DE69113319T2 - Zündschaltung für eine elektrodenlose Starkentladungslampe. - Google Patents

Description

• Diese Patentanmeldung bezieht sich auf EP-A-0 458 544 mit der Bezeichnung "A Starting Aid for an Electrodeless High Intensity Discharge Lamp" und auf EP-A-0 458 545 mit der Bezeichnung "A Starting Aid for an Electrodeless High Intensity Discharge Lamp", die beide an den gleichen Tagen wie die vorliegende Erfindung eingereicht und veröffentlicht wurden.
• Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Hochintensitäts-Entladungslampen (HID Lampen van High Intensity Discharge). Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Schaltungsanordnuug zum Einleiten der Bogenentladung in einer elektrodenlosen HID Lampe.
• In einer Hochintensitäts-Entladungslampe (HID Lampe) emittiert ein ionisierbares Gas mit mittlerem bis hohem Druck, wie beispielsweise Quecksilber- oder Natriumdampf, sichtbare Strahlung bei einer Anregung, die typisch durch den Durchfluß von Strom durch das Gas hervorgerufen wird. Eine Klasse von HID Lampen weist elektrodenlose Lampen auf, die eine Bogenentladung erzeugen, indem ein quellenfreies (solenoidales) elektrisches Feld in einer gasförmigen Hochdruck-Lampenfüllung erzeugt wird. Genauer gesagt, wird die Lampenfüllung oder das Entladungsplasma durch hochfrequenten Strom in einer Anregungsspule erregt, die eine Bogenröhre umgibt. Die Anordnung aus der Bogenröhre und der Anregungsspule wirkt im wesentlichen wie ein Transformator, der hochfrequente Energie mit dem Plasma koppelt. Das heißt, die Anregungsspule wirkt wie eine Primärspule und das Plasma arbeitet wie eine Sekundärwicklung mit einer einzigen Windung. Der hochfrequente Strom in der Anregungsspule erzeugt ein zeitveränderliches Magnetfeld, das seinerseits ein elektrisches Feld in dem Plasma hervorruft, das vollständig in sich selbst geschlossen ist, d.h. ein soleonidales bzw. quellenfreies elektrisches Feld. Als eine Folge dieses elektrischen Feldes fließt ein elektrischer Strom, der eine toroidale Bogenentladung in der Bogenröhre zur Folge hat.
• Bei Raumtemperatur ist das soleonidale elektrische Feld, das durch die Anregungsspule erzeugt wird, typischerweise nicht hoch genug, um die Gasfüllung zu ionisieren und somit die Bogenentladung einzuleiten. Ein Weg zum Überwinden dieses Nachteils besteht darin, den Gasdruck der Füllung zu senken, beispielsweise indem die Bogenröhre zunächst 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 für die Ionisation oder dem Überschlag der Füllung erreicht, so daß eine Bogenentladung eingeleitet wird. Dieses Flüssigstickstoffverfahren zum Einleiten einer Bogenentladung ist jedoch für eine weitverbreitete kommerzielle Anwendung nicht praktikabel.
• Neuere Verfahren zum Starten elektrodenloser HID Lampen beinhalten die Verwendung von Starthilfen, um die Hochspannung, die über den Windungen der Anregungsspule entwickelt wird, in die Bogenröhre kapazitiv zu koppeln. Als eine Folge dieses Spannungsgradienten fließt ein kapazitiver Strom zwischen der Starthilfe und der Anregungsspule und demzufolge durch die Bogenröhre, wodurch die Gasfüllung ionisiert und darin eine Glimmentladung bei niedrigem Strom erzeugt wird. Wenn das Gas genügend ionisiert ist, wird ein Übergang gemacht von einer Glimmentladung bei einem relativ kleinen Strom zu einer soleonidalen Bogenentladung bei einem relativ großen Strom und hoher Intensität. Eine derartige Starthilfe kann beispielsweise zwei kapazitive Starterelektroden aufweisen, wie es in dem US-Patent 4 902 937 (H. L. Witting) beschrieben ist. Jede Starterelektrode weist einen leitenden Ring auf, der die Bogenröhre umgibt und mit der Anregungsspule verbunden ist. Eine Kopplung von einem Hochspannungssignal zwischen den zwei Starterelektroden bewirkt, daß dazwischen ein elektrisches Feld erzeugt wird, das eine ausreichende Größe hat, um eine Glimmentladung in der Bogenröhre aufgrund der Bogenröhren- Wandkapazität hervorzurufen. Da weiterhin ermittelt worden ist, daß das Anlegen relativ großer Felder direkt an die Bogenröhre über die Starthilfe eine frühzeitige Verschlechterung der Bogenröhre bewirken kann, werden wärmeempfindliche Teile, z. B. Bimetallstreifen, verwendet, um die Starterelektroden nach Einleitung einer Bogenentladung von der Bogenröhre wegzubewegen, wodurch die nutzbare Lebensdauer der Lampe erhalten bleibt.
• Eine spiralförmige Starterelektrode für eine elektrodenlose HID Lampe ist in unserem US-Patent 4 894 590 (H. L. Witting) beschrieben. Eine einzige, konisch-spiralförmige Starterelektrode ist so positioniert, daß ihr schmalstes Ende benachbart zu oder auf der Bogenröhrenfläche ist. Das breitere Ende der Starterelektrode ist so positioniert, daß durch die Anregungsspule erzeugter Fluß die Windungen der spiralförmigen Elektrode schneidet, wodurch ein Hochspannungssignal erzeugt wird, das einen genügend hohen Gradienten des elektrischen Feldes zur Folge hat, um eine Glimmentladung in der Bogenröhre hervorzurufen. Es wird ein Bimetallstreifen verwendet, um die Starterelektrode von der Bogenröhre wegzubewegen, nachdem darin eine Bogenentladung eingeleitet ist.
• Ein Paar von Starterelektroden, die von einer Ruheposition in eine Startlage benachbart zu der Bogenröhre durch eine piezoelektrische Einrichtung bewegt wird, ist in unserem US-Patent 4 894 589 (J. C. Borowiec) beschrieben. Die piezoelektrische Einrichtung wird deaktiviert, nachdem eine Bogenentladung eingeleitet worden ist, und die Starterelektroden werden zurück in die Ruheposition bewegt. Die piezoelektrische Einrichtung gestattet eine selektive Bewegung der Starterelektroden, wodurch die Lampe wieder gestartet werden kann, wenn es erforderlich ist, selbst wenn die Bogenröhre noch heiß ist.
• In unserem US-Patent 4 982 140 (H. L. Witting) (veröffentlicht am 01.01.1991) ist eine andere Starthilfe für eine elektrodenlose HID Lampe beschrieben, die eine erste leitende Spule aufweist, die um eine zweite leitende Spule herum angeordnet ist, wobei jede Spule eine Kegelstumpfform aufweist. Die Spulen sind in entgegengesetzten Richtungen gewickelt, so daß die darin induzierten Spannungen sich addieren, um einen genügend hohen Gradienten des elektrischen Feldes zu liefern, um eine Bogenentladung in der Bogenröhre einzuleiten. Es wird eine bimetallische Halterung benutzt, um die Starthilfe zwischen einer Startposition benachbart zu der Bogenröhre und einer Lampenbetriebsposition in einer vorbestimmten Lage entfernt von der Bogenröhre zu bewegen.
• Obwohl die vorstehend beschriebenen Starthilfen wirksam sind zum Einleiten einer Bogenentladung in elektrodenlosen HID Lampen, ist es für gewisse Anwendungen erwünscht, eine Starthilfe zur Verfügung zu haben, die keine Bewegung der Starthilfe erfordert. Insbesondere kann für eine HID Lampe mit einer äußeren Ummantelung, die die Bogenröhre umgibt, die Bewegung der Starthilfe mit einem hohen Grad an Zuverlässigkeit schwierig auszuführen sein, wodurch derartige Starthilfen für viele Anwendungsfälle inpraktikabel gemacht werden.
• Weiterhin ist es wünschenswert, eine Starthilfe zu schaffen, die das ionisierende elektrische Feld an die Füllung im wesentlichen gleichzeitig anlegt, wenn der Anregungsspulenstrom seine maximale Amplitude erreicht. Anderenfalls, wenn die Starthilfe die Glimmentladung einleitet, bevor der Anregungsspulenstrom seine maximale Amplitude erreicht, kann das System gedämpft werden, wodurch der maximale Spulenstrom verkleinert und möglicherweise ein Übergang zu einer quellenfreien Entladung verhindert wird.
• An dieser Stelle wird eine Starterschaltung für eine elektrodenlose HID Lampe offenbart, die keine Bewegung von einer Starthilfe zwischen einer Startposition nahe der Bogenröhre und einer Lampehbetriebsposition weiter entfernt von der Bogenröhre erfordert.
• Die Starterschaltung, die abgestimmt ist, ist unabhängig von dem Betrieb der Vorschaltanordnung und stört diesen nicht, wodurch die Zufuhr von einem Starterstrom zu einer optimalen Startzeit ermöglicht wird. Es wird ein kapazitiv gekoppelter, relativ hoher Startstrom erzeugt, der gelöscht wird, nachdem die Lampe gestartet hat, wodurch die nutzbare Lebensdauer der Lampe beibehalten wird.
• Gemäß der Erfindung wird eine elektrodenlose Hochintensitäts-Entladungslampe des Typs mit einer Anregungsspule geschaffen, die um eine Bogenröhre herum angeordnet ist, die eine Füllung zum Anregen einer Bogenentladung in der Bogenröhre beim Anlegen eines ersten Hochfrequenzsignals an die Anregungsspule aufweist, mit einer Starterschaltung, wobei die Starterschaltung eine Startsonde enthält, die nahe der Bogenröhre wenigstens während der Initiierung der Bogenentladung darin angeordnet ist; gekennzeichnet durch eine hocheffiziente Hochfrequenz-Leistungsquelle, die mit der Startsonde verbunden ist zur Lieferung eines zweiten Hochfrequenzsignals an dieselbe, wobei die Leistungsversorgung eine abgestimmte Ausgangsschaltung enthält, die eine mit einer Kapazität in Reihe geschaltete Induktivität enthält, wobei die hocheffiziente Leistungsversorgung entweder (a) einen Klasse-D-Leistungsverstärker der mit ersten und zweiten Schaltvorrichtungen, die in einer Halbbrückenschaltung in Reihe geschaltet sind, wobei die abgestimmte Ausgangsschaltung mit dem Knotenpunkt zwischen den Schaltvorrichtungen verbunden ist; oder (b) einen Klasse-E-Leistungsverstärker mit einer Schaltvorrichtung enthält, die mit einer Hochfrequenz-Drosseleinrichtung in Reihe geschaltet ist, wobei die abgestimmte Ausgangsschaltung mit dem Knotenpunkt zwischen der Schaltvorrichtung und der Hochfrequenz-Drosseleinrichtung verbunden ist.
• Vorzugsweise weist die Kapazität der abgestimmten Schaltungsanordnung die parasitäre Kapazität zwischen der Startsonde und der Anregungsspule auf. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung arbeitet die Starterschaltung bei einer höheren Frequenz als derjenigen, die zum Betreiben der Lampenvorschaltanordnung verwendet wird, um die Anregungsspule zu speisen. Auf diese Weise ist die Starterschaltung unabhängig von der Lampenvorschaltanordnung und stört deshalb nicht deren Betrieb, beispielsweise indem die Ausgangsresonanzschaltung von einer Klasse-D-Vorschaltanordnung verstimmt wird. Darüber hinaus kann eine derartige unabhängige Starterschaltung verwendet werden, um sicherzustellen, daß der Starterstrom im wesentlichen gleichzeitig erzeugt wird, wenn der Strom der Anregungsspule seine maximale Amplitude erreicht. Sobald eine Bogenentladung eingeleitet ist, wird die Starterschaltung deaktiviert, wodurch sie effektiv eine hohe Impedanz in bezug auf die Lampenvorschaltanordnung bildet. Als eine Folge wird der kapazitiv gekoppelte Startstrom gelöscht, wodurch die nutzbare Lebensdauer der Lampe beibehalten wird.
• Die Erfindung wird nun mit weiteren Einzelheiten anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:
• Figur 1 eine teilweise schematische Ansicht von einem HID Lampensystem ist, das eine Starterschaltung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet, wobei eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht von einer elektrodenlosen HID Lampe dargestellt ist;
• Figur 2 eine detailliertere schematische Darstellung des HID Lampensystems gemäß Figur 1 ist;
• Figur 3 eine schematische Darstellung von einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Starterschaltung gemäß Figur 2 ist; und
• Figur 4 eine schematische Darstellung von einem weiteren Ausführungsbeispiel der Starterschaltung gemäß Figur 2 ist.
• Figur 1 stellt ein HID Lampensystem dar, das eine elektrodenlose HID Lampe 10, die eine feststehende Startsonde 12 verwendet, gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet. Die Lampe 10 enthält einen Außenmantel 14, der in einem Sockel 15 angebracht ist und eine Bogenröhre 16 umschließt, die durch einen Stab 18 darin gehaltert ist. Der Mantel 14 und die Bogenröhre 16 weisen jeweils ein lichtdurchlässiges Material auf, wie beispielsweise gebranntes Quarz oder polykristalines Aluminiumoxyd. Die Bogenröhre 16 enthält eine Füllung, in der eine solenoidale bzw. quellenfreie Bogenentladung während des Lampenbetriebs erregt wird. Eine geeignete Füllung, die in unserem US-Patent 4 810 938 (P.D. Johnson, J.T. Dakin and J.M. Anderson) beschrieben ist, enthält ein Natriumhalogenid, ein Cerhalogenid und Xenon, die in Gewichtsproportionen kombiniert sind, um sichtbare Strahlung zu erzeugen, die eine gute Effizienz und ein gutes Farbwiedergabevermögen bei weißen Farbtemperaturen aufweist. Beispielsweise kann eine derartige Füllung gemäß dem Patent von Johnson u. a. Natriumjodid und Cerchlorid, in gleichen Gewichtsverhältnissen, in Verbindung mit Xenon bei einem Partialdruck von etwa 6,67 × 10&sup4; Pa (500 Torr) aufweisen. Eine andere geeignete Füllung ist in unserer Anmeldung EP-A-0 397 421 (H. L. Witting) beschrieben. Diese Anmeldung fällt in den Bereich des Artikels 54(3). Die in diesem Patent offenbarte Füllung enthält eine Kombination von Lanthanhalogenid, ein Natriumhalogenid, ein Cerhalogenid und Xenon oder Krypton als ein Puffergas; beispielsweise kann eine Füllung gemäß der Witting Anmeldung eine Kombination von Lanthanjodid, Natriumjodid, Cerjodid und Xenon bei einem Partialdruck von 250 Torr aufweisen.
• Eine Anregungsspule 20 ist mit einer Hochfrequenz- Vorschaltanordnung 22 verbunden und umgibt eine Bogenröhre 16 zum Anregen einer Bogenentladung in der Füllung. Beispielsweise ist die Spule 20 mit Windungen dargestellt, die wo angeordnet sind, daß sie einen im wesentlichen V-förmigen Querschnitt auf jeder Seite von einer Spulenmittellinie 23 haben. Eine derartige Spulenkonfiguration ist in unserem US-Patent 4 812 702 (U.M. Anderson) beschrieben.
• Im Betrieb hat der HF Strom in der Spule 20 ein zeitveränderliches Magnetfeld zur Folge, das in der Bogenröhre 16 ein elektrisches Feld erzeugt, das vollständig in sich selbst geschlossen ist. Ein Strom fließt durch die Füllung in der Bogenröhre 16 als eine Folge dieses quellenfreien elektrischen Feldes, wobei darin eine toroidale Bogenentladung 24 erzeugt wird. Geeignete Betriebsfreguenzen für die HF Vorschaltanordnung 22 sind in dem Bereich von 0,1 bis 30 Megahertz (MHz), wobei Ausführungsbeispiele der Betriebsfrequenzen zwischen 13,56 und 6,78 MHz liegen. Diese Frequenzen sind innerhalb des industriellen, wissenschaftlichen und medizinischen (ISM) Bandes des elektromagnetischen Spektrums, in dem moderate Größen der elektromagnetischen Strahlung zulässig sind; und eine derartige Strahlung wird im allgemeinen von einem elektrodenlosen HID Lampensystem emittiert.
• In Figur 1 ist die Startsonde 12 in der Weise dargestellt, daß sie in dem Bogenröhren-Halterungsstab 18 in großer Nähe zu der Bogenröhre 16 angebracht ist. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Startsonde weist eine Folie auf, die beispielsweise aus Kupfer gebildet ist. Es können jedoch andere geeignete Startsonden mit der Starterschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, wie beispielsweise eine Schleife aus Draht (nicht gezeigt). Die Startsonde 12 ist mit der Starterschaltung 26 durch einen Leiter 28 verbunden. Die Starterschaltung 26 ist unabhängig von der Vorschaltanordnung 22, wie es gezeigt ist, und arbeitet vorzugsweise bei einer wesentlich höheren Frequenz als die Vorschaltanordnung 22, wobei eine geeignete Betriebsfrequenz für die Starterschaltung 26 in dem Bereich von etwa 1 bis 40 MHz ist, was selbstverständlich von der Betriebsfrequenz der Vorschaltanordnung abhängt.
• Obwohl die Startsonde 12 hier als feststehend beschrieben ist, sei darauf hingewiesen, daß die Starterschaltung 26 gemäß der Erfindung mit bewegbaren Starthilfen verwendet werden kann, wie sie beispielsweise beschrieben sind in: Witting US-Patent 4 902 937; Witting US-Patent 4 894 590; Borowiec US-Patent 4 894 589; Witting US-Patent 4 982 140; und die hiermit in Beziehung stehenden EP-Anmeldungen 0 458 545 und 0 458 544, die alle vorstehend bereits genannt wurden.
• Figur 2 stellt schematisch ein HID Lampensystem dar, das eine Starterschaltung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet. Als Beispiel ist die Vorschaltanordnung 22 in der Weise dargestellt, daß sie einen Klasse-D-Leistungsverstärker aufweist, wie beispielsweise die Vorschaltanordnung, die in unserer EP Anmeldung 91 300 576.5 (EP-A-0 440 381), Erfinder S.A. El Hamamsy und J.C. Borowiec, beschrieben ist. Diese Anmeldung fällt in den Bereich von Artikel 54(3). Die Klasse-D-Vorschaltanordnung enthält zwei Schaltvorrichtungen Q&sub1; und Q&sub2;, die mit einer Gleichspannungs-Leistungsversorgung VDD in einer Halbbrückenschaltung in Reihe geschaltet sind. Die Schaltvorrichtungen Q&sub1; und Q&sub2; sind als MOSFET's dargestellt, es können aber auch andere Typen von Schaltvorrichtungen mit kapazitiven Gates verwendet werden, wie beispielsweise bipolare Oberflächen-Feldeffekttransistoren (IGBT's) oder steuerbare MOS-Thyristoren (MCT's). Die Schaltvorrichtungen Q&sub1; und Q&sub2; sind mit einem Vorschalttreiber 28 über Eingangstrennwandler 30 bzw. 32 gekoppelt. Im Betrieb werden die Schaltvorrichtungen alternativ zwischen Cutoff und Sättigung betrieben, so daß der eine leitend ist, während der andere gesperrt ist, und umgekehrt. Somit kann die Klasse- D-Vorschaltanordnung zweckmäßigerweise durch ein Rechtecksignal gespeist werden. Alternativ kann der Vorschalttreiber 28 Mittel aufweisen zum Erzeugen von zwei phasenverschobenen sinusförmigen Signalen, wie es in dem US-Patent von S.A. El-Hamamsy und G. Jernakoff, Nr. 5 023 566, veröffentlicht am 11.06.1991, und unserer entsprechenden DE Anmeldung P 40 40 693.8 (veröffentlicht am 04.07.1991) beschrieben ist.
• Eine Resonanzlastschaltung ist mit der Halbbrücke an dem Knotenpunkt zwischen den Schaltvorrichtungen Q&sub1; und Q&sub2; und parallel zu der Schaltvorrichtung Q&sub2; verbunden. Die Resonanzlastschaltung weist die Anregungsspule 20 der HID Lampe 10 und einen Abstimmkondensator Cp auf, der parallel dazugeschaltet ist. (Zur Klarheit der Darstellung ist die Spule 20 nicht in ihrer Betriebsposition um die Bogenröhre 16 herum gezeigt.) Die Parallelschaltung des Kondensators Cp und der Spule 20 arbeitet als ein Impedanzwandler, um die Impedanz der Bogenentladung 24 in die Vorschaltlast zu reflektieren. Ein Sperr/Abstimm-Kondensator Cs ist mit der Parallelschaltung aus der Spule 16 und dem Kondensator Cp in Reihe geschaltet. Genauer gesagt, der Kondensator Cs wird dazu verwendet, um sowohl die Gleichspannung zu sperren als auch den Schwingkreis abzustimmen. Wie in der vorgenannten Patentanmeldung von El-Hamamsy und Borowiec beschrieben ist, werden die Kondensatoren Cs und Cp so gewählt, daß eine Impedanzanpassung für eine maximale Effizienz sichergestellt ist.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Starterschaltung 26 einen Resonanz- bzw. Schwingkreis auf, der eine Induktivität Lo enthält, die mit einer Kapazität Co in Reihe geschaltet ist. Der Schwingkreis ist auf die Frequenz der eine hohe Effizienz aufweisenden HF Leistungsversorgung 30 abgestimmt, die die HF Leistung liefert, um die Bogenentladung 24 in der Bogenröhre 16 einzuleiten. Die Kapazität Co weist vorzugsweise die parasitäre Kapazität zwischen der Startsonde 12 und der Anregungsspule 20 auf. Um eine minimale Kopplung zwischen der Vorschaltanordnung 22 und der Starterschaltung 26 sicherzustellen, wird die eine hohe Effizienz aufweisende HF Leistungsversorgung 30 bei einer höheren Frequenz als die Vorschaltanordnung 22 betrieben. Das heißt, eine Betriebsfrequenz für die Starterschaltung 26 sollte so gewählt werden, daß sichergestellt ist, daß die abgestimmte Schaltungsanordnung, die die Induktivität Lo und die Kapazität Co aufweist, nicht durch die Anregungsspule 20 angeregt wird, wenn die Starterschaltung deaktiviert wird, nachdem die Bogenentladung eingeleitet worden ist. Weiterhin wird der kapazitiv gekoppelte Startstrom gelöscht, ohne daß eine Bewegung der Startsonde erforderlich ist. Wenn die Vorschaltanordnung 22 beispielsweise bei 13,56 MHz betrieben wird, liegt eine bevorzugte Betriebsfrequenz für die Starterschaltung 26 in dem Bereich von 15 bis 40 MHz, wobei 27,12 MHz eine bevorzugte Frequenz ist. Bei 27,12 MHz sind Beispielswerte für die Kapazität Co und die Induktivität Lo 1-2 Pikofarad bzw. 17-34 Mikrohenry.
• Ein weiterer Vorteil des Betreibens der Starterschaltung 26 bei einer wesentlich höheren Frequenz als der Vorschaltanordnung 22 ist der, daß, sobald eine Ionisation der Füllung eingeleitet worden ist, eine kleinere Spannung erforderlich ist, um den gleichen Strom durch die Entladung zu drücken. Genauer gesagt, sobald eine Ionisation auftritt, steigt der Strom an, da die Entladungsimpedanz kapazitiver wird. Weiterhin gilt, je höher der Ionisationsstrom, desto leichter der Übergang zu der vollen quellenfreien Entladung. Da infolgedessen die Frequenz umgekehrt proportional zur kapazitiven Impedanz ist, wird der Übergang von einer Glimmentladung zu einer quellenfreien Entladung hoher Intensität einfacher gemacht, selbst bei einer relativ niedrigen Startspannung der Schaltungsanordnung, wobei ein Startsystem mit relativ hoher Frequenz verwendet wird.
• Ein noch weiterer Vorteil der Verwendung einer unabhängigen Startschaltung 26 ist der, daß sie zu einer optimalen Zeit aktiviert werden kann, um einen Startstrom im wesentlichen gleichzeitig zu erzeugen, wenn der Strom der Anregungsspule seine maximale Amplitude erreicht, wodurch sichergestellt wird, daß kein gedämpftes System ausgebildet wird, das einen erfolgreichen Übergang von einer Glimmentladung zu einer quellenfreien Entladung hoher Intensität verhindern könnte.
• Figur 3 ist eine schematische Darstellung von einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Starterschaltung 26, die eine Hochfrequenz (HF)-Leistungsversorgung 30 enthält. Wie dort gezeigt ist, weist die HF Leistungsversorgung 30 einen Klasse-D-Leistungsverstärker auf, der zwei Schaltvorrichtungen Q&sub3; und Q&sub4; enthält, die mit der Gleichspannungs- Leistungsversorgung VDD in einer Halbbrückenschaltung verbunden sind. Die Schaltvorrichtungen Q&sub3; und Q&sub4; sind als MOSFET's dargestellt, es können aber auch andere Typen von Schaltvorrichtungen mit kapazitiven Gates verwendet werden, wie beispielsweise IGBT's oder MCT's. Die Schaltvorrichtungen Q&sub3; und Q&sub4; sind mit einem Hochfrequenz-Oszillator 34 über Eingangstrennwandler 36 bzw. 38 gekoppelt. Die Arbeitsweise des Klasse-D-Leistungsverstärkers 26 ist ähnlich derjenigen der Klasse-D-Vorschaltanordnung 22, die vorstehend beschrieben wurde, außer daß die Frequenz der Klasse- D-Schaltung 26 vorzugsweise wesentlich höher ist.
• Figur 4 stellt schematisch ein alternatives Ausführungsbeispiel der Starterschaltung 26 dar, das einen Klasse-E-Leistungsverstärker hoher Effizienz aufweist, der eine einzige Schaltvorrichtung Q&sub5; enthält, der mit einer Gleichspannungs-Leistungsversorgung VDD und einer HF Drossel LRFC in Reihe geschaltet ist, um sicherzustellen, daß der Eingangsstrom von der Gleichspannungs-Leistungsversorgung VDD im wesentlichen konstant bleibt. Die Schaltvorrichtung Q&sub5; ist als ein MOSFET dargestellt, es kann aber auch ein anderer Typ einer Schaltvorrichtung mit einem kapazitiven Gate verwendet werden, wie beispielsweise ein IGBT oder MCT. Die Schaltvorrichtung Q&sub5; ist mit dem Hochfrequenz-Oszillator 34 über einen Trennwandler 40 gekoppelt, um für eine Betriebsfrequenz der Starterschaltung zu sorgen, die vorzugsweise wesentlich höher ist als diejenige der Vorschaltanordnung 22, wie es vorstehend erläutert wurde.
• Es wurden zwar bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gezeigt und beschrieben, es sei aber darauf hingewiesen, daß derartige Ausführungsbeispiele nur als Beispiele gegeben wurden. Für den Fachmann stehen zahlreiche Abwandlungen, Änderungen und Substitutionen zur Verfügung, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.

Claims (9)

1. Elektrodenlose Hochintensitäts-Entladungslampe (10) des Typs mit einer Anregungsspule (20), die um eine Bogenröhre (16) herum angeordnet ist, die eine Füllung zum Anregen einer Bogenentladung in der Bogenröhre (16) beim Anlegen eines ersten Hochfrequenzsignals an die Anregungsspule (20) aufweist, und mit einer Starterschaltung (26), wobei die Starterschaltung (26) enthält:

eine Startsonde (12), die nahe der Bogenröhre (16) wenigstens während der Initiierung der Bogenentlaung darin angeordnet ist, gekennzeichnet durch:

eine hocheffiziente Hochfrequenz-Leistungsquelle (30), die mit der Startsonde (12) verbunden ist zur Lieferung eines zweiten Hochfrequenzsignals an diesselbe, wobei die Leistungsversorgung eine abgestimmte Ausgangsschaltung enthält, die eine mit einer Kapazität (C&sub0;) in Reihe geschaltete Induktivität (L&sub0;) enthält,

wobei die hocheffiziente Leistungsversorgung (30) enthält entweder:

(a) einen Klasse-D-Leistungsverstärker mit ersten und zweiten Schaltvorrichtungen (Q3, Q4), die in einer Halbbrückenschaltung in Reihe geschaltet sind, wobei die abgestimmte Ausgangsschaltung mit dem Knotenpunkt zwischen den Schaltvorrichtungen (Q3, Q4) verbunden ist, oder

(b) einen Klasse-E-Leistungesverstärker mit einer Schaltvorrichtung (Q5), die mit einer Hochfrequenz- Drosseleinrichtung (LRFC) in Reihe geschaltet ist, wobei die abgestimmte Ausgangsschaltung mit dem Knotenpunkt zwischen der Schaltvorrichtung und der Hochfrequenz- Drosseleinrichtung verbunden ist,

2. Lampe nach Anspruch 1, wobei die Kapazität (C&sub0;) die parasitäre Kapazität zwischen der Anregungsspule und der Startsonde aufweist.

3. Lampe nach Anspruch 1, wobei die Startsonde (12) eine Folie aufweist.

4. Lampe nach Anspruch 3, wobei die Folie aus Kupfer gebildet ist.

5. Lampe nach Anspruch 1, wobei die Frequenz des zweiten Hochfrequenzsignals höher ist als die Frequenz des ersten Hochfrequenzsignals.

6. Lampe nach Anspruch 5, wobei die Frequenz des ersten Hochfrequenzsignals in dem Bereich von etwa 0,1 bis 30 MHz liegt und die Frequenz des zweiten Hochfrequenzsignals in dem Bereich von etwa 1 bis 40 MHz liegt.

7. Lampe nach Anspruch 6, wobei die Frequenz des zweiten Hochfrequenzsignals etwa 27,12 MHz beträgt und die Frequenz des ersten Hochfrequenzsignals etwa 13,56 MHz beträgt.

8. Elektrodenloses Hochintensitäts-Entladungslampensystem, enthaltend:

eine elektrodenlose Hochintensitäts-Entladungslampe (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 und

eine Vorschaltanordnung (22) zur Lieferung eines ersten Hochfrequenzsignals an die Anregungsspule zum Anregen einer Bogenentladung in der Bogenröhre.

9. Hochintensitäts-Entladungslampensystem nach Anspruch 8, wobei die Vorschaltanordnung (22) einen Klasse- D-Leistungsverstärker mit zwei Schaltvorrichtungen (Q1, Q2), enthält, die in einer Halbbrückenschaltung in Reihe geschaltet sind, und einen Ausgangs-Schwingkreis aufweist, der mit dem Knotenpunkt zwischen den zwei Schaltvorrichtungen (Q1, Q2) verbunden ist, wobei der Ausgangs- Schwingkreis die Induktivität der Anregungsspule (20) aufweist, die mit einer Ausgangskapazität (CS) der Vorschaltanordnung in Reihe geschaltet ist.