DE4413946B4

DE4413946B4 - Schaltungsanordnung zum Starten und Betreiben einer Entladungslampe

Info

Publication number: DE4413946B4
Application number: DE4413946A
Authority: DE
Inventors: Akio Kadoma Okude; Tokushi Kadoma Yamauchi; Kei Kadoma Mitsuyasu; Yoshifumi Kadoma Kuroki; Naoki Kadoma Ohnishi; Katsuyuki Kadoma Kiyozumi
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1993-04-23
Filing date: 1994-04-21
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2014-04-22
Also published as: CN1049790C; KR940025401A; CN1099216A; GB9407772D0; DE4413946A1; GB2277415A; US5502423A; GB2277415B; KR0137181B1

Abstract

Schaltungsanordnung zum Starten und Betreiben einer Entladungslampe (15) mit heizbaren Elektroden (f1, f2), bei der eine Wechselspannung von einer Wechselspannungsquelle (AC) über eine erste Schalteinrichtung (Q1) in eine Gleichspannung umgewandelt wird, die Gleichspannung über eine zweite Schalteinrichtung (Q2, Q3) in eine hochfrequente Wechselspannung umgewandelt wird, und ein die Entladungslampe (15) aufweisender Lastkreis an die Ausgangsklemmen der zweiten Schalteinrichtung (Q2, Q3) angeschlossen ist,
wobei
sie eine Steuereinrichtung zum Steuern der ersten und zweiten Schalteinrichtung (Q1; Q2, Q3) enthält, um die der Entladungslampe (15) zugeführte hochfrequente Wechselspannung so zu steuern, daß diese eine erste, zweite und dritte Amplitude in entsprechenden ersten, zweiten und dritten Zeitintervallen (t1, t3, t4) annimmt, die ausgelegt ist
a) zum Vorheizen der Elektroden (f1, f2) der Entladungslampe (15) mit der der ersten Amplitude entsprechenden Leistung während des ersten Zeitintervalls (t1);
b) zum alternierenden Anlegen der der zweiten und dritten Amplitude entsprechenden Leistung während zweiter...

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Starten und hochfrequenten Betreiben einer Entladungslampe, bei der eine Wechselrichterschaltung verwendet wird.
Allgemein wird von einer solchen Schaltungsanordnung nachfolgend als Lichtsteuervorrichtung bezeichnet eine zum Starten der Entladung erforderliche hohe Spannung der Entladungslampe zum Starten derselben zugeführt. In dem Fall, daß die Lichtsteuervorrichtung einer Entladungslampe so ausgelegt ist, daß sie eine Dimmer-Lichtsteuerung der Entladungslampe ausführen kann, ist es für ein Starten der Lampe im abgeschwächten oder Dimmer-Zustand erforderlich, dieser auf das Starten der Dimmer-Beleuchtungssteuerung hin eine Energie zuzuführen, die größer als die zur Aufrechterhaltung der Dimmer-Lichtsteuerung ist, und hierbei tritt das Problem auf, daß die Dimmer-Lichtsteuerung zu einem Aufblitzen führt, das mit der gelieferten höheren Energie auftritt.
Insbesondere dann, wenn die Dimmer-Lichtsteuerung für eine Lichtsteuerung bei einem relativen Beleuchtungsverhältnis von weniger als 50 % bezüglich der Beleuchtung unter der Nennbeleuchtungsaussteuerung zu 100% zu starten ist, ist das Problem – eines solchen Aufblitzens beträchtlich.

Ein Beispiel der Lichtsteuervorrichtung einer Entladungslampe für eine Lichtsteuerung der Entladungslampe mit einer hohen Frequenz, die mittels der Wechselrichterschaltung erzielt wird, und für eine Verbesserung der Vorrichtung bezüglich irgendeiner Eingangsstörung mittels einer Gleichstromsteller-Schaltung ergibt sich aus dem US-Patent Nr. 5 144 195, wonach auf das Starten hin Glühfäden der Entladungslampe während einer Periode von einem Schwingen der Wechselrichterschaltung bis zu einem Starten der Gleichstromsteller-Schaltung vorgewärmt werden, um die Lebensdauer der Entladungslampe zu verlängern und zur Zeit irgendwelcher Unregelmäßigkeiten eine Sekundärspannung zu verringer. Bei dieser Vorrichtung ist jedoch keinerlei technisches Konzept zur Ausführung einer Dimmer-Lichtsteuerung der Entladungslampe oder zur Vermeidung irgendeines Aufblitzens auf das Starten der Dimmer-Lichtsteuerung hin vorgesehen.

Andererseits ist ein anderes Beispiel der Lichtsteuervorrichtung einer Entladungslampe, die für die Dimmer-Lichtsteuerung ausgelegt ist, in dem US-Patent Nr. 4 392 087 offenbart, wonach die Vorrichtung zur Verwirklichung der Dimmer-Steuerung mittels einer Phasensteuerung ausgelegt ist. Mit dieser Vorrichtung treten jedoch Schwierigkeiten beim Verwirklichen der Dimmer-Lichtsteuerung auf, während ein stabiler Lichtsteuerungszustand aufrechterhalten wird, und es wird auch keinerlei Gleichstromsteller-Anordnung geschaffen, die in der Lage wäre, irgendwelche Eingangsstörungen einzudämmen, und es sind auch keinerlei technische Mittel angegeben, mit denen es möglich wäre, ein Aufblitzen während des Startens der Dimmer-Lichtsteuerung zu verhindern.

Eine andere Vorrichtung zum Verringern der Sekundärspannung zur Zeit des Startens der Lichtsteuerung der Entladungslampe oder in einem lastfreien Zustand ergibt sich aus dem US-Patent Nr. 4 952 849, wonach die Sekundärspannung verringert wird, indem stufenweise eine Schwingungsfrequenz der Wechselrichterschaltung auf das Starten hin herabgesetzt wird, so daß die Entladungslampe nur durch ein Anheben der Frequenz im lastfreien Zustand gezündet wird. Auch bei dieser bekannten Vorrichtung ist jedoch kein technisches Konzept für eine Dimmer-Lichtsteuerung aufgezeigt, die die Maßnahme zum Unterdrücken eines Aufblitzens auf das Starten der Dimmer-Steuerung hin enthält.

In einem weiteren US-Patent Nr. 4 461 980 ist die Vorrichtung dafür ausgelegt, den Effektivwert der Sekundärspannung durch ein intermittierendes Hin- und Herschalten der Wechselrichterschaltung im unbelasteten Zustand zu verringern, auch diese Vorrichtung vermag jedoch kein technisches Konzept für die Dimmer- Lichtsteuerung aufzuzeigen, die irgendeine Maßnahme zum Verhindern eines Aufblitzens auf ein Starten der Dimmer-Steuerung hin enthält.

Ferner ist in dem US-Patent Nr. 4 791 338 eine Vorrichtung beschrieben, bei der der Sekundärspannung auf das Starten der Beleuchtungssteuerung der Entladungslampe hin eine Impulsspannung geliefert wird, hierbei trat jedoch das Problem auf, daß das auf das Starten der Dimmer-Lichtsteuerung der Lampe hin in Erscheinung tretende Aufblitzen schwer zuverlässig zu unterdrücken ist, indem nur der Sekundärspannung die Impulsspannung geliefert wird.

Überdies wird in dem US-Patent Nr. 5 170 099 vorgeschlagen, eine stabile Lichtsteuerung der Entladungslampe selbst in einem Zustand einer Dimmer-Steuerung geringen Lichtflusses dadurch zu verwirklichen, daß der Entladungslampe auf die Dimmer-Lichtsteuerung hin eine Gleichspannung zugeführt wird. Bei dieser bekannten Vorrichtung tritt jedoch noch das Problem auf, daß ein Auflblitzen auf das Starten der Dimmer-Lichtsteuerung hin nicht zuverlässig vermieden werden kann.

DE 33 15 793 A1 und EP 0 453 888 A2 zeigen die Anwendung einer impulsförmigen Spannung bei einer Dimmer-Steuerung. Eine Reduktion des Spitzenwertes dieser impulsförmigen Spannung im Dimmer-Steuerzustand wird nicht gezeigt.

In US 5 027 034 wird eine Entladungslampe durch alternierende Kathoden, welche mit impulsartigen, unidirektionalen Strömen betrieben werden, gedimmt. Bei dieser bekannten Anordnung wird eine Vollbrückenschaltung zum Erzeugen einer impulsförmigen Spannung für einen Vollbrückenwechselrichter verwendet.

In GB 20 62 377 A wird das Dimmen einer Entladungslampe mit einer Schaltungsanordnung offenbart, welche eine Gegentakt-Wechselrichtereinrichtung enthält, die einer Phasensteuerung unterworfen ist. Diese Schaltungsanordnung enthält eine Hilfsleistungsquelle zum Zuführen einer Hilfsgleichstromleistung an die Wechselrichtereinrichtung während jeder Halteperiode zwischen Leistungszuführungsperioden. Hierbei wird nicht der Spitzenwert einer impulsförmigen Spannung, sondern der Spitzenwert der hochfrequenten Haltespannung, welche die Frequenz der Wechselrichtereinrichtung aufweist, reduziert.

In DE 42 20 291 C1 wird ein Leuchtstofflampen-Vorschaltgerät offenbart, bei dem der Lampenstrom am Ende der Vorheizphase auf einen Minimalwert reduziert wird und nach Beginn der Zündphase allmählich bis zum Erreichen eines dem Helligkeits-Steuersignal entsprechenden Wertes erhöht wird.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Lichtsteuervorrichtung einer Entladungslampe zu schaffen, die in der Lage ist, die Eingangsstörung, die durch eine Lichtsteuerung der Entladungslampe bei einer hohen Frequenz erzeugt wird zu verhindern, das Auftreten eines Aufblitzens auf das Starten der Dimmer-Lichtsteuerung hin zu verhindern und damit eine stabile Dimmer-Lichtsteuerung der Entladungslampe selbst in einem solchen Zustand geringen Lichtflusses zu verwirklichen, bei dem das relative Beleuchtungsverhältnis geringer als 1 % ist.

Diese Aufgabe kann erfindungsgemäß durch eine Schaltungsanordnung nach dem Hauptanspruch gelöst werden.

Dabei wird eine impulsförmige Spannung während der Dimmer-Steuerung auf einem reduzierten, jedoch für eine stabile Entladung hinreichenden Spitzenwert stabilisiert.

Bevorzugte Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird. In dieser zeigen:
1 ein Schaltdiagramm der Lichtsteuervorrichtung einer Entladungslampe bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;
2 ein Wellenformdiagramm, das die Betriebsweise der Lichtsteuervorrichtung nach 1 zeigt;
3 ein Blockdiagramm, das eine weitere Ausführungsform der Lichtsteuervorrichtung einer Entladungslampe gemäß der Erfindung zeigt;
4 ein Betriebs-Wellenformdiagramm für die in 3 gezeigte Ausführungsform;
5 bis 8 Betriebs-Wellenformdiagramme für andere Ausführungsformen der Lichtsteuervorrichtung einer Entladungslampe gemäß der Erfindung;
9 ein Wellenformdiagramm für einen weiteren Aspekt der Lichtsteuervorrichtung einer Entladungslampe gemäß der Erfindung;
10 Betriebs-Wellenformdiagramm für eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lichtsteuervorrichtung einer Entladungslampe;
11 ein Betriebs-Wellenformdiagramm für einen weiteren Aspekt der erfindungsgemäßen Lichtsteuervorrichtung einer Entladungslampe;
12 ein Blockdiagramm, das eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lichtsteuervorrichtung einer Entladungslampe zeigt;
13 ein Betriebs-Wellenformdiagramm für die Ausführungsform der 14;
14 ein Betriebs-Wellenformdiagramm für eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung;
Obgleich die Erfindung nun unter Bezugnahme auf die in der Zeichnung dargestellten jeweiligen Ausführungsformen erläutert wird, ist festzustellen, daß sie nicht auf die gezeigten Ausführungsformen beschränkt ist.
1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lichtsteuervorrichtung einer Entladungslampe, und 2 zeigt Betriebs-Wellenformen für diese Ausführungsform, bei der eine Booster-Gleichstromstellerschaltung 11 während einer Periode t₁ nach einem Schließen eines Quellenschalters SW bezüglich einer Wechselspannungsquelle AC in einem Stillstands-Zustand gehalten wird. Hier ist dafür gesorgt, daß eine geglättete Gleichspannung V_C1, die über Mittel DB zum Gleichrichten einer Wechselquellenspannung zu einer Gleichspannung einer Wechselrichterschaltung 12 zugeführt wird, einen Spitzenwert V_p besitzt, während eine einer Entladungslampe 15 zugeführte Spannung V₅ hinsichtlich der Amplitude kleingehalten wird, derart, daß der Entladungslampe 15 ein hinreichender Vorwärmstrom geliefert wird, ohne daß die Lampe dazu gebracht wird, die Entladung zu starten. Nach diesem Vorwärmen der Entladungslampe 15 wird die Booster-Gleichstromstellerschaltung 11 aktiviert, um die geglättete Gleichspannung V_p für die Wechselrichterschaltung 12 auf eine Spannung Vdc anzuheben. In dieser Hinsicht ist die Anordnung so ausgelegt, daß die Spannung in einem Verhältnis eines Pegels angehoben wird, bei dem die Entladungslampe 15 nicht gezündet wird, oder, selbst wenn das Anhebungsverhältnis groß gemacht wird, die EIN-Periode der Schaltelemente Q2 und Q3 in der Wechselrichterschaltung 12 so gesteuert ist, daß die Spannung auf einen Pegel begrenzt ist, bei dem die Entladung nicht gestartet wird. Danach wird die Spannung V₅ nur jede Periode t₃ erhöht, um eine impulsförmige Spannung zu erhalten, die der Entladungslampe 15 über den Wechselrichter 12 intermittierend zugeführt wird, wobei diese impulsförmige Spannung so gesteuert wird, daß ihr Pegel stufenweise bis zum Erreichen einer Spannung erhöht wird, bei der die Entladungslampe 16 mit der Entladung beginnt.
Die vorliegende Ausführungsform wird einschließlich des Betriebs der gesamten, in 1 gezeigten Schaltung näher erläutert. Nachdem der Quellenschalter SW eingeschaltet ist, wird die Wechselquellenspannung von der Quelle AC nun durch die Gleichrichtungsmittel DB gleichgerichtet, und die durch einen Kondensator C1 geglättete Gleichspannung wird über eine Diode D1 der Wechselrichterschaltung 12 zugeführt. Zu dieser Zeit wird ein in der Gleichstromstellerschaltung 11 enthaltenes Schaltelement Q1 in einem nichtleitenden Zustand gehalten, und es wird kein Gleichstromsteller-Vorgang ausgeführt. Da die Spannung am Kondensator C1 der Wechselrichterschaltung 12 zugeführt wird, empfängt hier ein Kondensator C2 diese Spannung über einen Widerstand R1, um dadurch aufgeladen zu werden. Erreicht die Ladespannung in dem Kondensator C2 eine Überschlagspannung eines DIAC Q4, so wird die in dem Kondensator C2 gespeicherte Ladung über die Basis und den Emitter des Schaltelements Q3 entladen, wodurch dieses Schaltelement Q3 eingeschaltet wird. Danach werden Rückkopplungsströme von Sekundärwicklungen n2 und n3 eines Stromrückkopplungstransformators CT über Widerstände R2 bzw. R3 an die jeweilige Basis der Schaltelemente Q2 und Q3 geliefert, wodurch diese Schaltelemente Q2 und Q3 abwechselnd ein- und ausgeschaltet werden.
Zu dieser Zeit wird eine solche Spannung, die in einem Gleichstromsystem geschaltet wird, zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Schaltelements Q erzeugt, und diese Spannung wird über einen Kopplungskondensator C9 einer Primärwicklung eines Transformators T3 zugeführt. Mit diesem Kopplungskondensator C9 wird jegliche Gleichstromkomponente abgetrennt, und eine Hochfrequenz-Wechselstromkomponente kann durch eine Sekundärwicklung des Transformators T3 fließen. Entsprechend wird auf diese Weise eine Hochfrequenz-Wechselspannung an der Sekundärwicklung des Transformators T3 erhalten, die durch einen Widerstand R8 und eine Diode D6 gleichgerichtet und geglättet wird, und es kann eine Treiberleistung für eine Gleichstromstellersteuerschaltung 13 erhalten werden. Indem die Primär- und Sekundärwicklungen des Transformators T3 hinsichtlich der Anzahl von Windungen optimal gewählt werden, ist es möglich, für die Gleichstromstellersteuerschaltung 13 eine solche Treiberleistung als eine Gleichspannung e₀ zu erhalten.
Wird die Gleichstromstellersteuerschaltung 13 aktiviert, so wird das Schaltelement Q1 in der Booster-Gleichstromstellerschaltung 11 ein- und ausgeschaltet. Mit diesem Aktivieren der Gleichstromstellerschaltung 11 bewirkt deren relativ hohe Ausgangsspannung, daß die Wechselrichterschaltung 12 angesteuert wird. In dem Fall, daß die Schaltung zu dieser Zeit ihren stationären Zustand einnimmt, wird eine relativ hohe Spannung hoher Frequenz über einen Resonanzkreis, der durch eine Induktionsspule L2 und Kondensatoren C3 und C4 gebildet ist, der mit einem Vorwärmkondensator C5 versehenen Entladungslampe 15 zugeführt.
Genauer kann die vorhergehende Steuerung der impulsförmigen Spannung dadurch verwirklicht werden, daß die Einschalt-Periode des Schaltelements Q3 in der Wechselrichterschaltung 12 in Übereinstimmung mit einer impulsförmigen Signalspannung V6 variiert wird, die einer zugeordneten Wechselrichtersteuerschaltung 14 zugeführt wird, um intermittierende Schwingungen zu erhalten. D.h., das Schaltelement Q kann zwangsweise ausgeschaltet werden, indem ein Schaltelement Q5 innerhalb der Einschalt-Periode des Schaltelements Q3 umgeschaltet wird, wobei das Element Q5 zwischen die Basis des Schaltelements Q3 und die Schaltung 14 eingesetzt ist, so daß die Einschalt-Periode des Schaltelements Q variiert werden kann. Aufgrund dieser Variation sind die Einschalt-Perioden der beiden Schaltelemente Q2 und Q unausgeglichen, während die Schwingungsfrequenz ebenfalls variiert wird, und das Ausgangssignal der Wechselrichterschaltung 12 kann über einen weiten Bereich hinweg variiert werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die Dimmer-Steuerung ohne Herbeiführung eines Aufblitzens selbst unter dem schwachen Lichtfluß des relativen Beleuchtungsverhältnisses kleiner als 0,5 % zu starten.
Während bei der vorhergehenden Ausführungsform der 1 und 2 eine Anordnung verwendet wurde, bei der die Wechselrichterschaltung in einem seriellen System verschaltet ist, ist sie auch für die Verwendung einer Wechselrichterschaltung mit nur einem Schaltelement oder eines Systems einer Gegentaktschaltung geeignet.
In 3 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lichtsteuervorrichtung einer Entladungslampe gezeigt, die bei solchen Wellenformen wie in 4 gezeigt betrieben wird, und diese Ausführungsform weist insbesondere eine Impulserzeugerschaltung 17 auf; die in den die Entladungslampe 15 enthaltenden Lastkreis eingesetzt ist. Auch in diesem Fall wird die Wechselrichterschaltung 12 vor der Gleichstromstellerschaltung 11 auf einen Anschluß der Wechselspannungsquelle AC hin oder danach angesteuert, und es ist dafür gesorgt, daß der Vorwärmstrom zu der Entladungslampe 15 fließt. Danach wird die Gleichstromstellerschaltung 11 so angesteuert, daß die geglättete Gleichspannung Vc1 angehoben wird. Hier wird die der Entladungslampe 15 zugeführte Spannung V₅₁ auf einen niedrigen Wert gebracht, indem das Spannungsanhebungsverhältnis der Gleichstromstellerschaltung 11 geringgehalten oder die Ein schaltperiode des Schaltelements in der Wechselrichterschaltung 12 kurzgehalten wird, so daß die der Entladungslampe 15 zugeführte Energie relativ kleingehalten wird. Nun wird zu dieser Spannung V₅₁ eine impulsförmige Spannung V₅₂ mittels der Impulserzeugerschaltung 17 hinzuaddiert, worauf die Lampenspannung V₅ auf V₅ = V₅₁ + V₅₂ gebracht wird, und es kann der gleiche Effekt wie bei der Ausführungsform der 1 erzielt werden. Die impulsförmige, der Entladungslampe 15 zugeführte Spannung kann mit dem Ausgangssignal der Wechselrichterschaltung 12 synchronisiert sein oder, ohne eine solche Synchronisation, eine Spannung mit einer großen Impulsbreite sein. Überdies kann die Wechselrichterschaltung 12 bei der Ausführungsform der 3 auch bestimmte andere Schaltungsanordnungen wie bei der Ausführungsform der 1 enthalten.
5 ist ein Wellenformdiagramm für eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Während bei der vorhergehenden Ausführungsform der 4 die Wechselrichterschaltung 12 aktiviert wird, um die Entladungslampe 15 zuvor vorzuwärmen und danach die Gleichstromstellerschaltung 11 in Betrieb gesetzt wird, um die der Entladungslampe 15 zugeführte impulsförmige Spannung zu erhalten, erfolgt bei der vorliegenden Ausführungsform das Vorwärmen der Entladungslampe 15 über die Wechselrichterschaltung 12 nach dem Anschluß der Quelle AC, und anschließend das Anlegen der impulsförmigen Spannung. Mit diesem Anlegen der impulsförmigen Spannung ist es möglich, den Start einer Lichtsteuerung mit geringem Lichtfluß auf sanfte Weise zu verwirklichen. Als nächstes wird die Gleichstromstellerschaltung 11 angesteuert, wenn der Wert der impulsförmigen Spannung stabil wird. Mit dem Aktivieren der Gleichstromstellerschaltung 11 mit einer solchen Zeitvorgabe beginnt die Entladungslampe 15 mit dem Entladen, und, da die Entladungslampe bereits einen Zustand annimmt, in dem eine stabile Lichtsteuerung möglich ist, arbeitet die Gleichstromstellerschaltung 11 auf eine relativ stabile Weise. Da die Entladungslampe 15 überdies in dem gezündeten Zustand der Dimmer-Steuerung mit geringem Lichtfluß ist und elektrische Energie verbraucht, kann eine Überspannung, die auftritt, wenn die Ausgangsspannung Vc1 der Gleichstromstellerschaltung 11 auf die angehobene Spannung Vdc ansteigt, kaum erzeugt werden. Es ist festzustellen, daß die obige Anordnung nicht nur bei der vorhergehenden Anordnung der 1 oder 3, sondern auch in jeder anderen Schaltung verwendbar ist, wobei mit einer Übernahme der Auslegung für die Dimmer-Lichtsteuerung derselbe Effekt erzielt werden kann.
6 zeigt Betriebs-Wellenformen für eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lichtsteuervorrichtung einer Entladungslampe, bei der, wie sich aus den Wellenformen ergibt, die Gleichstromstellerschaltung 11 zu der gleichen Zeit aktiviert wird, zu der auch die impulsförmige Spannung angelegt wird. Mit dem Betrieb der Schaltung bei dieser Zeitvorgabe wird die impulsförmige Spannung ab dem Startpunkt der Gleichstromstellerschaltung 11 angelegt, so daß die dem Lastkreis zugeführte Energie erhöht wird, und es ist möglich, zu verhindern, daß die bei der Gleichstromsteller-Ausgangsspannung Vc1 auftretende Überspannung nach einem Starten der Gleichstromstellerschaltung 11 in Erscheinung tritt. Da überdies die Gleichstromstellerschaltung 11 zur gleichen Zeit gestartet wird, zu der auch die impulsförmige Spannung angelegt wird, wird der Effektivwert der angelegten Spannung für die Entladungslampe 15 nach einem Beitrag zum vorhergehenden Vorwärmen sanft vergrößert. Daher wird zusätzlich zu der Verbesserung der Startfähigkeit als Ergebnis des Anlegens der impulsförmigen Spannung auch der Pegel der Grundbeaufschlagung stufenweise erhöht, und es kann eine noch sanftere Lichtsteuerung als beim vorhergehenden Betrieb, auf den im Hinblick auf 2 verwiesen wurde, verwirklicht werden.
In 7 sind Betriebs-Wellenformen für eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lichtsteuervorrichtung einer Entladungslampe gezeigt, bei der, wie sich auch aus den Wellenformen ergibt, die Wechselrichterschaltung 12 nach dem Anschluß der Quelle für das vorhergehende Vorwärmen der Entladungslampe 15 aktiviert und dann das Anlegen der impulsförmigen Spannung eingeleitet wird, und bei dem Verfahren, bei dem der Spitzenwert der impulsförmigen Spannung stufenweise ansteigt, der Betrieb der Gleichstromstellerschaltung 11 ausgelöst wird. Nachdem der Schaltungsbetrieb mit einer solchen Zeitvorgabe ausgeführt wird, hat das Anlegen der impulsförmigen Spannung zu der Zeit bereits begonnen, zu der die Gleichstromstellerschaltung 11 gestartet wird, so daß die dem Lastkreis zugeführte Energie groß ist, wobei die Überspannung, die auf das Ansteigen der Ausgangsspannung Vc1 der Gleichstromstellerschaltung auf die angehobene Spannung Vdc hin in Erscheinung tritt, vergleichsweise kaum auftritt. Da überdies bei der vorliegenden Ausführungsform die Ausgangsspannung Vc1 der Gleichstromstellerschaltung 11 bei dem Verfahren einer stufenweisen Vergrößerung der impulsförmigen Spannung vergrößert ist, ist es möglich, das sanfte Starten der Entladung in einer Weise durchzuführen, die der im Zusammenhang mit der vorhergehenden Ausführungsform der 6 vergleichbar ist. Da ferner die Amplitude der Grundwelle an einer Stelle erhöht ist, bei der eine Differenz zwischen dem Spitzenwert der impulsförmigen Spannung und der Span nung der Grundwelle vorliegt und die Differenz zwischen den Spannungen nicht sehr groß gehalten werden kann, können irgendwelche Belastungen der Schaltung verringert und das Auftreten irgendeines Rauschens oder dergleichen wirksam verhindert werden.
8 zeigt die Betriebs-Wellenform einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lichtsteuervorrichtung einer Entladungslampe, bei der, was sich ohne weiteres aus den Wellenformen ergibt, die Wechselrichterschaltung 12 nach dem Anschluß der Quelle für das vorhergehende Vorwärmen der Entladungslampe 15 aktiviert wird, dann die impulsförmige Spannung vor der Aktivierung der Gleichstromstellerschaltung 11 weiter angelegt bleibt, wobei diese Aktivierung der Schaltung 11 erfolgt, bevor der Spitzenwert der impulsförmigen Spannung stabilisiert ist, und die angehobene Ausgangsspannung Vdc der Gleichstromstellerschaltung 11 nach der Stabilisierung der impulsförmigen Spannung stabilisiert wird. Mit dem Betrieb der Vorrichtung bei dieser Zeitvorgabe kann das Auftreten der Überspannung wirksam verhindert werden, die auf das Ansteigen der Ausgangsspannung Vc1 der Gleichstromstellerschaltung auf die angehobene Spannung Vdc hin in Erscheinung tritt. Überdies erfolgt bei der vorliegenden Ausführungsform die Betätigung der Gleichstromstellerschaltung 11 zu der Zeit, zu der der Spitzenwert der impulsförmigen Spannung den Maximalwert erreicht, so daß die angelegte Spannung V₅ für die Entladungslampe 15 als der Effektivwert vergrößert wird. Entsprechend wird der Effektivwert der Lampenspannung V₅ bei einem Punkt nahe dem Starten der Entladung durch das Anlegen der impulsförmigen Spannung bei einem solchen Zustand wie einem Zustand geringer Temperatur oder dergleichen erhöht, bei dem die Entladung schwer zu starten ist, und der Lichtsteuerbetrieb kann selbst bei geringen Temperaturen oder einem ähnlichen Zustand sanft erfolgen. Ferner kann die Dimmer-Lichtsteuerung bei geringem Lichtfluß durch das Anlegen der impulsförmigen Spannung auf das Starten der Lichtsteuerung hin auf eine stabile Weise ohne das Herbeiführen irgendeines Flackerns wirksam aufrechterhalten werden. In diesem Fall, wie auch in 9 gezeigt, kann die Vorrichtung so ausgelegt sein, daß die impulsförmige Spannung den Spitzenwert an einem Punkt nahe dem Starten der Entladungs-Lichtsteuerung erreicht, und derselbe Effekt kann solange erreicht werden, wie die Zeitvorgabe des Betriebs der Gleichstromstellerschaltung 11 gleich wie zuvor angenommen werden kann.
10 zeigt Betriebs-Wellenformen einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lichtsteuervorrichtung einer Entladungslampe. Die Verwendung der gleichen impulsförmigen Spannung zur Zeit sowohl der Dimmer-Steuerung geringen Lichtflusses als auch des Startens der Lichtsteuerung kann die Gefahr mit sich bringen, daß der Spitzenwert des Impulses sehr hoch wird, wobei die von der Entladungslampe auf das Anlegen der impulsförmigen Spannung hin verbrauchte Leistung ansteigt und die Dimmer-Lichtsteuerung geringen Lichtflusses in einem Zustand unterhalb eines vorbestimmten Dimmer-Verhältnisses selbst dann unmöglich wird, wenn der Pegel der Lampenspannung V₅₁ abgesenkt wird. In dieser Hinsicht erfolgt das Anlegen einer Spannung auf das Starten der Dimmer-Lichtsteuerung hin bei einem hierfür erforderlichen Pegel, während die Spannung nach dem Zünden der Entladungslampe stufenweise wie in 10 gezeigt bis zu dem minimal erforderlichen Pegel der impulsförmigen Spannung zur Aufrechterhaltung der stabilen Lichtsteuerung der Entladungslampe zu der Zeit der Dimmer-Lichtsteuerung geringen Lichtflusses variiert wird, und der Bereich des geringen Lichtflusses, mit dem die Lichtsteuerung aufrechterhalten werden kann, kann hinreichend erweitert werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist es möglich, die Dimmer-Lichtsteuerung ohne das Herbeiführen eines plötzlichen Aufleuchtens selbst bei dem geringen Lichtfluß des relativen Beleuchtungsverhältnisses geringer als 0,5% zu starten und eine kontinuierliche Abschwächung bis zu dem geringen Lichtfluß des relativen Beleuchtungsverhältnisses unter 0,5% zu verwirklichen.
Während bei den jeweiligen vorhergehenden Ausführungsformen die impulsförmigen Spannungen für das Starten der Beleuchtungssteuerung und für die Dimmer-Beleuchtungssteuerung als symmetrisch bezüglich der positiven und negativen Seiten dargestellt wurden, ist auch eine solche asymmetrische impulsförmige Spannung, wie sie in 11 gezeigt ist, verwendbar.
In 12 ist ein Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lichtsteuervorrichtung einer Entladungslampe gezeigt, bei der im Gegensatz zu der Ausführungsform der 3 ein Serienkreis aus einer Gleichspannungsquelle Va und einer Diode D7 in den Lastkreis parallel zu der Impulserzeugerschaltung 17 eingesetzt ist. In diesem Fall bewirkt ein Anlegen irgendeiner Spannung, die höher als die Quellengleichspannung Va von der Impulserzeugerschaltung 17 ist, daß diese höhere Spannung durch die Diode D7 blockiert wird, so daß verhindert wird, daß irgendeine Spannung, die die Quellengleichspannung Va übersteigt, der Entladungslampe zugeführt wird (siehe 13). Ist die der Entladungslampe 15 zugeführte Spannung V₅ die Spannung, die zum Starten der Lichtsteuerung der Entladungslampe erforderlich ist, so kann die Betriebs-Zeitvorgabe für die Gleichstromstellerschaltung 11 und die Impulserzeugerschaltung 17 die gleiche sein wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen. Für die impulsförmige Spannung, die während der Dimmer-Lichtsteuerung geringen Lichtflusses anzulegen ist, kann auch die asymmetrische impulsförmige Spannung zugeführt werden, gleich wie in dem Fall des Startens der Lichtsteuerung, solange die Spannung den erforderlichen Spannungspegel für die Dimmer-Lichtsteuerung geringen Lichtflusses aufweist, und die symmetrische impulsförmige Spannung auf die Dimmer-Lichtsteuerung mit einer vorgesehenen Rücksetzfunktion angelegt wird. Ferner kann bei einer Quellengleichspannung von Va = 0 eine solche wahlweise symmetrische impulsförmige Spannung, wie in 14 gezeigt, der Entladungslampe 15 nur in einer Richtung zugeführt werden.

Claims

Schaltungsanordnung zum Starten und Betreiben einer Entladungslampe (15) mit heizbaren Elektroden (f1, f2), bei der eine Wechselspannung von einer Wechselspannungsquelle (AC) über eine erste Schalteinrichtung (Q1) in eine Gleichspannung umgewandelt wird, die Gleichspannung über eine zweite Schalteinrichtung (Q2, Q3) in eine hochfrequente Wechselspannung umgewandelt wird, und ein die Entladungslampe (15) aufweisender Lastkreis an die Ausgangsklemmen der zweiten Schalteinrichtung (Q2, Q3) angeschlossen ist, wobei sie eine Steuereinrichtung zum Steuern der ersten und zweiten Schalteinrichtung (Q1; Q2, Q3) enthält, um die der Entladungslampe (15) zugeführte hochfrequente Wechselspannung so zu steuern, daß diese eine erste, zweite und dritte Amplitude in entsprechenden ersten, zweiten und dritten Zeitintervallen (t1, t3, t4) annimmt, die ausgelegt ist a) zum Vorheizen der Elektroden (f1, f2) der Entladungslampe (15) mit der der ersten Amplitude entsprechenden Leistung während des ersten Zeitintervalls (t1); b) zum alternierenden Anlegen der der zweiten und dritten Amplitude entsprechenden Leistung während zweiter und dritter Zeitintervalle (t3, t4), wobei die zweiten Amplituden größer als die dritten Amplituden und die dritten Zeitintervalle (t4) größer als die zweiten Zeitintervalle (t3) sind, um so intermittierend eine impulsförmige Spannung (V52) mit einer Frequenz, die geringer als die der hochfrequenten Wechselspannung ist, an die Entladungslampe (15) anzulegen; c) zum schrittweisen Erhöhen der zweiten Amplitude auf einen erhöhten Spitzenwert, bis die Entladungslampe (15) bei einer Zündspannung zündet; d) zum Variieren zumindest einer der zweiten und dritten Amplituden, um die Entladungslampe (15) zu dimmen; und e) zum Absenken der zweiten Amplitude während des Dimmens auf einen reduzierten Wert unterhalb der Zündspannung und oberhalb einer Spannung, die für eine stabile Entladung erforderlich ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der die Steuereinrichtung ausgelegt ist, die Erzeugung der impulsförmigen Spannung (V52) nach einem Schaltbetrieb der zweiten Schalteinrichtung (Q2, Q3) zu steuern und die impulsförmige Spannung (VS) bei dem reduzierten Wert zu stabilisieren.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der die erste Schalteinrichtung (Q1) für einen Schaltbetrieb zu der Zeit vorgesehen ist, zu der die impulsförmige Spannung (V52) erzeugt wird.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, bei der die erste Schalteinrichtung (Q1) für ein Starten ihres Schaltbetriebs vor der Stabilisierung der impulsförmigen Spannung (V52) vorgesehen ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, bei der die erste Schalteinrichtung (Q1) für ein Starten ihres Schaltbetriebs unmittelbar vor der Stabilisierung der impulsförmigen Spannung (V52) vorgesehen ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der die erste Schalteinrichtung (Q1) für ein Starten ihres Schaltbetriebs auf eine Stabilisierung der impulsförmigen Spannung (V52) hin vorgesehen ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der die erste Schalteinrichtung (Q1) die der Gleichspannung entsprechende Leistung bei einer Ausgangsgleichspannung liefert, die in einer Mehrzahl von Stufen variabel ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, bei der die erste Schalteinrichtung (Q1) die Ausgangsgleichspannung auf zumindest den zwei Stufen des Startens der Dimmer-Lichtsteuerung und während der Dimmer-Lichtsteuerung variiert.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der die Steuereinrichtung vorgesehen ist, um die impulsförmige Spannung (V52) für die Entladungslampe (15) so zu steuern, daß sie bei positiver und negativer Polarität asymmetrisch ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, bei der die Steuereinrichtung vorgesehen ist, um die impulsförmige Spannung für die Entladungslampe (15) so zu steuern, daß sie auf einer der positiven und negativen Polarität bei einem vorbestimmten Wert bleibt.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der die erste Schalteinrichtung (Q1) ein Gleichstromstellermittel (11) vom Booster-Typ enthält und die zweite Schalteinrichtung (Q2, Q3) eine Wechselrichtereinrichtung vom Halbbrücken-Typ enthält.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der die zweite Schalteinrichtung (Q2, Q3) eine Wechselrichtereinrichtung (12) enthält und die Steuereinrichtung vorgesehen ist, um eine Ausgangsspannung der Wechselrichtereinrichtung zu variieren.