DE10206175B4

DE10206175B4 - Schaltung zum Betreiben einer Entladungslampe

Info

Publication number: DE10206175B4
Application number: DE10206175A
Authority: DE
Inventors: Masayasu Shimizu Ito; Hitoshi Shimizu Takeda
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-02-14
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2010-04-08
Anticipated expiration: 2022-02-15
Also published as: US6563275B2; DE10206175A1; JP3689008B2; FR2820941B1; FR2820941A1; JP2002246195A; US20020125835A1

Abstract

Schaltung zum Betreiben einer Entladungslampe, umfassend:
einen Gleichspannungswandler zum Umsetzen einer Eingangsgleichspannung in eine Ausgangsgröße positiver Polarität und eine Ausgangsgröße negativer Polarität, wobei der Gleichspannungswandler einen Transformator einschließt und ein Schaltelement und eine Stromhilfsschaltung mit einem Kondensator zum Unterstützen des Zuführens einer Energie zu der Entladungslampe während des Zündens;
einen Wechselrichter zum Umsetzen einer Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers in eine Wechselspannung durch einen Wechselbetrieb einer Vielzahl von Schaltelementen und dann Zuführen der Wechselspannung zu der Entladungslampe; und
eine Steuerschaltung zum Steuern einer Leistung, die auf die Entladungslampe angewendet werden soll auf den Empfang eines Erfassungssignals für eine Spannung hin, die an der Entladungslampe anliegt, oder eines Stromes, der in die Entladungslampe fließt, und zum Steuern einer Ausgangsgröße des Gleichspannungswandlers,
ein Vergleichsmittel, das die Größe einer positiven Elektrodenspannung mit der einer negativen Elektrodenspannung vergleicht;
ein Spannungsbegrenzungsmittel, das beim abwechselnden Anlegen der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers an die Entladungslampe...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technik zum Reduzieren des Leistungsverlustes und der Wärmebildung in einer Entladungslampenschaltung und zum Sicherstellen stabiler Steuerung.
Eine Schaltung für eine Entladungslampe (eine Metalldampflampe), die eine Gleichspannungs-Gleichspannungsumsetzschaltung bzw. DC-DC-Umsetzschaltung umfasst, eine Gleichspannungs-Wechselspannungsumsetzschaltung bzw. DC-AC-Umsetzschaltung und eine Startschaltung (eine sogenannte Starterschaltung) ist bekannt. Angenommen, dass die Anzahl der Entladungslampen eine ist, gibt es beispielsweise einen Aufbau, der eine DC-DC-Umsetzschaltung umfasst, eine Halbbrückenschaltung (eine Schaltung, die aufgebaut ist zum Bilden eines Satzes aus zwei Halbleiterschaltelementen und abwechselnd ausführender EIN/AUS-Steuerung) und eine Steuerschaltung dafür. Die Ausgangsgröße des Umsetzers wird gesteuert durch das Steuern der Schaltelemente in dem DC-DC-Umsetzer und eine Wechselspannungsausgangsgröße, die durch den abwechselnden Betrieb der Schaltelemente generiert wird, die die Halbbrückenschaltung bilden, wird der Entladungslampe zugeführt. Der DC-DC-Umsetzer schließt einen Aufbau ein, in dem ein jeder Polarität entsprechender Schaltungsabschnitt bereitgestellt ist (eine Spannungsumsetzschaltung entsprechend der Polarität ist vollständig isoliert), um Ausgangsspannungen zu erhalten mit positiver und negativer Polarität und einen Aufbau, in welchem die Ausgangsgrößen mit beiden Polaritäten erhalten werden können in einem Aufbau ohne Isolierung der Schaltungsabschnitte.
Darüber hinaus gibt es für den Fall, dass die Anzahl der Entladungslampen zwei ist, den Nachteil dahingehend, dass die Anzahl der Komponenten und Kosten nicht reduziert werden können, wenn jeweilige Zündschaltungen entsprechend den Entladungslampen bereitgestellt werden zum Zünden der Entladungslampen. Daher ist es vorzuziehen, dass die Zündschaltungen für zwei Entladungslampen gemeinsam ausgeführt werden. Beispielsweise gibt es einen Aufbau, der einen DC-DC-Umsetzer umfasst und eine Vollbrückenschaltung (eine Schaltung, die aus vier gepaarten Halbleiterschaltelementen besteht und abwechselnd EIN/AUS-Steuerung zweier Paare der Elemente ausführt) und einer zugehörigen Steuerschaltung. Speziell wird die Ausgangsgröße des Umsetzers gesteuert durch die Steuerung des Schaltelementes in dem DC-DC-Umsetzer. Zudem, wenn eine rechteckwellenförmige Ausgangsgröße, die durch den abwechselnden Betrieb der Schaltelemente, die die Vollbrückenschaltung bilden, bereitgestellt wird, für die Entladungslampen, werden abwechselnd eine Ausgangsgröße mit einer positiven Polarität und eine Ausgangsgröße mit einer negativen Polarität an die Entladungslampen angelegt (mit anderen Worten, wenn die Ausgangsgröße mit der positiven Polarität zugeführt wird zu einer der Entladungslampen, wird die Ausgangsgröße mit der negativen Polarität zugeführt zu der anderen Entladungslampe). Der DC-DC-Umsetzer zum Erhalten der Ausgangsspannungen mit einer positiven Polarität und einer negativen Polarität schließt den Schaltungsaufbau mit zwei Konfigurationen ein, wie sie oben beschrieben sind.
Um die Entladungslampe zuverlässig zu zünden, wird es vorgezogen, dass ein Hilfsstromschaltkreis, einschließlich einer Kapazität bereitgestellt werden sollte in der nachfolgenden Stufe eines DC-DC-Umsetzers (siehe beispielsweise JP 9-223591 A ). Wie in dem Fall, in dem die Entladungslampe zündet, wird die in dem Kondensator gespeicherte Energie der Entladungslampe zugeführt, sodass ein Übergang zu einer Bogenentladung sanft ausgeführt werden kann.
12 zeigt schematisch eine Spannung (die Ausgangsgröße des DC-DC-Umsetzers, ein oberer Teil zeigt eine Spannung mit einer positiven Polarität an, ein unterer Teil zeigt eine Spannung mit einer negativen Polarität an und ein Strom ”IL” in einer mittleren Stufe zeigt den Strom der Entladungslampe), die zugeführt wird, wenn eine Entladungslampe gezündet wird unter der Annahme einer Zündschaltung für die Entladungslampe. Die Stromhilfsschaltung ist bereitgestellt für die Ausgangsgröße mit einer positiven Polarität des DC-DC-Umsetzers und eine Ausgangsspannung des Umsetzers (eine sogenannte Offenschaltkreisspannung ”O. C. V” vom englischsprachigen Ausdruck open circuit voltage) ist auf 350 V (Volt) eingestellt, eine Begrenzung für die Ausgangsgröße mit einer negativen Polarität des DC-DC-Umsetzers ist eingestellt auf 150 V und eine Nennspannung ist auf 85 V eingestellt.
Angenommen dass die Ausgangsgröße mit der positiven Polarität der Entladungslampe zu einer bestimmten Zeit zugeführt wird, dann hat die Ausgangsgröße mit der negativen Größe keinen Pfad, durch den ein Strom fließen könnte und ist in einen lastfreien Zustand versetzt. Zu diesem Zeitpunkt wird daher die Spannung (der Betrag) der Ausgangsgröße mit einer negativen Polariät durch den DC-DC-Umsetzer begrenzt auf 150 V.
Wenn die Polarität umgedreht wird in einer folgenden Zeitperiode und die Ausgangsgröße mit einer negativen Polarität der Entladungslampe zugeführt wird, hat die Ausgangsgröße mit einer positiven Polarität keinen Pfad, durch den ein Strom fließen könnte und sie ist zu dieser Zeit in einen lastfreien bzw. unbelasteten Zustand versetzt. In diesem Fall wird daher die Spannung (der Betrag) der Ausgangsgröße mit einer positiven Polarität durch den DC-DC-Umsetzer auf 350 V eingestellt. Der oben beschriebene Betrieb wird wiederholt gemäß der Betriebsfrequenz einer Brückenschaltung (eine Frequenz, mit der die Schaltoperation der Schaltelemente abgewechselt wird) sodass eine Ausgangsgröße mit jeder Polarität bereitgestellt wird für die Entladungslampe.
Mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau können jedoch beispielsweise die folgenden Nachteile bewirkt werden:

(1) Der Einfluss einer Wechselspannungskomponente (basierend auf einem Impulsfluss) bei niedriger Zündfrequenz behindert eine konstante Leistungssteuerung;
(2) eine Erhöhung in einer ungültigen Leistungskomponente;
(3) eine Erhöhung im Verlust in einer Stromhilfsschaltung.

Wie in 12 gezeigt, nimmt der durch die Entladungslampe fließende Strom ”IL” eine Wellenform mit Impulsfluss an.
Der Grund ist, dass eine Glättungsschaltung bereitgestellt wird in der Ausgangsstufe des DC-DC-Umsetzers und elektrische Ladungen, die in einem Glättkondensator angesammelt werden, werden hauptsächlich entladen in einem lastfreien Zustand. In anderen Worten, die Energie des Glättkondensators, die gespeichert wird, um eine Spannung von hilfsweise 350 V oder –150 V zu haben, wird entladen zu der Entladungslampe um eine Spannung von 85 V oder –85 V zu haben während der Polaritätsumkehr der Brückenschaltung. Daher wird ein Strom unmittelbar nach der Polaritätsumkehr erhöht und der pulsierende Fluss bewirkt eine starke Schwankung in einer Ausgangsspannung, die zu unangenehmen Wirkungen (1) bis (3) führt.
Zuerst wird bezugnehmend auf (1) der Strom, der zur Entladungslampe fließt, augenblicklich ohne irgendwelche Steuerinformationen temporär erhöht, wenn die Polarität der Entladungslampe umgeschaltet wird. Daher versucht die Steuerschaltung die Erhöhung zu erfassen, um den Stromfluss zur Entladungslampe zu verringern. Wenn die Kapazität des Glättkondensators groß ist und der Strom groß ist während der Polaritätsumschaltung wird jedoch folglich eine höhere Energie zugeführt als eine erforderliche Steuerenergie. Um die Zufuhr zu vermeiden, ist beispielsweise ein Verfahren vorgeschlagen zum Bereitstellen einer Verzögerung (einer Verzögerungsschaltung) in einer Schaltung zum Erfassen eines Wertes eines Stromflusses zur Entladungslampe oder eine Schaltung zur Konstantleistungssteuerung, dadurch eine langsame Reaktion liefernd. Folglich werden die Kosten erhöht. Durch langsame Reaktion besteht darüber hinaus eine Möglichkeit, dass eine Energieeingangsgröße (Spannung) sich plötzlich ändern kann oder eine folgende Möglichkeit für eine Änderung in den Bedingungen der Entladungslampe kann gestört werden. Daher ist die Möglichkeit, dass die Entladungslampe ausgehen könnte, vergrößert, was nicht vorzuziehen ist. Bezug nehmend auf (2), wird außerdem eine Beschreibung dargelegt mit spezifischen Zahlenwerten. Wenn beispielsweise eine Nennleistung auf 35 W eingestellt ist, eine elektrischstatische Kapazität des Glättkondensators eingestellt ist auf 0,47 μF und eine Zündfrequenz der Brückenschaltung eingestellt ist auf 1 kHz, speichert ein DC-DC-Umsetzer für eine Ausgangsgröße mit einer positiven Polarität elektrische Ladungen in dem Glättkondensator alle 1 ms (Millisekunde) von 85 V (Nennspannung) bis 350 V (die O. C. V). Eine Energie ist ”0,47 × 10^–6 × (350² – 85²) = 0,054)”, was einer Leistung pro Sekunden von 0,054J × 1000 = 54 W entspricht. Um die Leistung pro Sekunde auf eine Leistung im eingeschwungenen Zustand der Entladungslampe oder niedriger einzustellen, ist folglich vorzuziehen, dass die Quantität des Glättkondensators oder die Zündfrequenz geregelt werden sollten. Wie oben beschrieben, liefert eine verzerrte Wechselspannungskomponente eine ungültige Leistungskomponente zum Generieren eines Verlustes, der eine Belastung für den Entwurf der Wärmeableitung ist.
Bezug nehmend auf (3) wird die Ausgangsspannung des DC-DC-Umsetzers angehoben oder gesenkt mit der Zündfrequenz der Brückenschaltung. Daher wird beispielsweise in dem Fall, in dem ein Widerstandselement verbunden wird mit dem Kondensator in der Stromhilfsschaltung, ein Joule Wärmeverlust generiert durch einen Stromfluss zu dem Widerstandselement.
Im vorstehenden Fall ist eine Entladungslampe vorgesehen. Auch in dem Fall, in dem die Anzahl der Entladungslampen zwei ist, werden dieselben nachteiligen Effekte produziert.
Insbesondere in dem Fall, in dem die eine Entladungslampe gezündet ist und die andere Entladungslampe nicht gezündet ist, agieren die Ausgangsspannungen des DC-DC-Umsetzers in den Ausgangsgrößen mit positiver und negativer Polarität in derselben Weise wie in dem Fall, in dem eine Entladungslampe bereitgestellt ist. Wenn die Ausgangsgröße mit einer positiven Polarität (oder einer negativen Polarität) angelegt wird an die Entladungslampe, die gezündet ist, wird die negativseitige Elektrode (oder die positivseitige Elektrode) in einen lastfreien Zustand gebracht. Entsprechend können in dem Fall, in dem zwei Entladungslampen vorgesehen sind und eine Entladungslampe noch nicht gezündet ist, dieselben Probleme auftreten, wie sie oben beschrieben worden sind. Die FR 2 795 284 A1 beschreibt eine Entladungslampenversorgungsschaltung, die eine Gleichspannungs-Versorgungsschaltung zum Empfang einer Eingangsgleichspannung und zur Ausgabe einer gewünschten Gleichspannung aufweist, eine Gleichspannungs-Wechselspannungs-Wandlerschaltung zur Umwandlung der Ausgangsspannung der Gleichspannungs-Versorgungsschaltung in eine Wechselspannung, und zum Liefern der Wechselspannung an mehrere Entladungslampen, eine Detektorschaltung zum Detektieren der Spannung oder des Stroms in Bezug auf jede Entladungslampe, und eine Steuerschaltung zum Kontrollieren der Schaltung, des Stroms, oder der Versorgungsleistung jeder Entladungslampe in Reaktion auf ein Detektorsignal von der Detektorschaltung.
Es ist Aufgabe der Erfindung, durch einen Leistungsverlust und eine Wärmebildung bewirkte Elementefehler zu reduzieren und eine stabile Leistungssteuerung in einer Entladungslampenschaltung zu implementieren.
Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, wird erfindungsgemäß, wenn eine Ausgangsspannung einer DC-DC-Umsetzschaltung alternierend an eine Entladungslampe angelegt wird, durch ein Vergleichsmittel eine Ausgangsspannung auf einer lastfreien bzw. unbelasteten Seite von Ausgängen mit positiver und negativer Polarität, die nicht angelegt wird an die Entladungslampe während des Betriebs der Entladungslampe, begrenzt um gleich einer Ausgangspannung auf einer Seite zu sein, die angelegt wird an die Entladungslampe. Darüber hinaus wird, wenn eine Leistung zwei Entladungslampen zugeführt wird, während abwechselnd eine Polarität einer Ausgangsspannung durch die DC-DC-Umsetzschaltung geschaltet wird, eine Ausgangsspannung an einer nicht belasteten Seite der Ausgänge mit positiver und negativer Polarität, die nicht angelegt wird an die Entladungslampe, begrenzt um gleich der Ausgangsspannung auf der Seite zu sein, die angelegt wird an die Entladungslampe, wenn eine der Entladungslampen gezündet ist oder eine Instruktion ausgegeben wird zum Zünden der Entladungslampe und die andere Entladungslampe noch nicht gezündet ist oder die Instruktion zum Zünden nicht ausgegeben wird für diese Entladungslampe.
Erfindungsgemäß wird daher die Ausgangsspannung auf der nicht belasteten Seite begrenzt auf die Ausgangsspannung mit einer umgekehrten Polarität davon. Folglich ist es möglich, eine Wechselspannungskomponente während eines Impulsflusses zu unterdrücken, der mit einem Stromfluss zur Entladungslampe zusammenhängt.
Nachstehend wir die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert unter Bezugnahme auf die Figuren, in denen zeigt:
1 ein Schaltungsblockdiagramm des Grundaufbaus einer Entladungslampenschaltung gemäß der Erfindung;
2 ein Schaltungsblockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Schaltungsaufbaus einer DC-DC-Umsetzschaltung vom Nichtisolationstyp;
3 ein Schaltungsdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Schaltungsaufbaus einer DC-DC-Umsetzschaltung vom Isolationstyp;
4 ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels des Aufbaus einer Stromhilfsschaltung;
5 ein Diagramm zum Darlegen des Aufbaus einer Treiberschaltung vom Bootstrap-Typ;
4 ein Diagramm zum Darlegen einer Spannungsbegrenzung in einem nicht belasteten Zustand gemäß der Erfindung;
7 ein Schaltungsdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Aufbaus des Hauptteiles einer Steuerschaltung;
8 ein Zeitdiagramm des Phasenzusammenhangs zwischen Signalen;
9 ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines Schaltungsaufbaus für den Fall, in dem zwei Entladungslampen gezündet werden;
10 ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels des Aufbaus des Hauptteils der Steuerschaltung gemeinsam mit 11, einen Logikschaltungsabschnitt darlegend zum Empfangen eines Zündsignals, eines Zündanzeigesignals und eines Polaritätsumschaltsignals in der Entladungslampe;
11 ein Schaltdiagramm des Hauptteiles einer Schaltung, die der Antriebssteuerung eines Schaltelementes zugeordnet ist; und
12 ein Diagramm zum Darlegen eines konventionellen Problems.
Nachstehend werden bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben. Zuerst wird bezugnehmend auf den Fall, in dem eine Entladungslampe vorgesehen ist, der Aufbau einer Schaltung gemäß der Erfindung unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
Eine Entladungslampenschaltung 1 umfasst eine Gleichspannungsenergieversorgung 2, eine Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umsetzschaltung bzw. DC-DC-Umsetzschaltung 3, eine DC-AC-Umsetzschaltung 4 und eine Startschaltung 5.
Die DC-DC-Umsetzschaltung 3 dient zum Erhalten von Ausgangsgrößen mit positiver und negativer Polarität auf den Empfang einer Eingangsgleichspannung (gekennzeichnet mit ”Vin”), die angelegt wird von der Energiequelle 2, und hat einen Transformator und ein Schaltelement in der Schaltung. Zusätzlich wird das Schaltelement gesteuert ansprechend auf ein Signal, das von einer Steuerschaltung 7 gesendet wird und eine Ausgangsspannung davon wird gesteuert. Ein DC-DC-Umsetzer (vom Sperrwandlertyp) mit dem Aufbau eines Schaltreglers wird verwendet für die DC-DC-Umsetzschaltung 3. Wie oben beschrieben, gibt es einen Aufbau eines isolationsfreien Typs, in dem die Schaltungen zum Erhalten beider Ausgangsgrößen mit positiver und negativer Polarität nicht voneinander isoliert sind und einen Aufbau vom Isolationstyp, in dem die Ausgangspannungen mit den Polaritäten separate Ausgänge von individuellen Schaltungen sind.
2 und 3 zeigen Beispiele des Aufbaus der DC-DC-Umsetzschaltung. Zwei Schaltungen 3A und 3B sind vorgesehen auf der Sekundärseite in 2 und separate Schaltungen 3'A und 3'B sind vorgesehen auf der Primär- und Sekundärseite in 3.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel 3N eines Nichtisolationstyps, in dem eines der Enden einer Primärwicklung Tp eines Transformators T verbunden ist mit einem Gleichspannungseingangsanschluss ”ta”, so dass eine Spannung Vin eingegeben wird und das andere Ende der Primärwicklung Tp ist mit Masse verbunden über ein Halbleiterschaltelement SW (das einfach gekennzeichnet ist als ein Zeichen eines Schalters in der Zeichnung und für welches ein FET (ein Feldeffekttransistor) verwendet wird) und einen Widerstand Rs zur Stromerfassung (der Widerstand Rs ist optional und muss nicht speziell bereitgestellt werden). Ein Signal ”Sc” wird von der Steuerschaltung 7 zu dem Steueranschluss (ein Gate an dem FET) für das Halbleiterschaltelement SW zugeführt, wobei die Schaltsteuerung davon ausgeführt wird.
Eine Sekundärwicklung Ts des Transformators T hat ein Ende verbunden mit einer Anode einer Diode D1 und eine Kathode der Diode D1 ist verbunden mit einem Ende eines Kondensators C1 und ist verbunden mit einem Anschluss ”to1”, von dem eine Ausgangsspannung (mit Vdcp” gekennzeichnet) erhalten wird. Das andere Ende des Kondensators C1 ist verbunden mit einem Zentralabgriff einer Sekundärwicklung Ts und ist mit Masse verbunden über einen Widerstand Ri.
Das andere Ende der Sekundärwicklung Ts ist verbunden mit einer Kathode einer Diode D2 und eine Anode der Diode D2 ist verbunden mit einem Kondensator C2 und einem Anschluss ”to2”, von dem eine Ausgangsspannung (mit ”Vdcn” gekennzeichnet) erhalten wird durch den Anschluss.
Der Widerstand Ri ist ein Stromerfassungselement zum Erhalten eines Erfassungssignals (eines äquivalenten Signals), das einem Stromfluss zu einer Entladungslampe 6 zugeordnet ist und dient zum Erfassen eines Stroms durch Konvertieren eines Stromflusses durch den Widerstand in eine Spannung. Ein Erfassungsanschluss ”toi” ist verbunden mit einem Knoten des Widerstandes Ri und den Kondensatoren C1 und C2, von welchem ein Erfassungssignal ”Vi” generiert wird.
Wie oben beschrieben, hat die DC-DC-Umsetzschaltung 3N einen Aufbau, dass Spannungen Vdcp und Vdcn mit positiver und negativer Polarität separat ausgegeben werden aus den beiden Ausgangsanschlüssen ”to1” und ”to2”.
Ein Zeichen ”•”, das den Wicklungen des Transformators T zugeordnet ist, zeigt einen Wicklungsstart an und das Zeichen ”•” ist beispielsweise jeweils hinzugefügt zu einem Verbindungsende mit der Diode D2 und einem Wicklungsstartende am Zentralabgriff für die Sekundärwicklung Ts. Darüber hinaus bilden die Kondensatoren C1 und C2 eine Glättungsschaltung und sind äquivalent zu Kondensatoren, die unter Bezugnahme auf 12 beschrieben worden sind.
3 zeigt ein Beispiel der Konfiguration des Isolationstyps. Eine DC-DC-Umsetzschaltung 3M hat zwei Transformatoren T1 (eine Primärwicklung T1p und eine Sekundärwicklung T1s) und T2 (eine Primärwicklung T2p und eine Sekundärwicklung T2s).
Einer der Anschlüsse der Primärwicklungen T1p und T2p der Transformatoren ist verbunden mit dem DC-Eingangsanschluss ta und der andere Anschluss ist mit Masse verbunden über die Schaltelemente SW1 bzw. SW2 (für die ein Halbleiterschaltelement verwendet wird und die einfach gekennzeichnet sind als ein Zeichen eines Schalters in der Zeichnung). Diese Schaltelemente SW1 und SW2 werden separat EIN/AUS-gesteuert ansprechend auf Steuersignale Sc1 und Sc2 von der Steuerschaltung 7, so dass jeder Sekundärausgang variabel unabhängig gesteuert werden kann.
Ein parallel zu den Primärwicklungen T1p und T2p vorgesehener Kondensator C0 hat ein Ende verbunden mit dem Gleichspannungseingangsanschluss ta und das andere Ende mit Masse.
Die Schaltung 3'A schließt den Transformator T1 und das Schaltelement SW1 ein, die Gleichrichtungsdiode D1 und den Glättkondensator C1, die verbunden sind mit der Sekundärwicklung T1s, und einen Widerstand Ri1 für die Stromerfassung. Mit anderen Worten, die Sekundärwicklung T1s hat ein Ende verbunden mit der Anode der Diode D1 und die Kathode der Diode D1 ist verbunden mit dem Ausgangsanschluss tot und einem Ende des Kondensators C1. Das andere Ende des Kondensators C1 ist verbunden mit einem Anschluss an der wicklungsstartendigen Seite der Sekundärwicklung T1s und ist gegen Masse geschaltet durch den Widerstand Ri1 zur Stromerfassung.
In einer solchen Schaltung wird demgemäss ein Stromfluss zu der Primärwicklung T1p des Transformators T1 gesteuert durch die EIN/AUS-Steuerung des Schaltelements SW1 basierend auf dem Steuersignal Sc1 und eine Spannung Vdcp mit einer positiven Polarität wird angelegt von der Sekundärwicklung T1s an den Ausgangsanschluss to1 über die Diode D1 und den Kondensator C1. Ein Anschluss ”toi1” ist ein Stromerfassungsanschluss, der verbunden ist mit einem Knoten des Kondensators C1 und des Widerstands Ri1 zur Stromerfassung und ein Erfassungssignal ”Vi1” wird von demselben Anschluss generiert.
Andererseits schließt die Schaltung 3'B den Transformator T2 und das Schaltelement SW2 ein, die Gleichrichterdiode D2 und den Glättkondensator C2, die verbunden sind mit der Sekundärwicklung T2sd und einen Widerstand Ri2 zur Stromerfassung. Mit anderen Worten, die Sekundärwicklung T2s hat ein Ende (einen Anschluss an der wicklungsstartendigen Seite) verbunden mit der Kathode der Diode D2 und die Anode der Diode D2 ist verbunden mit dem Ausgangsanschluss to2) und einem der Enden des Kondensators D2. Das andere Ende des Kondensators C2 ist verbunden mit einem Anschluss auf der Anschlussseite der Sekundärwicklung T2s und ist gegen Masse geschaltet über den Widerstand Ri2 zur Stromerfassung.
In einer solchen Schaltung wird entsprechend ein Stromfluss zur Primärwicklung T2p des Transformators T2 gesteuert durch die EIN/AUS-Steuerung des Schaltelementes SW2 basierend auf dem Steuersignal Sc2 und eine Spannung Vdcn wird angelegt von der Sekundärwicklung T2s an den Ausgangsanschluss to2 durch die Diode D2 und den Kondensator C2. Ein Anschluss ”toi2” ist ein Stromerfassungsanschluss, verbunden mit einem Knoten des Kondensators C2 und des Widerstandes Ri2 zur Stromerfassung und ein Erfassungssignal ”Vi2” wird generiert von demselben Anschluss.
Eine Stromhilfsschaltung 8 (siehe 1), die in der Ausgangsstufe der DC-DC-Umsetzschaltung 3 vorgesehen ist, dient zum Unterstützen des Zuführens einer Energie, die gespeichert ist in einem kapazitiven Element (Kondensator), das bereitgestellt ist in derselben Schaltung, zu der Entladungslampe 6, wenn die Entladungslampe 6 gestartet wird, hierbei zuverlässig einen Übergang von einer Glühentladung zu einer Bogenentladung ausführend. Während die Stromhilfsschaltung vorgesehen ist auf der Positivpolaritätsausgangsseite in 1, ist der Grund, dass die Polarität einer Spannung, die zuzuführen ist zu der Entladungslampe 6 zu definieren ist, um eine positive Elektrode zu haben vor dem Starten der Entladungslampe 6 (das heißt, in dem Fall, in dem die Polarität der zugeführten Spannung definiert ist als negativ, ist vorzuziehen, dass die Stromhilfsschaltung zusätzlich vorgesehen sein sollte auf der Negativelektrodenseite).
Die 4A bis 4C zeigen einige Ausführungsbeispiele der Stromhilfsschaltung.
In dem in 4A gezeigten Aufbau bilden ein Widerstand Ra und ein Kondensator Ca einen Serienschaltkreis und der Widerstand Ra hat ein Ende verbunden mit dem Ausgangsanschluss to1 und das andere Ende an Masse geschaltet durch den Kondensator Ca.
In dem in 4B gezeigten Aufbau bilden darüber hinaus ein Kondensator Cb und eine Zenerdiode ZD eine Serienschaltung, der Kondensator Cb hat ein Ende verbunden mit dem Ausgangsanschluss tot und das andere Ende verbunden mit einer Kathode der Zenerdiode CD und eine Anode der Zenerdiode ZD und eine Anode der Zenerdiode ZD ist an Masse geschaltet.
In dem in 4C gezeigten Aufbau hat ein Widerstand Rc ein Ende verbunden mit dem Ausgangsanschluss toi und das andere Ende gegen Masse geschaltet über eine Serienschaltung aus einem Kondensator Cc und einem Widerstand Rd und eine Diode D ist parallel verbunden mit dem Widerstand Rd (die Diode D hat eine Kathode verbunden zwischen dem Kondensator Cc und dem Widerstand Rd und eine Anode gegen Masse geschaltet).
Die DC-AC-Umsetzschaltung 4 (siehe 1) in der nachfolgenden Stufe der DC-DC-Umsetzschaltung 3 ist vorgesehen zum Umsetzen der Ausgangsspannung der DC-DC-Umsetzschaltung 3 in eine Wechselspannung und zum Zuführen dieser Wechselspannung an die Entladungslampe 6 und die Spannungen mit positiver und negativer Polarität werden jeweils separat gesendet von zwei Ausgangsanschlüssen der DC-DC-Umsetzschaltung 3. Um die Ausgangsspannung Vdcp des Schaltungsabschnittes (Umsetzers) 3A oder 3'A zu schalten und die Ausgangsspannung Vdcn des Schaltungsabschnittes (Umsetzer) 3B oder 3'B zu schalten, führt ein Halbleiterschaltungselementepaar sw1 und sw2, die in der DC-AC-Umsetzschaltung 4 vorgesehen sind (für welche ein Feldeffektransistor verwendet wird und die einfach gekennzeichnet sind durch ein Zeichen eines Schalters in der Zeichnung) einen Wechselbetrieb aus durch eine Treiberschaltung DRV davon und eine Wechselspannung, die derart generiert wird, wird an die Entladungslampe 6 angelegt.
Insbesondere bezugnehmend auf die beiden Schaltelemente sw1 und sw2, die in Serie geschaltet sind in der Ausgangsstufe des DC-DC-Schaltkreises 3, ist das Element sw1 verbunden mit dem Ausgangsanschluss der Schaltung 3A und mit dem Ausgangsanschluss der Schaltung 3B durch das Element sw2 in dem Beispiel der Zeichnung. Bezugnehmend auf die Treiberschaltung DRV zur reziproken Steuerung des Schaltbetriebs der Schaltelemente wird beispielsweise eine bekannte integrierte Schaltung bzw. IC (vom englischsprachigen Ausdruck Integrated Circuit) verwendet als ein Halbbrückentreiber. Mit anderen Worten, der Wechselbetrieb der Halbbrücke wird derart ausgeführt, dass das Element sw2 in einen AUS-Zustand gebracht wird, wenn das Element sw1 in einen EIN-Zustand versetzt wird und das Element sw2 wird in einen EIN-Zustand gebracht, wenn das Element sw1 in einen AUS-Zustand versetzt wird als Reaktion auf ein Signal, das an die Steueranschlüsse jedes Schaltelementes von der Treiberschaltung DRV angelegt wird und eine Gleichspannung wird dadurch umgesetzt in eine Wechselspannung.
5 zeigt ein Beispiel des Aufbaus vom Bootstrap-Typ als eine Treiberschaltung in dem Fall, in dem ein Feldeffektransistor verwendet wird für die Schaltelemente sw1 und sw2 (ein Gleichspannungsleistungsschaltkreis in der Zeichnung schließt die Gleichspannungsenergiequelle 2 und die DC-DC-Umsetzschaltung 3 ein).
In 5 ist das Schaltelement in einem IC zum Antreiben äquivalent gekennzeichnet als ein Zeichen eines Schalters und es ist eine Serienschaltung von zwei Elementen Q1 und Q2 vorgesehen und eine Serienschaltung von zwei Elementen Q3 und Q4.
Eine Energie wird von einem Energieanschluss Vc an die Elemente Q1 bis Q4 angelegt und wird von dem Energieanschluss Vc zugeführt zu den Elementen Q1 und Q2 durch eine Diode D3 und darüber hinaus wird die Energie genau zugeführt von dem Energieanschluss Vc zu den Elementen Q3 und Q4. Mit anderen Worten, eine Kathode der Diode D3 ist verbunden mit einem Knoten von N-Kanal-Feldeffektransistoren sw1 und sw2 durch einen Kondensator C3 und ist mit dem Element Q1 verbunden. Ein Knoten der Elemente Q1 und Q2 ist verbunden mit einem Gate des Feldeffektransistors sw1 und ein Anschluss des Elementes Q2 auf der gegenüberliegenden Seite des Knotens der Elemente Q1 und Q2 ist verbunden mit dem Knoten der Feldeffektransistoren sw1 und sw2.
Auf der anderen Seite, bezugnehmend auf die Elemente Q3 und Q4 ist ein Ende des Elementes Q3 verbunden mit dem Energieanschluss Vc und ein Knoten beider Anschlüsse ist verbunden an ein Gate des FET sw2 und ein Anschluss des Elementes Q4 auf der gegenüberliegenden Seite eines Knotens der Elemente Q3 und Q4 ist verbunden mit (einer Source von) dem Feldeffektransistor sw2.
Es ist selbstverständlich, dass die Elemente Q1 bis Q4 gesteuert werden ansprechend auf ein Steuersignal, das jeweils von der Steuerschaltung 7 des Treiber-ICs gesendet wird. Um den im oberen Teil der Zeichnung in der Schaltung angeordneten Feldeffektransistor sw1 EIN-zu schalten, ist es beispielsweise erforderlich, einmal den Kondensator C3 von dem Energieanschluss Vc durch die Diode D3 aufzuladen und elektrische Ladung zu speichern und denselben Feldeffektransistor unter Verwendung der elektrischen Ladungen einzuschalten (das Element Q1 wird in einen EIN-Zustand gebracht und das Element Q2 wird in einen AUS-Zustand gebracht. Zu dieser Zeit ist vorzuziehen, dass das Element Q3 in den AUS-Zustand gebracht wird und das Element Q4 sollte in den EIN-Zustand gebracht werden, um den unteren Feldeffektransistor in den AUS-Zustand zu bringen).
Die Startschaltung 5 (siehe 1) ist vorgesehen zum Generieren eines Hochspannungssignals (ein Startimpuls) zum Starten der Entladungslampe 6 um die Entladungslampe 6 zu starten. Das Startsignal wird einer Wechselspannung ”Vout” überlagert, die von dem DC-AC-Umsetzschaltkreis 4 ausgegeben wird und wird angelegt an die Entladungslampe 6. Mit anderen Worten, die Startschaltung 5 schließt eine induktive Komponente ein (eine Induktanzkomponente einer Sekundärwicklung eines Trigger-Transformators und die Entladungslampe 6 hat einen der Elektrodenanschlüsse verbunden mit einem Knoten A der beiden Schaltelemente sw1 und sw2 durch die induktive Komponente und den anderen Elektrodenanschluss gegen Masse geschaltet (GND vom englischsprachigen Ausdruck Ground) oder durch einen Widerstand ”ri” zur Stromerfassung gegen Masse geschaltet (in dem Fall, in dem der Widerstand zur Stromerfassung, der in den 2 und 3 gezeigt ist, nicht bereitgestellt wird) (”Vs” in 1 zeigt ein Stromerfassungssignal an.).
Für eine Erfassungsschaltung zum Erfassen eines Stromflusses zu der Entladungslampe 6 ist beispielsweise ein Stromerfassungsschaltkreis vorgesehen zum Erfassen eines Wertes eines Stromflusses zu der Entladungslampe unter Verwendung des Widerstandes ”Ri” oder ”ri” zur Stromerfassung. Für eine Spannungserfassungsschaltung zum Erfassen einer Spannung, die an die Entladungslampe angelegt wird, kann beispielsweise darüber hinaus eine Schaltung zum Erfassen einer Ausgangsspannung unter Verwendung eines Spannungsteilerwiderstandes in wohlbekannter Weise vorgesehen sein zum Generieren eines Erfassungssignals für Ausgangsspannungen (Vdcp, Vdcn).
Die Steuerschaltung 7 (siehe 1) steuert eine Energie, die anzulegen ist an die Entladungslampe auf den Empfang eines Erfassungssignals einer Spannung, die an der Entladungslampe anliegt und eines Stromflusses zu der Entladungslampe und steuert die Ausgangsgröße der DC-DC-Umsetzschaltung 3. Genauer, die Steuerschaltung 7 ist vorgesehen zur Steuerung einer Energie, die angelegt wird entsprechend dem Zustand der Entladungslampe 6 und sendet ein Steuersignal (Sc) zu der DC-DC-Umsetzschaltung 3, dadurch diese Ausgangsspannungen steuernd. Darüber hinaus sendet die Steuerschaltung 7 ein Steuersignal (SD) an die Treiberschaltung DRV, dadurch die Polaritätsumschaltung einer Brücke steuern. Die Steuerschaltung 7 dient auch zum Anheben einer Spannung, die an die Entladungslampe 6 anzulegen ist auf einen bestimmten Pegel, bevor die Entladungslampe 6 gezündet wird, dadurch Ausgangssteuerung für ein zuverlässiges Zünden der Entladungslampe 6 ausführend.
Wenn Ausgangsspannung der DC-DC-Umsetzschaltung 3 abwechselnd angelegt wird an die Entladungslampe 6, wird eine Spannung (350 V, –150 V) auf der nicht belasteten Seite und ein impulsartiger Fluss für den Glättkondensator oder den Kondensator der Stromhilfsschaltung generiert, wie beschrieben unter Bezugnahme auf 12. Um zu verhindern, dass durch das Generieren eine ungewünschte Wirkung produziert wird, ist es effektiv, dass die Ausgangsspannung auf der nicht belasteten Seite in den Ausgangsgrößen mit positiver und negativer Polarität, die nicht angelegt wird an die Entladungslampe, begrenzt wird, um gleich der Ausgangsspannung auf der Seite zu sein, die angelegt wird an die Entladungslampe während des Zündens der Entladungslampe.
6 zeigt schematisch den der 12 entsprechenden Zustand.
Es wird Bezug genommen auf die Ausgangsspannung der DC-DC-Umsetzschaltung 3, in der ein oberer Teil eine Spannung zeigt mit einer positiven Polarität und ein unterer Teil eine Spannung mit einer negativen Polarität. In jedem Fall der Ausgestaltung ist eine Größe (ein Absolutbetrag) begrenzt auf 85 V (eine angelegte Spannung) in dem nicht belasteten Zustand. Wenn beispielsweise eine Spannung mit einer positiven Polarität von ”85 V” angelegt wird an die Entladungslampe, wird eine Spannungsbegrenzung auf ”–85 V” ausgeführt an der Negativelektrodenseite. Wenn darüber hinaus eine Spannung mit einer negativen Polarität von ”–85 V” angelegt wird an die Entladungslampe, wird eine Spannungsbeschränkung auf ”85 V” ausgeführt an der Positivelektrodenseite. Als Ergebnis hiervon nimmt der Strom IL, der durch die Entladungslampe 6 fließt, die Form einer klaren Rechteckwelle an ohne Wechselstromkomponente. Daher ist es möglich, die unangenehmen Effekte von (1) bis (3) zu vermeiden (dies ist dasselbe wie bei der Steuerung von zwei Entladungslampen, die später beschrieben werden wird).
7 zeigt den Hauptteil der Steuerschaltung 7. Das Ausführungsbeispiel 3M in 3 wird verwendet als DC-DC-Umsetzschaltung.
Jede Kennzeichnung in der Zeichnung hat die folgende Bedeutung.

”SVp” ist ein Erfassungssignal (Erfassungsspannung), die der Ausgangsspannung mit positiver Polarität der DC-DC-Umsetzschaltung zugeordnet ist,
”SVn” ist ein Erfassungssignal (Erfassungsspannung), die der Ausgangsspannung der DC-DC-Umsetzschaltung mit negativer Polarität zugeordnet ist,
”CK” ist ein Signal, das die Polarität einer Spannung anzeigt, die anzulegen ist an die Entladungslampe (das anzeigend ist bezüglich einer positiven Polarität mit einem hohen Logikpegel H und bezüglich der negativen Polarität mit einem niedrigen Logikpegel L),
”Sb1” ist ein Steuersignal, das zu einer Treiberschaltung 22p des Schaltelements SW1 der Schaltung 3'A gesendet wird von einer Schaltung (nicht dargestellt) für die Leistungssteuerung der Entladungslampe (welches ein Grundsignal von Sc1 ist, das heißt, ein Treibersignal für die positive Elektrode) und
”Sb2” ist ein Steuersignal, das zu einer Treiberschaltung 22n des Schaltelements SW1 der Schaltung 3'B gesendet wird von einer Schaltung (nicht dargestellt) für die Leistungssteuerung der Entladungslampe (das ein Grundsignal von Sc2 ist, das heißt, ein Treibersignal für die negative Elektrode ist).

Da es ausreichend ist, dass ein bekanntes Erfassungsverfahren unter Verwendung einer Widerstandsspannungsteilung für die Vdcp und Vdcn verwendet wird zum Erfassen der Spannungen, die an die SVp und die SVn angelegt werden, wird die Beschreibung eines Schaltungsaufbaus hier weggelassen. Bezugnehmend auf eine Schaltung zur Leistungssteuerung ist darüber hinaus zum Beispiel eine solche Schaltungskonfiguration bekannt, die den Pegel eines Betriebssignals basierend auf einem Spannungserfassungssignal oder einem Stromerfassungssignal einer Entladungslampe vergleicht mit dem einer Sägezahnwelle in Abhängigkeit von einem Steuerverfahren (Pulsbreitenmodulation bzw. PWM von dem englischsprachigen Ausdruck Pulse Width Modulation, Impulsfrequenzmodulation bzw. PFM vom englischsprachigen Ausdruck Pulse Frequency Modulation), dadurch ein Signal mit einem Tastverhältnis generierend zum Steuern des EIN/AUS-Zustandes eines Schaltelements und irgendein Leistungssteuerverfahren wird für die Erfindung verwendet. Daher wird die Beschreibung der Schaltungen zum Generieren von Sw1 und Sw2 weggelassen (siehe beispielsweise JP-A-4-12495 und JP-A-2001-6891 ).
Der Zusammenhang zwischen dem Signal CK und den Signalen Sb1 und Sb2 ist in 8 gezeigt.
Das Spannungserfassungssignal positiver Polarität SVp wird dem positiven Eingangsanschluss eines Komparators 11 zugeführt und wird zugeführt zu dem negativen Eingangsanschluss eines Komparators 12. Das Ausgangssignal des Komparators 11 verzweigt in zwei Teile, von denen einer einem Eingangsanschluss eines 2-Eingangs-ODER-Gatters 14 (logische Summe) zugeführt wird durch ein NICHT-Gatter 13 (logische Negation). Das Signal CK wird zugeführt zu dem anderen Eingangsanschluss des ODER-Gatters 14.
Darüber hinaus wird der andere abgezweigte Teil des Ausgangssignals des Komparators 11 exakt zugeführt an einen der Eingangsanschlüsse eines 2-Eingangs-ODER-Gatters 15. Das Signal CK wird zugeführt zu dem anderen Eingangsanschluss des ODER-Gatters 15 durch ein NICHT-Gatter 16.
Das Ausgangssignal des ODER-Gatters 14 und das Signal Sb1 werden zugeführt an ein 2-Eingangs-UND-Gatter 17 (logisches Produkt) und das Ausgangssignal des 2-Eingangs-UND-Gatters 17 wird zugeführt an einen der Eingangsanschlüsse des 2-Eingangs-UND-Gatters 18.
Das Ausgangssignal des Komparators 12 wird dem anderen Eingangsanschluss des UND-Gatters 18 zugeführt. Der Komparator 12 wird bereitgestellt zum Spezifizieren eines Maximalwertes (oder eines oberen Grenzwertes) für eine Spannungsausgangsgröße mit einer positiven Polarität und dient zum Vergleichen von SVp, das an einem negativen Eingang zugeführt wird mit einer Referenzspannung, die an einem Positiveingang zugeführt wird (der gekennzeichnet ist als ein Zeichen einer Konstantspannungsquelle, das heißt, Erefp” in der Zeichnung und ”350 V” entspricht) und zum Ausgeben eines niedrigen Logikpegelsignals L, wenn SVp Erefp übersteigt.
Das Ausgangssignal des ODER-Gatters 15 und das Signal Sb2 werden an ein 2-Eingangs-UND-Gatter 19 (logisches Produkt) angelegt und das Ausgangssignal des 2-Eingangs-UND-Gatters 19 wird zugeführt an einen der Eingangsanschlüsse eines 2-Eingangs-UND-Gatters 20.
Das Ausgangssignal eines Komparators 21 wird an einen anderen Eingangsanschluss des UND-Gatters 20 angelegt. Der Komparator 21 ist vorgesehen zum Spezifizieren eines Maximalwertes (oder eines unteren Begrenzungswertes eines Spannungswertes mit einer Signatur unter Berücksichtigung der Richtung einer Spannung) für eine Spannungsausgangsgröße (eine Größe) mit einer negativen Polarität und dient zum Vergleichen von SVn, das als eine negative Eingangsgröße zugeführt worden ist mit einer Referenzspannung, die als eine positive Eingangsgröße zugeführt worden ist), was gekennzeichnet ist als ein Zeichen einer Konstantspannungsquelle, das heißt, ”Erefn” in der Zeichnung und ”–150 V” entspricht) und zum Ausgeben eines Niederlogikpegelsignals L, wenn SVn Erefn übersteigt.
Das Ausgangssignal des UND-Gatters 18 wird als Steuersignal Sc1 an das Schaltelement SW1 der Schaltung (Umsetzer) 3'A gesendet für eine Ausgangsgröße mit einer positiven Polarität durch die Treiberschaltung 22p zum Treiben der positiven Elektrode. Darüber hinaus wird das Ausgangssignal des UND-Gatters 20 als das Steuersignal Sc2 an das Schaltelement SW2 der Schaltung (Umsetzer) 3'B gesendet für eine Ausgangsgröße mit einer negativen Polarität durch die Treiberschaltung 22e zum Treiben der Negativelektrode. Diese Treiberschaltungen schließen eine Schaltung für Spannungspegelumsetzung ein, die erforderlich ist zum Treiben des Schaltelementes.
Wenn das Signal CK einen hohen Logikpegel H hat, hat in der Schaltung das Ausgangssignal des ODER-Gatters 14 den hohen Ausgangspegel H. Daher wird das Signal Sw1 zum Treiben der positiven Elektrode von dem UND-Gatter 17 weitergeleitet und wird zugeführt an das UND-Gatter 18. Zu diesem Zeitpunkt, in dem Fall, in dem das Ausgangssignal des Komparators 12 den H-Pegel innehat, wird das Ausgangssignal des UND-Gatters (das dasselbe ist wie das Ausgangssignal des UND-Gatters 17) Sc1 durch die Treiberschaltung 22p. Mit anderen Worten, das Tastverhältnis der EIN/AUS-Steuerung des Schaltelementes SW1 wird definiert durch das Signal Sw1. Wenn darüber hinaus das Signal CK den L-Pegel bzw. niedrigen Logikpegel hat, tritt ein nicht belasteter Zustand auf und ein Laststrom fließt nicht. Daher wird das Signal Sw1 ein Signal mit einem maximalen Tastverhältnis (abhängig von der Steuerung zum Veranlassen eines Stroms, in größerem Umfang zu fließen).
Andererseits wird das Signal CK mit dem Niedriglogikpegel L logisch invertiert von dem NICHT-Gatter 16, so dass das Ausgangssignal des ODER-Gatters 15 den H-Pegel einnimmt. Daher wird das Signal Sw2 für die negative Elektrodenansteuerung von dem UND-Gatter 19 weitergeleitet und wird an das UND-Gatter 20 angelegt. Zu diesem Zeitpunkt wird in dem Fall, in dem das Ausgangssignal des Komparators 21 den H-Pegel einnimmt, das Ausgangssignal des UND-Gatters 20 (welches dasselbe ist wie das Ausgangssignal des UND-Gatters 19) Sc2 durch die Treiberschaltung 22n. Mit anderen Worten, das Tastverhältnis der EIN/AUS-Steuerung des Schaltelements SW1 wird definiert durch das Signal Sb2. Wenn das Signal CK den H-Pegel einnimmt, wird ein nicht belasteter Zustand realisiert, so dass ein Laststrom nicht fließt. Daher hat das Signal Sb2 ein maximales Tastverhältnis.
Während beide Signale Sw1 und Sw2 maximale Tastverhältnisse im nicht belasteten Zustand haben, wird demnach eine maximale Spannung begrenzt durch die Komparatoren 12 und 21. Wenn der Pegel von SVp hoch ist, um Erefp zu übersteigen, sendet der Komparator 12 beispielsweise ein L-Pegelsignal an das UND-Gatter 18 (das Ausgangssignal des UND-Gatters 17 wird vernachlässigt) und nimmt Sw1 nicht an, so dass das Ausgangssignal des Gatters 18 zwangsweise eingestellt wird, um den L-Pegel einzunehmen. Wenn die Größe von SVn Erefn übersteigt (die Richtung einer Spannung wird nicht berücksichtigt), sendet der Komparator 21 auf ähnliche Weise das L-Pegelsignal an das UND-Gatter 20 (das Ausgangssignal des UND-Gatters 19 wird vernachlässigt) und nimmt Sb2 nicht an, so dass das Ausgangssignal des Gatters 20 zwangsweise eingestellt wird, um den L-Pegel einzunehmen. Demnach dienen die Komparatoren 12 und 21 zum Inhibitieren jedes Treibersignals. In einem im nicht belasteten Zustand auszuführenden Betrieb wird entsprechend, wenn die Ausgangsspannung des Konverters (3'A, 3'B) ansteigt auf ein Treibersignal auf ein maximales Tastverhältnis, um eine begrenzte Spannung davon zu erreichen, der Betrieb des Konverters gestoppt. Wenn die Ausgangsspannung reduziert wird, wird folglich noch einmal eine Anhebungsoperation gestartet. Demnach wird ein intermittierender Betrieb wiederholt.
Die oben beschriebene Steuerung entspricht dem Inhalt, der unter Bezugnahme auf 12 erklärt worden ist.
Die Hauptpunkte der Erfindung werden nachstehend beschrieben.
Der Komparator 11 setzt sich zusammen aus Vergleichsmitteln zum Vergleichen der Größe einer positiven Elektrodenspannung mit der einer negativen Elektrodenspannung und vergleicht SVp mit SVn und gibt ein H-Pegel-Signal aus bei ”SVp > SVn” und gibt ein L-Pegel-Signal aus, wenn dies nicht erfüllt ist (”SVp < SVn”).
Wenn das Signal CK den L-Pegel hat, das heißt, die Positivelektrodenseite ist in den nicht belasteten Zustand versetzt, hat das Ausgangssignal des ODER-Gatters 14 ein H-Signal, wenn das Ausgangssignal des Komparators 11 einen L-Pegel hat. Folglich wird ein Treibersignal mit maximalem Tastverhältnis erreicht, wenn Sw1 und ein Signal Sc1, das darauf basiert, zu dem Schaltelement SW1 gesendet werden. Darüber hinaus hat in dem Fall, in dem das Ausgangssignal des Komparators 11 den H-Pegel inne hat während der Lastfreiheit (an der Positivelektrodenseite), das Ausgangssignal des ODER- Gatters 14 den L-Pegel und das Ausgangssignal des UND-Gatters 17 hat den L-Pegel. Daher wird kein Steuersignal basierend auf dem Treibersignal Sb1 zu dem Schaltelement SW1 gesendet. Genauer, eine Ausgangsspannung mit positiver Polarität wird begrenzt, um nicht eine Spannung zu übersteigen mit negativer Polarität (eine Negativelektrodenspannung) zu einer Zeit der Lastfreiheit (an der Positivelektrodenseite).
Dies ist dasselbe wie in dem Fall, in dem die Negativelektrodenseite in den nicht belasteten Zustand versetzt wird (das Signal CK hat den H-Pegel). Im Fall, in dem das Ausgangssignal des Komparators 11 den L-Pegel hat, hat das Ausgangssignal des ODER-Gatters 15 den L-Pegel und das Ausgangssignal des UND-Gatters 19 hat den L-Pegel. Daher wird kein Steuersignal basierend auf dem Treibersignal Sb2 an das Schaltelement SW2 gesendet. Genauer, eine Ausgangsspannung mit einer negativen Polarität wird begrenzt, um eine Spannung nicht zu übersteigen mit einer positiven Polarität (eine Positivelektrodenspannung) zu einer Zeit der Lastfreiheit (auf der Negativelektrodenseite).
6 zeigt einen Spannungsausgangsgrößenzustand ohne Last in einer Zickzacklinie.
Demnach wird eine Spannungsbeschränkung angewendet bei einer Spannung mit einer der Polaritäten während des lastfreien Zustandes der anderen Polarität. Daher ist es möglich, durch Leistungsverluste bewirkte Verschwendung zu reduzieren. Außerdem ist eine Zusatzschaltung wie eine Verzögerung nicht erforderlich zur Leistungssteuerung. Daher kann ein unangenehmer Effekt davon abgehalten werden, bewirkt zu werden durch eine Störung in einem Steueransprechen.
Um die Schaltung der 1 auszudehnen zu einer Schaltung zur Zündsteuerung, die zwei Entladungslampen zugeordnet ist, wird beispielsweise der in 3 gezeigte Aufbau als DC-DC-Umsetzschaltung zum Erhalten einer Gleichspannungsausgangsgröße mit positiver und negativer Polarität verwendet und eine DC-AC-Umsetzschaltung 4A mit einem Schaltungsaufbau einer Vollbrücke (oder einer H-Brücke) unter Verwendung von vier Halbleiterschaltelementen wird verwendet wie in einer Zündschaltung 1A, die in 9 gezeigt ist.
In der Zeichnung, bezugnehmend auf Schaltelemente sw1 und sw2, die einen ersten Satz bilden und zueinander in Serie geschaltet sind, hat das Schaltelement sw1 eines seiner Enden mit dem Ausgangsanschluss der Schaltung 3'A verbunden und das andere Ende verbunden mit dem Ausgangsanschluss der Schaltung 3'B durch das Schaltelement sw2. Eine erste Entladungslampe 6_1 ist verbunden mit einem Knoten α beider Schaltelemente durch (eine Induktivlastkomponente in) eine(r) Startschaltung 5_1.
Darüber hinaus, bezugnehmend auf Schaltelemente sw3 und sw4, die einen zweiten Satz bilden und zueinander in Serie geschaltet sind, hat das Schaltelement sw3 eines seiner Enden verbunden mit dem Ausgangsanschluss der Schaltung 3'A und das andere Ende verbunden mit dem Ausgangsanschluss der Schaltung 3'B durch das Schaltelement sw4. Eine zweite Entladungslampe 6_2 ist verbunden mit einem Knoten β der beiden Schaltelemente durch (eine Induktivlastkomponente in) eine(r) Startschaltung 5_2.
Alle Elektrodenanschlüsse der Entladungslampen 6_1 und 6_2, die nicht verbunden sind mit den Knoten α und β sind gegen Masse geschaltet. Falls die Widerstände Ri1 und Ri2 zur Stromerfassung nicht verwendet werden, wird vorzugsweise ein solcher Aufbau verwendet, dass ein Ende jeder Entladungslampe gegen Masse geschaltet ist über einen alternativen Widerstand zur Erfassung (entsprechend ”Ri” in 1), dadurch das Erfassungssignal jedes Widerstandes an eine Steuerschaltung 7A sendend.
Eine integrierte Schaltung (IC) für einen Halbbrückentreiber ist verwendet für sowohl die Treiberschaltungen DRV1 als auch DRV2 und definiert die Polarität der Brücke auf den Empfang eines Signals hin, das von der Steuerschaltung 7A gesendet ist.
In der DC-DC-Umsetzschaltung 4A mit einer Vielzahl von Schaltelementen sw1 bis sw4 dient die Treiberschaltung DRV1 zum Ausführen der EIN/AUS-Steuerung der Schaltelemente SW1 und SW2 und die Treiberschaltung DRV2 dient zur Ausführung der EIN/AUS-Steuerung der Schaltelemente sw3 und sw4. Angenommen, dass der Zustand jedes Elementes derart definiert ist, dass das Schaltelement sw1 in einen EIN-Zustand gebracht worden ist (oder einen AUS-Zustand) und das Schaltelement sw2 in den AUS-Zustand (oder den EIN-Zustand) gebracht ist durch die Treiberschaltung DRV1 zu einer bestimmten Zeit, ist der Zustand jedes Elementes derart definiert, dass zur selben Zeit das Schaltelement sw3 in den AUS-Zustand gebracht ist (oder den EIN-Zustand) und das Schaltelement sw4 in den EIN-Zustand gebracht ist (oder den AUS-Zustand) durch die Treiberschaltung DRV2. Mit anderen Worten, die Schaltelemente sw1 und sw4 werden in denselben Zustand versetzt und die Schaltelemente sw2 und sw3 werden in denselben Zustand versetzt und sie führen reziprok einen Wechselbetrieb aus.
Durch die EIN/AUS-Operation der beiden Schaltelementesätze wird beispielsweise entsprechend eine Ausgangsspannung mit einer negativen Polarität angelegt an die zweite Entladungslampe 6_2 während eine Ausgangsspannung mit einer positiven Polarität angelegt wird an die erste Entladungslampe 6_1 (umgekehrt, der Ausgang mit einer positiven Polarität wird angelegt an die zweite Entladungslampe 6_2, während der Ausgang mit einer negativen Polarität angelegt wird an die erste Entladungslampe 6_1.).
Die Steuersignale (gekennzeichnet als ”SD1” und ”SD2”) werden von der Steuerschaltung 7A zu den Treiberschaltungen DRV1 und DRV2 durch Isolatoren 9_1 bzw. 9_2 gesendet. Speziell, in dem in 9 gezeigten Beispiel wird eine niederpotentialseitige Spannung in jeder Treiberschaltung eingestellt als eine Ausgangsspannung, die angelegt wird von der Schaltung 3'B für eine Ausgangsgröße mit negativer Polarität. Daher sind der hohe Logikpegel bzw. H-Pegel und der niedrige Logikpegel bzw. L-Pegel für die Ausgangsspannung definiert und darüber hinaus wird eine Isolation benötigt zum Ausführen der EIN/AUS-Steuerung der Schaltelemente sw1 bis sw4 auf den Empfang des Steuersignals hin (ein Binärzustandssignal). Wenn das IC für einen Brückentreiber mit einer Isolationsfunktion verwendet wird für jede Treiberschaltung ist selbstverständlich vorzuziehen, dass das Steuersignal direkt eingegeben werden sollte in jede Treiberschaltung.
Es ist offenbar, dass zwei Entladungslampen in denselben Zustand versetzt werden wie in dem Fall einer Entladungslampe, in einen Zustand, in dem eine der Entladungslampen gezündet wird (oder einen Zustand, in dem eine Instruktion zum Zünden ausgegeben wird) und einen Zustand, in dem die andere Entladungslampe nicht gezündet ist (oder ein Zustand, in dem keine Instruktion zum Zünden ausgegeben worden ist) (weil ein nicht belasteter Zustand eingestellt ist für einen Ausgang mit einer Polarität, zu der keine Leistung angewendet wird). Entsprechend wird die Spannungsreduzierung bevorzugt derart ausgeführt, dass die Ausgangsspannung auf der nicht belasteten Seite in den Ausgangsgrößen mit positiver und negativer Polarität, die nicht angelegt wird an die Entladungslampe gleich der Ausgangsspannung auf der Seite ist, die angelegt wird an die Entladungslampe.
Die 10 und 11 zeigen Ausführungsbeispiele für den Hauptteil der Steuerschaltung 7A und Bezugszeichen in den Figuren haben die folgende Bedeutung.

”SJ1” ist ein Zustandsentscheidungssignal, das anzeigt, ob oder nicht die erste Entladungslampe 6_1 gezündet ist (einen H-Pegel anzeigend im Gezündet-Zustand und einen L-Pegel im nicht gezündeten Zustand),
”SJ2” ist ein Zustandsbestimmungssignal, das anzeigt, ob oder nicht die zweite Entladungslampe 6_2 gezündet ist (einen H-Pegel anzeigend bei gezündeter Lampe und einen L-Pegel bei nicht gezündeter Lampe),
”SL1” ist ein Zündanzeigesignal für die erste Entladungslampe 6_1 (der H-Pegel zeigt ein Zünden an und der L-Pegel zeigt ein Nichtgezündetsein an),
”SL2” ist ein Zündanzeigesignal für die zweite Entladungslampe 6_2 (der H-Pegel zeigt ein Zünden an und der L-Pegel zeigt ein Nichtgezündetsein an), und
”CK” ist ein Signal, das einen H-Pegel anzeigt, wenn eine Ausgangsgröße mit positiver Polarität angelegt wird an die erste Entladungslampe 6_1 oder wenn eine Ausgangsgröße mit einer negativen Polarität angelegt wird an die zweite Entladungslampe 6_2 und das einen L-Pegel anzeigt im umgekehrten Fall, das heißt, wenn die Ausgangsgröße mit einer negativen Polarität angelegt wird an die erste Entladungslampe 6_1 oder wenn die Ausgangsgröße mit einer positiven Polarität angelegt wird an die zweite Entladungslampe 6_2 (wenn die Anzahl von Entladungslampen reduziert ist auf eine, wird das Signal gleich dem Signal ”CK”).

Die Zustandsbestimmungsschaltung der Entladungslampe schließt verschiedene Aufbauten wie zum Beispiel eine Schaltung zum Erfassen eines Stromflusses zur Entladungslampe ein und das Vergleichen des Stromes mit einem Schwellwert und eine Schaltung zum Erfassen des Betrags des Lichtes der Entladungslampe unter Verwendung eines optischen Sensors, dadurch den Gezündet- bzw. Nicht-Gezündet-Zustand bestimmend. Darüber hinaus kann das Zündanzeigesignal leicht erhalten werden von einem Zündschalter für jede Entladungslampe oder einer Zündschaltschaltung basierend auf demselben Schalter.
Da die Schaltung mit demselben Aufbau wie dem in 7 verwendet wird mit der Ausnahme eines Teiles in dem Ausführungsbeispiel, werden nachstehend nur die Unterschiede beschrieben werden. In der folgenden Beschreibung wird angenommen, dass die Signal SJ1, SJ2 und CK verwendet werden. Darüber hinaus wird ein Unterschied in dem Eingangs- und Ausgangs-Signalzusammenhang klar beschrieben werden durch Hinzufügen einer Kennzeichnung von ”M” hinter dem verwendeten Bezugszeichen.
Es ist ein Logikschaltungsabschnitt 23 einschließlich vier 2-Eingangs-UND-Gattern vorgesehen, zweier 2-Eingangs-ODER-Gatter und eines NICHT-Gatters für die Signale SJ1, SJ2 und CK. Speziell werden das Signal SJ1 und das Signal CK eingespeist in ein UND-Gatter 24, das Signal SJ2 und das invertierte Signal von CK, das von einem NICHT-Gatter 25 erhalten wird, werden eingegeben in ein UND-Gatter 26 und die Ausgangssignale der UND-Gatter 24 und 26 werden einem ODER-Gatter 27 bereitgestellt. Dann wird ein Ausgangssignal (gekennzeichnet als ”S27”) des ODER-Gatters 27 bereitgestellt an einem Eingangsanschluss eines ODER-Gatters 14M in 11. Darüber hinaus werden die Signale SJ2 und CK eingegeben in ein UND-Gatter 28, das Signal SJ1 und das invertierte Signal von CK, das von dem NICHT-Gatter 25 erhalten wird, werden eingegeben in ein UND-Gatter 29 und die Ausgangssignale der UND-Gatter 28 und 29 werden einem ODER-Gatter 30 bereitgestellt. Ein Ausgangssignal (gekennzeichnet als ”S30”) des ODER-Gatters 30 wird einem Eingangsanschluss eines ODER-Gatters 15M in 11 bereitgestellt.
Das Ausgangssignal S27 des ODER-Gatters 27 und ein Signal, das von dem Komparator 11 durch das NICHT-Gatter 13 gesendet wird, werden dem ODER-Gatter 14M bereitgestellt und ein Ausgangssignal des ODER-Gatters 14M wird einem Eingangsanschluss des UND-Gatters 17M bereitgestellt. Das Ausgangssignal des Komparators 12 wird dem anderen Eingangssignal des UND-Gatters 17M bereitgestellt, ein Ausgangssignal des UND-Gatters 17M wird einem Eingangsanschluss eines UND-Gatters 18M bereitgestellt und das UND-Gatter 18M gewinnt ein logisches Produktsignal aus dem Ausgangssignal des UND-Gatters 17M und dem Signal Sb1 und sendet das logische Produktsignal zu der Treiberschaltung 22p.
Das Ausgangssignal S30 des ODER-Gatters 30 und das Ausgangssignal des Komparators 11 werden dem ODER-Gatter 15M bereitgestellt und ein Ausgangssignal des ODER-Gatters 15M wird einem Eingangsanschluss eines UND-Gatters 19M bereitgestellt. Das Ausgangssignal des Komparators 21 wird dem anderen Eingangssignal des UND-Gatters 19M bereitgestellt und ein Ausgangssignal des UND-Gatters 19M wird einem der Eingangsanschlüsse eines UND-Gatters 20M bereitgestellt und das UND-Gatter 20M erzielt ein logisches Produktsignal aus dem Ausgangssignal des UND-Gatters 19M und dem Signal Sb2 und sendet das logische Produktsignal zu der Treiberschaltung 22n.
Wenn SVp und SVn in der Schaltung den Referenzspannung Erefp und Erefn, die hierzu festgelegt sind, erreichen, sind die Ausgänge der Komparatoren 12 und 21 eingestellt, um den L-Pegel zu haben. Daher ist offensichtlich, dass die Ausgangssignale der UND-Gatter 17M und 19M eingestellt sind, um den L-Pegel zu haben und der Treiberbetrieb für die Schaltelemente (SW1, SW2) wird gestoppt.
Der Schaltungsabschnitt 23 dient zum Ausgeben des H-Pegels mit einer solchen Polaritätseinstellung, dass die gezündete Entladungslampe angetrieben wird. Angenommen, dass die erste Entladungslampe 6_1 gezündet ist und die zweite Entladungslampe 6_2 beispielsweise nicht gezündet ist, hat der SJ1 den H-Pegel derart, dass das Ausgangssignal des UND-Gatters 24 eingestellt ist, um den H-Pegel zu haben und durch das ODER-Gatter 27 ausgegeben wird, wenn CK den H-Pegel hat (mit anderen Worten das Signal CK wird an dem ODER-Gatter 27 ausgegeben.). Zu dieser Zeit hat das Ausgangssignal des UND-Gatters 28 den L-Pegel und das Ausgangssignal des UND-Gatters 29 hat den L-Pegel, so dass das Ausgangssignal des ODER-Gatters 30 den L-Pegel hat. Mit anderen Worten, falls CK den H-Pegel inne hat, wird ein Hochpegelsignal an das ODER-Gatter 14M angelegt auf der Positivelektrodentreiberseite und ein Niederpegelsignal wird angelegt an das UND-Gatter 15M an der Negativelektrodentreiberseite.
Wenn CK den L-Pegel bzw. Niederpegel hat, haben andererseits die Signale der UND-Gatter 24 und 26 den L-Pegel, so dass das Ausgangssignal des ODER-Gatters 27 den L-Pegel hat. Darüber hinaus hat das Ausgangssignal des UND-Gatters 29 den H-Pegel, so dass das Ausgangssignal des ODER-Gatters 30 eingestellt ist, den H-Pegel zu haben. Mit anderen Worten, falls CK den L-Pegel hat, wird das L-Pegel-Signal zugeführt zu dem ODER-Gatter 14M auf der Positivelektrodentreiberseite und das H-Pegelsignal wird zugeführt zu dem ODER-Gatter 15M auf der Negativelektrodentreiberseite.
Wenn das H-Pegel-Signal eingegeben wird in das ODER-Gatter 14M (CK hat den H-Pegel), ist entsprechend das Ausgangssignal desselben Gatters eingestellt, um den H-Pegel zu haben. Daher wird, falls das Ausgangssignal des Komparators 12 den H-Pegel hat (mit anderen Worten, falls eine Positivelektrodenspannungsbeschränkung mit der Spannung Erefp nicht angewendet wird) das von dem UND-Gatter 17M ausgegebene H-Pegel-Signal zugeführt zu dem UND-Gatter 18M, so dass das Signal Sb1 exakt bereitgestellt wird für die Treiberschaltung 22p (Treibersteuerung des Schaltelementes SW1 wird ausgeführt in Übereinstimmung mit dem Tastverhältnis desselben Signals). Wenn das L-Pegel-Signal eingegeben wird in das ODER-Gatter 14M (CK hat den L-Pegel) wird darüber hinaus die Ausgangsgröße desselben Gatters bestimmt durch ein logisches Negationssignal des Ausgangssignals des Komparators 11. Mit anderen Worten, falls das Ausgangssignal des Komparators 11 den H-Pegel (oder den L-Pegel) hat, hat das Ausgangssignal des ODER-Gatters 14M den L-Pegel (oder den H-Pegel). Falls beispielsweise SVp > SVn gilt, hat das Ausgangssignal des Komparators 11 den H-Pegel. Daher ist das Ausgangssignal des ODER-Gatters 14M eingestellt, um den L-Pegel zu haben im Ansprechen auf das logische Negationssignal. Das Ergebnis hiervon verhindert das UND-Gatter 18M das Durchreichen von Sb1 (ein Treiberstoppzustand wird durch die L-Pegel-Signalausgangsgröße von dem UND-Gatter 17 bewirkt). Falls SVp < SVn gilt, hat darüber hinaus das Ausgangssignal des Komparators 11 den L-Pegel und das Ausgangssignal des ODER-Gatters 14M hat den H-Pegel ansprechend auf das logische Negationssignal. Als Ergebnis hiervon wird das Ausgangssignal des UND-Gatters 17M eingestellt, um den H-Pegel zu haben, solange das Ausgangssignal des Komparators 12 keinen L-Pegel einnimmt. Folglich läuft Sb1 exakt durch das UND-Gatter 18M und wird zu der Treiberschaltung 22P gesendet, so dass die Begrenzung nicht angewendet wird.
Daher wird, falls die Entladungslampe 6_1 gezündet ist und die Entladungslampe 6_2 nicht gezündet ist, das Treibersignal Sb1 exakt zu dem Schaltelement der DC-DC-Umsetzschaltung durch die Treiberschaltung 22p gesendet mit einer solchen Polarität, um eine positive Polarität auszugeben an die Entladungslampe 6_1 (CK hat den H-Pegel), so dass der Betrieb derselben Schaltung gesteuert wird. Im Falle umgekehrter Polarität, das heißt, mit einer Polarität zum Anlegen einer negativ polarisierten Ausgangsgröße an die Entladungslampe 6_1 (CK hat den L-Pegel), wird eine Spannungsbegrenzung derart angewendet, dass SVp nicht SVn übersteigt (die Begrenzung wird ausgeführt mit einer Negativelektrodenspannung mit umgekehrter Polarität).
Falls SJ1 den H-Pegel hat und SJ2 den L-Pegel, wird das logische Negationssignal von CK ausgegeben an das ODER-Gatter 30. Wenn das Ausgangssignal des ODER-Gatters 30 den H-Pegel hat, wird daher das Signal Sb2 zu der Treiberschaltung 22n durch das UND-Gatter 20M gesendet, solange wie das Ausgangssignal des Komparators 21 den H-Pegel hat. Wenn das Ausgangssignal des ODER-Gatters 30 den L-Pegel hat und das Ausgangssignal des Komparators 11 den L-Pegel hat (SVp < SVn), werden die Ausgangssignale der UND-Gatter 19M und 20M eingestellt, um den L-Pegel derart zu haben, dass die Spannungsbegrenzung angewendet wird in derselben Weise wie oben beschrieben bei dem Treiberstopp des Schaltelementes.
Aus der Symmetrie des Schaltungsaufbaus ersichtlich sind die oben beschriebenen Inhalte dieselben, auch wenn die Positionen der beiden Entladungslampen ausgetauscht werden, das heißt, wenn die Entladungslampe 6_2 gezündet ist und die Entladungslampe 6_1 nicht gezündet ist (es ist eine Sache der Selbstverständlichkeit, dass SJ1 eingestellt ist, um den L-Pegel zu haben und SJ2 eingestellt ist, um den H-Pegel zu haben, um dem Signalfluss in derselben Weise zu folgen, wie oben beschrieben, und das Signal CK wird zu dem ODER-Gatter 30 des Schaltungsabschnitts 23 gesendet und das logisch negierte Signal des Signals CK wird zu dem ODER-Gatter 27 gesendet.).
Darüber hinaus werden, falls beide Entladungslampen gezündet sind, Sc1 und Sc2 basierend auf den Signalen Sb1 und Sb2 zu den Schaltelementen (SW1 und SW2 in 3) gesendet, die einen Schaltungsabschnitt bilden (einen Konverter) mit jeder Polarität zum Bilden der DC-DC-Umsetzschaltung (3') und die Treibersteuerung wird hierbei ausgeführt. Mit anderen Worten, da sowohl SJ1 als auch SJ2 den H-Pegel haben, werden beide Ausgangssignale der ODER-Gatter 27 und 30 eingestellt, den H-Pegel zu haben.
Falls keine der Entladungslampen gezündet ist, haben beide Ausgangssignale der ODER-Gatter 27 und 30 den L-Pegel. Daher werden die Treibersignale Sb1 und Sb2 mit den Polaritäten begrenzt auf Spannungen mit Polaritäten entgegengesetzt zueinander. Genauer, die Spannungen beider Polaritäten werden begrenzt auf die Referenzspannung Erefp oder Erefn, die niedriger ist. In dem Fall, in dem die Stromhilfsschaltung 8 verwendet wird, ist es beispielsweise unmöglich, eine Begrenzung anzuwenden durch Einstellen unterschiedlicher Spannungswerte für eine Polarität auf der Seite, auf der dieselbe Schaltung zusätzlich vorgesehen ist und eine umgekehrte Polarität davon. Wenn beispielsweise die Entladungslampe 6_1 gezündet ist und die Entladungslampe 6_2 gezündet werden soll in einem solchen Zustand, dass die Entladungslampe 2 nicht gezündet ist, wird ein Nachteil bewirkt, wenn beispielsweise eine der Entladungslampe 6_2 bereitzustellende Spannung beschränkt wird durch eine Spannung, die der Entladungslampe 6_1 bereitgestellt werden soll.
Um einen solchen Nachteil auszuschalten, wird SL1 anstatt SJ1 verwendet, und SL2 wird verwendet, anstatt SJ2 in 10. Mit anderen Worten, es wird vorgezogen, dass das Ausgangssignal des Schaltungsabschnittes 23 nicht bestimmt werden sollte abhängig davon, ob oder nicht jede Entladungslampe gezündet worden ist, sondern davon, ob oder nicht eine Instruktion zum Zünden für jede Entladungslampe ausgegeben worden ist. Wenn sowohl SL1 als auch SL2 den L-Pegel haben, sind beide Entladungslampen nicht gezündet. In diesem Fall braucht daher die Zündschaltung nicht betrieben zu werden und kann entfernt werden (es ist vorzuziehen, nur den Fall zu betrachten, in dem SL1 oder SL2 den H-Pegel hat oder beide von ihnen den H-Pegel haben. Entsprechend ist es ausreichend, dass die Signale SJ1 bzw. SJ2 ersetzt werden durch SL1 bzw. SL2 in der vorstehenden Beschreibung für den Schaltungsbetrieb.). Das Ersetzten solcher Signale impliziert, dass das Konzept von ”eine Periode, in der die Entladungslampe nicht gezündet ist”, nicht den Betriebszustand einschließt, der eingestellt wird, bevor die Entladungslampe gezündet wird, das heißt, eine Periode, in der ein Anzeigesignal zum Zünden der Entladungslampe ausgegeben wird und die Entladungslampe tatsächlich gezündet wird, wird nicht betrachtet als ”eine Periode, in der die Entladungslampe nicht gezündet ist”. Die Zündanzeigesignale SL1 und SL2 der Entladungslampe zeigen einen konstanten Zustandswert in einem Betrieb an vor dem Zünden der Entladungslampe sowie während des Zündens der Entladungslampe (die Signale haben den H-Pegel so lange wie eine Instruktion zum Zünden in dem Beispiel ausgegeben wird). Wenn die Entladungslampe tatsächlich nicht gezündet ist, haben entsprechend die Signale SL1 und SL2 den H-Pegel bis die Instruktion zum Zünden ausgegeben wird. Daher wird mindestens eines der beiden Signale eingestellt, den H-Pegel zu haben. Falls die Entladungslampe 6_1 gezündet ist (SL1 hat den H-Pegel) und die Entladungslampe 6_2 nicht gezündet ist (SL2 hat den L-Pegel) und gezündet werden soll, ist beispielsweise das Zündsignal SL2 eingestellt, um den H-Pegel zu haben und jedes Schaltelement wird gesteuert basierend auf den Treibersignalen Sb1 und Sb2. In diesem Fall ist eine Spannungsbegrenzung basierend auf dem L-Pegel-Signal jedes der Komparatoren 12 und 21 wirksam für jedes Treibersignal. Innerhalb des Begrenzungsbereiches kann eine Spannung, die angestiegen ist bis zu einem erforderlichen Spannungswert (O. C. V) vor dem Zünden als Reaktion auf ein Treibersignal bei einem maximalen Tastverhältnis der Entladungslampe 6_2 zugeführt werden.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, kann gemäß dem ersten und zweiten Aspekt der Erfindung der impulsartige Fluss bezüglich des Stromflusses zur Entladungslampe unterdrückt werden durch Begrenzung der Ausgangsspannung auf der nicht belasteten Seite durch die Ausgangsspannung mit einer umgekehrten Polarität. Daher ist es möglich, konstante Leistungssteuerung davon abzuhalten, verhindert zu werden durch den Einfluss einer Wechselstromkomponente, die durch den impulsartigen Fluss bewirkt wird und die Verschwendung wie ein Ansteigen eines Leistungsverlustes oder Wärmegeneration zu reduzieren, dadurch eine stabile Leistungssteuerung implementierend.

Claims

Schaltung zum Betreiben einer Entladungslampe, umfassend: einen Gleichspannungswandler zum Umsetzen einer Eingangsgleichspannung in eine Ausgangsgröße positiver Polarität und eine Ausgangsgröße negativer Polarität, wobei der Gleichspannungswandler einen Transformator einschließt und ein Schaltelement und eine Stromhilfsschaltung mit einem Kondensator zum Unterstützen des Zuführens einer Energie zu der Entladungslampe während des Zündens; einen Wechselrichter zum Umsetzen einer Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers in eine Wechselspannung durch einen Wechselbetrieb einer Vielzahl von Schaltelementen und dann Zuführen der Wechselspannung zu der Entladungslampe; und eine Steuerschaltung zum Steuern einer Leistung, die auf die Entladungslampe angewendet werden soll auf den Empfang eines Erfassungssignals für eine Spannung hin, die an der Entladungslampe anliegt, oder eines Stromes, der in die Entladungslampe fließt, und zum Steuern einer Ausgangsgröße des Gleichspannungswandlers, ein Vergleichsmittel, das die Größe einer positiven Elektrodenspannung mit der einer negativen Elektrodenspannung vergleicht; ein Spannungsbegrenzungsmittel, das beim abwechselnden Anlegen der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers an die Entladungslampe eine Ausgangsspannung, die eine Polarität in einem lastfreien Zustand aufweist, begrenzt durch die Spannung, die die andere Polarität aufweist, entsprechend der Ausgabe des Vergleichmittels.
Schaltung zum Betreiben einer Entladungslampe nach Anspruch 1, wobei die Schaltung zwei Entladungslampen umfasst, wobei die Steuerschaltung ausgebildet ist zum Steuern einer an die Entladungslampen anzulegenden Leistung auf das Empfangen eines Erfassungssignals für eine Spannung, die an jede der Entladungslampen angelegt wird, oder einen Strom, der zu jeder der Entladungslampen fließt, und zum Steuern einer Ausgangsgröße des Gleichspannungswandlers, wobei bei Zufuhr einer Leistung zu jeder Entladungslampe während des wechselnden Schaltens einer Polarität einer Ausgangsspannung durch den Gleichspannungswandler eine Ausgangsspannung auf einer nicht belasteten Seite der Ausgangsgrößen mit positiver und negativer Polarität, die nicht angelegt wird an die Entladungslampe, begrenzt wird, um gleich zu sein einer Ausgangsspannung auf einer Seite, die angelegt wird an die Entladungslampe, wenn eine der Entladungslampen gezündet ist oder eine Instruktion zum Zünden ausgegeben worden ist zu der Entladungslampe und die andere Entladungslampe nicht gezündet ist oder die Instruktion zum Zünden nicht ausgegeben worden ist für die Entladungslampe.
Eine Schaltung zum Betreiben einer Entladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Stromhilfsschaltung außerdem einen seriell mit dem Kondensator verbundenen ersten Widerstand einschließt, wobei ein Ende der Stromhilfsschaltung verbunden ist mit dem Ausgang des Gleichspannungswandlers, während das andere Ende gegen Masse geschaltet ist.
Schaltung zum Betreiben einer Entladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Stromhilfsschaltung außerdem eine Zenerdiode einschließt, die seriell verbunden ist mit dem Kondensator, wobei ein Ende der Stromhilfsschaltung verbunden ist mit dem Ausgang des Gleichspannungswandlers, während das andere Ende gegen Masse geschaltet ist.
Schaltung zum Betreiben einer Entladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Stromhilfsschaltung außerdem einen ersten Widerstand einschließt, dessen eines Ende mit dem Ausgang des Gleichspannungswandlers verbunden ist und dessen anderes Ende gegen Masse geschaltet ist durch eine Serienschaltung des Kondensators und eines zweiten Widerstandes, und eine Diode, die parallel zu dem zweiten Widerstand geschaltet ist.
Schaltung zum Betreiben einer Entladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Ende der Primärwicklung des Transformators verbunden ist mit einem Gleichspannungseingangsanschluss des Gleichspannungswandlers zum Eingeben einer Eingangsspannung, während das andere Ende der Primärwicklung an Masse geschaltet ist durch das Schaltelement, und wobei ein Steuersignal zugeführt wird von der Steuerschaltung zu einem Steuereingang des Schaltelementes.
Schaltung zum Betreiben einer Entladungslampe nach Anspruch 6, wobei ein Widerstand zur Stromerfassung vorgesehen ist zwischen der Masse und dem Schaltelement.
Schaltung zum Betreiben einer Entladungslampe nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Gleichspannungswandler zwei Transformatoren hat, ein Ende der Primärwicklungen der zwei Transformatoren jeweils verbunden ist mit einem Gleichspannungseingangsanschluss des Gleichspannungswandlers, während die anderen Enden der Primärwicklungen jeweils gegen Masse geschaltet sind durch die Schaltelemente, wobei Steuersignale jeweils zugeführt werden von der Steuerschaltung zu Steueranschlüssen der Schaltelemente.