高輝度放電ランプの高温再点灯のための低点灯電圧瞬時始動（関連出願に対する相互参照）本出願は、同時出願の「ＩＧＮＩＴＥＲＩＮＴＥＧＲＡＴＥＤＬＡＭＰＳＯＣＫＥＴＦＯＲＨＯＴＲＥ−ＳＴＲＩＫＥＯＦＨＩＧＨＩＮＴＥＮＳＩＴＹＤＩＳＣＨＡＲＧＥＬＡＭＰ」という名称の本出願の譲受人が所有する同時係属中の出願（代理人ドケット番号：２２０９３２）に関連する。
【課題】高輝度放電ランプの高温再点灯。
【解決手段】ランプアセンブリは、着脱自在のプラグイン高輝度放電（ＨＩＤ）ランプを選択的に収容するハウジングを含む。２５キロボルト未満においてランプの瞬時始動高温再点灯型の点灯を提供するため、変圧器及び電気回路がハウジング内に収容される。ＨＩＤランプの瞬時始動高温再点灯の回路は、２５キロボルト未満の振幅及び約２０ヘルツ〜約５００ヘルツの範囲の周波数を有するパルスを含む点灯電圧をＨＩＤランプに供給する。周波数は、好ましくは１００ヘルツを上回り、より好ましくは約１５０ヘルツである。パルスの振幅は、好ましくは約１５キロボルト未満、より好ましくは約８〜１０キロボルトである。パルス幅は約２００ナノ秒であり、パルスのピークは、約２ミリ秒の周期を伴って周期性を有する。
【解決手段】ランプアセンブリは、着脱自在のプラグイン高輝度放電（ＨＩＤ）ランプを選択的に収容するハウジングを含む。２５キロボルト未満においてランプの瞬時始動高温再点灯型の点灯を提供するため、変圧器及び電気回路がハウジング内に収容される。ＨＩＤランプの瞬時始動高温再点灯の回路は、２５キロボルト未満の振幅及び約２０ヘルツ〜約５００ヘルツの範囲の周波数を有するパルスを含む点灯電圧をＨＩＤランプに供給する。周波数は、好ましくは１００ヘルツを上回り、より好ましくは約１５０ヘルツである。パルスの振幅は、好ましくは約１５キロボルト未満、より好ましくは約８〜１０キロボルトである。パルス幅は約２００ナノ秒であり、パルスのピークは、約２ミリ秒の周期を伴って周期性を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電ランプに関し、より詳細には、ランプの瞬時始動高温再点灯が望ましいセラミックメタルハライド（ＣＭＨ）ランプなどの高輝度放電（ＨＩＤ）ランプに関する。本発明は、特に、ソケットアセンブリに対して交換可能であるＨＩＤランプにその用途が見出されるが、選択された各態様は、関連する使用法にその用途を見出すことができることを理解されたい。
【背景技術】
【０００２】
瞬時始動高温再点灯の用途においては、点灯電圧は、通常、約数十キロボルト（例えば、２５〜３０キロボルト）である。この高電圧により、点灯装置からランプソケットまで高電圧ケーブルを使用する必要があり、その結果、良好に電気的絶縁する。更に、これによってアセンブリの費用が上昇する。更に、高電圧ケーブルは、ランプ点灯の際にアンテナとして機能することにより、電磁干渉（ＥＭＩ）を放射する。この結果、医療などのＥＭＩの影響を受けやすい用途においては、高温再点灯が非現実的なものとなる場合がある。
【０００３】
自動車用放電ヘッドランプの環境などのその他の分野においては、点灯装置、ランプソケット、及びランプを単一のユニットに統合することが知られている。これらの用途においては、個々のコンポーネントが一体型のアセンブリとなっているため、ランプの交換が必要な場合には、ランプ、点灯装置、及びランプソケットの全体を廃棄した上で交換を行う。しかしながら、自動車以外の用途においては、コンポーネントの残りの部分の耐用寿命がＨＩＤランプの寿命によって限定されておらず、且つアセンブリ全体の交換に伴う追加費用が必要ないと考えられるため、このようなことは、経済的に実現不可能である。従って、商用照明、ディスプレイ照明、事務所、店舗、美術館、ステージ照明、テレビ及び映画スタジオなどの自動車以外の用途において、ＨＩＤランプの高温再点灯の用途に対するニーズが存在する。
【０００４】
消灯後にランプを再点灯するには、標準的なＨＩＤランプの場合、通常５分〜最大１５分の冷却時間が必要である。この冷却時間を必要とする理由は、ランプが熱い際には、ＨＩＤランプのアーク管の内部圧力が数十気圧にもなり得るためである。すなわち、ＨＩＤランプが高温である場合、低温のランプを始動できる５キロボルト未満の代表的な又は通常の点灯電圧では、離隔した電極間の高圧プラズマギャップに跨って再点灯するのに十分強力な電界を提供することができない。高温ランプのＨＩＤ瞬時始動再点灯（即ち、高温再点灯）を実現するには、非常に高い点灯電圧がアセンブリに必要である。自動車用放電ヘッドランプにおいては、通常２５キロボルトを上回る点灯パルスが使用されており、特殊な用途のその他の高温再点灯ＨＩＤランプにおいては、３０キロボルトを上回る点灯パルスが使用されている。
【０００５】
この高い点灯電圧により、多数の課題と追加費用が生じる。例えば、高点灯電圧は、電極先端部のスパッタリングを引き起こし、この結果、電極の有効寿命が短くなり、最終的にはランプ障害を発生させる。また、高点灯電圧は、アーク管の壁に電極材料を堆積させ、光を放射するプラズマからの光を遮断し、ランプ性能を劣化させる。更に、高点灯瞬時始動ＨＩＤシステムにおいては、望ましくないアーク放電を防止するために、必然的に絶縁を強化しなければならない。絶縁の強化によりランプの設計が複雑化し、費用が増大する。また、高点灯電圧は、特にＥＭＩを許容することができない特定の産業においては、深刻なＥＭＩ干渉の問題も提起し、システム設計者は、点灯パルスを遮断するための追加の予防策を講じなければならない。更に、高い点灯電圧を生成するために、点灯電圧生成器の費用も上昇する。
【０００６】
従って、従来の方法は、瞬時始動を実現するための極めて高価な解決法ということになる。空気の絶縁破壊電圧は、１ミリメートル当たり約３キロボルトである。２０キロボルトを上回るレベルの点灯電圧の場合には、絶縁破壊エアギャップは、標準的なＨＩＤランプにおける２ミリメートル未満から、瞬時始動照明システムにおける７ミリメートル超に増大する。この結果、標準設計を変更するために、高い点灯電圧の絶縁を提供し、高電圧定格のランプベース及びランプホルダを提供すると共に、点灯パルスの転送に必要とされる高電圧ケーブルを使用することにより、瞬時始動システムの費用が大幅に上昇することは明らかである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５２９８８３７Ａ号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、約２５キロボルトの高温再点灯用の点灯パルスは、極めて深刻なＥＭＩ干渉を引き起こすと共に、システムを遮断するための更なる労力も必要とする。交換可能なＨＩＤランプの高温再点灯の用途の改善された解決策と、信頼性が高く、反復可能であり、費用の低いアセンブリとが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ランプアセンブリは、高輝度放電（ＨＩＤ）ランプと、変圧器と、電気回路とを含み、２５キロボルト未満でランプの瞬時始動高温再点灯を提供する。
【００１０】
ＨＩＤランプの瞬時始動のための回路は、ＨＩＤランプに点灯電圧を供給する手段を含み、この手段は、２５キロボルト未満の振幅と、約２０ヘルツ〜約５００ヘルツの範囲の周波数とを有する絶縁破壊電圧パルスを供給する手段を含む。好ましくは、周波数は１００ヘルツを上回り、より好ましくは、周波数は約１５０ヘルツである。
【００１１】
供給手段の振幅は、好ましくは約１５キロボルト未満であり、より好ましくは、約８〜１０キロボルトである。供給手段のパルス幅は約２００ナノ秒であり、パルスのピークは約２ミリ秒の周期を伴って周期性を有する。
【００１２】
本発明の主な利益は、瞬時始動高温再点灯ＨＩＤランプアセンブリに関連する費用の削減である。
【００１３】
主な利益は、ＨＩＤランプの瞬時始動高温再点灯に必要とされる絶縁破壊電圧を大幅に減少できることである。
【００１４】
更に別の利益は、ＥＭＩの低減と、瞬時始動高温再点灯の用途に関連する取付具の設計における大きな柔軟性である。
【００１５】
本発明のその他の利益及び利点については、好適な実施形態の以下の詳細な説明を参照及び理解することによって明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来のＨＩＤの用途において使用されるランプソケットの斜視図である。
【図２】第１の好適な実施形態におけるランプアセンブリの分解斜視図である。
【図３】図２のソケットハウジングアセンブリの拡大斜視図である。
【図４】高温再点灯前の従来技術によるアーク管の概略図である。
【図５】従来技術の構成において使用される高温再点灯用点灯パルスのグラフである。
【図６】点灯パルス後の従来技術によるアーク管の図である。
【図７】瞬時始動高温再点灯の新しい点灯パルスの構成を示す図４と同様の図である。
【図８】瞬時始動高温再点灯の新しい点灯パルスの構成を示す図５と同様の図である。
【図９】瞬時始動高温再点灯の新しい点灯パルスの構成を示す図６と同様の図である。
【図１０】代表的なパルス反復周波数を有する、改善された点灯パルスの振幅の減少の概略図である。
【図１１】好適な電気回路の概略図である。
【図１２】好適な電気回路の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、ソケットハウジング内に着脱可能に保持される高輝度放電（ＨＩＤ）ランプ（図示なし）と共に通常使用される従来のランプソケットハウジング又はベース１００を示す。より詳しくは、ソケットハウジングは、関連する電源（図示なし）に接続された第１端部１０６、１０８をそれぞれ有する第１及び第２電源ケーブル１０２、１０４を含む。ランプアセンブリが瞬時始動高温再点灯の用途において使用される場合には、電源ケーブル１０２、１０４は、比較的丈夫な高電圧ケーブルであり、このケーブルは、約数十キロボルトの電圧を搬送する強力な絶縁を有し、これにより、ソケットハウジング内に収容されているランプに対して約２５キロボルト（２５ｋＶ）〜３０キロボルト（３０ｋＶ）の電圧点灯パルスを供給する。従って、これらの電源ケーブルは、安定器（図示なし）を含むと共に約数百ボルト（１２００ボルト未満）から２５ｋＶ〜３０ｋＶに電圧を昇圧する変圧器も含む電源から延在する。電源ケーブルの第２端部１１０、１１２は、ソケットハウジング内において終端しており、対応する凹部１２４、１２６内に収容された電気コネクタ１２０、１２２にそれぞれ電気的に接続される。これらの凹部、より詳しくは、コネクタは、コネクタを離隔させるエアギャップに跨った絶縁破壊を防止するために、既定の標準化された１２ｍｍの間隔などの既定の寸法だけ離隔する。
【００１８】
ソケットハウジングは、コネクタの間において、且つ、コネクタに対して直角に配設された第１及び第２スプリングクリップ１３０、１３２を更に含み、ＨＩＤランプのベース部分の両側に機械的に係合する。この場合も、後に比較するために、変圧器及び点灯装置アセンブリは、ソケットハウジングから離れた場所に配置されることになろう。
【００１９】
図２及び図３は、本発明の好適な実施形態を示す。具体的には、ランプアセンブリは、好ましくはセラミックハウジングであるランプソケットハウジング２００を含む。単一のケーブル２０２のみを示すが、このケーブルは、第１及び第２絶縁ワイヤを収容する低電圧ケーブルであり、或いは、それぞれの電源ケーブルが単一のワイヤを収容する場合には、第２電源ケーブル（図示なし）を提供することも可能であることを理解されたい。この場合も、ワイヤの第１端部２０６、２０８は、関連する電源（図示なし）と電気接続するように構成され、第２端部２１０、２１２は、動作可能な電気回路又は印刷回路基板（ＰＣＢ）２１４に接続する。更に、１２００ボルト未満の入力電圧を、２５０００ボルト（２５ｋＶ）未満、より好ましくは、８０００〜１００００ボルト（８〜１０ｋＶ）の所望の瞬時始動高温再点灯の電圧に昇圧するため、コアの周りに巻回された金属ワイヤからなる変圧器２１６もソケットハウジング２００に固定される。ハウジング２００は、変圧器及び印刷回路基板を収容するよう寸法設定された内部空洞を含む。そして、端部閉鎖部材２１８はハウジングの端部を閉鎖する。向かい合うコネクタ２２０、２２２は、関連する凹部２２４、２２６に収容される。更に、スプリングクリップ２３０、２３２がハウジングに固定され、スプリングクリップは、ＨＩＤランプ２４０及びランプの特にベース部分２４２の反対側の表面を機械的に把持するように構成される。ＨＩＤランプは、第１及び第２電極２４４、２４６を含み、電極は密封されたアーク管２４８内に収容され、既定の寸法又はアーク放電ギャップだけ離隔する。アーク管の内部に封入ガスが収容されており、電極間の十分な電位に応答して、封入ガスが絶縁破壊されてアークを確立し、封入ガスは、既定のスペクトルにおいて光を放射するプラズマとなる。第１及び第２外側リード２５０、２５２は、エンベロープから延在し、ソケットハウジングの電気コネクタ２２０、２２２と同一の寸法だけ離隔している。このように、ＨＩＤランプ２４０は、ソケットハウジングに着脱自在に固定され、その際、外側リード２５０、２５２が関連する凹部２２４、２２６内に収容されてコネクタ２２０、２２２との電気接続が確立される。そして、スプリングクリップ２３０、２３２がランプのベース部分２４２に機械的に係合する。
【００２０】
この好適な構成においては、変圧器が電気コネクタ２２０、２２２に隣接して配置されるため、必要とされる高電圧ワイヤの距離が非常に短い。この結果、ケーブル１０２、１０４のそれぞれのものが高電圧を搬送する図１の従来の構成と比較した際に、このアセンブリの潜在的なＥＭＩの影響は限定される。更に、印刷回路基板がセラミックハウジング内に収容される。この構成によれば、安定器は、離れた場所に配置されており、ランプの動作と関連する温度上昇が安定器の動作に悪影響を及ぼさない。高輝度放電ランプの瞬時始動高温再点灯の用途のために、点灯装置がランプソケット内に内蔵される。瞬時始動高温再点灯とは、例えばある期間にわたって消灯した後すぐに始動し、再度点灯した際には、１秒後にその定格光束の少なくとも８０％を放射するようにすぐに始動するランプのことである。安定器は、低電圧ケーブル２０２を通じて、数百ボルトの範囲の低電圧をランプソケットハウジング２００内に配設された点灯装置に対して供給する。点灯装置は、数百ボルトからＨＩＤの瞬時始動を実現するのに必要とされる電圧レベルに電圧を昇圧するために、変圧器２１６と共に回路又は印刷回路基板２１４を含む。この場合も、公知のように、従来２５キロボルト〜３０キロボルトの点灯パルスが使用されている。以下に開示するように、別の実施形態は、２５ｋＶ未満、好ましくは２０ｋＶ未満、且つより詳しくは、約８〜１０キロボルトのレベルの高温再点灯の点灯絶縁破壊電圧レベルを許容している。この統合型ランプソケットは、高電圧ケーブルを除去し、且つ高電圧の経路を本質的にほぼゼロに低減しているため、ＥＭＩが低減される。安定器は、取付具の設計において、光源から更に離れた場所に配置されているので、安定器の寿命及び信頼性は増大する。また、この取付具の設計は、大きな柔軟性も有する。更に、ランプを交換する必要がある場合には、点灯装置、電気回路、又はハウジングに関連する追加の交換費用を伴うことなく、ランプをハウジング２００から取り外すことができる。
【００２１】
図４〜図６は、高温再点灯の用途の従来技術による点灯電圧を例示する。図４に示すように、ＨＩＤランプ３４０は、アーク管３４８内に、アークギャップだけ離隔した第１及び第２電極３４４、３４６を含む。絶縁破壊電圧パルスに応答し、電子は、負の電極から、アーク管３４８内のプラズマを通って、第２又は正の電極３４６に移動すると考えられる。高温再点灯パルスは、図５において、１〜３ミリ秒にわたって印加される約２０キロボルト超のパルスとして図示又は表現される。この大きな絶縁破壊電圧は、電子が高温再点灯のために第２電極に到達することを保証している。
【００２２】
同様に、図７〜図９に示すように、本発明は、従来技術で必要とされる高い絶縁破壊電圧に対する代替の解決策を提供する。より詳しくは、ＨＩＤランプ４４０は、アーク管４４８内に収容された第１及び第２電極４４４、４４６を含む。電極間で一連のパルスが変化するので、高周波数の一連の点灯パルスを使用する。例えば、図８は、２００ナノ秒にわたる約１０キロボルトの点灯パルス（三角形状の点灯パルスとして示される）を２ミリ秒だけ離隔させることにより、ＨＩＤランプの瞬時始動高温再点灯が実現できることを示唆している。図９に示すように、個々のパルスにより、電子を正の電極に向かって推進させることができるものと考えられる。
【００２３】
図１０に示す実際の試験は、２０ヘルツの反復周波数で供給された約１３キロボルトの点灯パルスの振幅が、瞬時始動高温再点灯を提供するのに十分であったことを示している。同様に、１５０ヘルツの周波数における１０キロボルトのパルスは、ランプを正常に再始動させ、５００ヘルツの周波数における８キロボルトの一連のパルスも、瞬時始動高温再点灯を実現した。当業者には理解されるように、これは、従来技術において必要とされている約２５キロボルトのレベルからの大きな減少である。この結果、従来の瞬時始動構成に関して大きな節約が実現する。
【００２４】
標準的なＨＩＤランプは、通常、冷却時間と、２５キロボルト〜３０キロボルトの点灯電圧とが必要であり、高点灯電圧が電極のスパッタリングを引き起こすため、追加費用が発生する。スパッタリングは、電極の寿命を短縮し、ランプ障害を引き起こす。また、スパッタリングは、電極材料をアーク管の壁に堆積させ、これによりプラズマからの光が遮断され、ランプ性能を更に劣化させる。高点灯電圧は、アーク放電を防止するため、関連する絶縁の強化を必要としており、この結果、ランプの設計が更に複雑化し、追加費用が発生する。また、高点灯電圧は更に深刻なＥＭＩ干渉を生じ、システム設計において、点灯パルスに対する追加的な遮断の検討が必要となる。
【００２５】
一方、本発明は、低点灯電圧によるＨＩＤ瞬時始動を可能にすると共に、従来構成の高点灯電圧に関連する課題及び追加費用を低減する解決策を提供する。本発明によれば、ＨＩＤ瞬時始動システムが手頃な価格になると共に、事務所、倉庫、緊急照明などの更に一般的な用途に対する適用も可能となる。本発明及び関連する方法は、相対的に小さな振幅の複数の点灯パルスを使用して電極間の高圧プラズマガスを通じて電子を中継し、ＨＩＤランプが熱い際に、例えば高温再点灯などの瞬時始動を実現している。それぞれの点灯パルスは、電極先端部間のプラズマギャップ全体の中の一部分のみを移動するように電子を動かすものと考えられる。電子が第１又は負の電極における元の位置に振動して戻る前に、次の点灯パルスが印加され、これが電子をアークギャップの別の一部分に沿って移動させる。点灯パルスが高周波数において反復された際に、電子は、１つの電極から別のものにプラズマギャップを通じて移動し、その始動を実現するための点灯パルスの相対的に小さな大きさ又は振幅を結果的にもたらすことになると考えられる。理論的には、可能な限り高い周波数において点灯パルスを反復することが望ましいが、実際には、点灯パルスの反復周波数は、ハードウェア及びその他のシステムの考慮事項によって制限される。約５００ヘルツの周波数及び１０キロボルト未満の振幅において、反復する点灯パルスにより、十分な瞬時始動高温再点灯の結果が実現されている。１０００Ｈｚ及び２０００Ｈｚなどのように、点灯パルスの反復周波数が５００Ｈｚを上回る際には、瞬時始動を実現するための点灯パルスの振幅は、ほとんど変化しない。高周波数における回路及びランプの寄生容量及びインダクタンスが点灯パルスを減衰させるものと考えられ、点灯パルス周波数を更に増大させるための費用が大幅に増大することになる。従って、ランプアセンブリは、ランプの寿命、性能、費用、安全性、及びＥＭＩに関連する利点を実現できる。少ない材料が電極から蒸発するので、電極寿命が延長される。また、電極から蒸発する少ない材料は、アーク管の壁に堆積する少ない材料を意味する。従って、アーク管の暗化の速度が結果的に極めて小さくなり、極めて大きなルーメン維持力を有し、ルーメン出力が初期ルーメン出力のわずか５０％になった際に耐用ランプ寿命が終了すると考えられているため、このアーク管の暗化の低減により、ランプ寿命が延長される。
【００２６】
図１１及び図１２は、前述の瞬時始動高温再点灯の実施形態において使用される概略回路である。図１１は、４つの入力構成を示しており、この場合に、入力Ａ及びＢは、コンデンサ５００を充電するための直流（ＤＣ）入力（例えば、〜４００ボルト）である。定格スパークギャップ５０２の十分な電圧レベルを供給するため、電圧は、コンデンサ上において、時間の経過に伴って、所望のレベル（例えば、定格が〜３５０ボルト）に上昇する。スパークギャップ５０２はガス放電管であり、通常状態では導電性を有していない。スパークギャップ５０２の間の電圧が定格電圧（例えば、〜３５０ボルト）を超過した際に、スパークギャップ５０２内のガスがイオン化され、放電される。スパークギャップ５０２は、瞬間的に導電性を有するようになる。コンデンサ５００、スパークギャップ５０２、及び変圧器５０８の一次巻線５０６が電気的なループを形成する。コンデンサ５００内に保存されていた電荷がスパークギャップ５０２を通じて変圧器５０８の一次巻線５０６内に放出され、変圧器５０８の一次巻線５０６内に電圧パルスが生成される。変圧器５０８の一次巻線５０６内の電圧パルスは、ランプ５２０を瞬時始動させるため、変圧器５０８の巻線比だけ、変圧器５０８の二次巻線５１０上の格段に大きな電圧パルスに更に昇圧される。この場合、例えば５０：１の巻線比が利用されると、変圧器の一次側からの電圧は、ランプ５２０の１０ｋＶの瞬時始動高温再点灯電圧になるように昇圧される。抵抗器５０４を使用して放電電流を制御し、一例として５０ＫΩの定格が可能であるが、コンデンサ及びスパークギャップの定格と同様に、これらは、本発明の範囲及び意図を逸脱することなく変更可能である。ランプが再点灯したら、開回路はスパークギャップの定格電圧未満に降下するので、電圧パルスは生成されなくなる。
【００２７】
第３及び第４入力Ｃ、Ｄは、ランプの継続動作の低電圧ＡＣ入力である。例えば、約１０ｋＶの再点灯電圧が回路のフロントエンドに通過できないように、始動の際に電圧をクランプする回路のこの部分には、ＭＯＶ又はＺｅｎｅｒダイオード５２２が提供されている。また、回路を安定化させるため、この回路内にインダクタ５２４を提供することも可能である。
【００２８】
図１１の構成（４入力）は、回路の低電圧ランプ動作部分が高温再点灯部分から隔離されているという利点を有する。その一方で、安定器をランプから離して配置する場合には、ワイヤと関連する追加費用が存在する。
【００２９】
図１２は、瞬時始動高温再点灯ＨＩＤランプに関連して使用される代替回路である。より詳しくは、これは、ランプ動作の低電圧接続である第１及び第２入力Ｅ、Ｆを含む３入力構成を示す。第３入力Ｇは、コンデンサ６００を充電するために、瞬時始動高温再点灯の（回路の第１及び第２部分に共通である）第１入力Ｅ（例えば、〜４００Ｖ以上のＤＣ入力）に関連して動作する。スパークギャップ６０２及び抵抗器６０４は、図１１の実施形態との関係において参照したものと同様の定格を有し得る。スパークギャップ６０２の間の電圧が定格電圧（例えば、〜３５０ボルト）を超過した際に、スパークギャップ６０２内のガスがイオン化され、放電される。スパークギャップ６０２が瞬間的に導電性を有するようになる。コンデンサ６００、スパークギャップ６０２、及び変圧器６０８の一次巻線６０６が電気的なループを形成する。コンデンサ６００内に保存されていた電荷がスパークギャップ６０２を通じて変圧器６０８の一次巻線６０６内に放出され、変圧器６０８の一次巻線６０６内に電圧パルスが生成される。変圧器６０８の一次巻線６０６内の電圧パルスは、ランプ６２０を瞬時始動させるため、変圧器６０８の巻線比だけ、変圧器６０８の二次巻線６１０上における格段に大きな電圧パルスに更に昇圧される。電圧をクランプし、この場合にも回路の低電圧部分を保護するため、ＭＯＶ又はＺｅｎｅｒダイオード６２２が第１入力と第２入力の間に延在している。ランプが再始動したら、入力Ｅ、Ｆを通じて供給される低電圧のＡＣ電流がＨＩＤランプの動作を継続させることになる。
【００３０】
図１２の実施形態においては、回路の各部分が互いに完全に隔離されていないことを認識されたい。但し、この回路は、好適には３つのワイヤしか有しておらず、図１１の４つの入力接続と比較すると費用を節約できることになる。
【００３１】
従来の高温再点灯の用途と本発明によって実現されるものとの費用の差は、５０％以上にもなり得るものと考えられる。点灯パルスの周波数が増大した際に、必要とされる絶縁破壊電圧が低下することは知られていたが、これまでは、わずか約２０％の低減というレベルであった。驚くべきことに、この構成において、パルスパラメータは、実質的に絶縁破壊電圧の２０％を上回る低減を実現している。点灯バーストにおいて、点灯は、わずか０．２５秒未満だけオン状態にある。初期バーストがランプを再点灯するのに不十分である場合、回路は通常更に長い期間にわたってパルシングする。或いは、絶縁の損耗及び断裂を回避するため、点灯バーストを既定回数に制限することも想定される。これは、安定器回路に組み込むことができる。
【００３２】
単純な電子回路は、固定された周期及び等しい振幅と関連するため、パルスは、周期性を有すると共に同一振幅を有するものとして示すが、本発明は、このような構成に制限されるものではない。但し、通常は、可変周期及び可変振幅と関連する費用を使用する必要はない。更に、波は、ＨＩＤランプの瞬時始動高温再点灯に対する明白な影響を伴うことなく、三角、正方形、又は更にその他のパルス形状であって良い。Ｇ１２型ＨＩＤランプリードの間の標準的な間隔は、１２ミリメートルである。１３〜１４キロボルトにおいては、ランプベースのソケット内又は密封ガラス内におけるアーク放電の可能性が存在するため、１０キロボルト未満、より好ましくは、約８キロボルトのレベルにおける高温再点灯を実現する能力は、大きな改善である。
【００３３】
以上、好適な実施形態を参照して本発明について説明した。以上の詳細な説明を参照及び理解した際に、当業者が変更及び変形を想到するであろうことは、明らかである。本発明は、それらのすべての変更及び変形をも包含するものと解釈されることを意図する。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電ランプに関し、より詳細には、ランプの瞬時始動高温再点灯が望ましいセラミックメタルハライド（ＣＭＨ）ランプなどの高輝度放電（ＨＩＤ）ランプに関する。本発明は、特に、ソケットアセンブリに対して交換可能であるＨＩＤランプにその用途が見出されるが、選択された各態様は、関連する使用法にその用途を見出すことができることを理解されたい。
【背景技術】
【０００２】
瞬時始動高温再点灯の用途においては、点灯電圧は、通常、約数十キロボルト（例えば、２５〜３０キロボルト）である。この高電圧により、点灯装置からランプソケットまで高電圧ケーブルを使用する必要があり、その結果、良好に電気的絶縁する。更に、これによってアセンブリの費用が上昇する。更に、高電圧ケーブルは、ランプ点灯の際にアンテナとして機能することにより、電磁干渉（ＥＭＩ）を放射する。この結果、医療などのＥＭＩの影響を受けやすい用途においては、高温再点灯が非現実的なものとなる場合がある。
【０００３】
自動車用放電ヘッドランプの環境などのその他の分野においては、点灯装置、ランプソケット、及びランプを単一のユニットに統合することが知られている。これらの用途においては、個々のコンポーネントが一体型のアセンブリとなっているため、ランプの交換が必要な場合には、ランプ、点灯装置、及びランプソケットの全体を廃棄した上で交換を行う。しかしながら、自動車以外の用途においては、コンポーネントの残りの部分の耐用寿命がＨＩＤランプの寿命によって限定されておらず、且つアセンブリ全体の交換に伴う追加費用が必要ないと考えられるため、このようなことは、経済的に実現不可能である。従って、商用照明、ディスプレイ照明、事務所、店舗、美術館、ステージ照明、テレビ及び映画スタジオなどの自動車以外の用途において、ＨＩＤランプの高温再点灯の用途に対するニーズが存在する。
【０００４】
消灯後にランプを再点灯するには、標準的なＨＩＤランプの場合、通常５分〜最大１５分の冷却時間が必要である。この冷却時間を必要とする理由は、ランプが熱い際には、ＨＩＤランプのアーク管の内部圧力が数十気圧にもなり得るためである。すなわち、ＨＩＤランプが高温である場合、低温のランプを始動できる５キロボルト未満の代表的な又は通常の点灯電圧では、離隔した電極間の高圧プラズマギャップに跨って再点灯するのに十分強力な電界を提供することができない。高温ランプのＨＩＤ瞬時始動再点灯（即ち、高温再点灯）を実現するには、非常に高い点灯電圧がアセンブリに必要である。自動車用放電ヘッドランプにおいては、通常２５キロボルトを上回る点灯パルスが使用されており、特殊な用途のその他の高温再点灯ＨＩＤランプにおいては、３０キロボルトを上回る点灯パルスが使用されている。
【０００５】
この高い点灯電圧により、多数の課題と追加費用が生じる。例えば、高点灯電圧は、電極先端部のスパッタリングを引き起こし、この結果、電極の有効寿命が短くなり、最終的にはランプ障害を発生させる。また、高点灯電圧は、アーク管の壁に電極材料を堆積させ、光を放射するプラズマからの光を遮断し、ランプ性能を劣化させる。更に、高点灯瞬時始動ＨＩＤシステムにおいては、望ましくないアーク放電を防止するために、必然的に絶縁を強化しなければならない。絶縁の強化によりランプの設計が複雑化し、費用が増大する。また、高点灯電圧は、特にＥＭＩを許容することができない特定の産業においては、深刻なＥＭＩ干渉の問題も提起し、システム設計者は、点灯パルスを遮断するための追加の予防策を講じなければならない。更に、高い点灯電圧を生成するために、点灯電圧生成器の費用も上昇する。
【０００６】
従って、従来の方法は、瞬時始動を実現するための極めて高価な解決法ということになる。空気の絶縁破壊電圧は、１ミリメートル当たり約３キロボルトである。２０キロボルトを上回るレベルの点灯電圧の場合には、絶縁破壊エアギャップは、標準的なＨＩＤランプにおける２ミリメートル未満から、瞬時始動照明システムにおける７ミリメートル超に増大する。この結果、標準設計を変更するために、高い点灯電圧の絶縁を提供し、高電圧定格のランプベース及びランプホルダを提供すると共に、点灯パルスの転送に必要とされる高電圧ケーブルを使用することにより、瞬時始動システムの費用が大幅に上昇することは明らかである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５２９８８３７Ａ号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、約２５キロボルトの高温再点灯用の点灯パルスは、極めて深刻なＥＭＩ干渉を引き起こすと共に、システムを遮断するための更なる労力も必要とする。交換可能なＨＩＤランプの高温再点灯の用途の改善された解決策と、信頼性が高く、反復可能であり、費用の低いアセンブリとが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
ランプアセンブリは、高輝度放電（ＨＩＤ）ランプと、変圧器と、電気回路とを含み、２５キロボルト未満でランプの瞬時始動高温再点灯を提供する。
【００１０】
ＨＩＤランプの瞬時始動のための回路は、ＨＩＤランプに点灯電圧を供給する手段を含み、この手段は、２５キロボルト未満の振幅と、約２０ヘルツ〜約５００ヘルツの範囲の周波数とを有する絶縁破壊電圧パルスを供給する手段を含む。好ましくは、周波数は１００ヘルツを上回り、より好ましくは、周波数は約１５０ヘルツである。
【００１１】
供給手段の振幅は、好ましくは約１５キロボルト未満であり、より好ましくは、約８〜１０キロボルトである。供給手段のパルス幅は約２００ナノ秒であり、パルスのピークは約２ミリ秒の周期を伴って周期性を有する。
【００１２】
本発明の主な利益は、瞬時始動高温再点灯ＨＩＤランプアセンブリに関連する費用の削減である。
【００１３】
主な利益は、ＨＩＤランプの瞬時始動高温再点灯に必要とされる絶縁破壊電圧を大幅に減少できることである。
【００１４】
更に別の利益は、ＥＭＩの低減と、瞬時始動高温再点灯の用途に関連する取付具の設計における大きな柔軟性である。
【００１５】
本発明のその他の利益及び利点については、好適な実施形態の以下の詳細な説明を参照及び理解することによって明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来のＨＩＤの用途において使用されるランプソケットの斜視図である。
【図２】第１の好適な実施形態におけるランプアセンブリの分解斜視図である。
【図３】図２のソケットハウジングアセンブリの拡大斜視図である。
【図４】高温再点灯前の従来技術によるアーク管の概略図である。
【図５】従来技術の構成において使用される高温再点灯用点灯パルスのグラフである。
【図６】点灯パルス後の従来技術によるアーク管の図である。
【図７】瞬時始動高温再点灯の新しい点灯パルスの構成を示す図４と同様の図である。
【図８】瞬時始動高温再点灯の新しい点灯パルスの構成を示す図５と同様の図である。
【図９】瞬時始動高温再点灯の新しい点灯パルスの構成を示す図６と同様の図である。
【図１０】代表的なパルス反復周波数を有する、改善された点灯パルスの振幅の減少の概略図である。
【図１１】好適な電気回路の概略図である。
【図１２】好適な電気回路の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、ソケットハウジング内に着脱可能に保持される高輝度放電（ＨＩＤ）ランプ（図示なし）と共に通常使用される従来のランプソケットハウジング又はベース１００を示す。より詳しくは、ソケットハウジングは、関連する電源（図示なし）に接続された第１端部１０６、１０８をそれぞれ有する第１及び第２電源ケーブル１０２、１０４を含む。ランプアセンブリが瞬時始動高温再点灯の用途において使用される場合には、電源ケーブル１０２、１０４は、比較的丈夫な高電圧ケーブルであり、このケーブルは、約数十キロボルトの電圧を搬送する強力な絶縁を有し、これにより、ソケットハウジング内に収容されているランプに対して約２５キロボルト（２５ｋＶ）〜３０キロボルト（３０ｋＶ）の電圧点灯パルスを供給する。従って、これらの電源ケーブルは、安定器（図示なし）を含むと共に約数百ボルト（１２００ボルト未満）から２５ｋＶ〜３０ｋＶに電圧を昇圧する変圧器も含む電源から延在する。電源ケーブルの第２端部１１０、１１２は、ソケットハウジング内において終端しており、対応する凹部１２４、１２６内に収容された電気コネクタ１２０、１２２にそれぞれ電気的に接続される。これらの凹部、より詳しくは、コネクタは、コネクタを離隔させるエアギャップに跨った絶縁破壊を防止するために、既定の標準化された１２ｍｍの間隔などの既定の寸法だけ離隔する。
【００１８】
ソケットハウジングは、コネクタの間において、且つ、コネクタに対して直角に配設された第１及び第２スプリングクリップ１３０、１３２を更に含み、ＨＩＤランプのベース部分の両側に機械的に係合する。この場合も、後に比較するために、変圧器及び点灯装置アセンブリは、ソケットハウジングから離れた場所に配置されることになろう。
【００１９】
図２及び図３は、本発明の好適な実施形態を示す。具体的には、ランプアセンブリは、好ましくはセラミックハウジングであるランプソケットハウジング２００を含む。単一のケーブル２０２のみを示すが、このケーブルは、第１及び第２絶縁ワイヤを収容する低電圧ケーブルであり、或いは、それぞれの電源ケーブルが単一のワイヤを収容する場合には、第２電源ケーブル（図示なし）を提供することも可能であることを理解されたい。この場合も、ワイヤの第１端部２０６、２０８は、関連する電源（図示なし）と電気接続するように構成され、第２端部２１０、２１２は、動作可能な電気回路又は印刷回路基板（ＰＣＢ）２１４に接続する。更に、１２００ボルト未満の入力電圧を、２５０００ボルト（２５ｋＶ）未満、より好ましくは、８０００〜１００００ボルト（８〜１０ｋＶ）の所望の瞬時始動高温再点灯の電圧に昇圧するため、コアの周りに巻回された金属ワイヤからなる変圧器２１６もソケットハウジング２００に固定される。ハウジング２００は、変圧器及び印刷回路基板を収容するよう寸法設定された内部空洞を含む。そして、端部閉鎖部材２１８はハウジングの端部を閉鎖する。向かい合うコネクタ２２０、２２２は、関連する凹部２２４、２２６に収容される。更に、スプリングクリップ２３０、２３２がハウジングに固定され、スプリングクリップは、ＨＩＤランプ２４０及びランプの特にベース部分２４２の反対側の表面を機械的に把持するように構成される。ＨＩＤランプは、第１及び第２電極２４４、２４６を含み、電極は密封されたアーク管２４８内に収容され、既定の寸法又はアーク放電ギャップだけ離隔する。アーク管の内部に封入ガスが収容されており、電極間の十分な電位に応答して、封入ガスが絶縁破壊されてアークを確立し、封入ガスは、既定のスペクトルにおいて光を放射するプラズマとなる。第１及び第２外側リード２５０、２５２は、エンベロープから延在し、ソケットハウジングの電気コネクタ２２０、２２２と同一の寸法だけ離隔している。このように、ＨＩＤランプ２４０は、ソケットハウジングに着脱自在に固定され、その際、外側リード２５０、２５２が関連する凹部２２４、２２６内に収容されてコネクタ２２０、２２２との電気接続が確立される。そして、スプリングクリップ２３０、２３２がランプのベース部分２４２に機械的に係合する。
【００２０】
この好適な構成においては、変圧器が電気コネクタ２２０、２２２に隣接して配置されるため、必要とされる高電圧ワイヤの距離が非常に短い。この結果、ケーブル１０２、１０４のそれぞれのものが高電圧を搬送する図１の従来の構成と比較した際に、このアセンブリの潜在的なＥＭＩの影響は限定される。更に、印刷回路基板がセラミックハウジング内に収容される。この構成によれば、安定器は、離れた場所に配置されており、ランプの動作と関連する温度上昇が安定器の動作に悪影響を及ぼさない。高輝度放電ランプの瞬時始動高温再点灯の用途のために、点灯装置がランプソケット内に内蔵される。瞬時始動高温再点灯とは、例えばある期間にわたって消灯した後すぐに始動し、再度点灯した際には、１秒後にその定格光束の少なくとも８０％を放射するようにすぐに始動するランプのことである。安定器は、低電圧ケーブル２０２を通じて、数百ボルトの範囲の低電圧をランプソケットハウジング２００内に配設された点灯装置に対して供給する。点灯装置は、数百ボルトからＨＩＤの瞬時始動を実現するのに必要とされる電圧レベルに電圧を昇圧するために、変圧器２１６と共に回路又は印刷回路基板２１４を含む。この場合も、公知のように、従来２５キロボルト〜３０キロボルトの点灯パルスが使用されている。以下に開示するように、別の実施形態は、２５ｋＶ未満、好ましくは２０ｋＶ未満、且つより詳しくは、約８〜１０キロボルトのレベルの高温再点灯の点灯絶縁破壊電圧レベルを許容している。この統合型ランプソケットは、高電圧ケーブルを除去し、且つ高電圧の経路を本質的にほぼゼロに低減しているため、ＥＭＩが低減される。安定器は、取付具の設計において、光源から更に離れた場所に配置されているので、安定器の寿命及び信頼性は増大する。また、この取付具の設計は、大きな柔軟性も有する。更に、ランプを交換する必要がある場合には、点灯装置、電気回路、又はハウジングに関連する追加の交換費用を伴うことなく、ランプをハウジング２００から取り外すことができる。
【００２１】
図４〜図６は、高温再点灯の用途の従来技術による点灯電圧を例示する。図４に示すように、ＨＩＤランプ３４０は、アーク管３４８内に、アークギャップだけ離隔した第１及び第２電極３４４、３４６を含む。絶縁破壊電圧パルスに応答し、電子は、負の電極から、アーク管３４８内のプラズマを通って、第２又は正の電極３４６に移動すると考えられる。高温再点灯パルスは、図５において、１〜３ミリ秒にわたって印加される約２０キロボルト超のパルスとして図示又は表現される。この大きな絶縁破壊電圧は、電子が高温再点灯のために第２電極に到達することを保証している。
【００２２】
同様に、図７〜図９に示すように、本発明は、従来技術で必要とされる高い絶縁破壊電圧に対する代替の解決策を提供する。より詳しくは、ＨＩＤランプ４４０は、アーク管４４８内に収容された第１及び第２電極４４４、４４６を含む。電極間で一連のパルスが変化するので、高周波数の一連の点灯パルスを使用する。例えば、図８は、２００ナノ秒にわたる約１０キロボルトの点灯パルス（三角形状の点灯パルスとして示される）を２ミリ秒だけ離隔させることにより、ＨＩＤランプの瞬時始動高温再点灯が実現できることを示唆している。図９に示すように、個々のパルスにより、電子を正の電極に向かって推進させることができるものと考えられる。
【００２３】
図１０に示す実際の試験は、２０ヘルツの反復周波数で供給された約１３キロボルトの点灯パルスの振幅が、瞬時始動高温再点灯を提供するのに十分であったことを示している。同様に、１５０ヘルツの周波数における１０キロボルトのパルスは、ランプを正常に再始動させ、５００ヘルツの周波数における８キロボルトの一連のパルスも、瞬時始動高温再点灯を実現した。当業者には理解されるように、これは、従来技術において必要とされている約２５キロボルトのレベルからの大きな減少である。この結果、従来の瞬時始動構成に関して大きな節約が実現する。
【００２４】
標準的なＨＩＤランプは、通常、冷却時間と、２５キロボルト〜３０キロボルトの点灯電圧とが必要であり、高点灯電圧が電極のスパッタリングを引き起こすため、追加費用が発生する。スパッタリングは、電極の寿命を短縮し、ランプ障害を引き起こす。また、スパッタリングは、電極材料をアーク管の壁に堆積させ、これによりプラズマからの光が遮断され、ランプ性能を更に劣化させる。高点灯電圧は、アーク放電を防止するため、関連する絶縁の強化を必要としており、この結果、ランプの設計が更に複雑化し、追加費用が発生する。また、高点灯電圧は更に深刻なＥＭＩ干渉を生じ、システム設計において、点灯パルスに対する追加的な遮断の検討が必要となる。
【００２５】
一方、本発明は、低点灯電圧によるＨＩＤ瞬時始動を可能にすると共に、従来構成の高点灯電圧に関連する課題及び追加費用を低減する解決策を提供する。本発明によれば、ＨＩＤ瞬時始動システムが手頃な価格になると共に、事務所、倉庫、緊急照明などの更に一般的な用途に対する適用も可能となる。本発明及び関連する方法は、相対的に小さな振幅の複数の点灯パルスを使用して電極間の高圧プラズマガスを通じて電子を中継し、ＨＩＤランプが熱い際に、例えば高温再点灯などの瞬時始動を実現している。それぞれの点灯パルスは、電極先端部間のプラズマギャップ全体の中の一部分のみを移動するように電子を動かすものと考えられる。電子が第１又は負の電極における元の位置に振動して戻る前に、次の点灯パルスが印加され、これが電子をアークギャップの別の一部分に沿って移動させる。点灯パルスが高周波数において反復された際に、電子は、１つの電極から別のものにプラズマギャップを通じて移動し、その始動を実現するための点灯パルスの相対的に小さな大きさ又は振幅を結果的にもたらすことになると考えられる。理論的には、可能な限り高い周波数において点灯パルスを反復することが望ましいが、実際には、点灯パルスの反復周波数は、ハードウェア及びその他のシステムの考慮事項によって制限される。約５００ヘルツの周波数及び１０キロボルト未満の振幅において、反復する点灯パルスにより、十分な瞬時始動高温再点灯の結果が実現されている。１０００Ｈｚ及び２０００Ｈｚなどのように、点灯パルスの反復周波数が５００Ｈｚを上回る際には、瞬時始動を実現するための点灯パルスの振幅は、ほとんど変化しない。高周波数における回路及びランプの寄生容量及びインダクタンスが点灯パルスを減衰させるものと考えられ、点灯パルス周波数を更に増大させるための費用が大幅に増大することになる。従って、ランプアセンブリは、ランプの寿命、性能、費用、安全性、及びＥＭＩに関連する利点を実現できる。少ない材料が電極から蒸発するので、電極寿命が延長される。また、電極から蒸発する少ない材料は、アーク管の壁に堆積する少ない材料を意味する。従って、アーク管の暗化の速度が結果的に極めて小さくなり、極めて大きなルーメン維持力を有し、ルーメン出力が初期ルーメン出力のわずか５０％になった際に耐用ランプ寿命が終了すると考えられているため、このアーク管の暗化の低減により、ランプ寿命が延長される。
【００２６】
図１１及び図１２は、前述の瞬時始動高温再点灯の実施形態において使用される概略回路である。図１１は、４つの入力構成を示しており、この場合に、入力Ａ及びＢは、コンデンサ５００を充電するための直流（ＤＣ）入力（例えば、〜４００ボルト）である。定格スパークギャップ５０２の十分な電圧レベルを供給するため、電圧は、コンデンサ上において、時間の経過に伴って、所望のレベル（例えば、定格が〜３５０ボルト）に上昇する。スパークギャップ５０２はガス放電管であり、通常状態では導電性を有していない。スパークギャップ５０２の間の電圧が定格電圧（例えば、〜３５０ボルト）を超過した際に、スパークギャップ５０２内のガスがイオン化され、放電される。スパークギャップ５０２は、瞬間的に導電性を有するようになる。コンデンサ５００、スパークギャップ５０２、及び変圧器５０８の一次巻線５０６が電気的なループを形成する。コンデンサ５００内に保存されていた電荷がスパークギャップ５０２を通じて変圧器５０８の一次巻線５０６内に放出され、変圧器５０８の一次巻線５０６内に電圧パルスが生成される。変圧器５０８の一次巻線５０６内の電圧パルスは、ランプ５２０を瞬時始動させるため、変圧器５０８の巻線比だけ、変圧器５０８の二次巻線５１０上の格段に大きな電圧パルスに更に昇圧される。この場合、例えば５０：１の巻線比が利用されると、変圧器の一次側からの電圧は、ランプ５２０の１０ｋＶの瞬時始動高温再点灯電圧になるように昇圧される。抵抗器５０４を使用して放電電流を制御し、一例として５０ＫΩの定格が可能であるが、コンデンサ及びスパークギャップの定格と同様に、これらは、本発明の範囲及び意図を逸脱することなく変更可能である。ランプが再点灯したら、開回路はスパークギャップの定格電圧未満に降下するので、電圧パルスは生成されなくなる。
【００２７】
第３及び第４入力Ｃ、Ｄは、ランプの継続動作の低電圧ＡＣ入力である。例えば、約１０ｋＶの再点灯電圧が回路のフロントエンドに通過できないように、始動の際に電圧をクランプする回路のこの部分には、ＭＯＶ又はＺｅｎｅｒダイオード５２２が提供されている。また、回路を安定化させるため、この回路内にインダクタ５２４を提供することも可能である。
【００２８】
図１１の構成（４入力）は、回路の低電圧ランプ動作部分が高温再点灯部分から隔離されているという利点を有する。その一方で、安定器をランプから離して配置する場合には、ワイヤと関連する追加費用が存在する。
【００２９】
図１２は、瞬時始動高温再点灯ＨＩＤランプに関連して使用される代替回路である。より詳しくは、これは、ランプ動作の低電圧接続である第１及び第２入力Ｅ、Ｆを含む３入力構成を示す。第３入力Ｇは、コンデンサ６００を充電するために、瞬時始動高温再点灯の（回路の第１及び第２部分に共通である）第１入力Ｅ（例えば、〜４００Ｖ以上のＤＣ入力）に関連して動作する。スパークギャップ６０２及び抵抗器６０４は、図１１の実施形態との関係において参照したものと同様の定格を有し得る。スパークギャップ６０２の間の電圧が定格電圧（例えば、〜３５０ボルト）を超過した際に、スパークギャップ６０２内のガスがイオン化され、放電される。スパークギャップ６０２が瞬間的に導電性を有するようになる。コンデンサ６００、スパークギャップ６０２、及び変圧器６０８の一次巻線６０６が電気的なループを形成する。コンデンサ６００内に保存されていた電荷がスパークギャップ６０２を通じて変圧器６０８の一次巻線６０６内に放出され、変圧器６０８の一次巻線６０６内に電圧パルスが生成される。変圧器６０８の一次巻線６０６内の電圧パルスは、ランプ６２０を瞬時始動させるため、変圧器６０８の巻線比だけ、変圧器６０８の二次巻線６１０上における格段に大きな電圧パルスに更に昇圧される。電圧をクランプし、この場合にも回路の低電圧部分を保護するため、ＭＯＶ又はＺｅｎｅｒダイオード６２２が第１入力と第２入力の間に延在している。ランプが再始動したら、入力Ｅ、Ｆを通じて供給される低電圧のＡＣ電流がＨＩＤランプの動作を継続させることになる。
【００３０】
図１２の実施形態においては、回路の各部分が互いに完全に隔離されていないことを認識されたい。但し、この回路は、好適には３つのワイヤしか有しておらず、図１１の４つの入力接続と比較すると費用を節約できることになる。
【００３１】
従来の高温再点灯の用途と本発明によって実現されるものとの費用の差は、５０％以上にもなり得るものと考えられる。点灯パルスの周波数が増大した際に、必要とされる絶縁破壊電圧が低下することは知られていたが、これまでは、わずか約２０％の低減というレベルであった。驚くべきことに、この構成において、パルスパラメータは、実質的に絶縁破壊電圧の２０％を上回る低減を実現している。点灯バーストにおいて、点灯は、わずか０．２５秒未満だけオン状態にある。初期バーストがランプを再点灯するのに不十分である場合、回路は通常更に長い期間にわたってパルシングする。或いは、絶縁の損耗及び断裂を回避するため、点灯バーストを既定回数に制限することも想定される。これは、安定器回路に組み込むことができる。
【００３２】
単純な電子回路は、固定された周期及び等しい振幅と関連するため、パルスは、周期性を有すると共に同一振幅を有するものとして示すが、本発明は、このような構成に制限されるものではない。但し、通常は、可変周期及び可変振幅と関連する費用を使用する必要はない。更に、波は、ＨＩＤランプの瞬時始動高温再点灯に対する明白な影響を伴うことなく、三角、正方形、又は更にその他のパルス形状であって良い。Ｇ１２型ＨＩＤランプリードの間の標準的な間隔は、１２ミリメートルである。１３〜１４キロボルトにおいては、ランプベースのソケット内又は密封ガラス内におけるアーク放電の可能性が存在するため、１０キロボルト未満、より好ましくは、約８キロボルトのレベルにおける高温再点灯を実現する能力は、大きな改善である。
【００３３】
以上、好適な実施形態を参照して本発明について説明した。以上の詳細な説明を参照及び理解した際に、当業者が変更及び変形を想到するであろうことは、明らかである。本発明は、それらのすべての変更及び変形をも包含するものと解釈されることを意図する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高輝度放電（ＨＩＤ）ランプの瞬時始動用の回路であって、
前記ＨＩＤランプに点灯電圧を供給する手段であって、２５キロボルト未満の振幅と、約２０ヘルツ以上の周波数とを有する絶縁破壊電圧パルスを供給する手段を含む点灯電圧供給手段を有する回路。
【請求項２】
前記供給手段の前記周波数は１００ヘルツを上回る、請求項１に記載の回路。
【請求項３】
前記供給手段の前記周波数は約１５０ヘルツである、請求項１に記載の回路。
【請求項４】
前記供給手段の前記振幅は約１０キロボルトである、請求項３に記載の回路。
【請求項５】
前記供給手段の前記振幅は約１５キロボルト未満である、請求項１に記載の回路。
【請求項６】
前記供給手段の前記振幅は約１３キロボルトである、請求項５に記載の回路。
【請求項７】
前記供給手段の前記周波数は約２０ヘルツである、請求項６に記載の回路。
【請求項８】
前記供給手段の前記振幅は約１０キロボルトである、請求項１に記載の回路。
【請求項９】
前記供給手段の前記周波数は約１５０ヘルツである、請求項８に記載の回路。
【請求項１０】
前記供給手段の前記振幅は約８キロボルトである、請求項１に記載の回路。
【請求項１１】
前記供給手段の前記周波数は約５００ヘルツである、請求項１０に記載の回路。
【請求項１２】
前記供給手段のパルス幅は約２００ナノ秒である、請求項１に記載の回路。
【請求項１３】
前記パルスのピークは周期性を有し、該周期は約２ミリ秒である、請求項１に記載の回路。
【請求項１４】
前記パルスは三角形又は正方形のいずれかである、請求項１に記載の回路。
【請求項１５】
前記パルスは最大で約２０００ヘルツの範囲である、請求項１に記載の回路。
【請求項１６】
前記ＨＩＤランプはセラミックメタルハライド（ＣＭＨ）ランプである、請求項１に記載の回路。
【請求項１７】
前記電圧パルスは実質的に同一の振幅を有する、請求項１に記載の回路。
【請求項１８】
高輝度放電（ＨＩＤ）ランプを再点灯する方法であって、
２０キロボルト未満の振幅を有する低電圧パルスを、前記ＨＩＤランプに供給するステップと、
約２０ヘルツ〜約５００ヘルツの範囲の周波数において、前記低電圧パルスを反復させるステップとを有する方法。
【請求項１９】
前記供給ステップは約８キロボルトの振幅におけるものであり、前記周波数は約５００ヘルツである、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記供給手段のパルス幅は約２００ナノ秒であり、前記パルスの間の期間は約２ミリ秒である、請求項１８に記載の方法。
【請求項１】
高輝度放電（ＨＩＤ）ランプの瞬時始動用の回路であって、
前記ＨＩＤランプに点灯電圧を供給する手段であって、２５キロボルト未満の振幅と、約２０ヘルツ以上の周波数とを有する絶縁破壊電圧パルスを供給する手段を含む点灯電圧供給手段を有する回路。
【請求項２】
前記供給手段の前記周波数は１００ヘルツを上回る、請求項１に記載の回路。
【請求項３】
前記供給手段の前記周波数は約１５０ヘルツである、請求項１に記載の回路。
【請求項４】
前記供給手段の前記振幅は約１０キロボルトである、請求項３に記載の回路。
【請求項５】
前記供給手段の前記振幅は約１５キロボルト未満である、請求項１に記載の回路。
【請求項６】
前記供給手段の前記振幅は約１３キロボルトである、請求項５に記載の回路。
【請求項７】
前記供給手段の前記周波数は約２０ヘルツである、請求項６に記載の回路。
【請求項８】
前記供給手段の前記振幅は約１０キロボルトである、請求項１に記載の回路。
【請求項９】
前記供給手段の前記周波数は約１５０ヘルツである、請求項８に記載の回路。
【請求項１０】
前記供給手段の前記振幅は約８キロボルトである、請求項１に記載の回路。
【請求項１１】
前記供給手段の前記周波数は約５００ヘルツである、請求項１０に記載の回路。
【請求項１２】
前記供給手段のパルス幅は約２００ナノ秒である、請求項１に記載の回路。
【請求項１３】
前記パルスのピークは周期性を有し、該周期は約２ミリ秒である、請求項１に記載の回路。
【請求項１４】
前記パルスは三角形又は正方形のいずれかである、請求項１に記載の回路。
【請求項１５】
前記パルスは最大で約２０００ヘルツの範囲である、請求項１に記載の回路。
【請求項１６】
前記ＨＩＤランプはセラミックメタルハライド（ＣＭＨ）ランプである、請求項１に記載の回路。
【請求項１７】
前記電圧パルスは実質的に同一の振幅を有する、請求項１に記載の回路。
【請求項１８】
高輝度放電（ＨＩＤ）ランプを再点灯する方法であって、
２０キロボルト未満の振幅を有する低電圧パルスを、前記ＨＩＤランプに供給するステップと、
約２０ヘルツ〜約５００ヘルツの範囲の周波数において、前記低電圧パルスを反復させるステップとを有する方法。
【請求項１９】
前記供給ステップは約８キロボルトの振幅におけるものであり、前記周波数は約５００ヘルツである、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記供給手段のパルス幅は約２００ナノ秒であり、前記パルスの間の期間は約２ミリ秒である、請求項１８に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公表番号】特表２０１１−５２７０７７（Ｐ２０１１−５２７０７７Ａ）
【公表日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１６３７２（Ｐ２０１１−５１６３７２）
【出願日】平成２１年５月１９日（２００９．５．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４４４４３
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／００２５１１
【国際公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１９日（２００９．５．１９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００９／０４４４４３
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／００２５１１
【国際公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【出願人】（３９００４１５４２）ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ (6,332)
【Ｆターム（参考）】
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