DE19700401A1 - Stromversorgungsschaltung für eine Entladungslampe - Google Patents

Stromversorgungsschaltung für eine Entladungslampe

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DE19700401A1
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Akihiro Matsumoto
Masayasu Yamashita
Jun Yabuzaki
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Koito Manufacturing Co Ltd
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Description

Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine neue Stromversorgungsschaltung für eine Entladungslampe, die eine negative Wechselspannung an eine Entladungslampe zur Zündung anlegt, um eine Teillekage von Metallionen aus der Entladungslampe während des Leuchtens zu verhindern, um dadurch eine Änderung der Farbtemperatur des Lichts der Entladungslampe zu verhindern.
Beschreibung des Standes der Technik
In letzter Zeit sind kompakte Entladungslampen, das heißt Metallhalidlampen, als Ersatz für Glühlampen als Lichtquellen in zunehmendem Umfang in Gebrauch genommen worden. Es ist bekannt, daß eine Stromversorgungsschaltung für eine solche Entladungslampe, die beispielsweise in Kraftfahrzeug- Scheinwerfern eingesetzt wird, eine Gleichstromversorgung, eine schaltende Stromversorgungsschaltung, einen Wandler für eine positive Spannung einer Zündschaltung enthält.
Eine sinusförmige Welle oder positive Rechteckwelle wird als Wechselstromwelle verwendet, die der Entladungslampe zuzuleiten ist.
Es ist bekannt, daß wenn eine positive Wechselspannung einer Entladungslampe zugeführt wird, um diese zum Leuchten zu bringen, einige Metallionen in der Entladungslampe austreten, wenn sich ein Metallelement, zum Beispiel ein Reflektor oder dergleichen, nahe der Entladungslampe befindet. Ausgehend von diesem Phänomen tritt eine Änderung der Farbtemperatur im Licht der Entladungslampe auf, die als nachteilig angesehen wird, weil sie die Eigenschaften oder dergleichen der Entladungslampen verändern, die Lebensdauer der Lampe verkürzen oder andere Einflüsse hervorrufen.
Wenn das Potential um das Bogenrohr der Metallhalidlampe niedrig ist und die in dem Bodenrohr eingeschlossenen Metallatome bei der Zündung ionisiert werden, werden die meisten Metallionen, obgleich sie von dem Quarzglasrohr, das den Bogen bildet, angezogen werden, durch das Quarzglasrohr abgeschirmt und treten daraus nicht aus. Jedoch können jene Metallionen, die in das Quarzglas eindringen, wie beispielsweise Natriumionen, das Rohr durchdringen. Dieses Phänomen ist als Natriumverlust bekannt.
Übersicht über die Erfindung
Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Stromversorgungsschaltung für eine Entladungslampe anzugeben, die eine Teillekage von Metallionen aus der Entladungslampe während des Leuchtens verhindert, ohne den Aufbau der Stromversorgungsschaltung komplizierter zu machen.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Schaltung gelöst, enthaltend Eingangsanschlüsse für eine Gleichstromversorgungsspannung, eine Gleichstromversorgungsschaltung zum Umwandeln einer Eingangsspannung von den Eingangsanschlüssen auf eine vorbestimmte Spannung, einen Gleichstrom/Wechselstrom-Wandler zum Umwandeln einer Ausgangsspannung der Gleichstromversorgungsschaltung in eine Wechselspannung und zum Zuführen der Wechselspannung zur Entladungslampe, und Trenneinrichtungen in der Gleichstromversorgungsschaltung zum Isolieren eines Schaltungsteils an einer Eingangsstufe von einem Schaltungsteil an einer Ausgangsstufe, enthaltend einen Hochspannungsausgangsanschluß, der mit einem masseseitigen der Eingangsanschlüsse verbunden ist.
Gemäß dieser Erfindung wird eine negative Wechselspannung der Entladungslampe zur Zündung zugeführt, so daß selbst dann, wenn sich ein Metallelement nahe der Entladungslampe befindet, das Potential um den Rohrbogen nicht niedriger wird als das der Entladungselektrode. Es ist daher möglich, das Austreten von Metallionen aus der Entladungslampe zu verhindern.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 ist ein Blockschaltbild zur Erläuterung des Aufbaus einer Stromversorgungsschaltung für eine Entladungslampe nach dieser Erfindung;
Fig. 2 ein Diagramm, das die negative Wechselspannung zeigt;
Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung von Potentialen, die der Stromversorgungsschaltung zugeordnet sind;
Fig. 4 ein Blockschaltbild des Schaltungsaufbaus einer Ausführungsform dieser Erfindung;
Fig. 5 ein Schaltbild, das den Aufbau eines positiven Spannungswandlers zeigt;
Fig. 6 ein Schaltbild, das den Aufbau einer Hilfsstromversorgungsschaltung zeigt, und
Fig. 7 ein Schaltbild, das den Aufbau des-positiven Spannungswandlers beschreibt, der mit einer Stromerfassung versehen ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Fig. 1 zeigt den Aufbau einer Stromversorgungsschaltung 1 für eine Entladungslampe gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Schaltung 1 liefert elektrische Energie an eine Entladungslampe 2 und besitzt eine Gleichspannungsquelle 3, eine Versorgungsschaltung 4, einen Wechselrichter 5 und eine Zündschaltung 6 und ist so gestaltet, daß sie in der Lage ist, eine negative Wechselspannung an die Entladungslampe 2 zum Zwecke der Zündung anzulegen.
Die Gleichspannungsquelle 3 ist mit Eingangsanschlüssen 7, 7′ verbunden, die mit den Eingangsanschlüssen der Gleichstromversorgungsschaltung 4 verbunden sind. Der Eingangsanschluß 7 ist ein positiver Anschluß und der Eingangsanschluß 7′ ist ein geerdeter oder Masseanschluß.
Die Gleichstromversorgungsschaltung 4 wandelt die Spannung von der Gleichspannungsquelle 3, die im Einschaltzustand eines nicht dargestellten Zündschalters zugeführt wird, in eine vorbestimmte Gleichspannung um und liefert diese Gleichspannung an den Wechselrichter 5 der nachfolgenden Stufe. Die Gleichspannungsversorgungsschaltung 4 besitzt eine galvanische Trennstufe 8 beispielsweise in Form eines Transformators oder dergleichen, um die Eingangsstufe von der Ausgangsstufe galvanisch zu trennen. Diese Trenneinrichtung 8 ist mit ihrem Hochspannungsausgangsanschluß mit dem vorgenannten masseseitigen Anschluß 7′ verbunden, um dasselbe Potential zu führen, wie der Eingangsanschluß 7′. Die Gleichspannungsversorgungsschaltung 4 kann bekannten Aufbau haben, beispielsweise vom Vorwärtstyp, Rückwärtstyp, Halbbrückentyp oder Vollbrückentyp.
Der Wechselrichter 5 erzeugt eine negative Wechselspannung auf der Grundlage der Ausgangsspannung der Gleichstromversorgungsschaltung 4 und liefert die Wechselspannung an die Entladungslampe 2. Beispielsweise gibt der Wechselrichter 5 eine Rechtsspannung ab mit einer Amplitude VL, wie in Fig. 2 gezeigt, die an die Entladungslampe 2 gelangt. Selbst wenn sich ein Metallelement, wie beispielsweise eine Reflektor, während des Leuchtens nahe der Entladungslampe 2 befindet, wird somit das Potential um den Lampenbogen bzw. das Bogenrohr nicht niedriger als das der Entladungselektrode. Dieses verhindert, daß Metallionen teilweise aus dem Lampenbogen der Entladungslampe 2 austreten.
Die Zündschaltung 6 erzeugt einen Triggerimpuls für die Entladungslampe 2 und überlagert diesen Triggerimpuls auf die vom Wechselrichter 5 gelieferte Wechselspannung. Die resultierende Spannung wird der Entladungslampe 2 zugeführt, die zwischen die Wechselspannungsausgangsanschlüsse 9 und 9′ geschaltet ist, um die Entladungslampe 2 zu triggern.
Die Schaltung eines Stromversorgungssteuersystems, das eine zuverlässige Aktivierung der Entladungslampe 2 und sicherere Zündung gewährleistet, enthält einen Strom/Spannungs-Detektor 10, einen positiven Spannungswandler 11 und eine Steuerschaltung 12.
Der Strom/Spannungs-Detektor 10 ermittelt die Lampenspannung und/oder den Lampenstrom der Entladungslampe 2 oder liefert Signale, die äquivalent der Lampenspannung und dem Lampenstrom sind. Der Strom/Spannungs-Detektor 10 ist zwischen die Gleichspannungsversorgungsschaltung 4 und den Wechselrichter 5 geschaltet, wie in der Zeichnung zu erkennen, um die Ausgangsspannung und den Ausgangsstrom der Gleichspannungsversorgungsschaltung 4 zu ermitteln, sie kann aber auch Strom abwärts des Wechselrichters 5 angeschlossen sein, wie als Alternative mit gestrichelten Linien und dem Bezugszeichen 10′ in Fig. 1 dargestellt ist, um die Lampenspannung und den Lampenstrom der Entladungslampe 2 direkt zu ermitteln.
Der Positiv-Spannungs-Wandler 11 dient dazu, die von dem Strom/Spannungsdetektor 10 ermittelte Spannung in eine positive Spannung umzuwandeln und sie der Steuerschaltung 12 zuzuführen. Diese Wandlung ist notwendig, weil die Ausgangsspannung der Gleichstromversorgungsschaltung 4 negativ ist und die Ausgangsspannung des Wechselrichters 5 negativ ist, so daß das Spannungssignal und das Stromsignal, das durch den Strom/Spannungsdetektor 10 ermittelt wird, ohne diese Wandlung negativ sein würde. Man kann diesen Wandler daher auch als Inverter bezeichnen.
In Übereinstimmung mit der Ausgangsspannung des Positivspannungswandlers 11 zur Steuerung der Ausgangsspannung und/oder des Ausgangsstroms der Gleichspannungsversorgungsschaltung 4 sendet die Steuerschaltung 12 ein vorbestimmtes Steuersignal an die Gleichspannungsstromversorgungsschaltung 4, um das Licht der Entladungslampe 2 zu Beginn des Leuchtbetriebs zu unterstützen und somit die Aktivierungszeit oder Reaktivierungszeit der Entladungslampe 2 abzukürzen oder um die notwendig Steuerung auszuführen, die sicherstellt, daß die Entladungslampe 2 mit der vorgeschriebenen Leistung stabil leuchtet.
Die Stromversorgungsschaltung 1 enthält weiterhin eine Schutzschaltung 13, die die Stromzuführung zur Entladungslampe unterbricht, wenn eine Abnormität der Entladungslampe oder der Stromversorgungsschaltung 1 festgestellt wird, und eine Hilfsstromversorgungsschaltung 14, die eine vorbestimmte Versorgungsspannung (in Fig. 1 mit Vcc bezeichnet) auf der Grundlage der Versorgungsspannung von der Gleichstromquelle 3 zur Verfügung stellt und diese an die Steuerschaltung 12, die Schutzschaltung 13 und den Wechselrichter 5 und dergleichen gibt.
Man sollte sorgfältig damit sein, wie die Steuerschaltung 12, die Schutzschaltung 13 und dergleichen zu erden sind, wenn eine negative Wechselspannung der Entladungslampe zuzuführen ist.
Fig. 3 ist ein Diagramm zur Erläuterung von Potentialien, die der Stromversorgungsschaltung 1 zugeordnet sind. Vb ist die Versorgungsspannung von der Gleichspannungsquelle 3, GND ist das Massepotential (d. h. das Potential des Eingangsanschlusses 7′) und -Vo ist die Ausgangsspannung der Gleichstromversorgungsschaltung 4.
Die vorgenannte Erdung kann dadurch erzielt werden, daß man die Masseanschlüsse der Steuerschaltung 12 und der Schutzschaltung 13 mit dem das niedrigere Potential führenden Ausgangsanschluß der Gleichstromversorgungsschaltung 4 verbindet und eine Spannung +Vcc, die mit dem Pfeil A bezeichnet ist, den Stromversorgungsanschlüssen der Steuerschaltung 12 und der Schutzschaltung 13 zuführt, oder indem man die Masseanschlüsse der Steuerschaltung 12 und der Schutzschaltung 13 mit dem Eingangsanschluß 7′ verbindet und eine Spannung +Vcc, wie mit im Pfeil B eingezeichnet, den Stromversorgungsanschlüssen der Steuerschaltung 12 und der Schutzschaltung 13 zuführt.
Das vorgenannte Schema leidet jedoch an dem Nachteil unstabilen Betriebs, wenn die Pegeländerung von -Vo zu Anfang des Leuchtbetriebs der Entladungslampe sehr groß ist, oder benötigt eine Spezialschaltung zum Umwandeln des Spannungspegels, wenn Signal zwischen der Steuerschaltung 12 oder der Schutzschaltung 13 und der vorangehenden Stufe der Gleichspannungsversorgungsschaltung 4 ausgetauscht werden, oder benötigt einen komplexen Aufbau der Stromversorgungsschaltung, die die Spannung +Vcc erzeugt.
Das letztgenannte Schema (das die Masseanschlüsse der Steuerschaltung 12 und der Schutzschaltung 13 mit dem Eingangsanschluß 7′ verbindet und eine vorbestimmte Spannung an die Stromversorgungsanschlüsse der Steuerschaltung 12 und der Schutzschaltung 13 legt) kann vermeiden, daß jene Schaltungen 12 und 13 von der Pegeländerung von -Vo beeinträchtigt werden, und kann dazu beitragen, den Schaltungsaufbau zu vereinfachen. Obgleich die positive Spannung Vcc von der Hilfsstromversorgungsschaltung 14 in Fig. erzeugt wird, kann die Versorgungsspannung Vb der Gleichspannungsquelle 3 anstelle von Vcc verwendet werden, wenn die Spannung Vb stabil ist, und sie kann direkt der Steuerschaltung 12, der Schutzschaltung 13 und dergleichen zugeführt werden.
Die Fig. 4 bis 6 erläutern eine Ausführungsform dieser Erfindung, die an eine von einer Rechteckwelle getriggerte Stromversorgungsschaltung für eine Entladungslampe angepaßt ist.
In der dargestellten Stromversorgungsschaltung 15 ist eine Batterie 16, die der vorgenannten Gleichspannungsquelle 3 äquivalent ist, zwischen Eingangsanschlüsse 17 und 17′ geschaltet, und ein Zündschalter 19 ist als ein manueller Schalter in einer (18) der Gleichstromversorgungsleitungen 18 und 18′ angeordnet.
In dieser Ausführungsform hat eine Gleichspannungsversorgungsschaltung 20, die an die Batteriespannung angeschlossen ist, einen Flyback-Aufbau. Diese Gleichstromversorgungsschaltung 20 erhöht oder vermindert die Batteriespannung und liefert ihren Ausgang an einen Wechselrichter 21 der nachfolgenden Stufe. Genauer gesagt ist ein Halbleiterschalterelement 20b auf der Primärseite eines Transformators 20a angeordnet, der der vorgenannten Trenneinrichtung 8 äquivalent ist, und die Schalterwirkung dieses Elements 20b wird durch ein Steuersignal von einer Steuerschaltung 25 beeinflußt, die später erläutert wird. Eine Gleichricht- und Glättungsschaltung 20c, die eine Diode und einen Kondensator enthält, ist auf der Sekundärseite des Transformators 20a angeordnet. Der Hochspannungsausgangsanschluß der Gleichstromversorgungsschaltung 20 ist über einen Widerstand 22 mit einem der Eingangsanschlüsse des Wechselrichters 21 verbunden, und ein Ende des Widerstandes 22 auf der Seite des Wechselrichters 21 ist geerdet, um dasselbe Potential aufzuweisen, wie der Eingangsanschluß 17′. Der Widerstand 22 dient dazu, den Ausgangsstrom der Gleichstromversorgungsschaltung 20 zu ermitteln.
Spannungsteilerwiderstände 23 und 23′, die in der nachfolgenden Stufe der Gleichstromversorgungsschaltung 20 angeordnet sind, ermitteln die Ausgangsspannung der Gleichstromversorgungsschaltung 20. Diese Spannungsteilerwiderstände 23 und 23′ und der Widerstand 22 bilden den Strom/Spannungs-Detektor. Bei dieser Ausführungsform wird die negative Spannung, die von den Spannungsteilerwiderständen 23 und 23′ erfaßt wird, durch einen Positiv-Spannungswandler 24 in eine positive Spannung umgewandelt, die ihrerseits der Steuerschaltung 25 zugeführt wird, und das vom Widerstand 22 erfaßte Stromsignal wird der Steuerschaltung 25 zugeführt.
Die Steuerschaltung 25 erzeugt ein Steuersignal in Übereinstimmung mit jenen erfaßten Signalen und sendet dieses Steuersignal zum Halbleiterschalterelement 20b der Gleichstromversorgungsschaltung 20, um die Ausgangsspannung dieser Schaltung 20 zu beeinflussen, eine Leistungssteuerung auszuführen, die zu dem Zustand der Entladungslampe 21 bei der Aktivierungszeit paßt und die Aktivierungszeit oder Reaktivierungszeit abkürzt, und um eine solche Steuerung auszuführen, daß die Entladungslampe 28 im normalen Zustand stabil brennt. Obgleich die Steuerschaltung 25 den Aufbau eines impulsbreiten Modulators haben kann, sei doch angemerkt, daß jede geeignete Struktur möglich ist, solang der Masseanschluß mit dem Eingangsanschluß 17′ verbunden ist, damit er dasselbe Potential aufweist, wie der Eingangsanschluß 17′ und eine vorbestimmte positive Versorgungsspannung der Steuerschaltung 25 zugeführt ist.
Der Wechselrichter 21, der die Ausgangsgleichspannung der Gleichstromversorgungsschaltung 20 in eine rechteckförmige Wechselspannung umwandelt, kann so gestaltet sein, daß er eine Brückenschaltung mit mehreren Paaren von Halbleiterschalterelementen aufweist, die im Stromversorgungspfad zur Ladungslampe 28 angeordnet sind, und kann eine Treibersteuerschaltung für diese Brückenschaltung enthalten. Der Wechselrichter 21 ist nicht auf diesen Aufbau beschränkt, sondern kann jeden geeigneten Aufbau aufweisen, solange er nur in der Lage ist, eine negative rechteckförmige Wechselspannung zu liefern.
Eine Zündschaltung 26, die hinter dem Wechselrichter 21 angeschlossen ist, erzeugt einen Triggerimpuls für die Entladungslampe 28, überlagert diesen Triggerimpuls dem Ausgang des Wechselrichters 21 und führt das resultierende Signal der Entladungslampe 28 zu, die zwischen die Wechselspannungsausgangsanschlüsse 27 und 27′ geschaltet ist. Es ist anzumerken, daß eine Metallhalidlampe mit einer Nennleistung von beispielsweise 35 Watt hier als Entladungslampe 28 eingesetzt ist.
Eine Schutzschaltung 29 dient dazu, eine Abnormität bei der Entladungslampe 28 oder einen abnormen Schaltungszustand zu ermitteln. Diese Schutzschaltung 29 erfaßt die Lampenspannung und den Lampenstrom der Entladungslampe 28 oder die Ausgangsspannung oder den Ausgangsstrom der Gleichstromversorgungsschaltung 20, die Batteriespannung oder dergleichen, um eine abnorme Belastung der Entladungslampe 28, einen Kurzschlußzustand an den Wechelstromausgangsanschlüssen 27 und 27′ und einen außergewöhnlichen Zustand oder abnormen Spannungsabfall oder dergleichen der Batteriespannung zu ermitteln, und sie unterbricht die Stromzuführung zur Entladungslampe 28 bei Ermittlung einer solchen Abnormität. Bei dieser Ausführungsform werden die Erfassungssignale, die der Ausgangsspannung und dem Ausgangsstrom der Gleichstromversorgungsschaltung 20 entsprechen, der Steuerschaltung 25 als Leistungssteuersignale zugeführt, und sie werden auch in der Schutzschaltung 29 verwendet, um den Schaltungsaufbau zu vereinfachen. Wie oben erwähnt, kann die Steuerschaltung 25 aber auch jeden anderen Aufbau aufweisen, solange nur der Masseanschluß mit dem Eingangsanschluß 17′ verbunden ist, um dasselbe Potential wie der Eingangsanschluß 17′ aufzuweisen, und solange auch eine vorbestimmte positive Versorgungsspannung der Steuerschaltung 25 zugeführt ist. Der Schaltungsaufbau kann in verschiedenster Weise modifiziert werden. Beispielsweise kann die Stromversorgung zu der Steuerschaltung 25 und zu anderen Schaltungen gesperrt werden oder es können Abschalteinrichtungen in der der Zündschaltung 29 folgenden Stufe geöffnet werden, um die Stromversorgung zur Entladungslampe 28 zu unterbrechen.
Eine Hilfsstromversorgungsschaltung 30 ist als eine Schaltung eines von dem Stromversorgungspfad zur Entladungslampe 28 separaten Systems vorgesehen, um Spannungen zu erzeugen, die für die einzelnen Sektionen der Stromversorgungsschaltung 15 notwendig sind und die auf der Batteriespannung basieren. Diese Hilfsstromversorgungsschaltung 30 empfängt die Batteriespannung hinter dem Zündschalter 19. In Fig. 4 erzeugt ist Hilfsstromversorgungsschaltung 30 Spannungen Vcc1 und Vcc2, von denen die Spannung Vcc1 als Versorgungsspannung oder vorbestimmte Bezugsspannung oder Originalspannung der Bezugsspannung dem Positiv-Spannungswandler 24, der Steuerschaltung 25 und der Schutzschaltung 29 zugeführt wird, während die letztgenannte Spannung Vcc2 dem Wechselrichter 21 zugeführt wird.
Fig. 5 zeigt den Aufbau des Positiv-Spannungswandlers 24, indem eine erfaßte Spannung, die durch Teilen der Ausgangsspannung der Gleichstromversorgungsschaltung 20 durch Spannungsteilerwiderstände 23 und 23′ erhalten wurde, einer invertierenden Verstärkerschaltung zuführt wird, die einen Operationsverstärker 31 verwendet.
Der invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 31 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den Spannungsteilerwiderständen 23 und 23′ über einen Widerstand 31 verbunden, und er ist über eine Diode 33 geerdet, die in Sperrichtung gepolt ist. Der nicht-invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 31 ist geerdet. Ein Rückkopplungswiderstand 34 ist zwischen den Ausgangsanschluß und den invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 31 beschaltet.
Die Ausgangsspannung Vout des Operationsverstärkers 31 wird daher ein positiver Wert, den man erhält, indem die invertierte Form der Ausgangsspannung -Vo der Gleichstromversorgungsschaltung 20 mit den Widerstandsverhältnissen der Spannungsteilerwiderstände 23 und 23′ und der Widerstände 32 und 34 multipliziert wird.
Die Diode 33 verhindert, daß der Operationsverstärker 31 zerstört wird, wenn eine zu große negative Spannung dem Operationsverstärker 31 bei Abnormitäten der Schaltung zugeführt wird.
Fig. 6 zeigt den Aufbau der Hilfsstromversorgungsschaltung 30, die eine Flyback-Strukur aufweist.
Die Primärwicklung 35a eine Transformators 35 ist an ihrem einen Ende mit einem Stromversorgungsanschluß 36 der Batteriespannung Vb verbunden, während das andere Ende über ein Halbleiterschalterelement 37, wie beispielsweise einen FET, und einen Widerstand 38 geerdet ist. Der Transformator 35 ist derart gestaltet, daß von Sekundärwicklungen 35b und 35c zwei Spannungen erzeugt werden. Der Ausgang der Sekundärwicklung 35b wird durch eine Diode 39 gleichgerichtet und einen Kondensator 40 geglättet, um zu der vorgenannten Spannung Vcc1 zu werden, und der Ausgang der anderen Sekundärwicklung 35c wird von einer Diode 41 gleichgerichtet und von einem Kondensator 42 zu der vorgenannten Spannung Vcc2 geglättet. Diese zwei Spannungen können benötigt werden im Falle, wo bei positiver Spannung Vcc1 die negative Spannung Vcc2, die von Vcc1 abweicht, unter dem Gesichtspunkt der Erstellung des Wechselrichters 21 notwendig wird. In diesem Falle könne die erforderlichen Spannungen erzeugt werden, indem man die Sekundärwicklungen, die Gleichricht- und Glättungseinrichtungen dem Transformator 35 in der dargestellten Weise hinzufügt.
Ein Steuer-IC 43 sendet ein Signal zum Halbleiterschalterelement 37 über einen Widerstand 44, um den Schaltvorgang des Halbleiterschalterelements 37 zu steuern. Der von dem Widerstand 38 erfaßte Strom wird als Rückkoppelsignal zum Erfassungsanschluß (Is) rückgekoppelt. Der Steuer-IC 43 kann jeder bekannten Bauart sein, beispielsweise ein Impulsbreitenmodulator.
Obgleich das von dem Widerstand 22 erfaßte Stromsignal direkt der Steuerschaltung 25 und der Schutzschaltung 29 in der dargestellten Ausführungsform zugeführt wird, kann das Stromerfassungssignal auch der Steuerschaltung 25 und der Schutzschaltung 29 nach Umwandlung in eine positive Spannung zugeführt werden.
Diese Modifikation wird weiter unten eingehender erläutert. Wie in Fig. 7 gezeigt, sind die Spannungsteilerwiderstände 45 und 45′ mit dem Ende des Widerstandes 22 auf der Seite der Gleichstromversorgungsschaltung 20 derart verbunden, daß ein Erfassungswert, der aus der Spannungsteilung durch die Widerstände 45 und 45′ resultiert, dem nicht-invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 46 zugeführt wird, und ein Widerstand 47 ist mit dem Ende des Widerstandes 22 auf der Seite des Wechselrichters 21 verbunden und außerdem mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 46 verbunden. Ein Rückkopplungswiderstand 48 ist zwischen den invertierenden Eingangsanschluß und den Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 46 geschaltet, um einen Differenzverstärker zu erzeugen. Auf diese Weise kann ein positiver Spannungswert als Ausgang Vout des Operationsverstärkers 46 erzeugt werden. Im Falle, daß der Ausgangsstrom der Gleichstromversorgungsschaltung 20, wie vom Widerstand 22 an der Ausgangsleitung 49 erfaßt, ein höheres Potential hat, ist es vorteilhaft, wenn das Potential zwischen dem Widerstand 22 und dem Wechselrichter 21 wenigstens so groß ist wie das Potential am Eingangsanschluß 17′, damit der Erfassungsfehler der Ausgangsspannung der Gleichstromversorgungsschaltung 20 vermindert wird. Wenn das Potential zwischen dem Widerstand 22 und dem Wechselrichter 21 auf das Potential des Eingangsanschlusses 17′ eingestellt ist, dann beeinträchtigt der Spannungsabfall am Widerstand 22 direkt die erfaßte Spannung zum Zeitpunkt der Erfassung der Ausgangsspannung auf einer Ausgangsleitung 49′ niedrigeren Potentials der Gleichstromversorgungsschaltung 20 (d. h. das Potential auf der Ausgangsleitung 49′ niedrigeren Potentials wird annähernd - (VL+R×IL), wobei VL und IL die Lampenspannung bzw. der Lampenstrom der Entladungslampe sind und R Widerstandsgröße des Widerstandes 22 ist). Dieses erfordert einen gewissen Schaltungsaufbau oder dergleichen zur Fehlerkompensation, was den Schaltungsaufbau komplizierter macht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung hat daher, wie aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgeht, die Gleichstromversorgungsschaltung eine Trenneinrichtung zum galvanischen Isolieren der Eingangsstufe von der Ausgangsstufe, so daß eine negative Wechselspannung an eine Entladungslampe gelegt werden kann, um diese zu betreiben, indem lediglich der Ausgangsanschluß hohen Potentials der Trenneinrichtung mit dem Masseanschluß verbunden wird und einer der Eingangsanschlüsse, mit dem die Gleichstromversorgungsschaltung verbunden ist, ebenfalls mit Masse verbunden wird. Selbst wenn sich ein Metallelement nahe der Entladungslampe befindet, wird somit das Potential um das Bogenrohr der Lampe nicht niedriger als das der Entladungselektrode, so daß verhindert wird, daß Metallionen aus der Entladungslampe austreten. Es ist somit möglich, eine Veränderung der Farbtemperatur oder dergleichen der Entladungslampe zu verhindern, und die Lebensdauer der Lampe wird nicht nachteilig durch irgendeine Änderung der Farbtemperatur verkürzt, wobei all dies erreicht wird, ohne daß die Schaltung komplizierter wird.
Gemäß dieser Erfindung kann die Stromversorgungsschaltung weiterhin eine Steuerschaltung zur Beeinflussung einer Ausgangsspannung und/oder eines Ausgangsstroms der Gleichstromversorgungsschaltung und/oder einer Schutzschaltung zur Ermittlung einer Abnormität in der Entladungslampe oder in der Schaltung aufweisen, um die Stromversorgung zur Entladungslampe zu unterbrechen, wenn eine solche Abnormität ermittelt wird, und die Steuerspannung und die Schutzschaltung haben Verbindungsanschlüsse, die mit dem masseseitigen der Eingangsanschlüsse verbunden sind, an den die Gleichstromversorgungsschaltung angeschlossen ist. Die Stromversorgungsanschlüsse sind mit einer Gleichspannung oder einer positiven Spannung versorgt, die man durch Umwandeln der Gleichspannung auf eine vorbestimmte Spannung erhält. Dieser Aufbau kann zuverlässigen Betrieb der Steuerschaltung und der Schutzschaltung sicherstellen, oder durch eine Änderung der Ausgangsspannung der Gleichstromversorgungsschaltung beeinflußt zu werden, und kann somit zur Vereinfachung des gesamten Schaltungsaufbaus beitragen.
In der Stromversorgungsschaltung für die Gasentladungslampe wird eine negative Spannung, die von Erfassungseinrichtungen für die Lampenspannung und/oder den Lampenstrom der Entladungslampe und/oder der Ausgangsspannung und/oder des Ausgangsstroms der Gleichstromversorgungsschaltung äquivalent zur Lampenspannung und/oder dem Lampenstrom erfaßt wird, in eine positive Spannung umgewandelt, so daß selbst wenn eine negative Wechselspannung der Entladungslampe zugeführt wird, die Steuerschaltung die Ausgangsspannung und/den Ausgangsstrom in Übereinstimmung mit der positiven ermittelten Spannung beeinflussen kann.
In der Versorgungsschaltung kann eine Abnormität der Entladungslampe oder der Schaltung auf der Grundlage eines Signals erfaßt werden, das man erhält, indem man eine negative erfaßte Spannung, die durch die Erfassungseinrichtungen für die Lampenspannung/oder den Lampenstrom der Entladungslampe und/oder für die Ausgangsspannung und/oder den Ausgangsstrom der Gleichstromversorgungsschaltung äquivalent zur Lampenspannung und/oder dem Lampenstrom erfaßt werden, auf eine positive Spannung umgewandelt wird, und die Stromversorgung zur Entladungslampe kann bei Ermittlung einer solchen Abnormität unterbrochen werden. Es ist daher möglich, die Entladungslampe und die Schaltung zu schützen, selbst wenn eine negative Wechselspannung der Entladungslampe zugeführt wird.
Weiterhin kann eine negative erfaßte Spannung, die der Ausgangsspannung der Gleichstromversorgungsschaltung zugeordnet ist, sehr einfach in eine positive Spannung umgewandelt werden, ohne daß ein komplizierter Schaltungsaufbau erforderlich ist.
Schließlich kann eine ermittelte Spannung, die dem Ausgangsstrom der Gleichstromversorgungsschaltung entspricht, einfach als positive Spannung gewonnen werden, ohne daß eine komplizierte Schaltung erforderlich ist, und ein Fehler in der Spannungsermittlung wird nicht durch Spannungsabfall durch den Widerstand hervorgerufen, der bei der Erfassung des Ausgangsstroms eingesetzt wird, wenn die Ausgangsspannung der Gleichstromversorgungsschaltung ermittelt wird.

Claims (13)

1. Stromversorgungsschaltung für eine Entladungslampe, enthaltend:
Eingangsanschlüsse, an die eine Versorgungsgleichspannung anzuschließen ist;
eine Gleichstromversorgungsschaltung zum Umwandeln einer Eingangsspannung an den Eingangsanschlüssen in eine vorbestimmte Spannung;
einen Wechselrichter zum Umwandeln einer Ausgangsspannung der Gleichstromversorgungsschaltung in eine Wechselspannung und zum Zuführen der Wechselspannung zur Entladungslampe, und
Trenneinrichtungen in der Gleichstromversorgungsschaltung zum galvanischen Trennen eines Schaltungsteils an der Eingangsstufe von einem Schaltungsteil an einer Ausgangsstufe, wobei die Trenneinrichtung einen Hochspannungsausgangsanschluß hat, der mit einem geerdeten der Eingangsanschlüsse verbunden ist.
2. Schaltung nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend eine Steuerschaltung zum Steuern einer Ausgangsspannung und/oder eines Ausgangsstroms der Gleichstromversorgungsschaltung, wobei die Steuerschaltung einen Verbindungsanschluß hat, der mit dem geerdeten der Eingangsanschlüsse verbunden ist, mit dem die Versorgungsgleichspannung verbunden ist, und wobei ein Versorgungsanschluß mit einer Versorgungsgleichspannung oder einer positiven Spannung versorgt ist, die durch Unwandeln der Versorgungsgleichspannung in eine vorbestimmte Spannung erhalten ist.
3. Schaltung nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend eine Schutzschaltung zum Ermitteln einer Abnormität in der Entladungslampe oder einer Abnormität in der Schaltung und zum Unterbrechen der Stromzuführung zur Entladungslampe bei Ermittlung einer solchen Abnormität, wobei die Schutzschaltung einen Verbindungsanschluß aufweist, der mit geerdeten der Eingangsanschlüsse verbunden ist, an die die Versorgungsgleichspannung angeschlossen ist, und einen Versorgungsspannungsanschluß aufweist, der mit einer Versorgungsgleichspannung oder positiven Spannung versorgt ist, die durch Umwandeln der Versorgungsgleichspannung in eine vorbestimmte Spannung erhalten ist.
4. Schaltung nach Anspruch 1, weiterhin enthaltend eine Steuerschaltung zum Steuern einer Ausgangsspannung und/oder eines Ausgangsstroms der Gleichstromversorgungsschaltung und eine Schutzschaltung zum Ermitteln einer Abnormität in der Entladungslampe oder einer Abnormität in der Schaltung und zum Unterbrechen der Stromzuführung zu der Entladungslampe bei Ermittlung einer solchen Abnormität, wobei die Steuerschaltung und die Schutzschaltung Verbindungsanschlüsse haben, die mit dem geerdeten der Eingangsanschlüsse verbunden ist, die mit der Versorgungsgleichspannung verbunden sind, und mit Versorgungsanschlüssen, die mit einer Versorgungsgleichspannung oder einer positiven Spannung versorgt sind, die man durch Umwandeln der Versorgungsgleichspannung in eine vorbestimmte Spannung erhält.
5. Schaltung nach Anspruch 2, weiterhin enthaltend:
eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Lampenspannung und/oder eines Lampenstroms der Entladungslampe und/oder einer Ausgangsspannung und/oder eines Ausgangsstroms der Gleichstromversorgungsschaltung äquivalent zu der Lampenspannung und/oder dem Lampenstrom; und
eine Positivspannungswandlereinrichtung zum Umwandeln einer negativen, von der Erfassungseinrichtung erfaßten Spannung in eine positive Spannung,
wodurch die Steuerschaltung die Ausgangsspannung und/oder den Ausgangsstrom in Übereinstimmung mit einer Ausgangsspannung der Positiv-Spannungswandlereinrichtung beeinflußt.
6. Schaltung nach Anspruch 4, weiterhin enthaltend:
eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Lampenspannung und/oder eines Lampenstroms der Entladungslampe und/oder einer Ausgangsspannung und/oder eines Ausgangsstroms der Gleichstromversorgungsschaltung äquivalent zu der Lampenspannung und/oder dem Lampenstrom; und
eine Positivspannungswandlereinrichtung zum Umwandeln einer negativen, von der Erfassungseinrichtung erfaßten Spannung in eine positive Spannung,
wodurch die Steuerschaltung die Ausgangsspannung und/oder den Ausgangsstrom in Übereinstimmung mit einer Ausgangsspannung der Positiv-Spannungswandlereinrichtung beeinflußt.
7. Schaltung nach Anspruch 3, weiterhin enthaltend:
eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer Lampenspannung und/oder eines Lampenstroms der Entladungslampe und/oder einer Ausgangsspannung und/oder eines Ausgangsstroms der Gleichstromversorgungsschaltung äquivalent zu der Lampenspannung und/oder dem Lampenstrom; und
eine Positiv-Spannungswandlereinrichtung zum Umwandeln einer negativen Spannung, die von der Erfassungseinrichtung erfaßt wird, in eine positive Spannung,
wodurch die Schutzschaltung eine Abnormität in der Entladungslampe oder eine Abnormität in der Schaltung in Übereinstimmung mit einer Ausgangsspannung der Positiv- Spannungswandlereinrichtung erfaßt und die Stromversorgung zur Entladungslampe bei Erfassung einer solchen Abnormität unterbricht.
8. Schaltung nach Anspruch 4, weiterhin enthaltend
eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung einer Lampenspannung und/oder eines Lampenstroms der Entladungslampe und/oder einer Ausgangsspannung und/oder eines Ausgangsstroms der Gleichstromversorgungsschaltung äquivalent zu der Lampenspannung und/oder dem Lampenstrom; und
eine Positiv-Spannungswandlereinrichtung zum Umwandeln einer negativen Spannung, die von der Erfassungseinrichtung erfaßt wird, in eine positive Spannung,
wodurch die Schutzschaltung eine Abnormität in der Entladungslampe oder eine Abnormität in der Schaltung in Übereinstimmung mit einer Ausgangsspannung der Positiv- Spannungswandlereinrichtung erfaßt und die Stromversorgung zur Entladungslampe bei Erfassung einer solchen Abnormität unterbricht.
9. Schaltung nach Anspruch 5, bei der die Erfassungseinrichtung die Ausgangsspannung der Gleichstromversorgungsschaltung erfaßt, die äquivalent zu der Lampenspannung der Entladungslampe ist, und die Positiv- Spannungswandlereinrichtung für die genannte Ausgangsspannung, die von der Erfassungseinrichtung erfaßt wird, eine invertierende Verstärkerschaltung ist.
10. Schaltung nach Anspruch 7, bei der die Erfassungseinrichtung die Ausgangsspannung der Gleichstromversorgungsschaltung erfaßt, die äquivalent zu der Lampenspannung der Entladungslampe ist, und die Positiv- Spannungswandlereinrichtung für die genannte Ausgangsspannung, die von der Erfassungseinrichtung erfaßt wird, eine invertierende Verstärkerschaltung ist.
11. Schaltung nach Anspruch 5, bei der die Erfassungseinrichtung ein Widerstand ist, der an einer Ausgangsleitung höheren Potentials der Gleichstromversorgungsschaltung angeordnet ist, um einen Ausgangsstrom der Gleichstromversorgungsschaltung zu erfassen, der äquivalent dem Lampenstrom der Entladungslampe ist, wobei die Positiv-Spannungswandlereinrichtung für eine Anschlußspannung des Widerstandes eine invertierende Verstärkerschaltung ist und ein Potential zwischen dem Widerstand und dem Wechselrichter gleich einem Potential des masseseitigen Eingangsanschlusses ist, an den die Versorgungsgleichspannung anzuschließen ist.
12. Schaltung nach Anspruch 7, bei der die Erfassungseinrichtung die Ausgangsspannung der Gleichstromversorgungsschaltung erfaßt, die äquivalent zu der Lampenspannung der Entladungslampe ist, und die Positiv- Spannungswandlereinrichtung für die genannte Ausgangsspannung, die von der Erfassungseinrichtung erfaßt wird, eine invertierende Verstärkerschaltung ist.
13. Schaltung nach Anspruch 9, bei der die Erfassungseinrichtung ein Widerstand ist, der an einer Ausgangsleitung höheren Potentials der Gleichstromversorgungsschaltung angeordnet ist, um einen Ausgangsstrom der Gleichstromversorgungsschaltung zu erfassen, der äquivalent dem Lampenstrom der Entladungslampe ist, wobei die Positiv-Spannungswandlereinrichtung für eine Anschlußspannung des Widerstandes eine invertierende Verstärkerschaltung ist und ein Potential zwischen dem Widerstand und dem Wechselrichter gleich einem Potential des masseseitigen Eingangsanschlusses ist, an den die Versorgungsgleichspannung anzuschließen ist.
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