-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Entladungslampen-Erregungsschaltung,
die einen Kondensator zur Steuerung der Zuführung eines Einschwingstromes
bzw. einer Einschwingleistung verwendet, um ein befriedigendes Startverhalten
einer Entladungslampe erhalten zu können.
-
Aus
der
DE 199 245 16
A1 ist bereits ein Vorschaltgerät für eine Entladungslampe bekannt,
bei der ein Kondensator mit einem Strom geladen und zur Leistungseinstellung
für die
Entladungslampe benutzt wird. Hier ist die anfangs zugeführte Leistung höher als
der Nennwert der Leistung der Entladungslampe.
-
Die
DE 39 28 810 A1 offenbart
ein Vorschaltgerät
für eine
Entladungslampe, bei welcher die nach dem Anschalten zugeführte Energie
mit einer Steuerschaltung mittels eines sich ladenden Kondensators gesteuert
wird.
-
Ein
Aufbau der Entladungslampen-Erregungsschaltung des Standes der Technik
enthält eine
Gleichstromschaltung, eine Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlerschaltung
und eine Startschaltung (d. h. einen Starter). Bei diesem Aufbau
des Standes der Technik führt
die Entladungslampen-Erregungsschaltung (während sie in einem eingeschwungenen Zustand
ist) eine eingestellte Leistung einer Entladungslampe zu.
-
Um
den Lichtfluss der Entladungslampe während einer Übergangsdauer
unmittelbar dem Erregen der Entladungslampe folgend zu erhöhen, wird ein
Strom bzw. eine Leistung, die die Nennleistung bzw. den Nennstrom überschreitet,
der Entladungslampe zugeführt,
um die Lichtemission (vergleiche z. B.
JP 9-330795 A ) zu beschleunigen.
-
Bei
einer Schaltung zum Erregen einer Entladungslampe, die zum Beispiel
Quecksilber enthält, des
Standes der Technik wird während
einer Übergangsdauer
bzw. Einschwingdauer, die sich von unmittelbar nach dem Erregen
der Entladungslampe bis dahin erstreckt, bis sie in den eingeschwungenen
Zustand gebracht worden ist, ein Lampenstrom (oder die zuzuführende Leistung
oder Energie) entsprechend einer Lampenspannung geregelt, d. h.,
dass ein Steuerprozess bzw. Regelprozess auf der Basis einer so
genannten Steuerleitung durchgeführt
wird.
-
Bei
einer Erregungsschaltung für
eine Entladungslampe, die entweder kein Quecksilber oder nur eine
geringe Menge von Quecksilber enthält, stellen die Starteigenschaftsschwankungen
ein Problem dar, wenn das verwendete Steuerverfahren eine Steuerleitung
als eine Referenz verwendet. Deshalb ist eine Vorhersagesteuerung
für die Änderung
der Leistung erforderlich.
-
Bei
dem Aufbau des Standes der Technik gibt es jedoch verschiedene Nachteile,
die mit der Steuervorrichtung zum Reduzieren der Startzeit für eine Entladungslampe
verbunden sind.
-
Zum
Beispiel, aber nicht beschränkend
gemeint, steigen die Kosten an, da entweder der Aufbau der Schaltung
kompliziert ist oder die Abmessung der Schaltung erhöht wird.
Zudem gibt es ein Designproblem (z. B., dass es nichts Gemeinsames zwischen
dem Schaltungsaufbau für
eine Entladungslampe, die Quecksilber enthält, und dem Schaltungsaufbau
für eine
Entladungslampe gibt, die kein Quecksilber oder nur eine kleine
Quecksilbermenge enthält)
und die Verwendungsmöglichkeiten der
Schaltung sind gering.
-
Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Entladungslampen-Erregungsschaltung bereitzustellen,
die die Starteigenschaft einer Entladungslampe verbessern kann,
ohne den Schaltungsaufbau zu verkomplizieren oder die Schaltungsgröße zu erhöhen.
-
Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Eine
Entladungslampen-Erregungsschaltung enthält eine Emissionsbeschleunigungssteuereinrichtung
zum Detektieren einer Lampenspannung für eine Entladungslampe und
zum Zuführen
einer Leistung bzw. eines Stromes größer als einen Nennwert, wenn
die Entladungslampe anfangs erregt wird, und danach zum allmählichen
Reduzieren der zugeführten
Leistung bzw. des zugeführten
Stromes, um die Entladungslampe in einen eingeschwungenen Zustand
zu bringen.
-
Die
Leistungssteuerung ist derart vorgesehen, dass die Leistung, die
der Entladungslampe zugeführt
wird, in Übereinstimmung
mit einem Anstieg der Spannung eines Kondensators reduziert wird, der
die Emissionsbeschleunigungssteuereinrichtung darstellt.
-
Ein
Entladestrom wird dem Kondensator, der den Kondensator der Emissionsbeschleunigungssteuereinrichtung
darstellt, durch eine Vielzahl von Stromquellen zugeführt, die
einen ersten Strom, der von der Zeit abhängt, die abgelaufen ist, seitdem
das Erregen der Entladungslampe gestartet worden ist, und einen
zweiten Strom bereitstellen, der von einer Lampenspannung abhängt.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird deshalb für
die Steuerung der Leistung, die der Entladungslampe während einer Übergangsdauer
zugeführt
wird, ein Kondensator bereitgestellt, der eine Emissionsbeschleunigungssteuereinrichtung
darstellt und der unter Verwendung von Strömen geladen wird, die durch
eine Vielzahl von Leistungsquellen zugeführt werden. Bei dieser Vorrichtung
kann der Schaltungsaufbau ohne eine Steuerleitung vereinfacht werden.
Der Aufbau dieser Erfindung kann unabhängig davon, ob die Entladungslampe
Quecksilber als ein leuchtendes Material enthält oder kein Quecksilber oder
nur eine geringe Menge enthält,
angewendet werden. Zum Beispiel, wenn die Erfindung in einer Erregungsschaltung
für eine
Entladungslampe verwendet wird, die kein Quecksilber enthält, kann die
Startdauer reduziert werden und stabilisiert werden. Das Auftreten
eines Überschießens oder
Unterschießens
kann in Übereinstimmung
mit der Anstiegseigenschaft eines Lichtflusses verhindert werden.
-
1 ist
ein Blockdiagramm, das einen exemplarischen, nicht-beschränkenden,
grundlegenden Aufbau einer Entladungslampen-Erregungsschaltung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
-
2 ist
ein schematisches Diagramm zum Erläutern einer Emissionsbeschleunigungssteuereinrichtung
gemäß einer
exemplarischen, nicht-beschränkenden
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
3 ist
ein schematischer Kurvenverlauf, der die Zeiteinschwingänderung
der Leistung zeigt;
-
4 ist
ein Diagramm, das eine beispielhafte, nicht-beschränkende Ausführungsform
des Schaltungsaufbaus der vorliegenden Erfindung für die Emissionsbeschleunigungssteuerung
zeigt; und
-
5 ist
ein Kurvenverlauf, der die Segmente eines Steuerbereichs zum Erläutern des
Betriebs der Schaltung zeigt, die in 4 gezeigt
ist.
-
Eine
exemplarische, nicht-beschränkende Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist in 1 gezeigt.
Eine Entladungslampen-Erregungsschaltung 1 umfasst eine
Gleichstromenergiequelle 2, einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 3 (Gleichstromwandler),
einen Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 4 (Wechselrichter)
und eine Startschaltung 5.
-
Der
Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 3 erhöht oder erniedrigt die Spannung
eines Stromes, der von der Gleichstromenergiequelle 2 empfangen wird,
und gibt eine gewünschte
Gleichspannung aus. Die Ausgangsspannung des Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers 3 variiert
in Übereinstimmung
mit einem Steuersignal, das von einer Steuereinrichtung 7 empfangen
wird, wie unten stehend beschrieben wird. Der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 3 kann ein
Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler (z. B. ein Zerhacker oder ein Flyback-Typ)
sein, der einen Schaltregler hat.
-
Der
Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 4 ändert die Ausgangsspannung
des Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers 3 in
eine Wechselspannung und führt
die Wechselspannung einer Entladungslampe 6 zu. Der Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 4 kann
eine Brückenschaltung
(eine Vollbrückenschaltung
oder eine Halbbrückenschaltung),
die eine Vielzahl von Halbleiterschaltvorrichtungen enthält, und
einen Treiber für
die Brückenschaltung
enthalten.
-
Die
Startschaltung 5 erzeugt ein Hochspannungssignal (Startimpuls)
und führt
dieses Signal der Entladungslampe 6 zu, die aktiviert werden
soll. Das Hochspannungssignal wird der Wechselspannung überlagert,
die von dem Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 4 ausgegeben
wird, und das sich ergebende Signal wird der Entladungslampe 6 zugeführt. In
dieser exemplarischen, nicht-beschränkenden Ausführungsform
kann die Entladungslampe 6 entweder Quecksilber, kein Quecksilber
oder nur eine geringe Menge von Quecksilber enthalten.
-
Die
nachfolgenden Vorrichtungen können
für einen
Detektor zum Detektieren der Spannung oder des Stromes der Entladungslampe 6 verwendet
werden.
- (A) Um direkt die Spannung oder den
Strom der Entladungslampe detektieren zu können, wird eine Stromdetektionsvorrichtung
(ein Nebenwiderstand oder ein Detektionstransforma tor) mit der Entladungslampe
verbunden, um den Strom entlang der Stromdetektionsvorrichtung detektieren
zu können.
- (B) Eine äquivalente
Spannung für
die Lampenspannung oder den Lampenstrom der Entladungslampe wird
detektiert.
-
In 1 ist
die Anordnung (B) gezeigt und ein Detektor 8 ist zwischen
dem Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 3 und
dem Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler 4 vorhanden. Der Detektor 8 enthält einen
Spannungsteilerwiderstand 8a, einen Spannungsdetektor zum
Detektieren einer Ausgangsspannung unter Verwendung des Spannungsteilerwiderstands 8a und
einen Stromdetektor unter Verwendung eines Stromdetektionswiderstands 8b.
Die Detektionssignale werden zu der Steuereinrichtung 7 bzw.
dem Controller gesendet.
-
Die
Steuereinrichtung 7 hat eine Stromsteuerfunktion in dem
eingeschwungenen Zustand der Entladungslampe 6 und eine
Stromsteuerfunktion in dem Einschwingzustand. Die Steuereinrichtung 7 steuert
die Leistung, die der Entladungslampe 6 in dem eingeschwungenen
Zustand (konstante Leistungssteuerung) zugeführt wird, in Übereinstimmung mit
einem Detektionssignal für
die Spannung, die an der Entladungslampe 6 anliegt, und
einem Detektionssignal für
den Strom, der durch die Entladungslampe 6 fließt.
-
Vor
der Durchführung
dieses Leistungssteuervorgangs steuert die Steuereinrichtung 7 den
Ausgang des Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers 3, um die
Leistung, die der Entladungslampe 6 während einer Übergangsdauer
zugeführt
wird, steuern zu können.
Die Steuereinrichtung 7 enthält eine Funktion zum Antreiben
des Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlers 4 und eine Ausfallsicherungsfunktion
zum Bestimmen, wenn eine Abnormalität in dem Zustand oder dem Betrieb
der Schaltung aufgetreten ist.
-
In
der Steuereinrichtung 7 detektiert eine Emissionsbeschleunigungssteuereinrichtung 9,
die sich auf die vorliegende Erfindung bezieht, eine Lampenspannung
für die
Entladungslampe 6, führt
Leistung zu, die einen Nennwert hat, wenn die Entladungslampe 6 anfänglich erregt
wird, und reduziert danach allmählich
die zugeführte
Leistung, um die Entladungslampe 6 in den eingeschwungenen
Zustand zu bringen bzw. zu versetzen. Die Emissionsbeschleunigungssteuereinrichtung 9 stellt auch
eine Leistungssteuerung derart bereit, dass die Leistung, die der
Entladungslampe 6 zugeführt
wird, in Übereinstimmung
mit einem Anstieg der Spannung eines Kondensators 10 reduziert
wird, der die Emissionsbeschleunigungssteuereinrichtung 9 (in 1 ist
der Kondensator 10 eine externe Vorrichtung) darstellt.
-
Bei
einer Entladungslampe, die Quecksilber enthält, kann, da die Lampenspannung
vor dem Anstieg des Lichtflusses ansteigt, die Leistung, die zugeführt werden
muss, gesteuert werden, während
die Lampenspannung überwacht
wird. Bei einer Entladungslampe, die kein Quecksilber enthält oder
nur eine kleine Menge davon, tritt der Lampenspannungsanstieg nicht
immer vor dem Anstieg des Lichtflusses auf. Somit ist eine vorhersagende
Steuerung bzw. Regelung für
eine Änderung
der Leistung erforderlich, die während
der Einschwingdauer zugeführt wird.
-
2 ist
ein schematisches Diagramm zum Erläutern der Emissionsbeschleunigungssteuereinrichtung 9 und
erläutert
den Kondensator 10, eine Vielzahl von Stromquellen 11 und 12,
eine Stromsteuereinrichtung 13 und eine Betriebssteuereinrichtung 14 und
einen wesentlichen Teil des Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers 3.
-
Die
Stromquelle 11 (der Stromwert wird als ”I1” bezeichnet) und die Stromquelle 12 (der
Stromwert wird als ”I2” bezeichnet)
werden dem Kondensator 10 bereitgestellt. Diese Stromquellen
sind variable Stromquellen. Der Ladestrom I1, der von der Stromquelle 11 dem
Kondensator 10 zugeführt
wird, hängt
von der Zeit ab, die seit dem Starten des Erregens der Entladungslampe 6 abgelaufen
ist. Der Ladestrom I2, der von der Stromquelle 12 dem Kondensator 10 zugeführt wird,
wird in Abhängigkeit
von dem Niveau bzw. dem Wert der Lampenspannung geändert. Das
heißt,
dass der Strom I1 oder der Strom I2 oder ein Strom ”I1 + I2” von der
Stromquelle dem Kondensator 10 in Übereinstimmung mit dem Zustand
der Entladungslampe 6 zugeführt wird.
-
Die
Leistungssteuereinrichtung 13 enthält einen Fehlerverstärker 13a für die Leistungsberechnung
und eine Leistungssteuerung-und-Additionseinheit 13b. Die
Anschlussspannung des Kondensators 10 (nachfolgend als ”VC” bezeichnet)
wird an den Fehlerverstärker 13a durch
die Leistungssteuerung-und-Additionseinheit 13b angelegt.
Im Ergebnis wird mehr Leistung der konstanten Leistung hinzugefügt und die
erhaltene Leistung wird dem Fehlerverstärker 13a zugeführt. Wenn
die Spannung VC des Kondensators 10 durch den Ladestrom
erhöht
wird, der von der Stromquelle 11 oder 12 zugeführt wird, wird
eine Einschwingleistungssteuerung bereitgestellt, um die Leistung,
die der Entladungslampe 6 zugeführt wird, in Übereinstimmung
mit dem Anstieg der Spannung zu reduzieren. In der nachfolgen den Stufe
sendet die Leistungssteuereinrichtung 13 ein Steuerausgangssignal
gemäß der VC
zu der Betriebssteuereinrichtung 14.
-
Die
Betriebssteuereinrichtung 14 empfängt ein Steuersignal von der
Leistungssteuereinrichtung 13 und steuert den Ausgang des
Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers 3. Auf der Basis der Ergebnisse,
die durch Vergleichen des Wertes der Steuerspannung, die durch die
Leistungssteuereinrichtung 13 angelegt wird, mit dem Wert
bzw. dem Niveau einer Lampenwelle erhalten werden, die durch eine
Schaltung (nicht gezeigt) zugeführt
wird, wird ein Steuersignal zu dem Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 3 gesendet
und eine Schaltvorrichtung, zum Beispiel ein FET, der den Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler 3 bildet, wird
angetrieben.
-
In 2 ist
ein Flyback-Aufbau, der einen Transformator T und eine Schaltvorrichtung
SW enthält,
gezeigt und eine Gleichricht- und Glättungsschaltung 15,
die durch eine Diode D und einen Kondensator C gebildet wird, ist
auf der Sekundärseite des
Transformators T vorgesehen. Wenn das PWM-Verfahren (Pulse Width
Modulation = Impulsweitenmodulation) als ein Schaltverfahren verwendet wird,
erhält
ein PWM-Vergleicher, der die Betriebssteuereinrichtung 14 bildet,
einen Signalimpuls bzw. Signalpuls, der eine rechtwinklige Wellenform (PWM-Puls)
hat, zum Durchführen
eines Niveauvergleichs mit der Lampenwelle und sendet das Impulssignal
durch einen Puffer (nicht gezeigt) zu dem Steueranschluss (dem Gate
des FET) der Schaltvorrichtung SW. Die PFM (Pulse Frequency Modulation =
Impulsfrequenzmodulation) kann als ein weiteres Schaltverfahren
verwendet werden.
-
3 ist
ein schematischer Kurvenverlauf, der die Zeiteinschwingänderung
der Leistung zeigt, wobei die horizontale Achse eine Zeit ”t” wiedergibt, die
seit dem Erregungsstart abgelaufen ist, und die vertikale Achse
eine Leistung ”P” wiedergibt,
die der Entladungslampe 6 zugeführt wird.
-
Die
Kurvensegmente ga, gb und gc in 3 sind wie
folgt definiert:
- ”ga”:
- ein Liniensegment
bzw. Kurvensegment, das einen Maximalwert ”Pmax” der Leistung wiedergibt,
die der Entladungslampe 6 zugeführt wird;
- ”gb”:
- ein Liniensegment,
das sich auf die Emissionsbeschleunigungssteuerung für die Entladungslampe 6 bezieht
und nach rechts oben geneigt ist, um die Segmente ga und gc zu verbinden;
- ”gc”:
- ein Liniensegment,
das den Nennwert ”Pc” der Leistung,
die der Entladungslampe 6 zugeführt wird, wiedergibt.
-
Wenn
die VC des Kondensators 10 null ist, wie es durch die Kurvenlinie
ga angegeben ist, wird die Leistung Pmax zur Versorgung der Entladungslampe 6 ausgegeben.
Wenn die Spannung VC erhöht wird,
wird die Leistung P reduziert. Wenn die Spannung VC eine vorgegebene
Spannung (nachfolgend als ”Eref” bezeichnet)
erreicht, wird die Nennleistung Pc ausgegeben.
-
4 ist
ein Diagramm, das einen exemplarischen, nicht-beschränkenden
Schaltungsaufbau 16 für
die Emissionsbeschleunigungssteuerung zeigt. Eine Konstantspannungsquelle 17 zum
Zuführen
der Spannung Eref ist mit dem Kondensator 10 durch drei
Serienwiderstände 18, 19 und 20 verbunden,
um die Stromquelle 11 zu bilden.
-
Eine
Schaltungseinheit 23, die einen NPN-Transistor 21 und
einen Widerstand 22 enthält, ist parallel zu dem Widerstand 18 vorgesehen.
Der Kollektor des NPN-Transistors 21 ist mit der Konstantspannungsquelle 17 verbunden
und der Emitter des NPN-Transistors 21 ist mit den jeweiligen
Knoten des Widerstands 18 und 19 verbunden. Eine
vorgegebene Spannung (nachfolgend als ”Vcc” bezeichnet) ist an die Basis
des NPN-Transistors 21 durch einen Widerstand 22 angelegt.
-
Eine
Schaltungseinheit 28, die einen NPN-Transistor 24,
Widerstände 25 und 26 und
einen Vergleicher 27 enthält, ist für den Widerstand 19 vorgesehen.
Der Kollektor des NPN-Transistors 24 ist
mit dem Knoten der Widerstände 18 und 19 verbunden
und der Emitter des NPN-Transistors 24 ist mit einem Knoten
der Widerstände 19 und 20 verbunden.
Die Basis des NPN-Transistors 21 ist mit dem Ausgangsanschluss
des Vergleichers 27 durch den Widerstand 25 verbunden.
-
Der
negative Eingangsanschluss des Vergleichers 27 ist mit
dem Kondensator 10 verbunden. Der positive Eingangsanschluss
des Vergleichers 27 ist mit dem positiven Eingangsanschluss
eines Vergleichers 45, der unten stehend beschrieben wird, verbunden.
Die Spannung Eref ist an den Widerstand 26 angelegt, der
mit dem Ausgangsanschluss des Vergleichers 27 verbunden
ist.
-
Ein
Lampenspannungsdetektor 29, eine Stromspiegelschaltung 30 und
Schaltungseinheiten 31 und 32 sind als ein System
zum Zuführen
des Stromes I2 zu dem Kondensator 10 vorgesehen.
-
Der
Lampenspannungsdetektor 29 legt eine detektierte Spannung
(nachfolgend als ”Vs” bezeichnet),
die der Lampenspannung VL der Entladungslampe 6 entspricht,
durch einen Verstärker 33 an
den nicht-invertierenden Eingangsanschluss eines Operationsverstärkers 34 an.
Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 34 wird zu der
Basis des NPN-Transistors 35 gesendet.
Der Emitter des NPN-Transistors 35 ist mit dem invertierenden
Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 34 verbunden
und ist durch einen Widerstand 36 geerdet.
-
Die
Stromspiegelschaltung 30 ist unter Verwendung einer Vielzahl
von PNP-Transistoren 37 bis 39 ausgebildet.
-
Der
Kollektor des PNP-Transistors 37 ist mit dem Kollektor
des NPN-Transistors 35 verbunden und die vorgegebene Spannung
Vcc ist an den Emitter des PNP-Transistors 37 durch einen
Widerstand 40 angelegt.
-
Der
Kollektor des PNP-Transistors 38 ist geerdet, die Basis
des PNP-Transistors 38 ist mit dem Kollektor des PNP-Transistors 37 verbunden
und der Emitter des PNP-Transistors 38 ist mit der Basis
des PNP-Transistors 37 verbunden.
-
Die
Basis des PNP-Transistors 39 ist mit der Basis des PNP-Transistors 37 und
dem Emitter des PNP-Transistors 38 verbunden. Die vorgegebene Spannung
Vcc ist an den Emitter des PNP-Transistors 39 durch einen
Widerstand 41 angelegt.
-
Der
Kollektor des PNP-Transistors 39 ist mit der Anode einer
Diode 42 verbunden und die Kathode der Diode 42 ist
mit dem Kondensator 10 verbunden, um den Strom I2 dem Kondensator 10 zuführen zu
können.
-
Die
Schaltungseinheit 31 besteht aus drei Vergleichern 43, 44 und 45.
Die detektierte Spannung Vs, die die Lampenspannung VL angibt, wird dem
positiven Eingangsanschluss des Vergleichers 43 zugeführt und
eine vorgegebene Referenzspannung (nachfolgend als ”E2” bezeichnet)
wird dem negativen Eingangsanschluss des Vergleichers 43 zugeführt. Der Ausgangsanschluss
des Vergleichers 43 ist mit dem Kollektor des PNP-Transistors 39 verbunden.
-
Der
positive Eingangsanschluss des Vergleichers 44 ist mit
dem Kondensator 10 (oder der Kathode der Diode 42)
verbunden und eine vorgegebene Referenzspannung (nachfolgend als ”E1” bezeichnet)
ist an den negativen Eingangsanschluss des Vergleichers 44 angelegt.
Der Ausgangsanschluss des Vergleichers 44 ist mit dem Kollektor
des PNP-Transistors 39 verbunden.
-
Der
negative Eingangsanschluss des Vergleichers 45 ist mit
dem Kondensator 10 verbunden und eine vorgegebene Referenzspannung
(nachfolgend als ”E4” bezeichnet)
ist an den positiven Eingangsanschluss des Vergleichers 45 angelegt.
Der Ausgangsanschluss des Vergleichers 45 ist mit dem Kollektor
des PNP-Transistors 39 verbunden und die Referenzspannung
E4 ist auch an den positiven Eingangsanschluss des Vergleichers 45 angelegt.
-
Die
Schaltungseinheit 32 ist unter Verwendung eines Vergleichers 46 und
eines Widerstands 47 realisiert. Der negative Anschluss
des Vergleichers 46 ist mit dem Kondensator 10 verbunden,
eine vorgegebene Referenzspannung (nachfolgend als ”E3” bezeichnet)
ist an den positiven Eingangsanschluss des Vergleichers 46 angelegt
und der Ausgangsanschluss des Vergleichers 46 ist an den
Kollektor des PNP-Transistors 39 durch den Widerstand 47 angelegt.
-
Ein
Betrieb der so aufgebauten Erregungsschaltung wird nachfolgend unter
Bezugnahme auf 5 beschrieben.
-
5 ist
ein Kurvenverlauf, der exemplarische, nicht-beschränkende Segmente
eines Steuerbereichs zeigt. Die horizontale Achse gibt die Zeit ”t” wieder
und die vertikale Achse gibt die Spannung VC des Kondensators 10 wieder,
um die Zeiteinschwingänderung
der Spannung VC zu zeigen. Die Spannungen E1 bis E4 und Eref sind
definiert, wie vorstehend beschrieben wurde, und die Beziehung der Spannungsniveaus
E1 < E3 < E4 < Eref ist eingerichtet.
-
Für die Emissionsbeschleunigungssteuerung
zum Bringen der Entladungslampe 6 von dem Start der Erregung
an in den eingeschwungenen Zustand ist der Steuerbereich in eine
Vielzahl von Steuerbereichssegmenten (A bis C) unterteilt. Der Steuerbereich
ist in vielzählige Segmente
derart unterteilt, dass für
jedes Bereichssegment die Änderung
der Leistung, die der Entladungslampe 6 zugeführt wird (Reduktionsrate),
gesteuert werden kann. Zum Beispiel ist die Zuführung des Stromes I1 oder des
Stromes I2 zu dem Kondensator 10 für ein bestimmtes Steuerbereichssegment
zugelassen und wird für
ein anderes Steuerbereichssegment gehemmt, sodass die Geschwindigkeit
bzw. die Rate, mit der die Spannung des Kondensators 10 erhöht wird
(d. h. die Rate, mit der die Leistung, die der Entladungslampe 6 zugeführt wird,
reduziert wird), gesteuert werden kann.
-
Die
Steuerbereichssegmente A bis C sind bereitgestellt. Wie in 5 gezeigt
ist, unterscheidet sich der Grad, um den die Spannung VC ansteigt,
in Abhängigkeit
von den Bereichssegmenten.
-
Der
erste Bereich A entspricht einer Zeitperiode, während der die Zuführung einer
Leistung größer als
ein Nennwert erforderlich ist, wobei die Zeit berücksichtigt
wird, die erforderlich ist, dass das Iodid verdampft, das in der
Entladungslampe enthalten ist. Da in dem zweiten Bereich B der Lichtfluss
scharf in Übereinstimmung
mit der Verdampfung des Iodids ansteigt, muss die Leistung, die
der Entladungslampe 6 zugeführt wird, schnell reduziert
werden. In dem zweiten Bereich B ist die Geschwindigkeit bzw. Rate, mit
der die Spannung VC erhöht
wird, deshalb größer als
in den anderen Bereichen. In dem dritten Bereich C ist die Lampenspannung
VL als ein fast eingeschwungener Wert angegeben; da die Temperatur der
Entladungslampe 6 noch nicht die Temperatur des eingeschwungenen
Zustands erreicht hat, muss jedoch die Leistung, die der Entladungslampe 6 zugeführt wird,
allmählich
neben dem Nennwert reduziert werden (der Bereich, der dem Punkt
folgt, bei dem VC = Eref eingerichtet ist, entspricht dem eingeschwungenen
Bereich).
-
Es
wird bevorzugt, dass der Wert der Anschlussspannung des Kondensators 10 oder
der Wert der Lampenspannung VL verwendet wird, um das Verschieben
der Emissionsbeschleunigungssteuerung von einem spezifischen Steuerbereichssegment
in ein anderes Steuerbereichssegment bestimmen zu können. Die
vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt und andere Äquivalente
können,
wie für
Fachleute verständlich
ist, dafür
verwendet werden.
-
Für den Betrieb
der Erregungsschaltung in dem ersten Bereich A wird der NPN-Transistor 21 der Schaltungseinheit 23 eingeschaltet
und da VC < E4 eingerichtet
wird, schaltet der NPN-Transistor 24 in Übereinstimmung
mit einem H-Signal (H = high) ein, das von dem Vergleicher 27 der
Schaltungseinheit 28 ausgegeben wird. Der Strom I1 von
der Konstantspannungsquelle 17 wird deshalb durch den Widerstand 20 dem
Kondensator 10 zugeführt.
-
Die
Zuführung
des Stromes I2 zu dem Kondensator 10 wird in Übereinstimmung
mit L-Signalen (L
= low) angehalten, die von den Vergleichern 43 und 44 der
Schaltungseinheit 31 ausgegeben werden.
-
Die
Geschwindigkeit bzw. Rate, mit der die Leistung, die der Entladungslampe 6 zugeführt wird, reduziert
wird, ist deshalb als die Geschwindigkeit definiert, bei der die
Spannung VC erhöht
wird, wenn der Kondensator 10 geladen wird, indem durch
den Widerstand 20 der Strom I1 konstant mit einer spezifischen
Zeitkonstante empfangen wird. Das heißt, dass in dem ersten Bereich
A an der Anfangszeit während
der Zeitperiode des Einschwingens in den eingeschwungenen Zustand
nur der Strom I1 dem Kondensator 10 zugeführt wird
und der Grad des Anstiegs der Spannung des Kondensators 10 bestimmt wird.
-
Es
wird bevorzugt, dass auf der Basis einer statistischen Sicht unmittelbar
bevor der Lichtfluss scharf ansteigt in Übereinstimmung mit dem Zustand der
Entladungslampe 6 die Emissionsbeschleunigungssteuerung
von dem Bereich A in den Bereich B verschoben wird. Die Verschiebebedingung
ist als VC ≥ E1
und Vs ≥ E2
definiert. Das heißt,
dass ”VC ≥ E1” bedeutet,
dass der Kondensator 10 in dem ersten Bereich A unter Verwendung
einer spezifischen Zeitkonstante derart geladen wird, dass die Spannung
erhöht
wird. Danach läuft
eine spezifische Zeitdauer oder länger ab. ”Vs ≥ E2” bedeutet, dass die Lampenspannung
VL erhöht
worden ist und gleich oder größer als
die Spannung ist, die durch E2 angegeben wird. Wenn diese beiden
Bedingungen eingerichtet sind, wird die Emissionsbeschleunigungssteuerung
zu dem Vorgang zum Erhöhen
der Geschwindigkeit bzw. Rate verschoben, mit der die zugeführte Leistung
reduziert wird.
-
Zum
Beispiel wird bei einer Entladungslampe, bei der die anfängliche
Lampenspannung bei der Erregungszeit hoch ist, die Zuführung der
Leistung in dem ersten Bereich A für mindestens eine spezifische
Zeitdauer fortgesetzt. Bei einer Entladungslampe, bei der die anfängliche
Lampenspannung bei der Erregungszeit niedrig ist, wird, während die
Verzögerung
des Anstiegs des Lichtflusses berücksichtigt wird, die Zuführung der
Leistung in dem ersten Bereich A fortgesetzt, auch nachdem eine
spezifische Zeitdauer abgelaufen ist, bis die Lampenspannung VL
die Spannung, die durch E2 wiedergegeben wird, erreicht hat und
dieser entspricht. Der negative Einfluss, der durch das Variieren
der Eigenschaft der Entladungslampe 6 erzeugt wird, kann
deshalb unterdrückt
werden. Wie vorstehend beschrieben wurde, wird, wenn die Anschlussspannung
VC des Kondensators 10 gleich oder höher als der Schwellenwert (E1)
ist und die Lampenspannung VL gleich oder höher als der Schwellenwert (entsprechend
E2) ist, bevorzugt die Emissionsbeschleunigungssteuerung von dem
Bereich A in den Bereich B verschoben.
-
Im
Bereich B werden, wobei der scharfe Anstieg des Lichtflusses berücksichtigt
wird, der Strom I1 der Konstantspannungsquelle 17 und der
Strom I2, der von dem Wert der Lampenspannung VL abhängt, dem
Kondensator 10 zugeführt,
um die Geschwindigkeit, mit der die Spannung VC ansteigt, zu erhöhen. Das
heißt,
wenn VC < E3 eingerichtet
ist, wird der Strom I1 wie auch in dem Bereich A dem Kondensator 10 zugeführt. Um
den Strom I2 zuzuführen,
wird die Spannung Vs an den NPN-Transistor 35 durch den
Verstärker 33 und
den Operationsverstärker 34 angelegt,
wird der Kollektorstrom durch die Stromspiegelschaltung 30 zurückgeführt und
wird der Kollektorstrom des PNP-Transistors 39 durch die
Diode 42 dem Kondensator 10 zugeführt (wenn
die Vs-Anstiegsrate erhöht
wird, wird der Strom I2 auch erhöht).
Die Ausgänge
der Vergleicher 43, 44 und 45 sind alle
als H-Impedanzen (H = high = hoch) definiert, da Vs > E2, E1 < VC und VC < E4 eingerichtet sind.
-
Während der
Zeitperiode, in der VC < E3
ist, ist der Ausgang des Vergleichers 46 in der Schaltungseinheit 32 als
die H-Impedanz definiert und wenn VC = E3 eingerichtet ist, geht
der Ausgangswert auf das L-Signal (L = low = niedrig) über.
-
Da
die erste Hälfte
des Bereichs B des Kondensators 10 unter Verwendung von
zwei Strömen, I1
und I2, geladen wird, wird die Spannung VC stark erhöht und die
Leistung, die der Entladungslampe 6 zugeführt wird,
wird schnell reduziert. Wenn dieser Steuerzustand in der letzten
Hälfte
des Bereichs B beibehalten wird, würde deshalb eine zu große Reduzierung
der zugeführten
Leistung entstehen und der Lichtfluss würde kleiner werden.
-
Deshalb
wird es bevorzugt, dass der Bereich B in kleinere Segmente weiter
unterteilt ist und dass der Strom I2 sich in jedem Segment derart ändert, dass
die Geschwindigkeit bzw. Rate, mit der die zugeführte Leistung reduziert wird,
im Bereich B genau gesteuert werden kann.
-
In
dieser Ausführungsform
wird, nachdem VC = E3 eingerichtet worden ist (in der letzten Hälfte des
Bereichs B), der Wert des Stromes I2 durch den Vergleicher 46 in
der Schaltungseinheit 32 (eine Stromsenke) reduziert.
-
Die
Zeit, wenn die Emissionsbeschleunigungssteuerung von dem Bereich
B in den Bereich C verschoben wird, wird in Übereinstimmung mit dem Zustand
VC = E4 bestimmt. Das heißt,
dass, wenn die Spannung VC gleich oder höher als der Schwellenwert (E4)
ist, die Emissionsbeschleunigungssteuerung von dem Bereich B in
den Bereich C verschoben wird.
-
In
dem Bereich C wird, da die Steuerung durchgeführt werden muss, um eine konstante
Lampenspannung VL auf einem im wesentlichen konstanten Niveau aufrechterhalten
und die Entladungslampe 6 thermisch stabilisieren zu können, die
Zuführung
des Stromes I2 zu dem Kondensator 10 gehemmt. Das heißt, da VC > E4 eingerichtet ist,
geht der Signalausgang von dem Vergleicher 44 der Schaltungseinheit 31 auf
ein Niveau L und die Zuführung
des Stromes I2 zu dem Kondensator wird angehalten bzw. unterbrochen.
-
Zudem
wird das L-Signal von dem Vergleicher 27 der Schaltungseinheit 28 ausgegeben
und der NPN-Transistor 24 wird ausgeschaltet. Dann wird der
Strom I1 von der Konstantspannungsquelle 17 durch die Widerstände 19 und 20 dem
Kondensator 10 zugeführt
(die Zeitkonstante wird erhöht)
und die VC-Anstiegsrate in dem Bereich C ist kleiner als die VC-Anstiegsrate in dem
Bereich A. Dieser Steuerungsvorgang wird durchgeführt, da
die zugeführte Leistung
allmählich
reduziert wird, um die Entladungslampe 6 in den Gleichgewichtszustand
bzw. eingeschwungenen Zustand bringen zu können. Zum Beispiel, aber nicht
darauf beschränkt,
wenn die gleiche Leistungsreduzierungsrate wie in dem Bereich A in
dem Bereich C gesetzt werden würde
(die Zeitkonstante würde
die gleiche sein), würde
ein Unterschießen
des Lichtflusses auftreten und ein solches Phänomen muss vermieden werden.
Da die Zuführung des
Stromes I2 in dem Bereich C angehalten wird, wird der Strom I1 reduziert
und das Laden des Kondensators 10 wird durchgeführt.
-
Wie
vorstehend beschrieben wurde, werden innerhalb der drei Bereichssegmente
des Steuerbereichs in dem zweiten Bereich B und weiter in der Mitte
der Zeitperiode des Übergangs
in den eingeschwungenen Zustand der Strom I1 und der Strom I2 dem
Kondensator 10 zugeführt.
In dem ersten Bereich A bei dem Start der Übergangsdauer in den eingeschwungenen
Zustand und in dem dritten Bereich C bei dem Ende der Zeitperiode
des Übergangs
in den eingeschwungenen Zustand wird nur der Strom I1 dem Kondensator 10 zugeführt. Das heißt, in dem Bereich
A und C wird es bevorzugt, dass die Rate, mit der die Anschlussspannung
VC des Kondensators 10 reduziert wird, niedrig ist, so
dass die Rate allmählich
reduziert wird, mit der die Leistung zugeführt wird.
-
In
dieser Ausführungsform
sind drei Steuerbereichssegmente für die Leistungssteuerung, die während der Übergangsdauer
bzw. Einschwingdauer bereitgestellt wird, verwendet worden. Der
Steuerbereich kann jedoch in mehr Segmente unterteilt werden (es
wird darauf hingewiesen, dass jedoch die Schaltung bevorzugt unter
Berücksichtigung
eines Nachteils, zum Beispiel der Komplexität des Schaltungsaufbaus, ausgelegt
wird). Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt und Äquivalente,
die Fachleuten im Stand der Technik bekannt sind, können dafür eingesetzt
werden.
-
Beim
Neustart oder Wiederstarten der Entladungslampe 6 treten
zwei Fälle
auf: der Fall (d. h. der Kaltstart), worin die Entladungslampe 6 kalt
ist, wenn sie erregt wird, da eine vergleichsweise lange Zeitdauer
abgelaufen ist, seit sie das letzte Mal erregt worden ist, und ein
Fall (d. h. ein Heißstart),
wenn die Entladungslampe 6 erregt wird, während sie
noch vergleichsweise warm ist, da eine Lichtausschaltdauer (die
abgelaufene Zeit, nachfolgend der unmittelbar vorhergehenden Ausschaltzeit)
kurz ist.
-
In
dem zweiten Fall, wenn die gleiche Leistung der Entladungslampe 6 zugeführt wird,
tritt ein Überschießen des
Lichtflusses oder eine Verschlechterung des Lichtflusses auf, da
eine zu große
Leistung zugeführt
wird. Es wird deshalb bevorzugt, dass die Anfangsleistung, die der
Entladungslampe 6 zugeführt
wird, in Übereinstimmung
mit der Länge
der Zeitdauer, während
der die Entladungslampe ausgeschaltet war, bestimmt wird. Ein exemplarisches, nicht-beschränkendes
Detektionsverfahren kann ein Verfahren sein, bei dem, während die
Entladungslampe eingeschaltet ist, der Kondensator 10 vollständig aufgeladen
wird, und wenn die Entladungslampe in Übereinstimmung mit einem Ausschaltbefehl
ausgeschaltet wird, ein Entladen des Kondensators 10 anfängt. Wenn
nur eine kleine Ladung auf dem Kondensator 10 bei der nächsten Startzeit
verbleibt, bedeutet dies, dass eine lange Zeitdauer abgelaufen ist, und
in diesem Fall muss nur die Anschlussspannung des Kondensators 10 detektiert
werden.
-
Mit
der Konfiguration, die in 4 gezeigt
ist, wird die Zeitdauer, während
der die Entladungslampe 6 in dem Ausschaltzustand ist,
unter Verwendung des Entladeweges von dem Kondensator 10 detektiert,
wobei die Tatsache berücksichtigt
wird, dass, wenn die Erregung der Entladungslampe 6 gestartet wird,
der Ladeweg ausgebildet wird, um den Strom I1 dem Kondensator 10 zuführen zu
können.
Das heißt, der
Entladeweg von dem Kondensator 10 wird in der Richtung
entgegengesetzt zu der Richtung des Ladewegs ausgebildet, wenn die
Entladungslampe 6 ausgeschaltet wird oder wenn die Zuführung der
Leistung zu der Erregungsschaltung angehalten wird. Deshalb ist
die Entladezeitkonstante, die für
den Kondensator 10 festgelegt wird, größer als die Ladezeitkonstante
für den
Kondensator 10 derart, dass die Zähleinrichtung für die Lichtausschaltdauer
bereitgestellt werden kann.
-
Wenn
die Entladungslampe 6 ausgeschaltet wird, wird die Eref
der Konstantspannungsquelle 17 null und das Entladen des
Kondensators 10 wird entlang des Weges entgegengesetzt
zu dem Weg zum Laden des Stromes I1 durchgeführt und, wenn die Zeit abläuft, wird
die Spannung VC abgesenkt. Bei einem Heißstart, wenn die Ausschaltdauer
kurz ist, wird die Erregung unter einer Bedingung ausgelöst, bei
der die Spannung VC etwas niedriger als das Niveau in dem voll geladenen
Zustand ist, so dass die Leistung, die in der anfänglichen
Erregungszeit zugeführt
wird, unterdrückt
werden kann. Bei einem Kaltstart wird die Erregung bei VC = 0 ausgelöst. Wie
unter Bezugnahme auf 5 erläutert wurde, wird die Leistungssteuerung
in Übereinstimmung
damit bereitgestellt, ob der Bereich A, B oder C ist. Wenn die Ausschaltdauer
kürzer
als die Zeitperiode ist, die für einen
Kaltstart erforderlich ist, wird die Leistung, die bei der Erregungszeit
zugeführt
wird, auf der Basis des Wertes der Spannung VC gesteuert, die der
Ladung entspricht, die auf dem Kondensator 10 verbleibt.
-
Die
Entladezeitkonstante für
den Kondensator 10 sollte so gesetzt werden, dass sie größer als die
Ladezeitkonstante ist. Ansonsten würde die Entladung zu schnell
durchgeführt
werden und zum Detektieren der Ausschaltdauer ist die Entladezeitkonstante
nicht nützlich.
Die Widerstände
werden deshalb unter Verwendung der Schaltungseinheiten 23 und 28 geändert. Das
heißt,
wenn die Entladungslampe 6 ausgeschaltet wird, sind die
NPN-Transistoren 21 und 24 in dem Aus-Zustand
und die Entladungszeitkonstante wird durch den Gesamtwert (ungefähr mehrere
100 Kilo bis mehrere Mega Ω)
der Widerstände
der drei Widerstände 18 bis 20 bestimmt,
die in Serie verbunden sind. Solange wie die Ausgangsimpedanz der
Konstantspannungsquelle 17 die das Laden nur bis zu einem
Grad äquivalent zu
einem Fehler beeinflusst, gibt es kein Problem mit dem Entladeweg.
Wenn der Effekt größer als
ein Fehler ist, kann ein Widerstand (mit einem Widerstandswert von
ungefähr
mehreren 10 bis mehreren Kilo Ω)
parallel zu der Konstantspannungsquelle 17 vorgesehen werden
und ein Entladen durch diesen Widerstand kann durchgeführt werden.
-
Wie
vorstehend erläutert
wurde, muss gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung das Konzept des Standes der Technik
mit der Steuerleitung nicht verwendet werden, um die Leistung, die der
Entladungslampe 6 zugeführt
wird, während
der Einschwingdauer steuern zu können.
Der Schaltungsaufbau kann deshalb vereinfacht werden und vielfältige Einsatzmöglichkeiten
sind gegeben. Zudem, wenn die vorliegende Erfindung in einer Erregungsschaltung
für eine
Entladungslampe verwendet wird, die kein Quecksilber oder nur eine
geringe Menge von Quecksilber enthält, kann die Rate, mit der
die Leistung, die zugeführt
wird, reduziert wird, in Übereinstimmung
mit der Zeitperiode und der Lampenspannung derart gesteuert werden,
dass die Startdauer reduziert und stabilisiert werden kann.
-
Gemäß dem zweiten
Aspekt der Erfindung ist der Steuerbereich in vielzählige Segmente
unterteilt und die Änderung
der Leistung, die der Entladungslampe zugeführt wird, (die Reduktionsrate) kann
für jedes
Segment bestimmt werden.
-
Gemäß dem dritten
Aspekt der Erfindung kann die Rate bzw. die Geschwindigkeit, mit
der die Anschlussspannung des Kondensators erhöht wird, in dem ersten Bereich
und dem dritten Bereich derart reduziert werden, dass die Rate,
mit der die zugeführte
Leistung allmählich
abgesenkt wird, reduziert werden kann, um einen rapiden Abfall der
zugeführten
Leistung verhindern zu können.
-
Gemäß dem vierten
Aspekt der Erfindung kann der Vorgang zum Bestimmen des Zustands bzw.
der Bedingung leicht durchgeführt
werden, wenn die Steuerung von einem Steuerbereichssegment in ein
anderes verschoben wird.
-
Gemäß dem fünften Aspekt
der Erfindung kann die Leistungssteuerung in Übereinstimmung mit Variierungen
bzw. Schwankungen der Eigenschaften der Entladungslampe bereitgestellt
werden, wobei der Anstieg der Lampenspannung und die Zeit berücksichtigt
werden, die abgelaufen ist, seitdem das Erregen der Entladungslampe
gestartet worden ist.
-
Gemäß dem sechsten
Aspekt der Erfindung kann in dem dritten Bereich, da die Rate reduziert wird,
mit der die zugeführte
Leistung abgesenkt wird, eine Entladungslampe in den geschwungenen
Zustand gebracht werden.
-
Gemäß dem siebten
Aspekt der Erfindung kann die Rate, mit der die zugeführte Leistung
abgesenkt wird, genau in dem zweiten Bereich gesteuert werden.
-
Gemäß dem achten
Aspekt der Erfindung braucht für
den Kondensator 10 ein Entladeweg, der getrennt von einem
Ladeweg ist, nicht verwendet werden, um die Zeitperiode zu detektieren,
für die eine
Entladungslampe ausgeschaltet war (nur die Zeitkonstante wird für den gleichen
Weg geändert). Der
Schaltungsaufbau wird deshalb vereinfacht und die Kosten können effektiv
reduziert werden.