば数１００ヘルツの周波数を有する交流電圧は、ブリッジ回路に おいて形成される。 本発明による装置は、例えば、金属ドープされた高圧ガス放電ランプの作動に 適している。この高圧ガス放電ランプは、アーク放電が消弧した後の所要の再点 弧電圧に関して限界がある。この高圧ガス放電ランプ、例えば金属ドープされた 高圧ガス放電ランプの有利な使用例は、自動車の前照灯である。 本発明による、ガス放電ランプを作動するための装置の別の有利な構成は、下 位請求項及び以下の説明から得られる。 図面 図１は、本発明による装置のブロック回路図を示している。図２は、図１に記 載のブロック回路図におい て発生する信号経過を時間に依存して示している。 図１には電圧変換器１０が示されている。この電圧変換器は、電源１１、すな わち電圧Ｕ_Bを有する電源によって発生する電力を、相応の出力側の出力へ変換 する。この出力は、所定の出力電圧Ｕ_A及び所定の出力電流Ｉ_Aを有する。この出 力電圧Ｕ_Aは、ブリッジ回路１２へ導かれる。このブリッジ回路の出力部にラン プ電圧Ｕ_Lが発生し、このランプ電圧Ｕ_Lはガス放電ランプ１３を給電する。ガス 放電ランプ１３を通って流れるランプ電流はＩ_Lで示されている。 電圧変換器１０に制御信号１４が送出される。この制御信号は、出力設定回路 １５から供給される。出力設定回路１５は制御信号１４を、出力設定値１６、検 出された出力電流Ｉ_A、検出された出力電圧Ｕ_A、起動信号１７に依存して求める 。起動信号は、出力設定回路１５に含まれている回路１８へ、出力目標値を引上 げるために送出される。起動信号１７は、切換信号形成回路１９から供給される 。この切換信号形成回路はタイマ２０を有している。切換信号形成回路１９によ って形成された切換信号２１は、ブリッジ回路１２へ送出される。 図２は、ランプ電流Ｉ_Lを、時間ｔに依存して示している。ランプ電流Ｉ_Lは少 なくともほぼ矩形状の信号経過を有する。その場合に、周期期間Ｔ_Pは定められ ている。第１の電流レベルは定格電流Ｉ_Nに相応し 、第２の電流レベルは低下した電流Ｉ_Rに相応し、第３の電流レベルはパルス電 流Ｉ_Pに相応する。パルス電流Ｉ_Pは、半周期期間Ｔ_P内で、遅延時間Ｔ_Vの後に発 生する。 次に図１に示された装置を、図２に示されたランプ電流Ｉ_Lの経過に基づいて 、時間ｔに依存して詳細に説明する。 電圧変換器１０とブリッジ回路１２と出力設定回路１５と切換信号形成回路１ ９は共に、ガス放電ランプ１３に対する電力供給回路を構成している。電圧変換 器１０は、電源１１によって発生した電力を、所定の出力電圧Ｕ_A及び／または 所定の出力電流Ｉ_Aへ変換する。電源１１は有利には、印加される電圧Ｕ_Bを備え たバッテリーである。電圧変換器１０は有利には、直流電圧／直流電圧（ＤＣ／ ＤＣ）変換器である。この変換器は、電圧Ｕ_B（これは電源１１がバッテリーの 場合には直流電圧である）を、一般的な大きさの出力電圧Ｕ_Aへ変換する。この 出力電圧も同様に直流電圧である。後置接続されるブリッジ回路１２は、直流電 圧Ｕ_Aを、ガス放電ランプ１３の給電に適したランプ電流Ｕ_Lへ変換しなくてはな らない。有利には交流電圧は、ガス放電ランプ１３における粒子遷移作用と不均 一な電極消耗を防ぐ。ブリッジ回路１２は、例えば４つの半導体出力素子を有し 、これらの素子はＨ形のブリッジとして接続され、このブリッジに対角的に ガス放電ランプが配属されている。ブリッジ回路１２は切換信号２１によって次 のように切り換えられる。すなわち、電圧変換器１０の出力電圧Ｕ_Aが、極性を 変えて、ガス放電ランプ１３の２つの電極に印加されるように切り換えられる。 切換信号２１は周波数によって定まり、この周波数は例えば数１００ヘルツであ る。電圧変換器をＤＣ／ＤＣ変換器として構成すれば（この場合は変換器の出力 電圧Ｕ_Aがブリッジ回路１２によって交流電圧へ変換される）、次のような利点 が得られる。すなわち、ＤＣ／ＤＣ変換器１０の内部クロック周波数を、制御信 号２１の周波数よりも著しく高くすることができ、電圧変換器１０は、数１００ キロヘルツの内部クロック周波数を有することができる。 電圧変換器１０は、出力電圧Ｕ_Aまたは出力電流Ｉ_Aのどちらかを、ガス放電ラ ンプ１３に負荷として印加することができる。そのつど別の特性値は、ガス放電 ランプ１３の内部抵抗によって定められる。有利には出力電流Ｉ_Aが印加される が、これはガス放電ランプ１３が所定の電流に対して設計仕様されているためで ある。出力電流Ｉ_Aはランプ電流Ｉ_Lに大きさの点で相応する。同様に、出力電圧 Ｕ_Aもランプ電圧Ｕ_Lに大きさの点で相応する。 所定の電圧を設定するために、出力設定回路１５が設けられており、この出力 設定回路は相応の制御信号 １４を電圧変換器１０に供給する。出力設定回路１５は、設定されるべき出力を 出力設定値１６で目標値として供給する。出力の実際値は、検出された出力電圧 Ｕ_A及び出力電流Ｉ_Aから求められる。場合により必要なセンサは、図１には詳し く示されていないが、挿入されている。 ガス放電ランプ１３の定格動作中は、ランプ電流Ｉ_Lの振幅は、例えば図２に プロットされた定格電流Ｉ_Nの値のもとで存在する。ランプ電流Ｉ_Lは矩形状の信 号経過を有する。この信号経過は周期期間Ｔ_Pを有し、この周期期間は切換信号 ２１によって定められる。極性反転過程中に、ランプ電流Ｉ_L及びランプ電圧Ｕ_L はゼロ点を通過するが、この過程中は、多かれ少なかれガス放電ランプ１３中に 発生するアーク放電の強い低下が、目下のガス放電ランプ１３の作動データに依 存して生じる。極端な場合には、アーク放電が極性反転過程の後で完全に消滅し てしまう。ガス放電ランプ１３の定格動作、例えば定格電流Ｉ_Nが流れている動 作においては一般的に、再点弧電圧定格値の目立った上昇は極性反転過程後に生 じることはない。ランプの確実な再点弧を、極性反転過程の後で、出力低下の伴 うガス放電ランプ１３の動作（例えば低下した電流Ｉ_Rが流れている）時におい ても保障するために、本発明によれば、ランプ電圧Ｕ_Lの極性反転過程の直前に 、半周期期間Ｔ_P内で、瞬時電圧の引上げが行わ れる。瞬時出力を引上げるためには、例えば電圧または特に電流が高められる。 図示の実施例では、ランプ電流Ｉ_Lが、極性反転前に、低下した電流Ｉ_Rに対して パルス電流Ｉ_Pまで高められる。この手段は再点弧電圧を低減させる。この再点 弧電圧は、ガス放電ランプ１３において極性反転過程後に、アーク放電の消滅が 、場合によって生じた時に必要なものである。パルス電流Ｉ_Pの選択は、例えば 定格電流Ｉ_Nと一致させることができる。この構成においては、電圧変換器１０ は余裕電流を有する必要がなくなる。有利には、パルス電流Ｉ_Pは、所定の量だ け定格電流Ｉ_Nよりも上に置かれる。その場合には、電圧変換器１０は、高めら れたパルス電流Ｉ_Pを供給できなければならない。この手段によれば、より高い 確実性が達成される。さらに、各半周期期間Ｔ_P内に、瞬時出力の短期間の上昇 が、極性反転過程の直前に行われるように構成することもできる。この手段はさ らに再点弧の確実性を高める。どの時点で瞬時出力を高めるべきかに関する情報 は、切換信号形成回路１９から出力設定回路１５に伝達することもできる。切換 信号形成回路１９は、周期期間Ｔ_Pと極性反転過程の状態についての情報を有す る。起動信号１７は極性反転過程前に、例えば所定の期間、出力設定回路へ供給 される。起動信号１７は、出力目標値の引上げのための装置を介して、目標値の 引上げに作用する。所定の期間は、例えば切換信号 形成回路１９内に挿入されているタイマ２０によって定めることができる。この タイマ２０は例えば極性反転過程から起動することができ、それによって起動信 号１７を、所定の遅延時間Ｔ_Vの経過後に供給することができる。 有利な別の構成によれば、遅延時間Ｔ_V、周期期間Ｔ_Pに依存するように構成さ れる。それにより、瞬時出力引上げの期間は、低下電流Ｉ_Rのパルス電流Ｉ_Tへの 引上げによって、周期期間Ｔ_Pに依存して時間制御可能となる。そこからガス放 電ランプ１３の作動特性への適合化が行われる。この場合、周期期間Ｔ_Pが拡大 した時には、比較的高い確率でアーク放電の消滅が発生する。前記適合化は、次 のようにして行われる。すなわち、周期期間Ｔ_Pが拡大された場合に、遅延時間 Ｔ_V比例した割合よりも小さな範囲で拡大するようにして行われる。これによっ て、瞬時出力引上げの期間は半周期期間Ｔ_P内で拡大される。 ガス放電ランプ１３として、例えば金属ドープされた高圧ガス放電ランプが使 用される。このようなガス放電ランプは、例えば自動車に使用される前照灯に適 している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． ガス放電ランプを作動するための装置であって、 電力供給回路を有し、 該電力供給回路は、所定の電力をガス放電ランプに給電するために、所定の 周期期間の交流電圧または交流電流を供給する形式の装置において、 平均ランプ出力が定格出力よりも低下した場合に、交流電圧（Ｕ_L）または 交流電流（Ｉ_L）の極性反転直前に、半周期期間（Ｔ_P）内の瞬時出力の引上げが 行われることを特徴とする装置。 ２． 瞬時出力の引上げは定格出力にいたるまで行われる、請求項１記載の装置 。 ３． 瞬時出力の引上げは定格出力の値を越えて行われる、請求項１記載の装置 。 ４． 瞬時出力の引上げが、交流電圧（Ｕ_L）または交流電流（Ｉ_L）の極性反転 前に、各半周期期間（Ｔ_P）内に行われる、請求項１記載の装置。 ５． 瞬時出力の引上げ期間（Ｔ_P／２‐Ｔ_V）は周期期間（Ｔ_P）に依存する、 請求項１記載の装置。 ６． 電力供給回路は電圧変換器（１０）を有し、該電圧変換器は、直流電圧出 力部及び後置接続されるブリッジ回路（１２）を有し、該ブリッジ回路に対角的 にガス放電ランプ（１３）が配属される、請求 項１記載の装置。 ７． 電源（１１）としてバッテリーが設けられており、電圧変換器（１０）は 直流電圧／直流電圧変換器として構成されている、請求項６記載の装置。 ８． ガス放電ランプ（１３）として、金属ドープされた高圧ガス放電ランプが 使用される、請求項１記載の装置。 ９． 前記装置は自動車に使用される、請求項８記載の装置。