放電ランプを点弧するための点弧回路構成体および放電ランプの点弧方法
少なくとも１つの放電ランプを、該放電ランプに点弧電圧パルスを印加することにより点弧する点弧回路構成体が記載されており、この点弧回路構成体は次の特徴を有する：一次電圧パルスを供給するための少なくとも１つの電源回路、点弧電圧パルスを供給するための少なくとも１つの点弧回路、および前記一次電圧パルスを点弧回路に誘導的に入力結合して点弧電圧パルスを形成するための誘導的結合素子。この点弧回路構成体は、誘導性結合素子が、１／２５から１／４００までの領域から選択される電圧変換の変換比を有することを特徴とする。その他に、放電ランプに前記請求項による点弧回路構成体を使用して点弧電圧パルスを印加することにより点弧する方法も、以下の方法ステップを有する：ａ）並列に接続された放電ランプを備える点弧共振回路を形成し、ｂ）この点弧共振回路に点弧電圧パルスを形成するのである。この点弧回路構成体はとりわけＶＩＰランプを点弧するために使用され、このＶＩＰランプは５００℃から１０００℃の温度での動作ホット状態でも再点弧することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの放電ランプを、該放電ランプに点弧電圧パルスを印加することにより点弧する点弧回路構成体に関するものであり、この点弧回路構成体は次の特徴を有する：一次電圧パルスを供給するための少なくとも１つの電源回路、点弧電圧パルスを供給するための少なくとも１つの点弧回路、および前記一次電圧パルスを点弧回路に誘導的に入力結合して点弧電圧パルスを形成するための誘導性結合素子。点弧回路構成体の他に、この点弧回路構成体を使用した、放電ランプの点弧方法が記載される。
【０００２】
前記形式の点弧回路構成体は、それぞれＥＰ０９０３９６７Ａ１およびＥＰ０９８７９２８Ａ１から公知である。放電ランプの点弧の際には、ガスが放電ランプのランプ燃焼室内でイオン化される。このガスは例えば水銀蒸気からなる。そして導電性のプラズマが発生する。このプラズマは放電ランプの最初の発光を引き起こす。この発光とランプ燃焼室の内部電極の急速な加熱を維持するために、放電ランプは例えば正弦波状の交流電流（点弧引継ぎ電流）によって制御される。この交流電流の周波数は例えば２００ｋＨｚである。放電ランプの点弧引継ぎ電圧は室温では例えば１５０Ｖから５００Ｖである。数秒の領域（１秒以下から数秒）の点弧引継ぎ時間後に、本来の駆動電流を印加することができる。この駆動電流は正弦波状であるか、または矩形状を有する。このために必要な駆動電圧は例えば１５Ｖから２２５Ｖである。このフェーズ（１分から４分後）から放電ランプは所望の高温の駆動状態となり、ランプ燃焼室は高圧となり、最も高い発光効率と幅の広い放射スペクトルを以て駆動される。
【０００３】
点弧のために、放電ランプのランプ燃焼室の内部電極は点弧電圧パルスにより制御される。ガスのイオン化を引き起こすフラッシュオーバが発生する。点弧パルスは、多数の電圧パルスからなるパケット（電圧パルス列）である。１つの電圧パルス列内の電圧パルスのパルス列周波数は１ＭＨｚから１０ＭＨｚである。従って放電ランプを点弧するためには、ｋＶ領域のピーク電圧を有する点弧電圧パルスが必要である。従って点弧電圧パルスは高周波領域の高電圧パルス列（高電圧ＲＦバースト）である。この高電圧パルス列は点弧引継ぎ電圧に点弧過程中に重畳される。点弧回路構成体は、点弧引継ぎ電圧が最大の時に重畳が行われ、放電ランプが点弧されるように構成されている。
【０００４】
公知の点弧回路構成体は実質的に、電源回路と、共振回路の形態の点弧回路（点弧共振回路、二次共振回路）と、点弧トランスの形態の誘導性結合素子とからなる。放電ランプは点弧共振回路に対して電気的に並列に接続されている。電源回路では一次電圧パルスが形成される。点弧トランスによって一次電圧パルスは点弧共振回路に入力結合される。点弧共振回路には点弧電圧パルスが発生する。そして放電ランプが点弧される。点弧回路構成体の要素、とりわけ誘導性結合素子の点弧トランスは、点弧共振回路にできるだけ大きなＱが生じるように構成されている。このＱは１００以上である。
【０００５】
放電ランプを点弧するための点弧回路構成体は、例えばいわゆる電子的前置スイッチング装置（ＥＶＧ）に実現される。このＥＶＧは電気エネルギーを使用可能な電源電圧から変換し、放電ランプを最適の電圧領域、電流領域、および周波数領域で駆動できるようにする。放電ランプは例えば高圧ランプまたは超高圧ランプであり、ビデオランプおよびプロジェクタランプ（ＶＩＰランプ）として使用される。
【０００６】
ランプ温度が比較的に低い場合（例えば室温が約２０℃）、点弧電圧パルスのピーク電圧は、ランプの内部電極間にフラッシュオーバを励起するのに数百から数千Ｖで十分である。ランプ温度が高ければ高いほど、高圧ランプないしは超高圧ランプの点弧に必要なピーク電圧は高くなる。ＶＩＰランプの場合、通常の駆動温度は９５０℃から１０５０℃である。内部電極間のフラッシュオーバに必要な点弧電圧は、この温度では極端に高くなる。なぜならランプ燃焼室内のガスが、存在するガス圧のため強い絶縁作用を引き起こすからである。そのため、ＶＩＰランプを、これを再び点弧できるようになる前に冷却しなければならない。燃焼室の温度は、現在の前置スイッチング装置では約５００℃まで低下しなければならない。約１０００℃であるＶＩＰランプのトーチ駆動温度から出発して、５００℃までの冷却には約３０秒かかる。３０秒の冷却時間内では、ＶＩＰランプの再点弧（高温再点弧）は付加的手段なしでは失敗する。
【０００７】
本発明の課題は、放電ランプをランプの冷却時間内でも点弧することのできる点弧回路構成体を提供することである。
【０００８】
この課題を解決するために、少なくとも１つの放電ランプを、該放電ランプに点弧電圧パルスを印加することにより点弧する点弧回路構成体が記載されており、この点弧回路構成体は次の特徴を有する：一次電圧パルスを供給するための少なくとも１つの電源回路、点弧電圧パルスを供給するための少なくとも１つの点弧回路、および前記一次電圧パルスを点弧回路に誘導的に入力結合して点弧電圧パルスを形成するための誘導性結合素子。この点弧回路構成体は、誘導性結合素子が、１／２５から１／４００を含むまでの領域から選択される電圧変換の変換比を有することを特徴とする。有利には変換比は１／４０から１／２００を含むまでの領域から、とりわけ１／４０から１／７０を含むまでの領域から選択される。
【０００９】
この課題を解決するために、放電ランプに前記請求項による点弧回路構成体を使用して点弧電圧パルスを印加することにより点弧する方法も、以下の方法ステップを有する：ａ）並列に接続された放電ランプを備える点弧共振回路を形成し、ｂ）この点弧共振回路に点弧電圧パルスを形成するのである。
【００１０】
放電ランプないしは放電ランプの内部電極は別の要素と共に点弧共振回路に接続される。点弧回路は必要な反応性構成部材を全て有する。高変換比と、点弧回路または結合素子に発生する共振電圧上昇によって、非常に高いピーク電圧を備える高周波点弧パルスが点弧回路に形成される。有利には１０ｋＶから５０ｋＶのピーク電圧、特に有利には１５ｋＶから２５ｋＶのピーク電圧を有する点弧電圧パルスが形成される。
【００１１】
ＭＨｚ領域のパルスシーケンス周波数を有する高周波電圧パルスが形成される。有利な実施形態では、点弧電圧パルスは０．５ＭＨｚから３０ＭＨｚのパルスシーケンス周波数により、特に有利には０．９ＭＨｚから１０ＭＨｚのパルスシーケンス周波数により形成される。特に良好な結果は、１．５ＭＨｚのパルスシーケンス周波数により得られた。
【００１２】
このパルスシーケンス周波数と高電圧によって、点弧電圧パルスの点弧パルス持続を短時間維持することができる。点弧パルス持続時間は５０μｓ以下である。有利な構成では、５μｓから３０μｓの領域の点弧パルス持続時間を有する点弧電圧パルスが形成される。とりわけ２０μｓ以下の点弧パルス持続時間が可能である。この比較的に短い点弧パルス持続時間で、放電ランプが高温である場合でも変換比が高いので放電ランプを点弧するのに十分である。
【００１３】
頻繁な点弧反復によって点弧確率が上昇する。従って別の構成によれば、点弧電圧パルスは、５０Ｈｚから１０ｋＨｚの領域の反復周波数（反復率）により、特に有利には１００Ｈｚから１ｋＨｚの領域の反復周波数により形成される。この反復周波数により点弧電圧パルスが点弧回路に入力結合される。比較的高い反復周波数、例えば１ｋＨｚにより、点弧が所定の時間インターバル内で成功する確率が高まる。
【００１４】
誘導性結合素子は少なくとも１つの点弧トランスを有する。この点弧トランスは、少なくとも１つの一次巻線を備える一次インダクタンスと、少なくとも１つの二次巻線を備える二次インダクタンスを有する。点弧トランスの二次インダクタンスは点弧回路の構成部分である。点弧回路は点弧共振回路として構成することができる。点弧トランスによって、電源回路に形成された一次電圧パルスが点弧共振回路に入力結合される。有利にはこのために点弧トランスは、強磁性コア（例えばフェライトコアまたは鉄粉コア）を備える高周波高電圧トランスである。高周波高電圧トランスは、これが単独で高電圧変換を行うように構成されている。従い高周波高電圧トランスは、例えば出力電圧が２５ｋＶのトランスである。このように構成された点弧トランスによって、点弧共振回路のＱが悪化するのを甘受することができる。点弧共振回路は１００以下のＱを有する。
【００１５】
誘導性結合素子は、相応に構成された点弧トランスだけを有することができる。有利な構成では、誘導性結合素子は少なくとも１つの結合トランスを有する。点弧トランスと結合トランスは、これらが共に誘導性結合素子を形成するように電気的に相互に接続されている。点弧トランスと結合トランスはそのために直列に接続されている。結合トランスの一次インダクタンスは電源回路の構成部分とすることができる。結合トランスの二次インダクタンスと点弧トランスの一次インダクタンスは電気的に接続されている。点弧トランスの二次インダクタンスはさらに点弧共振回路の構成部分である。
【００１６】
結合トランスは電圧適合に用いる。これにより、誘導性結合素子の高変換比が結合トランスと共に点弧トランスにより形成される。この変換比は、点弧トランスだけによって支持されるのではない。結果として点弧トランスの寄与が小さくなる。このことにより、二次インダクタンス、ひいては点弧トランスの二次巻線を小さく維持することができる。このことは以下の利点に結び付く。二次巻線のオーム性抵抗が比較的少ない巻数により、従って比較的短いワイヤ長により小さくなる。オーム性抵抗には放電ランプの駆動電流も通流し、このことにより回避すべき持続的電力損失が生じる。さらに結合トランスは、点弧共振回路と電源回路を分離する。これにより、点弧共振回路において点弧電圧パルスの形成に必要な共振性の電圧上昇が緩和される。
【００１７】
点弧トランスと結合トランスを上記のように組み合わせることにより、点弧回路構成体の別の構成部材が有利に構成されていれば、３０ｋＶ以上のピーク電圧を有する点弧電圧パルスを達成することができる。これは別の見方では、正のピークから負のピークまでで計算して６０ｋＶｓｓ（英語では６０ｋＶｐｐ）を有する電圧である（電圧がほぼ正弦波状であると仮定して）。
【００１８】
有利な構成では、誘導性結合素子は少なくとも１つの結合共振回路を有する。結合共振回路によって結合トランスを省略することができる。しかし有利には結合トランスを設け、結合共振回路が点弧トランスと結合トランスを電気的に相互に接続する。結合共振回路はタンク共振回路とも称される。この共振回路は、結合トランスと点弧トランスとの間に、これが点弧トランスの二次巻線の共振を引き受けるように挿入される。結合共振回路では共振性の電圧上昇が生じる。この電圧上昇は電源回路の一次電圧パルスによってトリガされる。これに対して点弧回路は点弧共振回路としては構成されていない。ここでは共振性の電圧上昇は生じない。点弧トランスを介しては点弧電圧パルスだけが放電ランプの内部電極に形成される。この構成でも、点弧トランスが誘導性結合素子全体の変換比を単独で決めるのではない。変換比の大きさはタンク回路の構成に非常に大きく依存しており、変換比は適切な容量性または誘導性タップ自体により決められるか、または結合トランスの寄与により付加的に決められる。例えばタンク共振回路は２ｋＶから１０ｋＶの電圧を展開する。これにより点弧トランスに対して中程度の変換比が可能である。電源回路形式によっては結合トランスを省略することができる。
【００１９】
電源回路は適切な高周波回路素子を有する。高周波回路素子は１つまたは複数の高周波スイッチングトランジスタを有する。高周波スイッチングトランジスタは、（電力）ＭＯＳトランジスタ、およびとりわけＣｏｏｌＭＯＳ(TM)トランジスタまたはｐｏｗｅｒＭＥＳＨ(TM)トランジスタまたはＦＤｍｅｓｈ(TM)トランジスタまたはシリコンカーバイトＦＥＴトランジスタである。
【００２０】
電源回路はパルス持続のために高電力を送出する。電源回路は、平均一次電力が３００Ｗから２ｋＷの間であるように設計されている。これにより、スイッチングに使用される高周波スイッチングトランジスタは、ピーク電流が１０Ａから１００Ａの間である電流パルスを導通する。ここではそのために、効率が十分に高いようにする。高周波スイッチングトランジスタに対する価格はその電流負荷能力に大きく依存する。電源の効率が高ければ高いほど、高周波スイッチングトランジスタに対する電流負荷能力を低く選択することができる。
【００２１】
有利な構成では、電源回路は一次電圧パルスを形成するために高周波スイッチング素子を有する。この高周波スイッチング素子はスイッチング負荷軽減部を備える。このことは一般的に、スイッチング素子のスイッチオン時に印加される電圧および導通される電流が同じであるか、またはほぼゼロであることを意味する。このようにして、スイッチング過程時に通常は発生する損失電力ピークを回避することができる。このようにして特に効率の高い電源回路が得られる。スイッチング負荷軽減部のさらなる重要な利点は、スイッチング周波数およびそれより上のスペクトルにおける電磁的障害成分（ＥＭＣ問題）を回避することである。
【００２２】
有利には電源回路は、クラスＥ、クラスＤおよびクラスＤＥのグループから選択されたトポロジーを有する。クラスＥおよびクラスＤＥは、特に良好なスイッチング負荷軽減を特徴とする。スイッチング負荷軽減が大きいので、通常は電源回路に対する供給電圧バッファとして必要な電解コンデンサを小さく選択することができる。さらにこのスイッチング段に対しては１つの高周波スイッチングトランジスタが必要なだけであり、この高周波スイッチングトランジスタは効率が高められているから制限的な電流負荷能力を有すればよい。従って比較的安価な点弧回路構成体が得られる。さらなる利点は、スイッチング段の出力電圧がさらなる整合なしで、スイッチング段に供給される直流電圧の線形性にほぼ追従することである。これにより高周波電圧を、電源回路に前置接続された電圧供給部を介して制御することができる。
【００２３】
クラスＥには２つの形式がある：トランジスタのドレイン端子ないしはコレクタ端子には並列回路または直列回路を接続することができる。第２の解決手段は、非常に小さな供給電圧により駆動することができることを特徴とする。従って比較的素子能力の小さい高電流トランジスタを使用することができる。
【００２４】
非常に良好なスイッチング負荷軽減は、クラスＤＥの高周波スイッチング段によっても達成される。このクラスは、２つのスイッチングトランジスタからなるハーフブリッジに基づく。使用されるスイッチングトランジスタは、クラスＥで使用されるスイッチングトランジスタよりも格段に小さな絶縁耐力しか必要としない。
【００２５】
この点弧回路構成体はとりわけ、高圧放電ランプ、およびビデオ技術およびプロジェクタ技術で使用される超高圧放電ランプに対するＥＶＧで使用される。高圧放電ランプのランプ燃焼室には２ｂａｒから２０ｂａｒの圧力が発生する。超高圧放電ランプでは１００ｂａｒから２００ｂａｒの領域で圧力が変動する。ここでの目的はできるだけ広い放射スペクトルを達成することである。ＶＩＰランプの電力は１００Ｗから３００Ｗの間であり、例えば１２０Ｗである。それより大きな電力および小さな電力も考えられる。この点弧回路構成体によりこのような放電ランプを、５００℃以上から１０００℃までの動作ホット状態でも点弧することができる。
【００２６】
まとめると本発明により以下の重要な利点が得られる。
・この点弧回路構成体により、放電ランプを５００℃以上の高温でも再点弧することができる。放電ランプの照明が中断した後に、新たな点弧のための冷却を必要としない。点弧休止が発生しない。
・本発明により、現在通常の点弧休止を維持するためにしばしば使用される点弧補助電極を省略することができる。
【００２７】
複数の実施例と所属の図面に基づいて本発明を以下、詳細に説明する。
図１，２，３Ａおよび３Ｂは、点弧回路構成体の種々の実施例の回路概略図である。
図４は、クラスＤＥの高周波周波数スイッチング段の回路概略図である。
【００２８】
点弧電圧パルスを印加することにより放電ランプ２を点弧するための点弧回路構成体１は、高圧放電ランプ２のためのＥＶＧ内に実現される。高圧放電ランプ２は、電力が１２０ＷのＶＩＰ放電ランプである。これに対する択一的実施例では、ＶＩＰ放電ランプは１００Ｗまたは３００Ｗの電力を有する。
【００２９】
点弧回路構成体１の主要な構成部材は、一次電圧パルスを形成するための電源回路１１、点弧電圧パルスを形成するための点弧回路１２、および一次電圧パルスを点弧回路１２に誘導的に入力結合するための誘導性結合素子１３である。一次電圧パルスを点弧回路１２に入力結合することにより点弧電圧パルスが発生する。
【００３０】
高圧放電ランプ２のランプ燃焼室２１内に配置された内部電極２２は点弧回路１２の構成部分である。点弧回路１２に形成される点弧電圧パルスは、内部電極２２間でフラッシュオーバを引き起こす。ランプ燃焼室２１内部のガスはイオン化される。点弧引継ぎのためのホットプラズマが形成される。
【００３１】
ホットプラズマを維持するために、高圧放電ランプ２には電圧供給ユニット１２２を介して正弦波状の点弧引継ぎ電圧が供給される。電圧供給ユニット１２２はＥＶＧに組み込まれており、１００ｋＨｚ領域にある１５０Ｖから５００Ｖの間の正弦波状点弧引継ぎ電圧を供給する。
【００３２】
電源回路１１には電圧供給ユニット１１１を介して適切な直流電圧が供給される。電源回路１１は、高周波スイッチング素子１１２を有する。高周波スイッチング素子１１２はスイッチング負荷軽減されている。このことは、スイッチオン時に印加される電圧および導通される電流がゼロまたはほぼゼロであることを意味する。高周波スイッチング素子１１２の構成部材は、少なくとも１つの高周波スイッチングトランジスタ１１３と少なくとも１つの高周波駆動回路１１４である。高周波スイッチングトランジスタ１１３は高周波駆動回路１１４により駆動制御される。高周波スイッチングトランジスタ１１３はＣｏｏｌＭＯＳ(TM)トランジスタである。これとは択一的な実施例では、ｐｏｗｅｒＭＥＳＨ(TM)トランジスタ、ＦＤｍｅｓｈ(TM)トランジスタまたはシリコンカーバイドＦＥＴトランジスタが使用される。高周波駆動回路１１４は高周波スイッチング信号を高周波スイッチングトランジスタ１１３に送出する。この高周波スイッチング信号は、点弧電圧パルスの達成すべきパルスシーケンス周波数に適合されている。このことは、電源回路１１で一次電圧パルスが形成され、この一次電圧パルスは点弧回路１２の点弧電圧パルスと同じ、または非常に類似するパルスシーケンス周波数を有することを意味する。
【００３３】
点弧回路構成体１により、放電ランプ２を点弧するための高周波点弧電圧パルスが形成される。点弧電圧パルスのパルスシーケンス周波数は、第１実施例では約１．５Ｈｚである。別の実施例によればパルスシーケンス周波数は４ＭＨｚである。点弧電圧パルスのピーク電圧は２２ｋＶである。これは４４ｋＶｓｓ（４４ｋＶｐｐ）に相当する。別の実施例では点弧電圧パルスのピーク電圧は３０ｋＶ（６０ｋＶｓｓ）である。点弧パルス持続時間は２０μｓである。別の実施例によれば点弧パルス持続時間は５μｓである。
【００３４】
誘導性結合素子１３は、約１／６０の電圧変換比を有する。この高い変換比により、ピーク電圧の高い高周波電圧パルスを形成することができる。高いピーク電圧により、ＶＩＰ高圧放電ランプを５００℃以上の高いトーチ表面温度でも点弧することができる。放電ランプの再点弧を成功させるための冷却フェーズを待機する必要がない。
【００３５】
高い変換比を達成するために、以下に３つの実施例を挙げる。
【００３６】
実施例１
所属の概略的回路が図１に示されている。誘導性結合素子１３は１つの点弧トランス１３１からだけなる。点弧トランス１３１は単独で高い変換比を提供する。点弧トランス１３１の一次インダクタンス１３１１は電源回路１１の構成部分である。点弧トランス１３１の二次インダクタンス１３１２は、点弧共振回路１２１として構成された点弧回路１２の構成部分である。点弧トランス１３１の一次インダクタンス１３１１と二次インダクタンス１３１２を介して、一次電圧パルスが点弧共振回路１２１に入力結合される。
【００３７】
点弧トランス１３１は、強磁性コアと、相応の巻数の一次インダクタンス１３１１および二次インダクタンス１３１２を有する高周波高電圧トランスである。点弧共振回路１２１は１００よりかなり小さいＱを有する。
【００３８】
二次インダクタンス１３１２は、同じ巻線のほぼ同じ２つの部分インダクタンスからなる。この部分インダクタンスは別の構成部材と共に、ほぼ対称の点弧共振回路１２１に統合される。これにより駆動電圧および点弧引継ぎ電圧を、点弧の高電圧パルスにより影響なしで供給することができる。
【００３９】
電源回路１１の高周波スイッチング素子１１２は、クラスＥ（大量生産トポロジー）の高周波スイッチング段を有する。
【００４０】
実施例２
相応する概略的回路図が図２に示されている。実施例１とは異なり、誘導性結合素子１３は点弧トランス１３１の他に結合トランス１３２を有する。高変換比は、点弧トランス１３１と結合トランス１３２との結合によって達成される。このために結合トランス１３２の一次インダクタンス１３２１は、電源回路１１の構成部分である。一次電圧パルスは結合トランス１３２の二次インダクタンス１３２２と点弧トランス１３１の一次インダクタンス１３１１を介して点弧共振回路１２１に入力結合される。結合トランス１３２を相応に構成することによって部分的変換比が達成される。従って点弧トランス１３１の部分変換比を低減することができる。誘導性結合素子１３全体の高い変換比はそのままである。
【００４１】
電源回路１１の高周波スイッチング素子１１２も同様に、とりわけパラレルトポロジーによるクラスＥの高周波スイッチング段を有する。
【００４２】
実施例３
所属の概略的回路が図３Ａと３Ｂに示されている。点弧回路１２は点弧共振回路としては構成されていない。これは点弧回路１２を、寄生エレメントを無視して、点弧電圧パルスの周波数領域では発振励起できないことを意味する。
【００４３】
点弧回路１２に点弧電圧パルスを誘導的に形成するために、誘導性結合素子１３はタンク共振回路（結合共振回路）１３３を有する。タンク共振回路１３３は容量性部分を有する（図３Ａ）。これとは択一的に、タンク共振回路１３３は、タッピングされたコイルを備えるタンク共振回路として構成される（タッピングされたタンク共振回路、図３Ｂ）。このタンク共振回路１３３は、先行の実施例の結合素子１３の改善形態では、結合トランス１３２と点弧トランス１３１との間に接続されている。点弧トランスの一次インダクタンス１３１１はタンク共振回路１３３の構成部分である。ここでも部分変換比がタンク共振回路により引き受けられる。従って点弧トランス１３１は比較的小さな変換比で間に合う。
【００４４】
前記実施例の他に、電源回路１１、点弧回路１２または結合素子１３とその構成部材を相応に構成することにより得られる多数の実施形態がある。例えば点弧トランス１３１の二次インダクタンス１３１２は図示しない実施例によればワンピースである。２つ以上の構成部材も同様に考えられる。別の実施形態では電源回路１１に対して、Ｅクラスのスイッチング段を備える高周波スイッチング素子１１２の代わりに、ＤＥクラスのスイッチング段を備える高周波スイッチング素子１１２が使用される。大量生産トポロジーによるＤＥスイッチング段が図４に示されている。このクラスの高周波スイッチング段は２つの高周波スイッチングトランジスタ１１３を有する。高周波スイッチングトランジスタの各々は固有の高周波駆動回路１１４により駆動制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】点弧回路構成体の種々の実施例の回路概略図である。
【図２】点弧回路構成体の種々の実施例の回路概略図である。
【図３Ａ】点弧回路構成体の種々の実施例の回路概略図である。
【図３Ｂ】点弧回路構成体の種々の実施例の回路概略図である。
【図４】クラスＤＥの高周波周波数スイッチング段の回路概略図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの放電ランプを、該放電ランプに点弧電圧パルスを印加することにより点弧する点弧回路構成体に関するものであり、この点弧回路構成体は次の特徴を有する：一次電圧パルスを供給するための少なくとも１つの電源回路、点弧電圧パルスを供給するための少なくとも１つの点弧回路、および前記一次電圧パルスを点弧回路に誘導的に入力結合して点弧電圧パルスを形成するための誘導性結合素子。点弧回路構成体の他に、この点弧回路構成体を使用した、放電ランプの点弧方法が記載される。
【０００２】
前記形式の点弧回路構成体は、それぞれＥＰ０９０３９６７Ａ１およびＥＰ０９８７９２８Ａ１から公知である。放電ランプの点弧の際には、ガスが放電ランプのランプ燃焼室内でイオン化される。このガスは例えば水銀蒸気からなる。そして導電性のプラズマが発生する。このプラズマは放電ランプの最初の発光を引き起こす。この発光とランプ燃焼室の内部電極の急速な加熱を維持するために、放電ランプは例えば正弦波状の交流電流（点弧引継ぎ電流）によって制御される。この交流電流の周波数は例えば２００ｋＨｚである。放電ランプの点弧引継ぎ電圧は室温では例えば１５０Ｖから５００Ｖである。数秒の領域（１秒以下から数秒）の点弧引継ぎ時間後に、本来の駆動電流を印加することができる。この駆動電流は正弦波状であるか、または矩形状を有する。このために必要な駆動電圧は例えば１５Ｖから２２５Ｖである。このフェーズ（１分から４分後）から放電ランプは所望の高温の駆動状態となり、ランプ燃焼室は高圧となり、最も高い発光効率と幅の広い放射スペクトルを以て駆動される。
【０００３】
点弧のために、放電ランプのランプ燃焼室の内部電極は点弧電圧パルスにより制御される。ガスのイオン化を引き起こすフラッシュオーバが発生する。点弧パルスは、多数の電圧パルスからなるパケット（電圧パルス列）である。１つの電圧パルス列内の電圧パルスのパルス列周波数は１ＭＨｚから１０ＭＨｚである。従って放電ランプを点弧するためには、ｋＶ領域のピーク電圧を有する点弧電圧パルスが必要である。従って点弧電圧パルスは高周波領域の高電圧パルス列（高電圧ＲＦバースト）である。この高電圧パルス列は点弧引継ぎ電圧に点弧過程中に重畳される。点弧回路構成体は、点弧引継ぎ電圧が最大の時に重畳が行われ、放電ランプが点弧されるように構成されている。
【０００４】
公知の点弧回路構成体は実質的に、電源回路と、共振回路の形態の点弧回路（点弧共振回路、二次共振回路）と、点弧トランスの形態の誘導性結合素子とからなる。放電ランプは点弧共振回路に対して電気的に並列に接続されている。電源回路では一次電圧パルスが形成される。点弧トランスによって一次電圧パルスは点弧共振回路に入力結合される。点弧共振回路には点弧電圧パルスが発生する。そして放電ランプが点弧される。点弧回路構成体の要素、とりわけ誘導性結合素子の点弧トランスは、点弧共振回路にできるだけ大きなＱが生じるように構成されている。このＱは１００以上である。
【０００５】
放電ランプを点弧するための点弧回路構成体は、例えばいわゆる電子的前置スイッチング装置（ＥＶＧ）に実現される。このＥＶＧは電気エネルギーを使用可能な電源電圧から変換し、放電ランプを最適の電圧領域、電流領域、および周波数領域で駆動できるようにする。放電ランプは例えば高圧ランプまたは超高圧ランプであり、ビデオランプおよびプロジェクタランプ（ＶＩＰランプ）として使用される。
【０００６】
ランプ温度が比較的に低い場合（例えば室温が約２０℃）、点弧電圧パルスのピーク電圧は、ランプの内部電極間にフラッシュオーバを励起するのに数百から数千Ｖで十分である。ランプ温度が高ければ高いほど、高圧ランプないしは超高圧ランプの点弧に必要なピーク電圧は高くなる。ＶＩＰランプの場合、通常の駆動温度は９５０℃から１０５０℃である。内部電極間のフラッシュオーバに必要な点弧電圧は、この温度では極端に高くなる。なぜならランプ燃焼室内のガスが、存在するガス圧のため強い絶縁作用を引き起こすからである。そのため、ＶＩＰランプを、これを再び点弧できるようになる前に冷却しなければならない。燃焼室の温度は、現在の前置スイッチング装置では約５００℃まで低下しなければならない。約１０００℃であるＶＩＰランプのトーチ駆動温度から出発して、５００℃までの冷却には約３０秒かかる。３０秒の冷却時間内では、ＶＩＰランプの再点弧（高温再点弧）は付加的手段なしでは失敗する。
【０００７】
本発明の課題は、放電ランプをランプの冷却時間内でも点弧することのできる点弧回路構成体を提供することである。
【０００８】
この課題を解決するために、少なくとも１つの放電ランプを、該放電ランプに点弧電圧パルスを印加することにより点弧する点弧回路構成体が記載されており、この点弧回路構成体は次の特徴を有する：一次電圧パルスを供給するための少なくとも１つの電源回路、点弧電圧パルスを供給するための少なくとも１つの点弧回路、および前記一次電圧パルスを点弧回路に誘導的に入力結合して点弧電圧パルスを形成するための誘導性結合素子。この点弧回路構成体は、誘導性結合素子が、１／２５から１／４００を含むまでの領域から選択される電圧変換の変換比を有することを特徴とする。有利には変換比は１／４０から１／２００を含むまでの領域から、とりわけ１／４０から１／７０を含むまでの領域から選択される。
【０００９】
この課題を解決するために、放電ランプに前記請求項による点弧回路構成体を使用して点弧電圧パルスを印加することにより点弧する方法も、以下の方法ステップを有する：ａ）並列に接続された放電ランプを備える点弧共振回路を形成し、ｂ）この点弧共振回路に点弧電圧パルスを形成するのである。
【００１０】
放電ランプないしは放電ランプの内部電極は別の要素と共に点弧共振回路に接続される。点弧回路は必要な反応性構成部材を全て有する。高変換比と、点弧回路または結合素子に発生する共振電圧上昇によって、非常に高いピーク電圧を備える高周波点弧パルスが点弧回路に形成される。有利には１０ｋＶから５０ｋＶのピーク電圧、特に有利には１５ｋＶから２５ｋＶのピーク電圧を有する点弧電圧パルスが形成される。
【００１１】
ＭＨｚ領域のパルスシーケンス周波数を有する高周波電圧パルスが形成される。有利な実施形態では、点弧電圧パルスは０．５ＭＨｚから３０ＭＨｚのパルスシーケンス周波数により、特に有利には０．９ＭＨｚから１０ＭＨｚのパルスシーケンス周波数により形成される。特に良好な結果は、１．５ＭＨｚのパルスシーケンス周波数により得られた。
【００１２】
このパルスシーケンス周波数と高電圧によって、点弧電圧パルスの点弧パルス持続を短時間維持することができる。点弧パルス持続時間は５０μｓ以下である。有利な構成では、５μｓから３０μｓの領域の点弧パルス持続時間を有する点弧電圧パルスが形成される。とりわけ２０μｓ以下の点弧パルス持続時間が可能である。この比較的に短い点弧パルス持続時間で、放電ランプが高温である場合でも変換比が高いので放電ランプを点弧するのに十分である。
【００１３】
頻繁な点弧反復によって点弧確率が上昇する。従って別の構成によれば、点弧電圧パルスは、５０Ｈｚから１０ｋＨｚの領域の反復周波数（反復率）により、特に有利には１００Ｈｚから１ｋＨｚの領域の反復周波数により形成される。この反復周波数により点弧電圧パルスが点弧回路に入力結合される。比較的高い反復周波数、例えば１ｋＨｚにより、点弧が所定の時間インターバル内で成功する確率が高まる。
【００１４】
誘導性結合素子は少なくとも１つの点弧トランスを有する。この点弧トランスは、少なくとも１つの一次巻線を備える一次インダクタンスと、少なくとも１つの二次巻線を備える二次インダクタンスを有する。点弧トランスの二次インダクタンスは点弧回路の構成部分である。点弧回路は点弧共振回路として構成することができる。点弧トランスによって、電源回路に形成された一次電圧パルスが点弧共振回路に入力結合される。有利にはこのために点弧トランスは、強磁性コア（例えばフェライトコアまたは鉄粉コア）を備える高周波高電圧トランスである。高周波高電圧トランスは、これが単独で高電圧変換を行うように構成されている。従い高周波高電圧トランスは、例えば出力電圧が２５ｋＶのトランスである。このように構成された点弧トランスによって、点弧共振回路のＱが悪化するのを甘受することができる。点弧共振回路は１００以下のＱを有する。
【００１５】
誘導性結合素子は、相応に構成された点弧トランスだけを有することができる。有利な構成では、誘導性結合素子は少なくとも１つの結合トランスを有する。点弧トランスと結合トランスは、これらが共に誘導性結合素子を形成するように電気的に相互に接続されている。点弧トランスと結合トランスはそのために直列に接続されている。結合トランスの一次インダクタンスは電源回路の構成部分とすることができる。結合トランスの二次インダクタンスと点弧トランスの一次インダクタンスは電気的に接続されている。点弧トランスの二次インダクタンスはさらに点弧共振回路の構成部分である。
【００１６】
結合トランスは電圧適合に用いる。これにより、誘導性結合素子の高変換比が結合トランスと共に点弧トランスにより形成される。この変換比は、点弧トランスだけによって支持されるのではない。結果として点弧トランスの寄与が小さくなる。このことにより、二次インダクタンス、ひいては点弧トランスの二次巻線を小さく維持することができる。このことは以下の利点に結び付く。二次巻線のオーム性抵抗が比較的少ない巻数により、従って比較的短いワイヤ長により小さくなる。オーム性抵抗には放電ランプの駆動電流も通流し、このことにより回避すべき持続的電力損失が生じる。さらに結合トランスは、点弧共振回路と電源回路を分離する。これにより、点弧共振回路において点弧電圧パルスの形成に必要な共振性の電圧上昇が緩和される。
【００１７】
点弧トランスと結合トランスを上記のように組み合わせることにより、点弧回路構成体の別の構成部材が有利に構成されていれば、３０ｋＶ以上のピーク電圧を有する点弧電圧パルスを達成することができる。これは別の見方では、正のピークから負のピークまでで計算して６０ｋＶｓｓ（英語では６０ｋＶｐｐ）を有する電圧である（電圧がほぼ正弦波状であると仮定して）。
【００１８】
有利な構成では、誘導性結合素子は少なくとも１つの結合共振回路を有する。結合共振回路によって結合トランスを省略することができる。しかし有利には結合トランスを設け、結合共振回路が点弧トランスと結合トランスを電気的に相互に接続する。結合共振回路はタンク共振回路とも称される。この共振回路は、結合トランスと点弧トランスとの間に、これが点弧トランスの二次巻線の共振を引き受けるように挿入される。結合共振回路では共振性の電圧上昇が生じる。この電圧上昇は電源回路の一次電圧パルスによってトリガされる。これに対して点弧回路は点弧共振回路としては構成されていない。ここでは共振性の電圧上昇は生じない。点弧トランスを介しては点弧電圧パルスだけが放電ランプの内部電極に形成される。この構成でも、点弧トランスが誘導性結合素子全体の変換比を単独で決めるのではない。変換比の大きさはタンク回路の構成に非常に大きく依存しており、変換比は適切な容量性または誘導性タップ自体により決められるか、または結合トランスの寄与により付加的に決められる。例えばタンク共振回路は２ｋＶから１０ｋＶの電圧を展開する。これにより点弧トランスに対して中程度の変換比が可能である。電源回路形式によっては結合トランスを省略することができる。
【００１９】
電源回路は適切な高周波回路素子を有する。高周波回路素子は１つまたは複数の高周波スイッチングトランジスタを有する。高周波スイッチングトランジスタは、（電力）ＭＯＳトランジスタ、およびとりわけＣｏｏｌＭＯＳ(TM)トランジスタまたはｐｏｗｅｒＭＥＳＨ(TM)トランジスタまたはＦＤｍｅｓｈ(TM)トランジスタまたはシリコンカーバイトＦＥＴトランジスタである。
【００２０】
電源回路はパルス持続のために高電力を送出する。電源回路は、平均一次電力が３００Ｗから２ｋＷの間であるように設計されている。これにより、スイッチングに使用される高周波スイッチングトランジスタは、ピーク電流が１０Ａから１００Ａの間である電流パルスを導通する。ここではそのために、効率が十分に高いようにする。高周波スイッチングトランジスタに対する価格はその電流負荷能力に大きく依存する。電源の効率が高ければ高いほど、高周波スイッチングトランジスタに対する電流負荷能力を低く選択することができる。
【００２１】
有利な構成では、電源回路は一次電圧パルスを形成するために高周波スイッチング素子を有する。この高周波スイッチング素子はスイッチング負荷軽減部を備える。このことは一般的に、スイッチング素子のスイッチオン時に印加される電圧および導通される電流が同じであるか、またはほぼゼロであることを意味する。このようにして、スイッチング過程時に通常は発生する損失電力ピークを回避することができる。このようにして特に効率の高い電源回路が得られる。スイッチング負荷軽減部のさらなる重要な利点は、スイッチング周波数およびそれより上のスペクトルにおける電磁的障害成分（ＥＭＣ問題）を回避することである。
【００２２】
有利には電源回路は、クラスＥ、クラスＤおよびクラスＤＥのグループから選択されたトポロジーを有する。クラスＥおよびクラスＤＥは、特に良好なスイッチング負荷軽減を特徴とする。スイッチング負荷軽減が大きいので、通常は電源回路に対する供給電圧バッファとして必要な電解コンデンサを小さく選択することができる。さらにこのスイッチング段に対しては１つの高周波スイッチングトランジスタが必要なだけであり、この高周波スイッチングトランジスタは効率が高められているから制限的な電流負荷能力を有すればよい。従って比較的安価な点弧回路構成体が得られる。さらなる利点は、スイッチング段の出力電圧がさらなる整合なしで、スイッチング段に供給される直流電圧の線形性にほぼ追従することである。これにより高周波電圧を、電源回路に前置接続された電圧供給部を介して制御することができる。
【００２３】
クラスＥには２つの形式がある：トランジスタのドレイン端子ないしはコレクタ端子には並列回路または直列回路を接続することができる。第２の解決手段は、非常に小さな供給電圧により駆動することができることを特徴とする。従って比較的素子能力の小さい高電流トランジスタを使用することができる。
【００２４】
非常に良好なスイッチング負荷軽減は、クラスＤＥの高周波スイッチング段によっても達成される。このクラスは、２つのスイッチングトランジスタからなるハーフブリッジに基づく。使用されるスイッチングトランジスタは、クラスＥで使用されるスイッチングトランジスタよりも格段に小さな絶縁耐力しか必要としない。
【００２５】
この点弧回路構成体はとりわけ、高圧放電ランプ、およびビデオ技術およびプロジェクタ技術で使用される超高圧放電ランプに対するＥＶＧで使用される。高圧放電ランプのランプ燃焼室には２ｂａｒから２０ｂａｒの圧力が発生する。超高圧放電ランプでは１００ｂａｒから２００ｂａｒの領域で圧力が変動する。ここでの目的はできるだけ広い放射スペクトルを達成することである。ＶＩＰランプの電力は１００Ｗから３００Ｗの間であり、例えば１２０Ｗである。それより大きな電力および小さな電力も考えられる。この点弧回路構成体によりこのような放電ランプを、５００℃以上から１０００℃までの動作ホット状態でも点弧することができる。
【００２６】
まとめると本発明により以下の重要な利点が得られる。
・この点弧回路構成体により、放電ランプを５００℃以上の高温でも再点弧することができる。放電ランプの照明が中断した後に、新たな点弧のための冷却を必要としない。点弧休止が発生しない。
・本発明により、現在通常の点弧休止を維持するためにしばしば使用される点弧補助電極を省略することができる。
【００２７】
複数の実施例と所属の図面に基づいて本発明を以下、詳細に説明する。
図１，２，３Ａおよび３Ｂは、点弧回路構成体の種々の実施例の回路概略図である。
図４は、クラスＤＥの高周波周波数スイッチング段の回路概略図である。
【００２８】
点弧電圧パルスを印加することにより放電ランプ２を点弧するための点弧回路構成体１は、高圧放電ランプ２のためのＥＶＧ内に実現される。高圧放電ランプ２は、電力が１２０ＷのＶＩＰ放電ランプである。これに対する択一的実施例では、ＶＩＰ放電ランプは１００Ｗまたは３００Ｗの電力を有する。
【００２９】
点弧回路構成体１の主要な構成部材は、一次電圧パルスを形成するための電源回路１１、点弧電圧パルスを形成するための点弧回路１２、および一次電圧パルスを点弧回路１２に誘導的に入力結合するための誘導性結合素子１３である。一次電圧パルスを点弧回路１２に入力結合することにより点弧電圧パルスが発生する。
【００３０】
高圧放電ランプ２のランプ燃焼室２１内に配置された内部電極２２は点弧回路１２の構成部分である。点弧回路１２に形成される点弧電圧パルスは、内部電極２２間でフラッシュオーバを引き起こす。ランプ燃焼室２１内部のガスはイオン化される。点弧引継ぎのためのホットプラズマが形成される。
【００３１】
ホットプラズマを維持するために、高圧放電ランプ２には電圧供給ユニット１２２を介して正弦波状の点弧引継ぎ電圧が供給される。電圧供給ユニット１２２はＥＶＧに組み込まれており、１００ｋＨｚ領域にある１５０Ｖから５００Ｖの間の正弦波状点弧引継ぎ電圧を供給する。
【００３２】
電源回路１１には電圧供給ユニット１１１を介して適切な直流電圧が供給される。電源回路１１は、高周波スイッチング素子１１２を有する。高周波スイッチング素子１１２はスイッチング負荷軽減されている。このことは、スイッチオン時に印加される電圧および導通される電流がゼロまたはほぼゼロであることを意味する。高周波スイッチング素子１１２の構成部材は、少なくとも１つの高周波スイッチングトランジスタ１１３と少なくとも１つの高周波駆動回路１１４である。高周波スイッチングトランジスタ１１３は高周波駆動回路１１４により駆動制御される。高周波スイッチングトランジスタ１１３はＣｏｏｌＭＯＳ(TM)トランジスタである。これとは択一的な実施例では、ｐｏｗｅｒＭＥＳＨ(TM)トランジスタ、ＦＤｍｅｓｈ(TM)トランジスタまたはシリコンカーバイドＦＥＴトランジスタが使用される。高周波駆動回路１１４は高周波スイッチング信号を高周波スイッチングトランジスタ１１３に送出する。この高周波スイッチング信号は、点弧電圧パルスの達成すべきパルスシーケンス周波数に適合されている。このことは、電源回路１１で一次電圧パルスが形成され、この一次電圧パルスは点弧回路１２の点弧電圧パルスと同じ、または非常に類似するパルスシーケンス周波数を有することを意味する。
【００３３】
点弧回路構成体１により、放電ランプ２を点弧するための高周波点弧電圧パルスが形成される。点弧電圧パルスのパルスシーケンス周波数は、第１実施例では約１．５Ｈｚである。別の実施例によればパルスシーケンス周波数は４ＭＨｚである。点弧電圧パルスのピーク電圧は２２ｋＶである。これは４４ｋＶｓｓ（４４ｋＶｐｐ）に相当する。別の実施例では点弧電圧パルスのピーク電圧は３０ｋＶ（６０ｋＶｓｓ）である。点弧パルス持続時間は２０μｓである。別の実施例によれば点弧パルス持続時間は５μｓである。
【００３４】
誘導性結合素子１３は、約１／６０の電圧変換比を有する。この高い変換比により、ピーク電圧の高い高周波電圧パルスを形成することができる。高いピーク電圧により、ＶＩＰ高圧放電ランプを５００℃以上の高いトーチ表面温度でも点弧することができる。放電ランプの再点弧を成功させるための冷却フェーズを待機する必要がない。
【００３５】
高い変換比を達成するために、以下に３つの実施例を挙げる。
【００３６】
実施例１
所属の概略的回路が図１に示されている。誘導性結合素子１３は１つの点弧トランス１３１からだけなる。点弧トランス１３１は単独で高い変換比を提供する。点弧トランス１３１の一次インダクタンス１３１１は電源回路１１の構成部分である。点弧トランス１３１の二次インダクタンス１３１２は、点弧共振回路１２１として構成された点弧回路１２の構成部分である。点弧トランス１３１の一次インダクタンス１３１１と二次インダクタンス１３１２を介して、一次電圧パルスが点弧共振回路１２１に入力結合される。
【００３７】
点弧トランス１３１は、強磁性コアと、相応の巻数の一次インダクタンス１３１１および二次インダクタンス１３１２を有する高周波高電圧トランスである。点弧共振回路１２１は１００よりかなり小さいＱを有する。
【００３８】
二次インダクタンス１３１２は、同じ巻線のほぼ同じ２つの部分インダクタンスからなる。この部分インダクタンスは別の構成部材と共に、ほぼ対称の点弧共振回路１２１に統合される。これにより駆動電圧および点弧引継ぎ電圧を、点弧の高電圧パルスにより影響なしで供給することができる。
【００３９】
電源回路１１の高周波スイッチング素子１１２は、クラスＥ（大量生産トポロジー）の高周波スイッチング段を有する。
【００４０】
実施例２
相応する概略的回路図が図２に示されている。実施例１とは異なり、誘導性結合素子１３は点弧トランス１３１の他に結合トランス１３２を有する。高変換比は、点弧トランス１３１と結合トランス１３２との結合によって達成される。このために結合トランス１３２の一次インダクタンス１３２１は、電源回路１１の構成部分である。一次電圧パルスは結合トランス１３２の二次インダクタンス１３２２と点弧トランス１３１の一次インダクタンス１３１１を介して点弧共振回路１２１に入力結合される。結合トランス１３２を相応に構成することによって部分的変換比が達成される。従って点弧トランス１３１の部分変換比を低減することができる。誘導性結合素子１３全体の高い変換比はそのままである。
【００４１】
電源回路１１の高周波スイッチング素子１１２も同様に、とりわけパラレルトポロジーによるクラスＥの高周波スイッチング段を有する。
【００４２】
実施例３
所属の概略的回路が図３Ａと３Ｂに示されている。点弧回路１２は点弧共振回路としては構成されていない。これは点弧回路１２を、寄生エレメントを無視して、点弧電圧パルスの周波数領域では発振励起できないことを意味する。
【００４３】
点弧回路１２に点弧電圧パルスを誘導的に形成するために、誘導性結合素子１３はタンク共振回路（結合共振回路）１３３を有する。タンク共振回路１３３は容量性部分を有する（図３Ａ）。これとは択一的に、タンク共振回路１３３は、タッピングされたコイルを備えるタンク共振回路として構成される（タッピングされたタンク共振回路、図３Ｂ）。このタンク共振回路１３３は、先行の実施例の結合素子１３の改善形態では、結合トランス１３２と点弧トランス１３１との間に接続されている。点弧トランスの一次インダクタンス１３１１はタンク共振回路１３３の構成部分である。ここでも部分変換比がタンク共振回路により引き受けられる。従って点弧トランス１３１は比較的小さな変換比で間に合う。
【００４４】
前記実施例の他に、電源回路１１、点弧回路１２または結合素子１３とその構成部材を相応に構成することにより得られる多数の実施形態がある。例えば点弧トランス１３１の二次インダクタンス１３１２は図示しない実施例によればワンピースである。２つ以上の構成部材も同様に考えられる。別の実施形態では電源回路１１に対して、Ｅクラスのスイッチング段を備える高周波スイッチング素子１１２の代わりに、ＤＥクラスのスイッチング段を備える高周波スイッチング素子１１２が使用される。大量生産トポロジーによるＤＥスイッチング段が図４に示されている。このクラスの高周波スイッチング段は２つの高周波スイッチングトランジスタ１１３を有する。高周波スイッチングトランジスタの各々は固有の高周波駆動回路１１４により駆動制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】点弧回路構成体の種々の実施例の回路概略図である。
【図２】点弧回路構成体の種々の実施例の回路概略図である。
【図３Ａ】点弧回路構成体の種々の実施例の回路概略図である。
【図３Ｂ】点弧回路構成体の種々の実施例の回路概略図である。
【図４】クラスＤＥの高周波周波数スイッチング段の回路概略図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの放電ランプ（２）を、該放電ランプに点弧電圧パルスを印加することにより点弧する点弧回路構成体（１）であって、該点弧回路構成体は、
一次電圧パルスを供給するための少なくとも１つの電源回路（１１）と、点弧電圧パルスを供給するための少なくとも１つの点弧回路（１２）と、前記一次電圧パルスを前記点弧回路に誘導的に入力結合して点弧電圧パルスを形成するための誘導性結合素子（１３）とを有する形式の点弧回路構成体において、
前記誘導性結合素子（１３）は、１／２５から１／４００をまでの領域から選択される電圧変換比を有することを特徴とする点弧回路構成体。
【請求項２】
請求項１記載の点弧回路構成体であって、
前記変換比は、１／４０から１／２００までの領域から、とりわけ１／４０から１／７０までの領域から選択される点弧回路構成体。
【請求項３】
請求項１または２記載の点弧回路構成体であって、
前記誘導性結合素子は少なくとも１つの点弧トランス（１３１）を有する点弧回路構成体。
【請求項４】
請求項３記載の点弧回路構成体であって、
前記点弧トランスは、強磁性コアを備える高周波高電圧トランスである点弧回路構成体。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項記載の点弧回路構成体であって、
前記点弧回路は、Ｑが１００以下である点弧共振回路を有する点弧回路構成体。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項記載の点弧回路構成体であって、
前記誘導性結合素子は少なくとも１つの結合トランス（１３２）を有する点弧回路構成体。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一項記載の点弧回路構成体であって、
前記誘導性結合素子は少なくとも１つの結合共振回路（１３３）を有する点弧回路構成体。
【請求項８】
請求項７記載の点弧回路構成体であって、
前記結合共振回路（１３３）は、前記点弧トランスと前記結合トランスとを電気的に相互に接続する点弧回路構成体。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一項記載の点弧回路構成体であって、
前記一次電圧パルスを形成するための前記電源回路は、スイッチング負荷軽減部を備える高周波スイッチング素子（１１２）を有する点弧回路構成体。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか一項記載の点弧回路構成体であって、
前記電源回路は、クラスＥ、クラスＤおよびクラスＤＥのグループから選択されたトポロジーを有する点弧回路構成体。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか一項記載の点弧回路構成体を使用して、点弧電圧パルスを印加することにより放電ランプを点弧する方法において、
ａ）放電ランプが並列接続された点弧共振回路を形成し、
ｂ）点弧電圧パルスを前記点弧共振回路に形成する、ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法であって、
１０ｋＶから５０ｋＶのピーク電圧、特に有利には１５ｋＶから２５ｋＶのピーク電圧を有する点弧電圧パルスを形成する方法。
【請求項１３】
請求項１１または１２記載の方法であって、
０．５ＭＨｚから３０ＭＨｚのパルスシーケンス周波数、特に有利には０．９ＭＨｚから１０ＭＨｚのパルスシーケンス周波数を有する点弧電圧パルスを形成する方法。
【請求項１４】
請求項１１から１３までのいずれか一項記載の方法であって、
５μｓから３０μｓの領域の点弧パルス持続時間を有する点弧電圧パルスを形成する方法。
【請求項１５】
請求項１１から１４までのいずれか一項記載の方法であって、
点弧電圧パルスの形成は、５０Ｈｚから１０ｋＨｚの領域、有利には１００Ｈｚから１ｋＨｚの領域の反復周波数により繰返される方法。
【請求項１６】
請求項１１から１５までのいずれか一項記載の方法であって、
点弧は、放電ランプの５００℃以上のランプ温度で実行される方法。
【請求項１７】
請求項１１から１６までのいずれか一項記載の方法であって、
放電ランプとして、高圧放電ランプ、とりわけ超高圧放電ランプが使用される方法。
【請求項１】
少なくとも１つの放電ランプ（２）を、該放電ランプに点弧電圧パルスを印加することにより点弧する点弧回路構成体（１）であって、該点弧回路構成体は、
一次電圧パルスを供給するための少なくとも１つの電源回路（１１）と、点弧電圧パルスを供給するための少なくとも１つの点弧回路（１２）と、前記一次電圧パルスを前記点弧回路に誘導的に入力結合して点弧電圧パルスを形成するための誘導性結合素子（１３）とを有する形式の点弧回路構成体において、
前記誘導性結合素子（１３）は、１／２５から１／４００をまでの領域から選択される電圧変換比を有することを特徴とする点弧回路構成体。
【請求項２】
請求項１記載の点弧回路構成体であって、
前記変換比は、１／４０から１／２００までの領域から、とりわけ１／４０から１／７０までの領域から選択される点弧回路構成体。
【請求項３】
請求項１または２記載の点弧回路構成体であって、
前記誘導性結合素子は少なくとも１つの点弧トランス（１３１）を有する点弧回路構成体。
【請求項４】
請求項３記載の点弧回路構成体であって、
前記点弧トランスは、強磁性コアを備える高周波高電圧トランスである点弧回路構成体。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項記載の点弧回路構成体であって、
前記点弧回路は、Ｑが１００以下である点弧共振回路を有する点弧回路構成体。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項記載の点弧回路構成体であって、
前記誘導性結合素子は少なくとも１つの結合トランス（１３２）を有する点弧回路構成体。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一項記載の点弧回路構成体であって、
前記誘導性結合素子は少なくとも１つの結合共振回路（１３３）を有する点弧回路構成体。
【請求項８】
請求項７記載の点弧回路構成体であって、
前記結合共振回路（１３３）は、前記点弧トランスと前記結合トランスとを電気的に相互に接続する点弧回路構成体。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一項記載の点弧回路構成体であって、
前記一次電圧パルスを形成するための前記電源回路は、スイッチング負荷軽減部を備える高周波スイッチング素子（１１２）を有する点弧回路構成体。
【請求項１０】
請求項１から９までのいずれか一項記載の点弧回路構成体であって、
前記電源回路は、クラスＥ、クラスＤおよびクラスＤＥのグループから選択されたトポロジーを有する点弧回路構成体。
【請求項１１】
請求項１から１０までのいずれか一項記載の点弧回路構成体を使用して、点弧電圧パルスを印加することにより放電ランプを点弧する方法において、
ａ）放電ランプが並列接続された点弧共振回路を形成し、
ｂ）点弧電圧パルスを前記点弧共振回路に形成する、ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法であって、
１０ｋＶから５０ｋＶのピーク電圧、特に有利には１５ｋＶから２５ｋＶのピーク電圧を有する点弧電圧パルスを形成する方法。
【請求項１３】
請求項１１または１２記載の方法であって、
０．５ＭＨｚから３０ＭＨｚのパルスシーケンス周波数、特に有利には０．９ＭＨｚから１０ＭＨｚのパルスシーケンス周波数を有する点弧電圧パルスを形成する方法。
【請求項１４】
請求項１１から１３までのいずれか一項記載の方法であって、
５μｓから３０μｓの領域の点弧パルス持続時間を有する点弧電圧パルスを形成する方法。
【請求項１５】
請求項１１から１４までのいずれか一項記載の方法であって、
点弧電圧パルスの形成は、５０Ｈｚから１０ｋＨｚの領域、有利には１００Ｈｚから１ｋＨｚの領域の反復周波数により繰返される方法。
【請求項１６】
請求項１１から１５までのいずれか一項記載の方法であって、
点弧は、放電ランプの５００℃以上のランプ温度で実行される方法。
【請求項１７】
請求項１１から１６までのいずれか一項記載の方法であって、
放電ランプとして、高圧放電ランプ、とりわけ超高圧放電ランプが使用される方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【公表番号】特表２００９−５０３７７３（Ｐ２００９−５０３７７３Ａ）
【公表日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５２３２５３（Ｐ２００８−５２３２５３）
【出願日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００６／００７４６９
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０８７８３６
【国際公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【出願人】（３９０００９４７２）パテント−トロイハント−ゲゼルシヤフト フユール エレクトリツシエ グリユーラムペン ミツト ベシユレンクテル ハフツング (152)
【氏名又は名称原語表記】Ｐａｔｅｎｔ−Ｔｒｅｕｈａｎｄ−Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｆｕｅｒ ｅｌｅｋｔｒｉｓｃｈｅ Ｇｌｕｅｈｌａｍｐｅｎ ｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｈｅｌｌａｂｒｕｎｎｅｒ Ｓｔｒａｓｓｅ １， Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００６／００７４６９
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０８７８３６
【国際公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【出願人】（３９０００９４７２）パテント−トロイハント−ゲゼルシヤフト フユール エレクトリツシエ グリユーラムペン ミツト ベシユレンクテル ハフツング (152)
【氏名又は名称原語表記】Ｐａｔｅｎｔ−Ｔｒｅｕｈａｎｄ−Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｆｕｅｒ ｅｌｅｋｔｒｉｓｃｈｅ Ｇｌｕｅｈｌａｍｐｅｎ ｍｂＨ
【住所又は居所原語表記】Ｈｅｌｌａｂｒｕｎｎｅｒ Ｓｔｒａｓｓｅ １， Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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