DE10392169B4

DE10392169B4 - Elektronisches Vorschaltgerät für eine Entladungslampe

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Publication number: DE10392169B4
Application number: DE10392169T
Authority: DE
Inventors: Takashi Kadoma Kanbara; Toshifumi Kadoma Tanaka
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2010-06-10
Anticipated expiration: 2023-09-26
Also published as: DE10392169T5; CN1596564A; CN100515157C; WO2004030420A1; US7002305B2; US20040251852A1

Abstract

Elektronisches Vorschaltgerät für eine Entladungslampe, das folgendes umfaßt:
einen Leistungswandler (10), der eine geregelte Ausgangsleistung zum Betreiben der Entladungslampe (30) liefert,
eine Lampenspannungsüberwachungseinrichtung (41), die eine vom Leistungswandler (10) an die Lampe (30) angelegte Lampenspannung überwacht;
eine Lampenstromüberwachungseinrichtung (42), die einen vom Leistungswandler (10) der Lampe (30) zugeführten Lampenstrom überwacht;
eine Steuerung (40), die den Leistungswandler (10) so regelt, daß er die Ausgangsleistung gemäß der Lampenspannung und dem Lampenstrom, die überwacht werden, variiert, wobei die Steuerung (40) folgendes umfaßt:
eine Lampenspannungstabelle (60), die eine an die Lampe (30) anzulegende Referenzlampenspannung spezifiziert, wobei die Referenzspannung so definiert ist, daß sie bezüglich einer verstrichenen Zeit ab dem Start der Lampe (30) variiert;
einen Spannungsabweichungsdetektor (61), der eine spannungsbezogene Abweichung zwischen der überwachten Lampenspannung und der Referenzspannung entsprechend einem Zeitpunkt erhält, zu dem die Lampenspannung überwacht wird, um einen Spannungskorrekturindex (VCR) abzugeben, der die spannungsbezogene Abweichung anzeigt,...

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Vorschaltgerät für eine Entladungslampe, insbesondere eine Hochleistungsentladungslampe, beispielsweise eine Metallhalogenidlampe, die als ein Kraftfahrzeugscheinwerfer und eine Projektorlampe verwendet wird.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Hochleistungsentladungslampen werden nun als ein Kraftfahrzeugscheinwerfer und eine Projektorlampe verwendet. Wegen der Natur dieser Anwendung müssen die Lampen beim Einschalten den Lichtstrom schnell hochfahren. Insbesondere müssen die Kraftfahrzeuglampen der Anforderung genügen, den Lichtstrom innerhalb einiger weniger Sekunden auf ein ausreichendes Niveau hochzufahren. Bei der Auslegung des Vorschaltgeräts, das eine schnelle Erhöhung des Lichtstroms sicherstellt, sollte berücksichtigt werden, daß eine mögliche Änderung der Lampenkennnlinie wegen des Überschwingens oder Unterschwingens der Lichtabgabe eine nennenswerte Verzögerung beim Erreichen eines vorbeschriebenen Lichtabgabepegels herbeiführen kann.
Aus der japanischen Patentveröffentlichung JP 2946384 B2 ist ein Vorschaltgerät bekannt, das die Lampenkennlinienänderung kompensieren soll, wobei versucht wird, die Lichtabgabe ohne Verzögerung auf einen ausreichend hohen Pegel zu erhöhen. Das Vorschaltgerät überwacht die an die Lampe angelegte Spannung und steuert die Ausgangsleistung gemäß einer spezifischen Änderung der überwachten Spannung. Die Ausgangsleistung, die durch die überwachte Spannung korrigiert wird, wird durch eine Analogschaltung so eingestellt, daß sie bezüglich der Zeit von einem Startzustand mit großer Wattzahl zu einem eingeschwungenen Zustand mit konstanter Wattzahl variiert. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß das Vorschaltgerät nach dem Stand der Technik nicht ausreichend zufriedenstellend ist, um die Ausgangsleistung so zu korrigieren, daß dies den überwachten Zustand der Lampe präzise widerspiegelt, und deshalb wird bewirkt, daß die Ausgangsleistung aufgrund einer der Analogschaltung eigenen Zeitkonstante nur mit einer gewissen Verzögerung und deshalb nicht in einer präzisen Übereinstimmung mit der in einem Übergangszeitraum gegebenen Lampenkennlinie vom Lampenstartzustand zum eingeschwungenen Zustand variiert, und auch aus diesem Grund wird die danach abzugebende Zielausgangsleistung nur auf der Basis der Ist-Ausgangleistung und nicht anhand der erwarteten Ausgangsleistung zum darauf folgenden Zeitpunkt bestimmt.
Aus der EP 0 483 082 A2 ist ein elektronisches Vorschaltgerät bekannt, das einen Leistungswandler aufweist, der von einer Steuerung angesteuert wird, die jeweils eine Lampenspannungs- und eine Lampenstromüberwachungseinrichtung aufweist. Die Steuerung generiert außerdem einen Referenzstrom, der so definiert ist, daß er bezüglich einer Zeit variiert. Dieser wird mit dem aktuellen Strom in einen Stromabweichungsdetektor eingegeben, der einen Stromkorrekturindex generiert (hier als Fehlersignal angegeben). Die Steuerung errechnet hieraus das Kontrollsignal für den Leistungswandler.
Aus der DE 195 34 864 A1 ist ein elektronisches Vorschaltgerät bekannt, bei dem für einen exakten Lichtanlauf die Elektroden- und Gastemperatur der Lampe, die eine Funktion des Lampenstromes und der Lampenspannung sind, in die Leistungsberechnung mit einfließt. Die Schaltung offenbart einen Leistungswandler, eine Lampenspannungs- und eine Lampenstromüberwachungseinrichtung, eine Lampenspannungstabelle und eine Lampenleistungstabelle.
Aus der EP 0 896 500 A2 ist ein Verfahren zur Generierung eines Stromsollwertes bekannt, das eine bekannte I/U-Charakteristik mit einer Faktor/Zeittabelle verknüpft, um damit einen zeitabhängigen Stromsollwert zu generieren, der auch die typische Lampencharakteristik beachtet.
Die JP 06045081 A beschreibt ein Vorschaltgerät, das zur Lampenleistungsberechnung den Gradienten der Lampenspannung heranzieht.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Angesichts des obigen Mangels wurde die vorliegende Erfindung erzielt, um ein elektronisches Vorschaltgerät für eine Entladungslampe bereitzustellen, das in der Lage ist, die Lampe erfolgreich zu starten und in den eingeschwungenen Zustand zu führen, und zwar nur durch einen konstanten Zeitraum, ungeachtet möglicher Schwankungen bei einer Lampenkennlinie. Das Vorschaltgerät gemäß der vorliegenden Erfindung enthält einen Leistungswandler, der eine regulierte Ausgangsleistung zum Betreiben der Entladungslampe liefert, eine Lampenspannungüberwachungseinrichtung, die eine an die Lampe angelegte Lampenspannung überwacht, eine Lampenstromüberwachungseinrichtung, die einen der Lampe zugeführten Lampenstrom überwacht, und eine Steuerung, die den Leistungswandler regelt, so daß er die Ausgangsleistung gemäß der Lampenspannung und des Lampenstroms, die überwacht werden, variiert.
Die Steuerung ist so konfiguriert, daß sie eine Lampenspannungstabelle, einen Spannungsabweichungsdetektor, einen Offsetleistungsbereitsteller und eine Lampenleistungstabelle, einen Zielleistungsgenerator und einen Befehlsgeber enthält. Die Lampenspannungstabelle spezifiziert eine Referenzlampenspannung, die an die Lampe angelegt wird und so definiert ist, daß sie bezüglich einer verstrichenen Zeit ab dem Start der Lampe variiert. Der Spannungsabweichungsdetektor leitet eine spannungsbezogene Abweichung zwischen der überwachten Lampenspannung und der Referenzspannung entsprechend einem Zeitpunkt ab, zu dem die Lampenspannung überwacht wird, und liefert einen Spannungskorrekturindex, der die Abweichung anzeigt. Der Spannungskorrekturindex wird dem Offsetleistungsbereitsteller zugeführt, wo er zu einer Offsetleistung verarbeitet wird. Die Lampenleistungstabelle spezifiziert eine Referenzlampenleistung, die der Lampe zugeführt wird und so definiert ist, daß sie bezüglich einer verstrichenen Zeit ab dem Start der Lampe variiert. Die Referenzlampenleistung wird beim Zielleistungsgenerator angesichts der Offsetleistung kontinuierlich korrigiert. Als Reaktion auf die Ziellampenleistung liefert der Befehlsgeber einen Steuerbefehl zum Regeln der Ausgangsleistung entsprechend der Ziellampenleistung. Der Spannungsabweichungsdetektor aktualisiert den Spannungskorrekturindex über mehrere Zeitpunkte, bis ein Lichtstrom der Lampe zu einem bestimmten Pegel konvergiert, und der Zielleistungsgenerator aktualisiert die Ziellampenleistung entsprechend dem aktualisierten Spannungskorrekturindex. So kann die Ziellampenleistung derart konstant aktualisiert oder korrigiert werden, daß sie einen überwachten Lampenzustand gut widerspiegelt.
Da die Tabellen eine Standardlampenkennlinie bestimmen können, die während des Übergangszeitraums vom Lampenstartzustand mit hoher Leistung zum Zustand mit eingeschwungener konstanter Leistung erwartet wird, ist es ohne weiteres möglich, eine exakte Abweichung einer bestimmten Lampe von der Standardkennlinie zu detektieren und sie als den für die bestimmte Lampe angegebenen Spannungskorrekturindex zu liefern. Infolgedessen kann die Ziellampenleistung so angegeben werden, daß sie den Spannungskorrekturindex präzise widerspiegelt. Mit anderen Worten kann die Ausgangsleistung des Vorschaltgeräts reguliert werden, das heißt, die Referenzlampenleistung kann in guter Übereinstimmung mit der Lampenkennlinie der Lampe korrigiert werden. Somit kann die Ausgangsleistung so gesteuert werden, daß sie konsistent und zuverlässig variiert, daß sie präzise in einer vorbestimmten Zeit einen glatten Übergang zum Zustand eingeschwungener konstanter Leistung vollzieht.
Es sei in diesem Zusammenhang angemerkt, daß es aus Gründen der Reduzierung der Umweltbelastung eine zunehmende Nachfrage nach dem Einsatz einer quecksilberfreien Hochintensitätsentladungslampe als Kraftfahrzeugscheinwerfer gibt. Eine derartige quecksilberfreie Entladungslampe weist zusätzlich zum Xenon als Edelgas eine Füllung aus Metallhalogenid wie etwa Zinkiodid mit einem relativ hohen Dampfdruck als alternativer Füllung zu Quecksilber auf. Aufgrund des quecksilberfreien Charakters wirkt Xenon überwiegend, bis die Lampentemperatur einen bestimmten Pegel erreicht, wodurch eine relativ lange Anstiegszeit für die Lampe zum Erreichen eines ausreichenden Lichtpegels erforderlich wird. Wenngleich es effektiv sein könnte, beim Start der Lampe eine größere Lampenleistung abzugeben, um die Anstiegszeit zu verkürzen, würde eine derartige größere Lampenleistung bestimmt bewirken, daß die Lampe zu einem gewissen Zeitpunkt unmittelbar nach ihrem Start ihren Lichtfluß abrupt erhöht, wodurch ein unerwünschtes Überschwingen des Lichtflusses bewirkt wird, und würde schließlich die Zeit zum Erreichen des stabilisierten Lichtflusses verzögern. Es hat sich herausgestellt, daß das Vorschaltgerät der vorliegenden Erfindung auch zum Betreiben der quecksilberfreien Entladungslampe vorteilhaft und effektiv ist, da es den Zeitpunt berücksichtigen kann, ab dem das unerwünschte Überschwingen des Lichtflusses entstehen würde, und deshalb die Lampenleistung rechtzeitig reduzieren kann, um eine stabilisierte Erhöhung des Lichtflusses ohne ein Bewirken des Überschwingens sicherzustellen.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Spannungsabweichungsdetektor so ausgelegt, daß er die spannungsbezogene Abweichung
zwischen einem Gradienten der überwachten Lampenspannung (ΔVs) und einem Gradienten der Referenzlampenspannung (ΔVref) bezüglich der Zeit berechnet und den Spannungskorrekturindex (VCR), der ein Integral der Abweichung nach Definition durch
ist, erhält. In diesem Zusammenhang liefert der Offsetleistungsbereitsteller die Offsetleistung, die eine Funktion des Spannungskorrekturindexes ist, wie durch
ausgedrückt ist, und der Zielleistungsgenerator erzeugt die Ziellampenleistung (PTG), die die Referenzlampenleistung (Pref) minus der Offsetleistung (PTG = Pref – POF) ist.
Alternativ kann der Spannungsabweichungsdetektor so ausgelegt sein, daß er den Spannungskorrekturindex (VCR) abgibt, der durch eine Fehlerspannung (VCR = Vs – Vref) zwischen der überwachten Lampenspannung und der Referenzlampenspannung definiert ist. In diesem Fall gibt der Offsetleistungsbereitsteller die Offsetleistung ab, die eine Funktion ist des Spannungskorrekturindexes, wie durch POF = f{(Vs – Vref)} ausgedrückt. Gleichermaßen liefert der Zielleistungsgenerator die Ziellampenleistung (PTG = Pref – PCF), die die Referenzlampenleistung (Pref) minus der Offsetleistung ist (PTG = Pref – POF) ist.
Die Steuerung kann eine Funktion aufweisen zum Reduzieren eines Gradienten der Offsetleistung, wenn der Spannungskorrekturindex ansteigt. Es ist somit möglich, eine unpassende Absenkung der Ausgangsleistung zu vermeiden, die ansonsten zum Löschen der Lampe führen würde.
Außerdem kann die Steuerung so ausgelegt sein, daß sie den Absolutwert der Offsetleistung reduziert, während die Zeit über einen vorbestimmten Zeitraum ab dem Betriebsstart der Lampe verstreicht. Mit dem Verfahren zum Reduzieren der Offsetleistung nach dem Verstreichen des vorbestimmten Zeitraums kann eine konsistente Steuerung erfolgen, damit die Ziellampenleistung allmählich an die Referenzlampenleistung angenähert wird, aber rechtzeitig zum Umwandeln des Lichtflusses zu einem stabilisierten Pegel.
Bevorzugt wird die Steuerung veranlaßt, die Ausgangsleistung nicht nach dem Verstreichen des vorbestimmten Zeitraums zu erhöhen, in dem ein beabsichtigter Lichtfluß bereits erhalten worden ist. Somit erfolgt keine zusätzliche Erhöhung der Ausgangsleistung, um eine unbeabsichtigte Erhöhung der Lichtabgabe zu vermeiden. Ansonsten könnte eine geringfügige Erhöhung der Ausgangsleistung zu einer unpassenden und abrupten Erhöhung der Lichtabgabe führen.
Die Steuerung enthält bevorzugt einen Begrenzer, der die Ausgangsleistung bis zu einer Nennleistung erhöht, wenn die Ziellampenleistung korrigiert wird, um kleiner zu sein als die Nennlampenleistung, wenn die Ziellampenleistung korrigiert wird, um die Maximallampenleistung zu übersteigen. Es ist somit möglich, eine unbeabsichtigte Absenkung der Ausgangsleistung zu vermeiden, die bei Einwirken von Rauschen ansonsten auftreten würde. Außerdem kann der Begrenzer so ausgelegt sein, daß er die Ausgangsleistung unter eine Maximallampenleistung begrenzt, wenn die Ziellampenleistung korrigiert wird, um die Maximallampenleistung zu übersteigen, um eine unbeabsichtigte übermäßige Erhöhung des Lichtflusses zu vermeiden.
Weiterhin kann die Steuerung einen Korrekturbegrenzer enthalten, der verhindert, daß die Offsetleistung über ein bestimmtes Ausmaß variiert, damit eine unangebrachte Erhöhung oder Senkung der der Lampe zugeführten Ausgangsleistung eingeschränkt wird.
Die Steuerung kann derart ausgelegt sein, daß der Zielleistungsgenerator die Referenzlampenleistung nur nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeit ab dem Betriebsstart der Lampe korrigieren kann. Die vorbestimmte Zeit wird gewählt als eine Zeit, nach der der Spannungskorrekturindex eine gute Basis zum erfolgreichen Korrigieren der Referenzlampenleistung angeben kann.
Anstatt die vorbestimmte Zeit zu verwenden, kann es veranlaßt werden, auf der Lichtausbeute als einer Skala zum Initiieren der Lampenleistungskorrektur zu basieren. Auch bei der quecksilberfreien Entladungslampe hat sich herausgestellt, daß sich die Lichtausbeute nach dem Verstreichen einer bestimmten Zeit ab dem eigentlichen Betriebsstart der Lampe sogar bei abnehmender Ausgangsleistung erhöht. Es hat sich außerdem herausgestellt, daß eine Änderung bei einem Parameter, der die Lichtausbeute nach dem Verstreichen der bestimmten Zeit anzeigt, eine gute Basis liefern kann zum Korrigieren der Lampenleistung, damit die Lampe konsistent und stetig in der vorgeschriebenen Zeit in den eingeschwungenen Zustand überführt wird. Zum Betreiben der quecksilberfreien Entladungslampe ist es somit besonders vorteilhaft, auf dem obigen Verfahren zum Bestimmen des Zeitpunkts des Initiierens der Leistungskorrektur zu basieren, indem der Parameter verwendet wird, der die Lichtausbeute anzeigt. Außerdem hat sich herausgestellt, daß das obige Verfahren den Lichtstrom effektiv selbst dann ohne eine Verzögerung erhöht, wenn die Maximallampenleistung zu dem Zweck eingeschränkt wird, daß Flattern der Spannungsquelle zu verhindern sowie das Vorschaltgerät aufgrund des Absenkens der Eingangsspannung bzw. des übermäßigen Temperaturanstiegs des Vorschaltgeräts zu schützen.
Dazu enthält die Steuerung bevorzugt einen Diskriminierer, der einen Parameter untersucht, der die Lichtausbeute der Lampe anzeigt und ein Auslösesignal ausgibt, wenn der Parameter ein vorbestimmtes Kriterum erfüllt, das anzeigt, daß die Lichtausbeute auf einen bestimmten Pegel ansteigt. Bei Auftreten des Auslösesignals wird dem Zielleistungsgenerator gestattet, die Referenzlampenleistung zu korrigieren.
Der Parameter kann eine integrierte Lampenleistung sein, das heißt die Summe der ab dem Betriebsstart der Lampe zugeführte Lampenleistung oder die Summe der berechneten Ziellampenleistung.
Der Diskriminierer kann so konfiguriert sein, daß er eine Spannungsdifferenz zwischen einer überwachten Ist-Lampenspannung und einer beim Betriebsstart der Lampe überwachten Lampenstartspannung abgibt. In diesem Zusammenhang ist das Kriterum so eingestellt, ob die Spannungsdifferenz größer ist als eine vorbestimmte Spannung, so daß der Diskriminierer das Auslösesignal abgibt, wenn die Spannungsdifferenz die vorbestimmte Spannung übersteigt.
Alternativ kann der Diskriminierer so konfiguriert sein, daß er einen Gradienten der gegenwärtig überwachten Lampenspannung angibt, und das Kriterium ist so eingestellt, ob der Gradient größer ist als ein vorbestimmter Wert, so daß der Diskriminierer das Auslösesignal ausgibt, wenn der Gradient den vorbestimmten Wert übersteigt.
Zudem kann der Diskriminierer einen Neustart-Justierer enthalten, der ein Signal abgibt, das eine Außerbetriebzeit ab dem Löschen der Lampe anzeigt. Der obige vorbestimmte Wert des Kriteriums ist eingestellt, daß er mit abnehmender Außerbetriebzeit abnimmt. Bei dieser Anordnung ist es möglich, die Ausgangsleistung adäquat entsprechend einer verschiedenen Lampenkennlinie zu variieren, die die heiße Lampe aufweist, wodurch ein erfolgreicher Neustart der Lampe sichergestellt wird.
Diese und noch weitere Aufgaben und vorteilhaften Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Schaltbild eines elektronischen Vorschaltgeräts gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2A bis 2F sind jeweils Wellenformendiagramme, die die Funktionsweise des obigen Vorschaltgeräts veranschaulichen;
3 ist ein Flußdiagramm, das eine Steuersequenz des obigen Vorschaltgeräts veranschaulicht;
4 ist ein Blockschaltbild, das einen Teil des obigen Vorschaltgeräts darstellt;
5 ist ein Flußdiagramm, das Leistungskorrektursequenzen des obigen Vorschaltgeräts veranschaulicht;
6 bis 8 sind jeweils Schaltbilder, die verschiedene Modifikationen des obigen Vorschaltgeräts veranschaulichen;
9 ist ein Schaltbild eines elektronischen Vorschaltgeräts gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 ist ein Schaltbild, das eine Modifikation der zweiten Ausführungsform darstellt;
11 ist eine graphische Darstellung, die eine Funktionsweise eines modifizierten Vorschaltgeräts darstellt; und
12A bis 12F sind jeweils Wellenformendiagramme, die die Funktionsweise des modifizierten Vorschaltgeräts darstellen.
BESTE WEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Nunmehr unter Bezugnahme auf 1 wird ein elektronisches Vorschaltgerät zum Betreiben einer Gasentladungslampe gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Das Vorschaltgerät enthält einen Gleichspannungswandler 10, der eine regulierte Gleichspannung von einer festen Gleichspannungsquelle 1 liefert, einen Wechselrichter 20, der die geregelte Gleichspannung erhält, um eine Wechselstromleistung an eine Entladungslampe 30 abzugeben, und eine Zündeinrichtung 32, die eine hohe Lampenstartspannung zum Starten der Lampe 30 liefert. Der Wandler 10 enthält einen Transformator mit einer Primärwicklung 11 und eine Sekundärwicklung 12 und einen Schalttransistor 13, der in Reihe mit der Primärwicklung 11 an die Gleichspannungsquelle 1 angeschlossen ist. Ein Glättkondensator 14 ist in Reihe mit einer Diode 15 an die Sekundärwicklung 12 angeschlossen, um die Gleichspannung zu akkumulieren. Der Schalttransistor 13 wird so gesteuert, daß er mit einem von einer Steuerung 40 bestimmten variierenden Tastverhältnis ein- und ausschaltet, um die an den Wechselrichter 20 abgegebene Ausgangsgleichspannung und dadurch eine der Lampe 30 zugefürte resultierende Wechselstromleistung zu regeln. Der Wechselrichter 20 enthält vier Schalttransistoren 21 bis 24, die in einer Vollbrückenkonfiguration geschaltet sind, die die Ausgangsgleichspannung vom Wandler 10 erhält, um die Ausgangswechselstromleistung an die Lampe 30 abzugeben. Ein Treiber 25 ist vorgesehen, um ein Paar diagonal gegenüberliegender Schalttransistoren 21 und 24 in abwechselnder Beziehung mit dem anderen diagonal angeordneten Paar von Schalttransistoren 22 und 23 gleichzeitig ein- und auszuschalten.
Die Steuerung 40 enthält eine Lampenspannungsüberwachungseinrichtung 41 und eine Lampenstromüberwachungseinrichtung 42 zum Überwachen einer Spannung und eines Stroms, die dem Wechselrichter 20 zugeführt werden, als Anzeige einer Lampenspannung und eines Lampenstroms, um einen Echtzeitzustand der Lampe zu erkennen. Die Lampenspannungsüberwachungseinrichtung 41 ist so geschaltet, daß sie die Spannung von einem Spannungsteiler erhält, der aus Widerständen 16 und 17 besteht, die an den Kondensator 14 angeschlossen sind. Die Lampenstromüberwachungseinrichtung 42 ist so geschaltet, daß sie die Spannung an einem Strommeßwiderstand 18 erhält. Ein PWM-Treiber 45 ist in der Steuerung 40 enthalten, um das Tastverhältnis des Schalttransistors 13 des Wandlers 10 zu variieren, damit die der Lampe 30 zugeführte Ausgangsleistung kontinuierlich eingestellt wird, um der Lampe eine adäquate Menge an Lampenleistung zuzuführen, wodurch die Lampe in einer vorbestimmten Lampenstartzeit ausreichend Lichtabgabe abgeben kann, wie im folgenden ausführlicher erörtert wird.
Bevor die die Einzelheiten der Steuerung 40 erörtert werden, wird angemerkt, daß Lampen mit der gleichen Nennleistung von Natur aus mit einer Lampenkennlinienschwankung behaftet sind, die eine Verzögerung für die Lampe beim Erreichen einer vorbestimmten Lichtintensität, d. h. eines Lichtstroms auf dem Betriebsstart der Lampe verursachen würde. Insbesondere wenn die Lampe als Kraftfahrzeugscheinwerfer verwendet wird, sollte eine derartige Verzögerung vermieden werden, um einem Fahrer die Ungewißheit zu nehmen. Beispielsweise wird bevorzugt, daß das Vorschaltgerät für eine derartige Verwendung die Lampe nach einer (1) Sekunde mit 25% bis 150% eines Nennlichtstroms und innerhalb von 1 bis 4 Sekunden ab dem Betriebsstart der Lampe mit 80% bis 130% des Nennlichtstroms betreibt, wenn der Nennlichtstrom definiert wird als der, der nach Verstreichen von fünfzehn (15) Minuten erhalten wird. Wie in 2A gezeigt, ist zudem bekannt, daß die Lampe 30 bei eigentlichem Beginn, wenn sie gestartet, d. h. gezündet, wird, viel Leistung erfordert und die Leistung reduzieren muß, wenn die Lampe sich zu ihrem Nennzustand weiterbewegt. Bei Betrachtung der Lampenkennlinienschwankungen unter den Lampen mit der gleichen Nennleistung nimmt der Lichtstrom entlang verschiedener Kennlinienkurven α, β und γ zu, wie in 2B gezeigt. Das heißt, wenn die Lampenleistungskurve von 2A, die als eine Referenzlampenlei stung Pref bezeichnet werden kann, so ausgewählt wird, daß sie einer Standardlampe mit der Kennlinienkurve α entspricht, und das Vorschaltgerät die Referenzlampenleistung Pref liefert, laufen die Lichtströme der Lampen mit den Kennlinien β und γ zu früh oder zu spät auf einem stabilisierten Pegel zusammen. In jedem Fall wird der stabilisierte Lichtstrom erst nach einer gewissen Verzögerung erreicht als derjenigen, die an der Lampe mit der Kennlinienkurve α erfolgt, wie in 2B gezeigt.
Um die obige unerwünschte Verzögerung zu vermeiden, ist die vorliegende Erfindung so konfiguriert, daß der Lichtstrom in einem festen Zeitraum ab dem Start der Zufuhr der Ausgangsleistung zu der Lampe mäßig auf den stabilisierten Pegel zuläuft. Mit anderen Worten: selbst wenn die Lampe mit der Kennlinie β oder γ mit der Referenzlampenleistung Pref versorgt wird, die an die Lampe mit der Kennlinienkurve α abgegeben wird, kann die Referenzlampenleistung Pref auf geeignete Weise korrigiert der modifiziert werden, so daß der Lichtstrom in der gleichen Zeit wie die Kurve α moderat ansteigen kann und auf den stabilisierten Pegel zuläuft.
Es hat sich herausgestellt, daß die Abweichung bei der Art und Weise, wie die Lampen mit unangepaßter Kennlinie (β und γ) den Lichtstrom in Relation zu der Lampe mit der angepaßten Kennlinie (α) erhöhen, sich gut auf einer entsprechenden Abweichung zwischen der überwachten Lampenspannung Vs und einer Referenzlampenspannung Vref widerspiegelt, die als der Lampe mit der Kennlinie (α) entsprechend definiert ist, wie in 2C gezeigt. Auf der Basis der obigen Erkenntnis ist die Steuerung 40 so ausgelegt, daß sie die Referenzlampenleistung Pref unter Berücksichtigung der Abweichung der überwachten Lampenspannung Vs in Relation zu der Referenzlampenspannung Vref korrigiert. Wie in den 2A bis 2E gezeigt, wird zudem die Lampenleistung während eines definitiven Zeitraums T1 bis T3 ständig korrigiert, d. h. eines Übergangszeitraums zwischen dem Anfangszeitraum des Zuführens der hohen und konstanten Ausgangsleistung bis zum Start der Erhöhung des Lichtstroms der Lampe und einem stabilisierten Zeitraum des Zuführens einer niedrigen und konstanten Ausgangsleistung, damit der konstante Lichtstrom weiterhin zugeführt wird.
Wieder unter Bezugnahme auf 1 enthält die Steuerung 40 eine Referenzlampenleistungstabelle 50 bzw. eine Referenzlampenspannungstabelle 60 zum Speichern der Referenzlampenleistung Pref und der Referenzlampenspannung Vref, die jeweils bezüglich der verstrichenen Zeit variieren. Ein Spannungsabweichungsdetektor 61 ist enthalten, um eine spannungsbezogene Abweichung
zwischen einem Gradienten der überwachten Spannung (ΔVs) und einem Gradienten der Referenzspannung (ΔVref) bezüglich der Zeit zu berechnen und um einen Spannungskorrekturindex (VCR) zu erhalten, der ein Integral der Abweichung ist, wie definiert durch
Dem Spannungsabweichungsde tektor 61 ist ein Offsetleistungsbereitsteller 62 zugeordnet, der eine Offsetleistung POF abgibt, die eine Funktion des Spannungskorrekturindexes VCR ist und ausgedrückt wird durch
Die Offsetleistung wird in einem Zielleistungsgenerator 51 verwendet, der in der Steuerung 40 enthalten ist, um die Referenzlampenleistung von der Lampenleistungstabelle 50 zu holen. Der Zielleistungsgenerator 51 gibt eine Ziellampenleistung PTG ab, die die Referenzlampenleistung (Pref) minus der Offsetleistung ist (PTG = Pref – POF). Die Ziellampenleistung PTG wird einem Fehlerverstärker 44 zugeführt, der auch eine bei einem Lampenleistungsrechner 43 als Produkt des überwachten Lampenstroms und der Lampenspannung erhaltene Ist-Lampenleistung erhält. Der Ausgang des Fehlerverstärkers 44 wird bei dem PWM-Treiber 45 verarbeitet, um die tatsächlich der Lampe 30 zugeführte Ausgangsleistung entsprechend der Ziellampenleistung PTG zu regeln. In diesem Sinne wirken der Fehlerverstärker 44 und der PWM-Treiber 45 zusammen, um einen Befehlsgeber zu bilden, der einen Steuerbefehl zum Regeln der Ausgangsleistung entsprechend der Ziellampenleistung abgibt. Somit wird die Referenzlampenleistung Pref ständig korrigiert, um die Ziellampenleistung PTG bereitzustellen, damit der Lichtstrom in einem beabsichtigten Muster unabhängig von möglichen Schwankungen bei der Lampenkennlinie flüssig zu erhöhen.
Es wird in diesem Zusammenhang angemerkt, daß der Offsetleistungsbereitsteller 62 so konfiguriert ist, daß er während des Zeitraums T1 bis T2 die Offsetleistung
bereitstellt und danach einen Absolutwert der Offsetleistung allmählich bis zum Zeitpunkt T3 reduziert, wie in 2E gezeigt, so daß sich die Ziellampenleistung PTG der Referenzlampenleistung Pref annähert, wie in 2F gezeigt. Normalerweise sind Zeitpunkt T1 und T2 so gewählt, daß sie 2 Sekunden bzw. 12 Sekunden nach dem Lampenstart des Zuführens der Ausgangsleistung zu der Lampe liegen, während erwartet wird, daß T3 normalerweise 30 Sekunden nach dem Lampenstart liegt, wenn erwartet wird, daß die Lampe den stabilisierten Lichtstrom abgibt. Zwischen Zeitpunkt T1 und T2. aktualisiert der Offsetleistungsbereitsteller 62
in einem Interval von 32 Millisekunden, so daß der Zielleistungsgenerator 51 die Ziellampenleistung PTG entsprechend aktualisiert und dabei sicherstellt, daß die Referenzlampenleistung Pref in einer präzisen Widerspiegelung des überwachten Lampenzustands konstant korrigiert. Außerdem aktualisiert der Zielleistungsgenerator 51 zwischen Zeitpunkt T2 und T3 die Ziellampenleistung alle 32 Millisekunden, damit die Ziellampenleistung sich allmählich der Referenzlampenleistung annähert. Mit diesem Verfahren zum konstanten Aktualisieren der Ziellampenleistung PTG kann die Lampe 30 mit der Kennlinienkurve β oder γ den Lichtstrom entlang einer Kurve erhöhen, der näher an der Kurve α liegt, wie durch die dünnen gepunkteten Linien in 2B angezeigt. Mit anderen Worten wird die Kennlinienkurve β oder γ der Lampe so modifiziert, daß sie so nahe wie möglich an der Kurve α liegt, wie durch die Pfeile in 2B angezeigt, wodurch die Lampe den stabilisierten Lichtstrompegel unabhängig von der Lampenkennlinienschwankungen in der gleichen Zeit erreichen kann.
In der dargestellten Ausführungsform wird Zeitpunkt T1 bestimmt durch die Summe der Ausgangsleistung, die der Lampe zugeführt worden ist, und zwar angesichts der Erkenntnis, daß die Abweichung der Lampenkennlinie kritisch genug wird, um die Referenzlampenleistung erst dann zu korrigieren, nachdem der Lichtstrom kontinuierlich auf den stabilisierten Pegel anzusteigen beginnt, das heißt, eine gewisse Menge der Ausgangsleistung der Lampe zugeführt worden ist. Dazu enthält die Steuerung 40 einen Diskriminierer 70, der aus einem Lampenleistungsintegrierer 71 und einem Lampenleistungssummenbereitsteller 72 besteht. Der Lampenleistungsintegrierer 71 integriert die beim Lampenleistungsrechner 43 erhaltene Ist-Lampenleistung und gibt die Summe der Lampenleistung aus, die der Lampe zugeführt worden ist. Die resultierende Summe der Lampenleistung wird beim Vergleicher 73 mit einer vom Lampenleistungssummenbereitsteller 72 abgegebenen vordefinierten Ziellampenleistungssumme verglichen. Der Vergleicher 73 gibt ein Auslösesignal aus, wenn die Abgabe des Lampenleistungsintegrierers 71 die Ziellampenleistungssumme übersteigt. Es ist das Auslösesignal, das den Spannungsabweichungsdetektor 61 freigibt, so daß der Offsetleistungsbereitsteller 62 die Offsetleistung zum Korrigieren der Referenzlampenleistung Pref wie oben erörtert abgibt. Obwohl das oben dargestellte Verfahren zum Bestimmen des Zeitunkts T1 auf der so überwachten Lampenleistung basiert, ist es gleichermaßen möglich, einen internen Zeitgeber zu verwenden und sich einfach auf den festen Zeitpunkt T1 zu verlassen, beispielsweise 2 Sekunden nach dem Lampenstart. Die Zeitpunkte T2 und T3 können so bestimmt werden, daß sie vom Zeitpunkt T1 abhängig sind oder unabhängig sind.
Der Diskriminierer 70 enthält weiterhin einen Neustart-Justierer 81, der jedesmal bei Erfassung eines Nichtlastzustands, weil die Lampe entweder ausgeschaltet ist oder versehentlicht gelöscht ist, zurückgesetzt wird. Der Neustart-Justierer 81 bestätigt eine Außerbetriebzeit, die verstreicht, nachdem das Vorschaltgerät in den Nichtlastzustand versetzt wird, und gibt zum Zeitpunkt des Neustartens der Lampe 30 ein Heißstartsignal, daß die Außerbetriebzeit anzeigt, an einen Lampenstartleistungsadapter 82 und den Lampenleistungssummenbereitsteller 72 ab. Der Lampenstartleistungsadapter 82 ist bereitgestellt, um die Referenzlampenleistung an die Änderung in der Lampenkennlinie anzupassen, die die heiße Lampe aufweist, d. h., die der Lampe zuzuführende Lampenanfangsleistung in einem größeren Ausmaß zu reduzieren und die Zuführzeit der Lampenanfangsleistung zu verkürzen, wenn die Außerbetriebzeit abnimmt. Die so angepaßte Referenzlampenleistung wird der Referenzlampenleistungstabelle 50 zugeführt, um die die darin gespeicherte Referenzlampenleistung Pref als Kompensation für die Lampenkennlinienänderung zu aktualisieren. Zur gleichen Zeit verringert der Lampenleistungssummenbereitsteller 72 als Reaktion auf das Heißstartsignal die Ziellampenleistungssumme im Gleichgewicht mit der Außerbetriebzeit, wodurch die Zeit T1 reduziert wird, um die Aktivierung des Spannungsabweichungsdetektors 61 zum Korrigieren der Referenzlampenleistung Pref beim Wiederstarten der heißen Lampe zu beschleunigen. Der Lampenstartleistungsadapter 82 und der Lampenleistungssummenbereitsteller 72 werden aktiviert, um die Referenzlampenleistungssumme bzw. die Ziellampenleistung gemäß der Außerbetriebzeit zu ändern. Um die Außerbetriebzeit zu bestätigen, kann der Justierer 81 eine geeignete Zeitgeberschaltung oder ihr Äquivalent verwenden, die zurückgesetzt wird, um bei Erfassung des Löschens der Lampe die Außerbetriebzeit zu zählen. Der Neustart-Justierer 81 kann eine beliebige geeignete von verschiedenen bekannten Schaltungen zum Erfassen des Nichtlastzustands beispielsweise hinsichtlich der der Lampe zugeführten Ausgangsspannung enthalten.
Es stimmt, daß es selbst bei den Lampen mit der gleichen Nennleistung eine unvermeidliche Schwankung bei der Lampenstartkennlinie gibt. Die Steuerung 40 ist unter Berücksichtigung dieser Tatsache so ausgelegt, daß sie die Referenzlampenleistung Pref abgibt, die für eine der Lampen ausgewählt ist, die den Lichtstrom mit der geringsten Geschwindigkeit erhöht. So kann das Vorschaltgerät eine Maximalausgangsleistung definieren, die der Lampenkennlinie der Lampe entspricht, die die niedrigste Leuchtflußerhöhungsgeschwindigkeit aufweist, wobei sichergestellt wird, daß keine übergroße Ausgangsleistung für die Lampen mit der höheren Lichtstromerhöhungsgeschwindigkeit erzeugt wird. Wenn die Referenzlampenleistung Pref so eingestellt ist, daß der Lichtstrom der Lampe, bei der der Lichtstrom am langsamsten zunimmt, erhöht wird, so daß der Lichtstrom 25% bis 150% des Standardpegels bei einer (1) Sekunde ab dem Start der Lampe und innerhalb 1 bis 4 Sekunden ab dem Start der Lampe 80% bis 130% des Standardpegels zunimmt, wird Referenzlampenspannung Vref so eingestellt, daß sie einer Spannungskurve folgt, wenn die Lampe mit der Referenzlampenleistung Pref versorgt wird. Zum Betreiben der anderen Lampen mit den höheren Geschwindigkeiten ist es somit nicht erforderlich, daß das Vorschaltgerät die Ziellampenleistung über die obige Referenzleistung Pref hinaus erhöht. Das heißt, die Ziellampenleistung kann immer unter der für die Lampe mit der niedrigsten Lichtstromerhöhungsgeschwindigkeit erhaltenen Referenzlampenleistung Pref liegen. Mit diesem Ergebnis kann die Maximallampenleistung in direkter Relation mit der Lampenreferenzleistung Pref bestimmt werden, wobei eine zulässige Lampenleistung berücksichtigt wird, nicht nur eine Ist-Lampenleistung, sondern auch ein Zeitintegral der zugeführten Lampenleistung, um die Lampe in den stabilisierten Zustand voranzubringen. Da die Maximallampenleistung in direkter Relation zur Referenzlampenleistung eingestellt werden kann, das heißt auf einen festen Wert eingestellt werden kann, ist es leicht, verschiedene Teile des Vorschaltgeräts aufgrund ihrer Leistungen gemäß der Maximallampenleistung auszuwählen. Da das Vorschaltgerät außerdem nur eine Maximallampenleistung erhalten kann, während gleichzeitig ein erfolgreiches Steuern der Lampe, die die gleiche Nennleistung, aber andere Lampenkennlinien aufweist, gestattet wird, kann die von der Steuerung für die Lampe mit der höheren Lichtstromerhöhungsgeschwindigkeit erhal tene Ziellampenleistung selbst bei Vorliegen von Rauschen begrenzt werden und niemals die Maximallampenleistung übersteigen, damit sowohl das Vorschaltgerät wie auch die Lampe geschützt werden. Außerdem kann die Offsetleistung POF nicht negativ gemacht werden, was es erleichtert, PTG = Pref – POF auszuführen, um die entsprechende Verarbeitung zu vereinfachen.
In diesen Zusammenhang enthält der Zielleistungsgenerator 51 einen Begrenzer zum Begrenzen der Ziellampenleistung (PTG), auch genannt Zielleistung (PTG) zwischen der Maximallampenleistung und der Lampennennleistung. Dazu ist der Zielleistungsgenerator 51 so programmiert, daß er eine Sequenz von 3 ausführt, in der die Ziellampenleistung PTG sowohl mit der Lampennennleistung als auch mit der an das Vorschaltgerät abgegebenen Maximallampenleistung verglichen wird. Wenn sich herausstellt, daß die Ziellampenleistung PTG geringer ist als die Lampennennleistung PRT, wird die Ziellampenleistung PTG so eingestellt, daß sie gleich der Lampennennleistung PRT ist. Wenn sich herausstellt, daß die Ziellampenleistung PTG die Maximallampenleistung PMX übersteigt, wird außerdem PRT so eingestellt, daß es gleich PMX ist. Um die Offsetleistung POF als präzise Widerspiegelung der Abweichung bei der erfaßten Lampenspannung abzugeben, und deshalb die resultierende Ziellampenleistung PTG von möglichem Rauschen zu befreien, das ansonsten eine abrupte Änderung bei der Ziellampenleistung ergeben würde, enthält der Offsetleistungbereitsteller 62 außerdem einen Korrekturbegrenzer 66, um die Offsetleistung POF daran zu hindern, über ein vorbestimmtes Ausmaß hinaus zu variieren. Wie in 4 gezeigt, enthält der Offsetleistungsbereitsteller 62 auch einen Funktionsgenerator 65, der als präzise Widerspiegelung des ständig aktualisierten Spannungskorrekturindexes
vom Spannungsabweichungsdetektor 61 eine Korrekturleistung
bereitstellt. Dann wird die Korrekturleistung PCR im Vergleich mit einer der ummittelbar vorausgehenden Offsetleistung POF entsprechenden mit Variablen PB bewertet, um die frische Offsetleistung POF auf eine in 5 erläuterte Weise zu bestätigen.
5 zeigt ein Flußdiagramm, das eine Leistungskorrektursequenz veranschaulicht, das die Sequenz von 3 nach dem Verstreichen von Zeit T1 unterbricht. Bis zum Zeitpunkt T2 werden die Schritte 1 bis 11 alle 32 Millisekunden wiederholt, um die frische Offsetleistung POF zu bestimmen. Nach der Berechnung der Korrekturleistung
durch die Schritte 1 bis 4 wird PCR zunächst bei Schritt 5 mit der unmittelbar vorausgegangenen POF verglichen, um zu erkennen, ob eine direkt erwartete nächste Offsetleistung (das heißt bei Schritt 4 erhaltene PCR) kleiner oder gleich der unmittelbar vorausgegangenen Offsetleistung ist.
Falls POF < PCR, d. h. die bei Schritt 4 erhaltene PCR größer wird als die vorausgegangene Offsetleistung (POF) und die Ziellampenleistung deshalb in einem größeren Ausmaß variieren würde, wird bei Schritt 6 POF auf POF plus PM, einen festen Wert, zurückgesetzt. Dann wird die so inkrementierte POF wieder bei Schritt 7 mit der Korrekturleistung von PCR verglichen, um zu sehen, ob die inkrementierte POF gleich der oder noch über der Korrekturleistung PCR ist oder nicht. Falls POF ≥ PCR, d. h. die nächste erwartete Offsetleistung immer noch über der Korrekturleistung PCR liegen würde, d. h. der niedrigere Wert von POF und PCR wird bei Schritt 8 der nächsten Offsetleistung zugeordnet (POF = PCR). Falls bei Schritt 7 die inkrementierte POF < PCR, d. h., die nächste erwartete Offsetleistung in einem zulässigen Ausmaß von PM zunehmen würde, wird POF als die nächste Offsetleistung bestätigt.
Wenn jedoch bei Schritt 5 geurteilt wird, daß PCR ≤ POF, d. h., die nächste erwartete Offsetleistung unverändert bleibt oder abnimmt, wird bei Schritt 9 POF auf POF minus PM zurückgesetzt. Dann wird die dekrementierte POF wieder bei Schritt 10 mit der Korrekturleistung PCR verglichen, um zu sehen, ob die dekrementierte POF unter PCR abfällt. Falls PCR über POF liegt, das heißt, die nächste erwartete Offsetleistung um ein zulässiges Ausmaß abnehmen würde und die resultierende Zielleistung nicht übermäßig abnimmt, wird POF als die nächste Offsetleistung bestätigt. Falls POF < PCR, d. h., die nächste erwartete Offsetleistung in einem unzulässigen Ausmaß abnehmen würde, wird POF bei Schritt 8 zurückgesetzt, um gleich PCR zu sein, dem höheren Wert von POF und PCR, gefolgt von der Bestätigung als der nächsten Offsetleistung. Im Verlauf der Verringerung der Offsetleistung kann auch die nächste Offsetleistung POF so begrenzt werden, daß sie in einem Ausmaß nicht größer als PM abnimmt.
Wieder zurückgehend zu Schritt 0, wenn Zeit T2 verstrichen ist, schaltet die Steuerung 40 zu einer anderen Sequenz des allmählichen Konvergierens der Ziellampenleistung PTG auf die Referenzlampenleistung Pref bis zum Zeitpunkt T3 um. Das heißt, die Sequenz ist programmiert, die Offsetleistung POF allmählich bis zum Zeitpunkt T3 auf Null zu reduzieren, anstatt die Offsetleistung POF auf der Basis des Spannungskorrekturindexes VCR zu berechnen. Zunächst wird bei Schritt 12 geprüft, ob die nächste Offsetleistung POF negativ ist oder nicht. Wenn sie negativ ist, d. h. die nächste Ziellampenleistung PTG zunehmen würde, geht die Sequenz zu Schritt 13 weiter, wo sie veranlaßt wird, eine Reduzierung der Referenzlampenleistung Pref durch Subtrahieren einer aktuellen Ist-Lampenleistung von einer vorausgegangenen Lampenleistung zu holen (ΔPref = Pref(n – 1) – Pref(n)). Die Reduktion (ΔPref) wird dann bei Schritt 14 mit einem Korrekturfaktor Px verglichen, der auf ein normalerweise erwartetes Dekrement der Lampenleistung hinweist.
Falls ΔPref > Px, d. h., die Lampenleistung muß um ein Ausmaß abnehmen, das größer ist als der Korrekturfaktor, und die nächste Offsetleistung POF ist negativ, dann durchlauft die Se quenz die Schritte 16 und 17 bis Schritt 19, so daß die nächste Offsetleistung POF um Px inkrementiert wird. Falls ΔPref > Px nicht erfüllt ist und gleichzeitig POF negativ ist, geht die Sequenz zu Schritt 15 weiter, wo Px gleich ΔPref zurückgesetzt wird, so daß das Dekrement Px zurückgesetzt wird, um gleich ΔPref zu sein oder darauf reduziert zu sein, wonach bei Schritt 19 POF um Px inkrementiert wird. Wenn es sich andererseits bei Schritt 12 herausstellt, daß POF positiv ist, springt die Sequenz zu Schritt 18, wo die nächste Offsetleistung POF um Px dekrementiert wird. Auf diese Weise stellt die bei Schritt 12 startende Sequenz die allmähliche Verringerung oder Konvergenz der resultierenden Ziellampenleistung PTG zur Referenzlampenleistung sicher, wie in 2F gezeigt. Das heißt, es ist möglich, eine etwaige abrupte Änderung bei der Lampe zugeführten Lampenleistung zu vermeiden und dadurch ein unerwünschtes Überschwingen des Lichtstroms oder ein unbeabsichtigtes Löschen der Lampe zu vermeiden. Die obige Sequenz wiederholt sich alle 32 Millisekunden und unterbricht dabei die Hauptsteuersequenz von 3, um die Ziellampenleistung ständig zu aktualisieren.
6 zeigt ein modifiziertes Vorschaltgerät, das mit der ersten Ausführungsform identisch ist, außer daß der Lampenleistungsintegrierer 71 den aktuellen Lampenstrom vom Zielleistungsgenerator 51 nimmt und die integrierte Lampenleistung abgibt, um den Zeitpunkt T1 zum Initiieren der Leistungskorrektursteuerung zu bestimmen. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet, und keine doppelte Erläuterung wird als notwendig erachtet.
7 veranschaulicht eine weitere Modifikation des Vorschaltgeräts, die mit der ersten Ausführungsform identisch ist, außer daß in der Steuerung 40 ein Zielstromgenerator 52 enthalten ist, um eine strombasierte Steuerung des Regelns der der Lampe 30 zugeführten Ausgangsleistung durchzuführen. Der Zielstromgenerator 52 liefert einen Zielstrom Id durch Dividieren der Ziellampenleistung PTG durch die überwachte Lampenspannung Vs. Der Fehlerverstärker 44 erhält den Zielstrom Id sowie den überwachten Lampenstrom Is und aktiviert den PWM-Treiber 45 zum Variieren der Ausgangsleistung des Wandlers 10 entsprechend der Ziellampenleistung. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet, und keine doppelte Erläuterung wird als notwendig erachtet.
8 zeigt eine weitere Modifikation des Vorschaltgeräts, die mit der ersten Ausführungsform identisch ist, außer daß der Zielstromgenerator 52 in der Steuerung 40 enthalten ist, um die strombasierte Steuerung des Regulierens der Ausgangsleistung durchzuführen, und auch daß der Diskriminierer 70 einen Zeitindexrechner 171 enthält, der das Auslösesignal zum Bestimmen der Zeit T1 abgibt, d. h. den Start der Leistungskorrektur. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Der Zeitindexrechner 171 holt die Ziellampenleistungssumme vom Lampenleistungssummenbereitsteller 72 und dividiert die Lam penleistungssumme durch die Ziellampenleistung PTG, damit man ein den Zeitpunkt T1 angebenden Zeitindex erhält. Wenn die nach dem Start der Lampe verstrichene Zeit, die durch einen internen Zeitgeber gezählt wird, den Zeitindex erreicht, gibt der Zeitindexrechner 171 das Auslösesignal zum Aktivieren des Spannungsabweichungsdetektors 61 zum Initiieren der Leistungskorrektur aus. Es wird in diesem Zusammenhang auch angemerkt, daß die Lampenleistungssumme so eingestellt ist, daß sie gemäß dem Heißstartsignal, d. h. der Außerbetriebzeit von dem Neustart-Justierer 81 auf die gleiche Weise variiert, wie oben unter Bezugnahme auf die erste Ausführungsform erörtert, wodurch sichergestellt wird, daß der Heißstart der Lampe erfolgreich durchgeführt wird.
9 veranschaulicht ein elektronisches Vorschaltgerät einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das im Grunde mit den Modifikationen der ersten Ausführungsformen identisch ist, außer daß der Diskriminierer 70 konfiguriert ist, um die Zeit T1 des Initiierens der Leistungskorrektur durch Überwachen der Lampenspannung Vs zu bestimmen. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Der Diskriminierer 70 enthält einen Lampenspannungsstartspeicher 74, der eine an die Lampe anzulegende überwachte Anfangslampenspannung speichert, einen Subtrahierer 76, der die Spannungsdifferenz zwischen der überwachten aktuellen Lampenspannung und der Anfangslampenspannung liefert, und einen Lampenspannungsinkrementspeicher 76, der ein kritisches Spannungsinkrement speichert. Wenn sich bei einem Vergleicher 77 herausstellt, daß die Spannungsdifferenz das kritische Spannungsinkrement übersteigt, wird das Auslösesignal an den Spannungsabweichungsdetektor 61 geliefert, der die zugeordneten Einheiten zum Initiieren der Leistungskorrektur aktiviert, wie unter Bezugnahme auf die 2A bis 2F erörtert.
10 veranschaulicht ein modifiziertes Vorschaltgerät, das mit der zweiten Ausführungsform identisch ist, außer daß der Diskriminierer 70 die Zeit T1 durch Überprüfen eines Gradienten der überwachten Lampenspannung entscheidet. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Der Diskriminierer 70 enthält einen Spannungsgradientenrechner 78, der den Lampenspannungsgradienten abgibt, und einen Zielspannungsgradientenspeicher 79, der einen Zielgradienten speichert. Wenn der Lampenspannungs-Ist-gradient den Zielgradienten übersteigt, gibt der Vergleicher 77 das Auslösesignal zum Initiieren der Leistungskorrektur und dadurch Definieren der Zeit T1.
Bei den obigen Ausführungsformen und Modifikationen ist der Diskriminierer 70 in Kombination mit der technisch ausgereiften Leistungskorrektursteuerung wie in 2A bis 2F gezeigt dargestellt. Die spezifischen Verfahren zum Bestimmen des Zeitpunkts T1, die hier offenbart sind, könnten in Verbindung mit einem einfachen Verfahren zum Reduzieren der Lampenleistung nach dem Zeitpunkt T1 verwendet werden und könnten dementsprechend einen Gegenstand darstellen, der nicht auf die hier offenbarte, technisch ausgereifte Leistungskorrektursteuerung begrenzt ist. Insbesondere bei der quecksilberfreien Entladungslampe hat sich herausgestellt, daß die obigen Verfahren zum Bestimmen des Zeitpunkts T1 ganz besonders effektiv sind, da der so erhaltene Zeitpunkt T1 gut mit einem Zeitpunkt zusammenfällt, nachdem der Lichtstrom bei abnehmender Lampenleistung zunimmt.
In den obigen Ausführungsformen und Modifikationen ist außerdem gezeigt, daß der Spannungsabweichungsdetektor 61 den Spannungskorrekturindex
bereitstellt, er kann einfach ausgelegt sein, um VCR = Vs – Vref bereitzustellen oder einen beliebigen anderen Wert, der die Abweichung zwischen der überwachten Lampenspannung Vs und der Referenzlampenspannung Vref zu dem variierenden Zeitpunkt reflektiert. Wenn der Spannungskorrekturindex (VCR = Vs – Vref) ausgewählt wird, kann der Offsetleistungsbereitsteller 62 so ausgelegt sein, daß er die als
definierte Offsetleistung abgibt.
Ungeachtet dessen, wie der Spannungskorrekturindex VCR berechnet wird, hat es sich als effektiv herausgestellt, die variierende Rate der Offsetleistung POF einzuschränken, wie in 11 gezeigt. Das heißt, der Offsetleistungsbereitsteller 62 kann so konfiguriert sein, daß er seinen Gradienten der Zunahme reduziert, wenn der Spannungskorrekturindex VCR ansteigt. Bei dieser Anordnung nimmt die Offsetleistung POF mit einer höheren Rate zu, wenn der Spannungskorrekturindex VCR zuerst nennenswert wird, und nimmt mit einer geringeren Rate zu, wenn VCR groß wird. Das bedeutet, daß die resultierende Ziellampenleistung bei T1 unmittelbar nach einer derartigen Zunahme des Lichtstroms abgesenkt werden kann, der gewiß ein Überschwingen herbeibringen würde, wenn die Lampenleistung nicht verringert ist, und daß die Ziellampenleistung davon frei sein kann, übermäßig abgesenkt zu werden, nachdem bewirkt wurde, daß die Lampenleistung abnimmt, wodurch sichergestellt wird, daß ein ungewolltes Löschen der Lampe vermieden wird.
Es wird weiterhin angemerkt, daß die vorliegende Erfindung nicht auf das obige Steuerverfahren, den Zeitpunkt T2 zu verwenden, beschränkt sein sollte, nachdem der Offsetleistungsbereitsteller 62 den allmählich reduzierenden Absolutwert der Offsetleistung POF nicht auf der Basis des Spannungskorrekturindexes VCR abgibt, und deshalb sollte die vorliegende Erfindung ein Steuerverfahren umfassen, bei dem der Offsetleistungsbereitsteller 62 die Offsetleistung POF auf der Basis des Spannungskorrekturindexes VCR bis zum Zeitpunkt T3 abgibt, wenn sich der Lichtstrom dem stabilisierten Pegel annähert, wie in den 12A bis 12F gezeigt. In den Figuren werden zum leichten Vergleich zwischen den Kennlinien der 2A bis 2F und 12A bis 12F gleiche Referenzmarkierungen verwendet.
Die hier offenbarten individuellen Merkmale können auf geeignete Weise kombiniert werden, so daß sie beliebige andere Modifikationen darstellen, die innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung liegen.
Die vorliegende Anmeldung basiert auf und beansprucht die Prioritäten der japanischen Patentanmeldung Nr. 2002-279980 , eingereicht in Japan am 25. September 2002, und Nr. 2003-185856 , eingereicht in Japan am 27. Juni 2003, deren ganzer Inhalt hier durch Bezugnahme ausdrücklich aufgenommen ist.

Claims

Elektronisches Vorschaltgerät für eine Entladungslampe, das folgendes umfaßt: einen Leistungswandler (10), der eine geregelte Ausgangsleistung zum Betreiben der Entladungslampe (30) liefert, eine Lampenspannungsüberwachungseinrichtung (41), die eine vom Leistungswandler (10) an die Lampe (30) angelegte Lampenspannung überwacht; eine Lampenstromüberwachungseinrichtung (42), die einen vom Leistungswandler (10) der Lampe (30) zugeführten Lampenstrom überwacht; eine Steuerung (40), die den Leistungswandler (10) so regelt, daß er die Ausgangsleistung gemäß der Lampenspannung und dem Lampenstrom, die überwacht werden, variiert, wobei die Steuerung (40) folgendes umfaßt: eine Lampenspannungstabelle (60), die eine an die Lampe (30) anzulegende Referenzlampenspannung spezifiziert, wobei die Referenzspannung so definiert ist, daß sie bezüglich einer verstrichenen Zeit ab dem Start der Lampe (30) variiert; einen Spannungsabweichungsdetektor (61), der eine spannungsbezogene Abweichung zwischen der überwachten Lampenspannung und der Referenzspannung entsprechend einem Zeitpunkt erhält, zu dem die Lampenspannung überwacht wird, um einen Spannungskorrekturindex (VCR) abzugeben, der die spannungsbezogene Abweichung anzeigt, einen Offsetleistungsbereitsteller (62), der den Spannungskorrekturindex (VCR) verarbeitet, um eine mit der Zeit variierende Offsetleistung abzugeben, eine Lampenleistungstabelle (50), die eine der Lampe zuzuführende Referenzlampenleistung spezifiziert, wobei die Referenzlampenleistung so definiert ist, daß sie bezüglich einer verstrichenen Zeit ab dem Start der Lampe (30) variiert; einen Zielleistungsgenerator (51), der die Referenzlampenleistung angesichts der Offsetleistung gemäß einer Einschaltzeitbasis zu einer Ziellampenleistung (PTG) korrigiert, und einen Befehlsgeber (44, 45), der einen Steuerbefehl liefert zum Regeln der Ausgangsleistung entsprechend der Ziellampenleistung, wobei der Spannungsabweichungsdetektor (61) den Spannungskorrekturindex (VCR) über mehrere Zeitpunkte aktualisiert, bis ein Lichtstrom der Lampe (30) zu einem bestimmten Pegel konvergiert, wobei der Zielleistungsgenerator (51) die Ziellampenleistung (PTG) entsprechend dem aktualisierten Spannungskorrekturindex (VCR) aktualisiert.
Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1, wobei der Spannungsabweichungsdetektor (61) die spannungsbezogene Abweichung
zwischen einem Gradienten der überwachten Lampenspannung (ΔVs) und einem Gradienten der Referenzlampenspannung (ΔVref) bezüglich der Zeit berechnet und den Spannungskorrekturindex (VCR), der ein Integral der durch
definierten Abweichung ist, erhält, wobei der Offsetleistungsbereitsteller (62) die Offsetleistung liefert, die eine Funktion ist des Spannungskorrekturindexes, wie durch
ausgedrückt, wobei der Zielleistungsgenerator (51) die Ziellampenleistung (PTG) liefert, die die Referenzlampenleistung (Pref) minus der Offsetleistung (PTG = Pref – POF) ist.
Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1, wobei der Spannungsabweichungsdetektor (61) den Spannungskorrekturindex (VCR) angibt, der definiert ist durch eine Fehlerspannung (Vs – Vref) zwischen der überwachten Lampenspannung (Vs) und der Referenzlampenspannung (Vref), und wobei der Offsetleistungsbereitsteller (62) die Offsetleistung liefert, die eine Funktion ist des Spannungskorrekturindexes (VCR), wie durch POF = f{(Vs – Vref)} ausgedrückt, wobei der Zielleistungsgenerator (51) die Ziellampenleistung (PTG) liefert, die die Referenzlampenleistung (Pref) minus der Offsetleistung (PTG = Pref – POF) ist.
Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Steuerung (40) eine Funktion aufweist zum Reduzieren eines Gradienten der Offsetleistung, wenn der Spannungskorrekturindex (VCR) zunimmt.
Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Steuerung (40) den Absolutwert der Offsetleistung reduziert, wenn die Zeit über einen vorbestimmten Zeitraum ab dem Start der Lampe (30) verstreicht.
Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 5, wobei die Steuerung (40) dahingehend arbeitet, die Ausgangsleistung nach dem Verstreichen des vorbestimmten Zeitraums nicht zu erhöhen.
Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (40) einen Ausgangsbegrenzer enthält, der die Ausgangsleistung bis zu der Nennlampenleistung erhöht wenn die Ziellampenleistung (PTG) korrigiert wird um kleiner zu sein als die Nennlampenleistung.
Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (40) einen Ausgangsbegrenzer enthält, der die Ausgangsleistung unter eine Maximallampenleistung begrenzt, wenn die Ziellampenleistung (PTG) korrigiert wird, um die Maximallampenleistung zu übersteigen.
Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (40) einen Korrekturbegrenzer (66) enthält, der verhindert, daß die Offsetleistung über ein vorbestimmtes Ausmaß variiert.
Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1, wobei der Zielleistungsgenerator (51) mit der Arbeit zum Korrigieren der Referenzlampenleistung nach dem Verstreichen einer vorbestimmten Zeit ab dem Betriebsstart der Lampe (30) beginnt.
Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1, wobei die Steuerung (40) einen Diskriminierer (70) enthält, der einen Parameter untersucht, der die Lichtausbeute der Lampe (30) anzeigt und ein Auslösesignal ausgibt, wenn der Parameter ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt, das anzeigt, daß die Lichtausbeute der Lampe (30) auf einen bestimmten Pegel ansteigt, und wobei der Zielleistungsgenerator (51) die Referenzlampenleistung bei Auftreten des Auslösesignals korrigiert.
Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 11, wobei der Diskriminierer (70) eine der Lampe (30) ab dem Betriebsstart zugeführte Ist-Lampenleistung integriert, um eine integrierte Lampenleistung zu ergeben, und wobei das Kriterium dahingehend lautet, ob die integrierte Lampenleistung einen vorbestimmten Wert übersteigt, so daß der Diskriminierer (70) das Auslösesignal ausgibt, wenn die integrierte Lampenleistung den vorbestimmten Wert übersteigt.
Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 11, wobei der Diskriminierer (70) die Ziellampenleistung (PTG) integriert, die ab dem Betriebsstart der Lampe (30) zugeführt werden soll, um eine integrierte Lampenleistung zu ergeben, und wobei das Kriterium dahingehend lautet, ob die integrierte Lampenleistung einen vorbestimmten Wert übersteigt, so daß der Diskriminierer (70) das Auslösesignal ausgibt, wenn die integrierte Lampenleistung den vorbestimmten Wert übersteigt.
Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 11, wobei der Diskriminierer (70) eine vordefinierte Ziellampenleistungssumme aufweist, die von einem Lampenleistungssummen bereitsteller (72) abgegeben wird, wobei der Diskriminierer (70) die Ziellampenleistungssumme durch die Ziellampenleistung (PTG) dividiert, die der Lampe (30) zugeführt werden soll, um einen Zeitindex zu erhalten, wobei das Kriterium lautet, ob der Zeitindex durch eine verstrichene Zeit ab dem Lampenstart überstiegen wird, so daß der Diskriminierer (70) das Auslösesignal ausgibt, wenn der Zeitindex um die verstrichene Zeit überschritten wird.
Elektronisches Vorschaltgerät nach einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei der Diskriminierer (70) einen Neustart-Justierer (81) enthält, der einen Index einer Außerbetriebzeit ab dem Löschen der Lampe (30) angibt, wobei der vorbestimmte Wert mit abnehmender Außerbetriebzeit abnimmt.
Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 14, wobei der Diskriminierer (70) einen Neustart-Justierer (81) enthält, der einen Index einer Außerbetriebzeit ab dem Löschen der Lampe (30) angibt, wobei die integrierte Ziellampenleistung mit abnehmender Außerbetriebzeit abnimmt.
Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 11, wobei der Diskriminierer (70) eine Spannungsdifferenz zwischen einer überwachten aktuellen Lampenspannung und einer überwachten Lampenstartspannung bei Betriebsbeginn der Lampe (30) angibt und wobei das Kriterium lautet, ob die Spannungsdifferenz größer ist als eine vorbestimmte Spannung, so daß der Diskriminierer (70) das Auslösesignal ausgibt, wenn die Span nungsdifferenz größer wird als die vorbestimmte Spannung.
Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 11, wobei der Diskriminierer (70) einen Gradienten der aktuell überwachten Lampenspannung abgibt, wobei das Kriterium lautet, ob der Gradient größer ist als ein vorbestimmter Wert, so daß der Diskriminierer (70) das Auslösesignal ausgibt, wenn der Gradient größer wird als der vorbestimmte Wert.