JP2005310797A - 高圧放電ランプの駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】メタルハライドランプのための信頼性の高い駆動方法を提供する。
【解決手段】給電電流のゼロ交差の直後の周期的に反復される時間インターバルにおいて高圧放電ランプに付加的な電力を供給し時間平均された全電力が設定された電力による高圧放電ランプ駆動方法において、給電電流のゼロ交差の直後周期的に反復される時間インターバルにおいて高圧放電ランプに付加的な電力を供給し時間平均された全電力に相応するようにする。付加的な電力を高圧放電ランプへ供給するための周期的な反復される時間インターバルは高圧放電ランプの給電電流の極性反転の時間的近傍に配置される。周期的に反復される時間インターバルは給電電流の極性反転の直後だけでなく付加的に極性反転の直前にも配置される。給電電流の極性反転前に付加的な電力を供給することにより装置が加熱され給電電流のゼロ交差時のランプ電流の冷却を考慮でき、これに起因する欠点に対処できる。
【選択図】図１
【解決手段】給電電流のゼロ交差の直後の周期的に反復される時間インターバルにおいて高圧放電ランプに付加的な電力を供給し時間平均された全電力が設定された電力による高圧放電ランプ駆動方法において、給電電流のゼロ交差の直後周期的に反復される時間インターバルにおいて高圧放電ランプに付加的な電力を供給し時間平均された全電力に相応するようにする。付加的な電力を高圧放電ランプへ供給するための周期的な反復される時間インターバルは高圧放電ランプの給電電流の極性反転の時間的近傍に配置される。周期的に反復される時間インターバルは給電電流の極性反転の直後だけでなく付加的に極性反転の直前にも配置される。給電電流の極性反転前に付加的な電力を供給することにより装置が加熱され給電電流のゼロ交差時のランプ電流の冷却を考慮でき、これに起因する欠点に対処できる。
【選択図】図１
Description
本発明は、周期的な時間特性を備えたバイポーラ給電電流および設定された電力による高圧放電ランプの駆動方法に関する。
バイポーラ給電電流による高圧放電ランプの駆動方法は、例えば、C.H.Sturm & E.Klein, "Betriebsgeraete und Schaltungen fuer elektrische Lampen", Siemens AG, 6.Aufl., 1992 p.217-218に説明されている。この文献にはほぼ矩形の時間特性を有するバイポーラ給電電流による高圧放電ランプの駆動が示されている。
高圧放電ランプは正規の駆動に対して定義されたエネルギ管理を要求する。エネルギ管理が妨害されると、高圧放電ランプの駆動特性に変化が現れる。例えば電極腐食によってランプ寿命が低下したり、定義されていない放電アークによってフリッカが発生したりする。高圧放電ランプをバイポーラ給電電流によって駆動する際には、極性反転時の給電電流のゼロ交差がランプの臨界的な駆動フェーズとなる。特に、厚い電極を有する高圧放電ランプ、例えばＨｇフリーのメタルハライドランプは高い熱伝導性を有するので、給電電流のゼロ交差時に高い熱輸送が生じ、相応にランプ電極が著しく冷却されてしまう。
この場合、高圧放電ランプへ電力が供給されても、ランプ電極は給電電流の極性反転前には不充分にしか加熱されない。相応にランプ電極の発光能力は低下し、極性反転後に全装置にかかる電圧、すなわち放電アークおよび電極にかかる電圧も不足するので、相応の電流を維持できず、迅速に調整を行うことができない。したがって高圧放電ランプでは放電アークのフリッカが観察されるようになる。このことは特に年期を経たランプに当てはまる。
C.H.Sturm & E.Klein, "Betriebsgeraete und Schaltungen fuer elektrische Lampen", Siemens AG, 6.Aufl., 1992 p.217-218
C.H.Sturm & E.Klein, "Betriebsgeraete und Schaltungen fuer elektrische Lampen", Siemens AG, 6.Aufl., 1992 p.217-218
本発明の課題は、周期的な時間特性を備えたバイポーラ給電電流および設定された電力による高圧放電ランプの駆動中の前述の問題を回避することである。本発明は特にＨｇフリーメタルハライドランプのための信頼性の高い駆動方法を提供することを目的とする。
この課題は、周期的な時間特性を備えたバイポーラ給電電流および設定された電力による高圧放電ランプの駆動方法において、給電電流のゼロ交差の直後の周期的に反復される時間インターバルにおいて高圧放電ランプに付加的な電力を供給し、時間平均された全電力が設定された電力に相応するようにすることにより解決される。
本発明の有利な実施形態は従属請求項から得られる。
驚くべきことに、整流前（すなわち給電電流またはランプ電流の極性反転前）の電極の加熱よりも整流直後の過負荷の調製のほうが重要であることが確認された。整流直後の付加電力の供給は、特に電極に起因する電圧の上昇（いわゆる電極降下電圧）の操作によって保証される。高い電力が電極へ供給され、迅速に加熱されるかまたは安定状態へ迅速に移行し、フリッカのない高圧放電ランプの駆動が達成される。電極降下電圧が完全に排除されないと加熱は長期間にわたって続き、電極は所定の時間にわたって低電流状態にとどまる。この状態には、程度の差こそあれ、定義されていない焦点のオフセット、相応の放電アークの運動、および電極腐食の増大がともなう。
付加的な電力を高圧放電ランプへ供給するための周期的に反復される時間インターバルは高圧放電ランプの給電電流の極性反転の時間的近傍に配置される。有利には、周期的に反復される時間インターバルは給電電流の極性反転（ゼロ交差）の直後だけでなく付加的に極性反転の直前にも配置される。給電電流の極性反転前に付加的な電力を供給することにより、相応に装置が加熱され、給電電流のゼロ交差時のランプ電極の冷却を考慮でき、これに起因する前述の欠点に対処することができる。給電電流の極性反転後の付加的な電力供給は、いわゆる電極降下電圧とこれに関連する高い電力消費との操作に用いられ、冷却されたランプ電極が迅速に加熱される。
周期的に反復される時間インターバルの期間は給電電流の半周期の全期間の１％〜４０％である。周期的に反復される時間インターバルの期間中ランプへ入力される付加的な電力の瞬時値は設定された電力値の１％〜３００％である。
本発明の駆動方法によれば高圧放電ランプの調光すなわち輝度制御も可能である。このために高圧放電ランプの時間平均された全電力は定格電力よりも小さい値へ調整される。
本発明を以下に有利な実施例に則して詳細に説明する。
図１，図２には本発明のＨｇフリーのメタルハライドランプの駆動方法が示されている。このランプは例えば自動車の前照灯において使用され、定格電力３５Ｗである。このランプは石英ガラスから成る放電管内に閉鎖されたイオン化可能な充填ガスと、放電管内に配置された発光用の電極とを有する。イオン化可能な充填ガスはキセノン、およびナトリウム、スカンジウム、亜鉛またはインジウムなどの金属ハロゲン化合物を含む。
Ｈｇフリーメタルハライドランプは駆動装置、すなわち対応する回路装置からほぼ矩形の時間特性を有するバイポーラ給電電流を供給される。このことについては上掲の文献に示されている。ランプの矩形のバイポーラ給電電流の周波数、およびその位相に相応する矩形のバイポーラ給電電圧の周波数はそれぞれ約２５０Ｈｚである。図１では、縦軸に給電電流［Ａ］・給電電圧［Ｖ］・ランプの瞬時電力［Ｗ］の特性が通常の単位で表されており、横軸に時間［ｍｓ］が表されている。給電電流および給電電圧の半周期の期間は２ｍｓである。給電電流は正の半周期の期間の最大部分で約０．５Ａ、負の半周期の期間の最大部分で約−０．５Ａである。これと同様に給電電圧は正の半周期の期間の最大部分で約５０Ｖ、負の半周期の期間の最大部分で約−５０Ｖである。給電電流および給電電圧の極性反転の直前および直後のみ前述のパラメータは著しく高い値を取り、そのあいだランプには高い電力が入力される。高い電力を入力する期間は給電電流の極性反転の前後で、給電電流および給電電圧の半周期の１１％、つまり約０．２２ｍｓである。ランプの瞬時の電力消費量は正の半周期または負の半周期の期間の最大部分において約３０Ｗである。給電電流の極性反転の直前、ランプは０．２２ｍｓの時間インターバル中に約９５Ｗの電力を入力され、極性反転の直後の０．２２ｍｓの時間インターバル中に約８０Ｗの電力を入力される。全時間範囲、すなわち給電電流の１周期にわたって平均されたランプの電力消費量は約３５Ｗである。
図２には、Ｈｇフリーのメタルハライドランプを定格電力３５Ｗでなく調光のための２５Ｗで駆動する際の給電電流・給電電圧・瞬時電力の時間特性が示されている。このときランプの瞬時の電力消費量は正の半周期または負の半周期の期間の最大部分において約２０Ｗである。給電電流の極性反転の直前および直後の約０．２２ｍｓの時間インターバルでランプに１００Ｗまでの電力が入力される。全時間範囲にわたって平均されたランプの電力消費量は約２５Ｗである。
標準的な駆動法によるランプの調光、または給電電流のゼロ交差直前のみの電力の増大はランプの消弧をまねくことがある。
Claims (5)
- 周期的な時間特性を備えたバイポーラ給電電流および設定された電力による
高圧放電ランプの駆動方法において、
給電電流のゼロ交差の直後の周期的に反復される時間インターバルで、時間平均された全電力が設定された電力に相応するように高圧放電ランプに付加的な電力を供給する
ことを特徴とする高圧放電ランプの駆動方法。 - 周期的に反復される時間インターバルを付加的に給電電流のゼロ交差の直前にも配置する、請求項１記載の方法。
- 周期的に反復される時間インターバルの期間は給電電流の半周期の全期間の１％〜４０％である、請求項１または２記載の方法。
- 付加的な電力の瞬時値は設定された電力値の１％〜３００％である、請求項１または２記載の方法。
- 高圧放電ランプの調光のために、時間平均された全電力を設定された全電力よりも小さい値へ調整する、請求項１記載の方法。
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