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JPH10275687A - 高圧放電ランプの点弧回路 - Google Patents

高圧放電ランプの点弧回路

Info

Publication number
JPH10275687A
JPH10275687A JP10075471A JP7547198A JPH10275687A JP H10275687 A JPH10275687 A JP H10275687A JP 10075471 A JP10075471 A JP 10075471A JP 7547198 A JP7547198 A JP 7547198A JP H10275687 A JPH10275687 A JP H10275687A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
ignition
pulse
igbt
ignition transformer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10075471A
Other languages
English (en)
Inventor
Andreas Huber
フーバー アンドレアス
Peter Niedermeier
ニーダーマイアー ペーター
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osram GmbH
Original Assignee
Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH filed Critical Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Publication of JPH10275687A publication Critical patent/JPH10275687A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from DC by means of a converter, e.g. by high-voltage DC
    • H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from DC by means of a converter, e.g. by high-voltage DC using static converters
    • H05B41/288—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from DC by means of a converter, e.g. by high-voltage DC using static converters with semiconductor devices and specially adapted for lamps without preheating electrodes, e.g. for high-intensity discharge lamps, high-pressure mercury or sodium lamps or low-pressure sodium lamps
    • H05B41/2881—Load circuits; Control thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
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    • H05B41/04—Starting switches
    • H05B41/042—Starting switches using semiconductor devices
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S315/00—Electric lamp and discharge devices: systems
    • Y10S315/05—Starting and operating circuit for fluorescent lamp

Landscapes

  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、点弧が困難なランプが使用
される場合にも確実に点弧される点弧回路を構成するこ
とである。 【解決手段】 この課題は本発明により、点弧パルスを
トリガする回路は、少なくとも２ｋＨｚ以上の繰返し周
波数と０.５μｓ以下のパルス持続時間とを有する点弧
パルスを形成するように装置を構成して解決される。ま
たこの課題は本発明により、コンデンサをチャージし、
コンデンサおよび／または回路素子の出力回路を点弧ト
ランスの１次側に接続するか、またはこの点弧トランス
の１次側を介して接続し、回路素子を信号により制御
し、点弧トランスの１次側に生じるパルスをこの点弧ト
ランスの２次側に伝送し、点弧のトリガを点弧トランス
の２次側に接続される高圧放電ランプ内で行って解決さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、点弧トランスを有
し、この点弧トランスの２次側は点弧すべきランプに接
続され、この点弧トランスの１次側は点弧パルスをトリ
ガする回路に接続される、高圧放電ランプの点弧回路に
関する。本発明はまた、高圧放電ランプの点弧方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】基本的に高圧放電ランプのための点弧回
路は２種類の前置接続される装置と共働して作動され
る。すなわち従来形の前置接続される装置（以下ＫＶＧ
とも称する）および電子式の前置接続される装置（以下
ＥＶＧとも称する）である。
【０００３】ＫＶＧでは鉄心チョークを、点弧される高
圧放電ランプの電流制限のために使用することが多く、
一方ＥＶＧではこの電流制限は電子的に制御される。
【０００４】公知の高電圧点弧装置ではしばしば点弧ト
ランスを含む回路が使用される。この点弧トランスの２
次側は点弧すべきランプに接続され、１次側は点弧パル
スをトリガする回路に接続されている。この種の回路は
例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５３１６２
２号公報から公知であり、この回路ではスイッチがサイ
ダックとして実現されている。このスイッチはトランジ
スタを介して制御される。別の例はＰＣＴ国際特許出願
公開第９６／２５０２２号明細書（ＰＣＴ／ＩＢ９６／
０００５１）に示されている。この場合もスイッチはサ
イダックである。
【０００５】高圧放電ランプの申し分のない点弧のため
に多くの国で規格として典型的に、点弧パルスが２μｓ
の幅を３.６ｋＶの電圧のもとで有することが要求され
る。この点弧パルスを全ての電源半波により反復させな
ければならず、このことは繰返し周波数が１００Ｈｚか
ら１２０Ｈｚとなることに対応する。このような点弧パ
ルスを形成するために大きなインダクタンスが必要であ
り、このため点弧トランスに大きなサイズが要求され
る。しかもこれらの条件は高圧ランプの充分な点弧のた
めに必要な最低限の要求にすぎない。
【０００６】これらの特性を有する点弧装置への諸要求
は実際には容易に充たすことができない。なぜなら従来
形の前置接続される装置に適するインダクタンスも大き
いうえ、特に電子式の前置接続される装置に適するイン
ダクタンスが大きく、回路の価格コストがきわめて大き
くなってしまうからである。第１に電子式の前置接続さ
れる装置では点弧トランスは回路内に組み込まれるため
小さくなくてはならない。第２にこの点弧トランスは、
低周波数動作（ＮＦ動作）中のコアの磁性反転時にノイ
ズを回避し、出力電圧の特性曲線形状のひずみを可及的
に小さくするために、小さいインダクタンスしか有する
ことができない。というのは電子式の前置接続される装
置ではこの出力電圧の特性曲線形状は多くの場合矩形だ
からである。第３にこのような点弧トランスに対する価
格コストは比較的高い。従来使用されている回路素子
（多くの場合サイダックである）により点弧パルスを形
成する場合に、この回路素子特にサイダックの許容誤差
によって点弧電圧の大きな散乱が生じる。これは回路素
子のサイズを意図的に拡大するか、または使用される構
成部品を所望にあわせて選択することにより対処され
る。サイダックでは比較的低い繰返し周波数しか得られ
ず、その応答電圧にも問題がある。
【０００７】２μｓの点弧パルス幅を下回る場合には、
上記の要求に応じて個々のパルス間の時間間隔を３００
μｓ以下に短縮すべきである。このことは繰返し周波数
が約３ｋＨｚとなることに対応する。
【０００８】実験で示されたように、特に高圧放電ラン
プの点弧のためのＥＶＧと関連して使用される回路素
子、例えばスパークギャップおよびサイダックは点弧パ
ルスが短い場合のためにしか適していない。これらの素
子が点弧の困難なランプに対して使用される場合には１
０ｓまでのスイッチオンの遅延が生じる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、点弧
が困難なランプが使用される場合にも確実に点弧される
点弧回路を構成することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】この課題は本発明によ
り、点弧パルスをトリガする回路は、少なくとも２ｋＨ
ｚ以上の繰返し周波数と０.５μｓ以下のパルス持続時
間とを有する点弧パルスを形成するように装置を構成し
て解決される。またこの課題は本発明により、回路素子
の出力回路に接続されるコンデンサをチャージし、コン
デンサおよび／または回路素子の出力回路を点弧トラン
スの１次側に接続するか、または該点弧トランスの１次
側を介して接続し、回路素子を、この回路素子の切換を
トリガする信号により制御し、点弧トランスの１次側に
生じるパルスをこの点弧トランスの２次側に伝送し、こ
のパルスは０.５ｍｓ以下のパルス持続時間を有し、点
弧のトリガを点弧トランスの２次側に接続される高圧放
電ランプ内で行って解決される。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明による点弧回路では特にＥ
ＶＧに関連して、点弧パルスの繰返し周波数が少なくと
も２ｋＨｚ以上に引き上げられ、３.６ｋＶの点弧電圧
でのパルス幅が０.５μｓ以下になるように構成され
る。この手段により、高電圧パルスも迅速なシーケンス
で（１００ｋＨｚを越えるまで）形成される共振での点
弧の利点と、パルス点弧の電力消費の低さの利点とが組
み合わされる。この場合の点弧回路は従来の手段に対し
てコストもあまりかからない。この点弧回路は場所もあ
まりとらず、従って集積化も可能となる。この点弧回路
は簡単にスイッチオンおよびスイッチオフすることがで
き、半導体スイッチが使用されるため耐用期間は長く、
（動作温度の通常の領域では）温度にも依存しない。点
弧電圧の高さは使用されるチャージ電圧に依存し、この
チャージ電圧はＥＶＧでは多くの場合電子的に制御され
る。
【００１２】点弧回路は対称的に構成してもよい。すな
わち、２つのランプ端子に逆のパルスが供給されるよう
に構成してもよい。このことは従来の唯一の２次巻線を
２つの巻線に分けることにより達成される。
【００１３】別の適用例として、“コールド点弧”に必
要な５ｋＶの電圧を越えて、場合によりホット点弧も可
能な点弧部を設けてもよい。ただしこの場合点弧電圧は
２０ｋＶ以上必要となる。
【００１４】この点弧部は特に、直接に高圧ランプに配
設される集積化された点弧回路に適している。しかもこ
の点弧部は固有の点弧装置にも適しており、この固有の
点弧装置は従来使用されているＫＶＧ点弧装置に代えて
使用される。
【００１５】本発明は従来の点弧に使用された構成素子
に対して大きな利点を有する。スパークギャップを使用
して点弧が行われる場合には繰返し周波数は５００Ｈｚ
までしか高めることができない。さらに高い周波数では
スパークギャップはもはや消弧しない。加えてスパーク
ギャップには、応答電圧が所定の不所望の許容誤差を有
する欠点がある。またスパークギャップの耐用期間はき
わめて短く制限される。この場合に所望される個々のパ
ルス間の短い間隔は、スパークギャップを使用する場合
には達成することができない。最大許容繰返し周波数近
傍でのスパークギャップの動作により、許容できない遅
延時間が高圧放電ランプの点弧時に生じる。
【００１６】サイダックは原理的には３ｋＨｚまでの繰
返し周波数で作動可能であるが、ここでは他の重大な欠
点が生じる。１つには一連の種々異なるサイダックのブ
レークオーバ電圧が約２０％も変化し、これにより相応
して点弧電圧の変動が生じて点弧回路の所定の部分では
回路動作の不良にまで至る点である。もう１つは複雑な
回路接続が必要な点である。これはサイダックでは保持
電流をチャージ電流が上回る場合に消弧できないからで
ある。サイダックを有する点弧回路はさらに、保持電流
が温度に強く依存するため構成が面倒になる。さらにサ
イダックは高価であることも欠点として重大である。な
ぜなら例えば従来の点弧装置ですでに２つのサイダック
が必要とされるからである。
【００１７】本発明による点弧回路をＩＧＢＴ（絶縁ゲ
ートバイポーラトランジスタ）を使用して実現すると特
に簡単である。この構成部品は例えば別の関連で、後か
ら公開されたドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５４
８００３号公報に示されている。そこではＩＧＢＴは阻
止形変換器と接続されて使用される。
【００１８】ＩＧＢＴを使用することにより、繰返し周
波数は３ｋＨｚのオーダーおよびそれ以上に高めること
ができる。これにより確実なパルスでの点弧が達成され
る。このパルスの持続時間は１８０ｎｓ以下である。
【００１９】ＩＧＢＴを使用することによりさらに所定
の点弧電圧を形成することが可能である。なぜなら点弧
パルスはＩＧＢＴのコレクタエミッタ電圧ＵCEの切換に
より形成されるからである。設定された特性内での動作
では耐用期間が長くなる。これは（スパークギャップの
場合のような）消耗が生じないためである。さらにＩＧ
ＢＴはサイダックに比べてコストが低くてすむ。
【００２０】点弧しにくいランプでもＩＧＢＴにより遅
延時間は最大でも２０ｍｓとなる。これと比較すると、
サイダックまたはスパークギャップを使用する場合の遅
延時間は数秒の領域にある。
【００２１】本発明の有利な別の実施形態は請求項１に
従属する付加的な請求項に記載されている。
【００２２】
【実施例】個々の実施形態、別の特徴および利点は、添
付の図に則して以下に詳細に説明される実施例に示され
ている。
【００２３】図１に示された点弧回路１０は入力端子２
ａ、２ｂを介して供給電圧Ｕvを供給される。この供給
電圧はＫＶＧまたはＥＶＧにより使用可能なように準備
される。出力端子３ａ、３ｂには点弧すべき高圧放電ラ
ンプが接続されている。これらの出力端子にて降下する
電圧はランプの点弧電圧Ｕignと称される。
【００２４】点弧トランス１２はその２次側Ｌ２で、点
弧すべきランプに接続される。この点弧トランスの１次
側Ｌ１はＩＧＢＴ１４の出力回路およびコンデンサＣ１
に接続されている。交流電圧Ｕvが使用される場合には
コンデンサＣ１は、ダイオードＤ１およびオーム抵抗Ｒ
１から成る直列回路を介してチャージされる。別の実施
例では個々のＤＣ入力電圧がコンデンサＣ１のチャージ
のために使用されるので、ダイオードＤ１は省略するこ
ともできる。
【００２５】ＩＧＢＴ１４にはフリーホイールダイオー
ドＤ２が並列接続されている。ＩＧＢＴ１４のゲート端
子はＩＧＢＴ制御回路１６に接続されている。点弧パル
スを形成するためにＩＧＢＴ制御回路は、ＩＧＢＴ１４
のゲート端子に印加されてこのＩＧＢＴを切換させる信
号、すなわちコレクタエミッタ電圧ＵCEをゼロに戻す信
号を形成する。これによりコンデンサＣ１が放電され
る。このため点弧トランス１２の１次側Ｌ１のパルスが
形成され、このパルスは選択された伝送特性に相応に２
次側Ｌ２に伝送される。２次側Ｌ２で発生するパルスは
点弧電圧Ｕignとして点弧すべき高圧放電ランプに印加
される。
【００２６】抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１は所望の繰
返し周波数に相応に設けられる。実現された実施例では
このコンデンサＣ１の容量は６８ｎＦであり、Ｒ１の抵
抗は２.２ｋΩであった。供給電圧Ｕvは３５０Ｖの交流
電圧である。選択されたＩＧＢＴの最大コレクタエミッ
タ電圧ＵCE は約６００Ｖであり、最大コレクタ電流Ｉc
は約２０Ａである。使用されたＩＧＢＴは、Internatio
nal Rectifier社のタイプＩＲＧＢＣ２０５、ＩＲＧＢ
Ｃ２０Ｕ、およびSiemens社のタイプＢＵＰ４０１であ
る。これらのＩＧＢＴの繰返し周波数は少なくとも２ｋ
Ｈｚ以上、パルス持続時間は０.５μｓ以下であり、有
利には繰返し周波数が少なくとも２.８ｋＨｚ以上、パ
ルス持続時間が０.２５μｓ以下である。
【００２７】きわめて良好な点弧特性が、繰返し周波数
が約３ｋＨｚかつ点弧パルス幅が約０.２μｓの場合に
達成された。
【００２８】図２においてはＩＧＢＴ制御回路１６の実
施例が詳細に示されている。このＩＧＢＴ制御回路はシ
ュミットトリガインバータＳＴ１を有し、このシュミッ
トトリガインバータは帰還結合回路を有し、この帰還結
合回路は、ダイオードＤ３および抵抗Ｒ２から成る直列
回路が抵抗Ｒ３に対して並列に設けられた並列回路から
構成される。シュミットトリガインバータＳＴ１の入力
側はコンデンサＣ１を介してアースされている。ＳＴ１
の出力側は別のシュミットトリガインバータＳＴ２に接
続されており、この別のシュミットトリガインバータの
出力側はＩＧＢＴ１４を制御するためのゲート電圧ＵG
を供給される。
【００２９】図３においてはＩＧＢＴ１４のゲート電圧
ＵGの時間特性が例として示されている。矩形パルスの
幅はこの実施例では２０μｓであり、繰返し周波数は約
２.５ｋＨｚ、またパルスの最大電圧は約１３.６Ｖであ
った。
【００３０】図４においてはコレクタ電流Ｉc、ＩＧＢ
Ｔ１４のコレクタエミッタ電圧ＵCE、および点弧過程中
の点弧電圧Ｕignの時間特性が示されている。ここで認
められるのは、時間特性を求めるために点弧回路の出力
端子が開放されたままであることである。特に注目すべ
きは矢印１８で示される点弧電圧Ｕignのピークの持続
時間である。この持続時間はこの実施例においては１９
０ｎｓしかない。
【００３１】図５においては、点弧の困難な高圧放電ラ
ンプのランプ電流２２およびランプ電圧２４の時間特性
が示されている。この高圧放電ランプは上述の点弧回路
により制御されている。注目すべきは特に時間軸の尺度
（２０ｍｓ）である。本発明の点弧回路により、すでに
第１の点弧パルス（矢印２０）でランプの点弧が行われ
る。本発明に対して従来の技術によっては点弧過程は複
数秒間持続し、１０００倍程度も長くなってしまう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による回路の基本回路図である。
【図２】ＩＧＢＴ制御回路の実施例を示す図である。
【図３】ＩＧＢＴのゲートでの電圧の時間特性を示す図
である。
【図４】コレクタ電流Ｉc、ＩＧＢＴ１４のコレクタエ
ミッタ電圧ＵCE 、および点弧電圧Ｕignの時間特性を示
す図である。
【図５】ランプ電流およびランプ電圧の特性を点弧パル
ス発生近傍の時間に依存して示す図である。
【符号の説明】 １０ 点弧回路 １２ 点弧トランス １４ ＩＧＢＴ １６ ＩＧＢＴ制御回路 １８ 点弧電圧のピーク ２０ 第１の点弧パルス ２２ ランプ電流 ２４ ランプ電圧

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 点弧トランス（１２）を有し、 該点弧トランスの２次側（Ｌ２）は点弧すべきランプに
    接続され、該点弧トランスの１次側（Ｌ１）は点弧パル
    スをトリガする回路に接続される、高圧放電ランプの点
    弧回路において、 前記点弧パルスをトリガする回路は、少なくとも２ｋＨ
    ｚ以上の繰返し周波数と０.５μｓ以下のパルス持続時
    間とを有する点弧パルスを形成する、ことを特徴とする
    高圧放電ランプの点弧回路。
  2. 【請求項２】 点弧パルスをトリガする回路は少なくと
    も１つのＩＧＢＴ（１４）を有する、請求項１に記載の
    回路。
  3. 【請求項３】 点弧パルスをトリガする回路はさらに制
    御回路（１６）を有し、 該制御回路（１６）は点弧パルスをトリガするために信
    号（ＵＧ）を形成してＩＧＢＴ（１４）に印加し、該信
    号によりＩＧＢＴ（１４）を切り換える、請求項２に記
    載の回路。
  4. 【請求項４】 ＩＧＢＴ（１４）は切換時にコンデンサ
    （Ｃ１）を放電させ、 点弧トランス（１２）の１次側（Ｌ１）は、コンデンサ
    （Ｃ１）および／またはＩＧＢＴ（１４）の出力回路に
    接続される、請求項１から３までのいずれか１項に記載
    の回路。
  5. 【請求項５】 ＩＧＢＴにフリーホイールダイオード
    （Ｄ２）が並列接続されている、請求項１から４までの
    いずれか１項に記載の回路。
  6. 【請求項６】 回路素子（１４）の出力回路に接続され
    るコンデンサ（Ｃ１）をチャージし、 コンデンサ（Ｃ１）および／または回路素子（１４）の
    出力回路を点弧トランス（１２）の１次側（Ｌ１）に接
    続するか、または該点弧トランス（１２）の１次側（Ｌ
    １）を介して接続し、 回路素子（１４）を、該回路素子（１４）の切換をトリ
    ガする信号（ＵＧ）により制御し、 点弧トランス（１２）の１次側（Ｌ１）に生じるパルス
    を該点弧トランスの２次側（Ｌ２）に伝送し、該パルス
    は０.５ｍｓ以下のパルス持続時間を有し、 点弧のトリガを、点弧トランス（１２）の２次側（Ｌ
    ２）に接続される高圧放電ランプ内で行う、ことを特徴
    とする高圧放電ランプの点弧方法。
JP10075471A 1997-03-24 1998-03-24 高圧放電ランプの点弧回路 Pending JPH10275687A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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DE19712258A DE19712258A1 (de) 1997-03-24 1997-03-24 Schaltung zur Zündung einer Hochdruckentladungslampe
DE19712258.2 1997-03-24

Publications (1)

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JPH10275687A true JPH10275687A (ja) 1998-10-13

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ID=7824413

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JP10075471A Pending JPH10275687A (ja) 1997-03-24 1998-03-24 高圧放電ランプの点弧回路

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US (1) US6008591A (ja)
EP (1) EP0868115B1 (ja)
JP (1) JPH10275687A (ja)
CA (1) CA2232850C (ja)
DE (2) DE19712258A1 (ja)

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