DE4425679A1 - Vorrichtung zum Betreiben einer Hochdruck-Gasentladungslampe - Google Patents
Vorrichtung zum Betreiben einer Hochdruck-GasentladungslampeInfo
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Description
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Zünden
und zum Betreiben einer Hochdruck-Gasentladungslampe.
Diese Vorrichtung dient zum gleichmäßigen Zünden und zum
gleichmäßigen Betreiben von Hochdruck-Gasentladungslampen
wie etwa einer Quecksilberbogenlampe, einer Natriumdampf
lampe, einer Metallhalogenidlampe oder vergleichbaren Lam
pen.
Für die Vorrichtung zum Betreiben einer Hochdruck-Gasent
ladungslampe hat man bisher im allgemeinen eine rechteck
wellenerzeugende Ansteuervorrichtung eingesetzt, in der,
z. B. eine Gleichstrom-Zerhackerschaltung, die ein Schaltmit
tel einschließt, mit einer Gleichstromquelle verbunden ist,
eine Umpolschaltung, die bei niedriger Frequenz arbeitet,
mit dem Ausgangsende der Gleichstrom-Zerhackerschaltung ver
bunden ist, und eine Hochdruck-Gasentladungslampe mit dem
Ausgangsende der Gleichstrom-Zerhackerschaltung über eine
Filterschaltung verbunden ist, die ein induktives Element
und einen Kondensator beinhaltet. Ein Gleichstrom aus einer
Gleichstromquelle wird also durch Betrieb des Schaltmittels
in der Gleichstrom-Zerhackerschaltung unterbrochen, und es
wird ein Ausgang der Gleichstrom-Zerhackerschaltung bei nie
driger Frequenz z. B. zwischen 100 und 400 Hz mit der Pola
ritätsinvertierungsschaltung alterniert. Ferner werden Hoch
frequenzkomponenten an diesem Ausgang der Polaritätsinver
tierungsschaltung durch die Filterschaltung unterdrückt,
während ein Rechteckwellenstrom mit einer niedrigen Fre
quenzkomponente in die Hochdruck-Gasentladungslampe einge
speist wird, wodurch der Rechteckwellenbetrieb der Hoch
druck-Gasentladungslampe von dieser Betriebsvorrichtung aus
geführt wird.
Zum Starten muß an die Hochdruck-Gasentladungslampe eine
Hochspannung angelegt werden. In der Lampenbetriebsschaltung
wird beispielsweise ein Impulsausgang einer impulserzeugen
den Schaltung in einem Impuls-Transformator verstärkt, um in
einen Hochspannungsimpuls umgewandelt zu werden; dieser
Hochspannungsimpuls wird dann zur sicheren Zündung der Hoch
druck-Gasentladungslampe in diese eingespeist. Für diesen
Aufbau benötigt man jedoch eine Vielzahl von Schaltungs
teilen wie Schaltmittel, induktives Element, Kondensator,
Impulstransformator und ähnliches, die relativ groß sind,
und es ist ein bisher ungelöstes Problem, daß die gesamte
Baugruppe groß und teuer ist.
Andererseits wurde in der US-PS 4 952 849 eine Hochfrequenz-
Lampenbetriebsvorrichtung beschrieben, in der die Stromwand
lerschaltung einen Hochfrequenzwandler beinhaltet. Ein Wech
selstrom wird direkt in den Lastkreis der Fluoreszenzlampe
eingespeist, wodurch man die Bauteile im Hochfrequenzbe
triebssystem, die die Größe der Vorrichtung erhöhen, kleiner
machen kann, und man kann dann die Vorrichtung als Ganzes in
den Abmessungen und Herstellungskosten minimieren. Beim Ein
speisen des Hochfrequenzstroms in die Hochdruck-Gasent
ladungslampe entsteht jedoch das Problem, daß man eine aku
stische Resonanz hervorruft, daß die Gasentladungsbogener
zeugung instabil ist, so daß ein von Aufblitzen begleitetes
Erlöschen und eine Beschädigung der Lampe mit hoher Wahr
scheinlichkeit auftreten werden.
Weiter wurde in der US-PS 4 868 463 eine Maßnahme vorge
schlagen, um die akustische Resonanz wirksam zu vermeiden,
die dann auftritt, wenn der Hochfrequenzbetrieb durchgeführt
wird. Weil man in diesem Fall im allgemeinen eine Hochspan
nung an die Hochdruck-Gasentladungslampe anlegen muß, damit
sie zündet, war es bisher nötig, je nach Art der Betriebs
vorrichtung, die Vorrichtung für zwei Betriebszustände aus
zulegen: Einen Zündbetrieb, in dem die Hochspannung an die
Hochdruck-Gasentladungslampe angelegt wird, und einen
Leuchtbetrieb, in dem die Hochdruck-Gasentladungslampe sta
bil betrieben wird, wobei man ohne abrupten Übergang von
einem Betriebszustand in den anderen vom Zünden bis in den
Betriebszustand, in dem die Lampe stabil leuchtet, übergeht.
Mit der Maßnahme, die in diesem US-Patent vorgeschlagen wird,
kann die akustische Resonanz, die beim Hochfrequenzbetrieb
auftritt, vermieden werden, wogegen das Wechseln ohne abrup
ten Übergang von einem Betriebszustand in den anderen, vom
Zünden in den Betriebszustand, in dem die Lampe stabil
leuchtet, als ein Problem, das es zu lösen galt, nicht genü
gend berücksichtigt, sondern weiter als eine ungelöste Auf
gabe belassen wurde.
Ein vordringliches Ziel der vorliegenden Erfindung ist des
halb, eine Vorrichtung zum Betrieb einer Hochdruck-Gasent
ladungslampe zur Verfügung zu stellen, die die vorhergehen
den Probleme beheben kann und die zusätzlich dazu, daß aku
stische Resonanzen beim Hochfrequenzbetrieb vermieden wer
den, noch in der Lage ist, ein Wechseln ohne abrupten Über
gang von den aufeinanderfolgenden Betriebszuständen vom Zün
den bis hin zu dem Betriebszustand, in dem die Hochdruck-
Gasentladungslampe stabil leuchtet, zu erreichen, wobei die
se Vorrichtung dennoch hinsichtlich Größe und Herstellungs
kosten minimiert ist.
Das obige Ziel der vorliegenden Erfindung kann man mit einer
Vorrichtung zum Betreiben einer Hochdruck-Gasentladungslampe
verwirklichen, in der eine Stromwandelerschaltung mit einer
Gleichstromquelle verbunden ist, um den Strom der Gleich
stromquelle in einen Wechselstrom zu wandeln, indem man we
nigstens zwei Schaltelemente durchschaltet bzw. öffnet, in
dem eine Reihenresonanzschaltung, die aus einem induktiven
Element und einem Kondensator besteht, mit der Stromwandler
schaltung verbunden wird, indem eine Hochdruck-Gasentla
dungslampe parallel zu dem Kondensator in dieser Reihenreso
nanzschaltung geschaltet wird, indem ein Mittel zum Erkennen
des Betriebszustandes der Hochdruck-Gasentladungslampe, in
dem diese Licht abgibt, mit der Lampe verbunden wird, und
indem eine Steuerschaltung mit der Stromwandelerschaltung
verbunden wird, um die Schaltfrequenz des Schaltelementes in
der Stromwandlerschaltung im aktivierten Zustand der Hoch
druck-Gasentladungslampe und im unbelasteten Zustand der
Hochdruck-Gasentladungslampe umzuwechseln, dadurch gekenn
zeichnet, daß, wenn die Reihenresonanzschaltung dahingehend
ausgelegt ist, daß die Resonanzfrequenz fR ist, die
Schaltfrequenz der Stromwandlerschaltung zu der Zeit, wenn
sich die Hochdruck-Gasentladungslampe im unbelasteten Be
triebszustand befindet, von Steuermitteln für die Schalt
elemente so eingestellt wird, daß die Schaltelemente eine
Schaltfrequenz f₀ haben, die höher als die Resonanzfrequenz
fR der Reihenresonanzschaltung ist, die aber nahe bei der
Resonanzfrequenz fR liegt, daß die Hochdruck-Gasentla
dungslampe, damit man sie zünden kann, mit einer Hochspan
nung versorgt wird, die am Kondensator in der Reihenreso
nanzschaltung erzeugt wird, daß die Schaltfrequenz der
Stromwandlerschaltung zum Zeitpunkt, wenn die Hochdruck-
Gasentladungslampe eingeschaltet wird, auf eine Resonanz
frequenz f₁ eingestellt wird, die niedriger als die Reso
nanzfrequenz fR der Reihenresonanzschaltung ist, die aber
keine instabile Gasbogenentladung aufgrund der auftretenden
akustischen Resonanz verursacht, und daß der Betrieb der
Hochdruck-Gasentladungslampe mit der Spannung, die am Kon
densator in der Reihenresonanzschaltung erzeugt wird, auf
rechterhalten wird.
Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
im Laufe der folgenden Beschreibung der Erfindung, die unter
Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, die in
den beigelegten Zeichnungen dargestellt sind, im Detail er
läutert wird, klar werden.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm, das eine
Ausführungsform der Vorrichtung zum Betreiben einer Hoch
druck-Gasentladungslampe gemäß der vorliegenden Erfindung
zeigt;
Fig. 2 ist ein detailliertes Schaltungsdiagramm der
Vorrichtung zum Betreiben einer Hochdruck-Gasentladungs
lampe, die in Fig. 1 gezeigt ist;
Fig. 3 ist ein Graph, der dazu dient, die Schaltfre
quenz Vorrichtung zum Beteiben einer Hochdruck-Gasentla
dungslampe, die in Fig. 1 gezeigt ist, zu erläutern;
Fig. 4 ist ein Graph, der einen Einstellzustand der
Reihenresonanzschaltung in der Betriebsvorrichtung der Fig.
1 zeigt;
Fig. 5 ist eine graphische Absicht zum Erklären einer
weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ist ein fragmentarisches Schaltungsdiagramm der
Vorrichtung zum Betreiben einer Hochdruck-Gasentladungslampe
in der Ausführungsform der Fig. 5;
Fig. 7 ist eine graphische Ansicht zum Erklären einer
weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 ist ein fragmentarisches Schaltungsdiagramm in
einer weiteren Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfin
dung;
Fig. 9 ist eine graphische Ansicht zum Erklären einer
weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 ist eine Zeichnung, die den Betrieb einer wei
teren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erklärt;
Fig. 11 ist ein Graph zum Erläutern der Verringerung
des Lampenstroms in der Ausführung der Fig. 10;
Fig. 12 ist ein Schaltungsdiagramm, das noch eine wei
tere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 13 ist ein fragmentarisches Schaltungsdiagramm der
Ausführungsform von Fig. 12;
Fig. 14A und 14B sind Stromsignaldiagramme, die die
Betriebsweise der Ausführungsform von Fig. 12 erläutern, und
Fig. 15 zeigt in einem Schaltungsdiagramm einen weite
ren Betriebsaspekt der Ausführungsform in Fig. 12.
In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum
Betreiben einer Hochdruck-Gasentladungslampe gemäß der vor
liegenden Erfindung gezeigt, in der eine Stromwandeler
schaltung 11 mit einer Gleichstromquelle E verbunden ist, so
daß ein Gleichstrom der Quelle in einen Wechselstrom umge
wandelt wird, um in eine darauffolgende Schaltungsstufe ein
gespeist zu werden, indem wenigstens zwei Schaltelemente,
die in der Stromwandlerschaltung 11 enthalten sind, in ge
eigneter Weise durchgeschaltet oder geöffnet werden. Weiter
ist diese Stromwandlerschaltung 11 dahingehend ausgelegt,
das Ausgangssignal eines Schaltsteuermittels 12 aufzunehmen,
und ist mit einer Resonanzschaltung 13 versehen, die eine
Reihenschaltung aus einer Induktivität L als induktives Ele
ment und einem Kondensator C beinhaltet. Ferner sind paral
lel zum Kondensator C in der Reihenresonanzschaltung 13 eine
Hochdruck-Gasentladungslampe DL und Mittel 14 geschaltet,
die dazu dienen, den Aktivierungszustand (ein oder aus) der
Gasentladungslampe DL zu erkennen, wobei eine Detektor-Aus
gangsgröße des Mittels 14 in das Schaltsteuermittel 12 ein
gespeist wird, um zum Einstellen der Schaltfrequenz am Steu
ermittel 12 beizutragen.
Wenn die Resonanzfrequenz der Reihenresonanzschaltung 13 fR
beträgt, wird das Steuermittel 12 so ausgelegt, daß die
Schaltfrequenz der Stromwandlerschaltung 11 zu der Zeit,
wenn die Hochdruck-Gasentladungslampe ausgeschaltet wird,
auf eine Frequenz f₀ eingestellt wird, die größer ist als
die Resonanzfrequenz fR der Reihenresonanzschaltung 13, die
aber nahe bei der Resonanzfrequenz fR liegt, und es wird so
ausgelegt, daß es in der Lage ist, die Hochdruck-Gasent
ladungslampe DL bei einer Hochspannung, die am Kondensator C
in der Reihenresonanzschaltung 13 erzeugt wird, zu zünden.
Weiter ist das Schaltsteuermittel 12 so ausgelegt, daß es
die Schaltfrequenz der Stromwandlerschaltung 11 zu der Zeit
auf eine Frequenz f₁ einstellt, die niedriger als die Re
sonanzfrequenz fR der Reihenresonanzschaltung 13 ist, aber
dennoch in einem Bereich liegt, in dem jegliche instabile
Gasbogenentladung wegen akustischer Resonanz im wesentlichen
vermieden wird, wenn die Hochdruck-Gasentladungslampe akti
viert wird, und außerdem ist es so ausgelegt, daß es in der
Lage ist, den aktivierten, d. h. den Licht abgebenden Zustand
der Hochdruck-Gasentladungslampe mit der Hochspannung, die
vom Kondensator C in der Reihenresonanzschaltung 13 erzeugt
wird, aufrechtzuerhalten.
In Fig. 2 ist ein detaillierteres Schaltungsdiagramm der
Vorrichtung zum Betreiben einer Hochdruck-Gasentladungslampe
der Fig. 1 gezeigt, in dem Schaltungsteilstücke, die den
Bestandteilen, die in Fig. 1 gezeigt sind, entsprechen, je
weils mit unterbrochenen Linien umrahmt und mit denselben
Bezugszahlen wie in Fig. 1 versehen sind. Es wird zunächst
die prinzipielle Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 2 be
trachtet. Der Gleichstrom, der von der Gleichstromquelle E
zur Verfügung gestellt wird, wird in einen Hochfrequenzstrom
umgewandelt, der zu einem Ansteuerabschnitt LO in der Strom
wandlerschaltung 11 gelangt; dieser Hochfrequenzstrom wird
über die Reihenresonanzschaltung 13 in die Hochdruck-Gas
entladungslampe DL eingespeist, damit die Lampe gezündet
wird und sich im aktivierten Betriebszustand befindet. Für
die Gleichstromquelle E kann man in diesem Fall eine Ver
stärkungs-Zerhackerschaltung verwenden, die einen Gleich
strom ausgehend von einem Netz-Wechselstrom liefert. Als
Steuermittel ICl für diese Verstärkungs-Zerhackerschaltung
wie die Gleichstromquelle E wird ein Bauteil UC3852 verwen
det, das von der Firma UNITRODE hergestellt ist. Der Strom
für das Steuermittel ICl wird von einer Steuerstromquelle 15
eines RRC-Systems zur Verfügung gestellt. Mit dem Verwenden
der Verstärkungs-Zerhackerschaltung als Gleichstromquelle E
erzielt man den Vorteil eines hohen Leistungsfaktors, und
man erhält eine Ausgangsspannung, die von höheren harmoni
schen Verzerrungen unbeeinträchtigt bleibt und die gegenüber
jeglichen Schwankungen der Eingangsspannung und Last stabil
ist.
Ferner wird der Ansteuerabschnitt LO als modifizierte Halb
brücke ausgelegt, in der Schaltelemente Q2 und Q3 in Reihe
mit dem Ausgang der Gleichstromquelle E geschaltet sind, und
in der die Reihenresonanzschaltung 13, die die Induktion L2
und den Kondensator C6 beinhaltet, über einen Kondensator
C5, der als Gleichstromsperre dient, parallel zum Schalt
element Q3 geschaltet ist. Für die Schaltelemente Q2 und Q3
wird als Beispiel die Verwendung eines MOSFETs gezeigt, aber
es ist auch möglich, einen Transistor und ähnliches, zu dem
eine Diode in Sperrichtung parallelgeschaltet ist, einzuset
zen. Wenn der MOSFET eingesetzt wird, ist andererseits eine
parasitäre Diode vorhanden, die dieselbe Funktion wie die
Diode hat, die in Sperrichtung parallel zum Transistor ge
schaltet ist, und es ist nicht erforderlich, eine getrennte
Diode anzuschließen.
Für die Stromwandelerschaltung 11 einschließlich dem Ansteu
erabschnitt LO wird eine getrennt gespeiste Bauform verwen
det, in der die Schaltelemente Q2 und Q3 abwechselnd von der
Steuerschaltung 12 durchgeschaltet und geöffnet werden. Hier
beinhaltet die Steuerschaltung 12 einen Oszillatorabschnitt
12a und einen Signalverteilerabschnitt 12b, in dem der Os
zillatorabschnitt 12a als Steuermittel IC2 einen MB3769A-
Baustein verwendet, der von der Firma FUJITSU hergestellt
ist, und es werden am Anschluß #9 EIN/AUS-Signale zur Verfü
gung gestellt, die ein Tastverhältnis von etwa 50% mit einer
Frequenz haben, die über eine Kapazität eines Kondensators
C8, der mit Anschluß #5 des Steuermittels IC2 verbunden ist,
und über Widerstände R21 und R22, die an den Anschluß #6 des
Steuermittels IC2 angeschlossen sind, festgelegt wird. Vor
ausgesetzt, daß der Kondensator C8, der mit Anschluß #5 ver
bunden ist, nicht einstellbar ist, sondern eine feste Kapa
zität hat, wird die Frequenz verringert, wenn der Wider
standswert der Widerstände R21 und R22, die mit Anschluß #6
verbunden sind, vergrößert wird. Am Signalverteilerabschnitt
12b werden die EIN/AUS-Signale, die vom Oszillatorabschnitt
12a mit einem Tastverhältnis von etwa 50% zur Verfügung ge
stellt werden, auf die Schaltelemente Q2 und Q3 so verteilt,
daß diese Elemente abwechselnd durchgeschaltet und geöffnet
werden. Ein Strom für die Steuerschaltung 12 wird ebenfalls
von der vorgenannten RCC-Typ-Steuerstromquelle 15 geliefert.
Das Quellenpotential des Schaltelements Q2 als Antwort auf
das Durchschalten und Öffnen des anderen Schaltelements Q3
ändert sich dann, und die Steuersignale zum Durchschalten
und Öffnen des Schaltelements Q2 sind so ausgelegt, daß sie
eine Pegelverschiebung über einen Treibertransformator T1
und einen Kondensator C4, der direkt mit einer Primärwick
lung dieses Transformators T1 verbunden ist, durchführen.
Weiter wird in der Stromwandlerschaltung 11 beim Durchschal
ten des Schaltelements Q2 ein Strom durch eine Schleife von
der Gleichstromquelle E durch das Schaltelement Q2, den Kon
densator C5, die Induktivität L2, den Kondensator C6, die
Hochdruck-Gasentladungslampe DL und den Widerstand R12 und
zurück zur Gleichstromquelle E geleitet. Beim Durchschalten
des Schaltelements Q3 wird von dem Kondensator C5, der im
wesentlichen im vollständig aufgeladenen Zustand als Strom
quelle wirkt, ein Strom in einer entgegengesetzten Richtung,
als wenn das Schaltelement Q2 durchgeschaltet ist, durch
eine Schleife vom Kondensator C5 durch das Schaltelement Q3,
den Kondensator C6, die Hochdruck-Gasentladungslampe DL, den
Widerstand R12, die Induktivität L2 und zurück zum Konden
sator C5 getrieben. Somit speist man die Hochdruck-Gasent
ladungslampe mit einem Hochfrequenzstrom, indem man diese
Schaltelemente Q2 und Q3 laufend durchschaltet und öffnet.
In der Ausführungsform, auf die man sich bezieht, dienen die
parasitären Dioden D6 und D7 der Schaltelemente Q2 und Q3
dazu, die Energie, die in der Induktivität L2 gespeichert
ist, über die oben erwähnten Ströme zurückzuliefern.
In der Vorrichtung zum Betreiben einer Hochdruck-Gasent
ladungslampe der vorangehenden Ausführungsform werden die
Schaltelemente Q2 und Q3, wenn die Hochdruck-Gasentladungs
lampe sich in einem Betriebszustand befindet, in dem sie
nicht aktiviert ist, mit einer Schaltfrequenz durchgeschal
tet und geöffnet, die nahe bei der Resonanzfrequenz der Rei
henresonanzschaltung 13 liegt, die die Induktivität L2 und
den Kondensator C3 beinhaltet, so daß eine hohe Spannung am
Kondensator C6 erzeugt wird, um die Lampe DL mit einer sol
chen Hochspannung zu zünden. Nach dem Zünden wird der Unter
schied zwischen der Schaltfrequenz der Schaltelemente Q2 und
Q3 und der Resonanzfrequenz der Reihenresonanzschaltung 13
größer gemacht, damit die Hochdruck-Gasentladungslampe in
dem Betriebszustand, in dem sie aktiviert ist, gehalten
wird. Wenn zu dieser Zeit die Schaltfrequenz der Schalt
elemente Q2 und Q3 auf eine Frequenz eingestellt wird, die
niedriger als die Resonanzfrequenz der Reihenresonanzschal
tung 13 ist, das bedeutet, auf eine Frequenz innerhalb des
Kondensator-Schwingungsbereichs, wie er in Fig. 3 gezeigt
ist, verursacht man eine Vergrößerung der Belastung für die
Schaltelemente Q2 und Q3 oder für Bestandteile der Reihen
resonanzschaltung 13, wobei man unter einem solchen Be
triebszustand einen Phasenvoreilungsmodus versteht. Auf der
anderen Seite wird die Schaltfrequenz der Schaltelemente Q2
und Q3 so eingestellt, daß sie höher ist als die Resonanz
frequenz der Reihenresonanzschaltung 13, das heißt, daß sie
sich innerhalb eines Induktivitäts-Schwingungsbereichs be
findet. Dann wird ein Strom getrieben, der phasenverzögert
bezüglich einer Phase der Spannung ist, wobei dieser Be
triebszustand als Phasenverzögerungsmodus bezeichnet wird,
und die Stromwandlerschaltung 11 befindet sich auch in der
vorliegenden Ausführungsform im Betriebszustand des Phasen
verzögerungsmodus.
Hier ist es erforderlich, die Betriebszustände der Hoch
druck-Gasentladungslampe DL zu erkennen in denen sie akti
viert ist, also Licht abgibt, oder nicht aktiviert ist, also
kein Licht abgibt, damit man die Schaltfrequenz der Schalt
elemente ansprechend auf das Aufleuchten und Erlöschen der
Lampe DL umstellen kann, wie dies oben beschrieben wurde. In
der vorliegenden Ausführungsform wird deshalb eine Schaltung
zum Erkennen des Lampenstroms als das EIN/AUS-Betriebszu
standserkennungsmittel 14 parallel zum Kondensator C6 und in
Reihe mit der Hochdruck-Gasentladungslampe DL geschaltet,
wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. In dieser Lampenstrom-
Erkennungsschaltung 14 wird der Strom, der durch die Hoch
druck-Gasentladungslampe DL fließt, detektiert, dies bedeu
tet, daß der Lampenstrom detektiert wird, um zu bestimmen,
ob die Lampe DL sich im aktivierten Zustand, d. h. dem Zu
stand, in dem die Lampe Licht abgibt, oder nicht aktivierten
Zustand befindet; ein Ausgangssignal dieser Erkennungsschal
tung 14, die den aktivierten oder nicht aktivierten Be
triebszustand der Lampe DL als Folge einer Erkennung mit der
Schaltung 14 anzeigt, wird in die Steuerschaltung 12 einge
speist, und die Schaltfrequenz der Schaltelemente Q2 und Q3
wird je nach aktiviertem oder nicht aktiviertem Betriebs
zustand der Lampe DL so gesteuert, wie dies beschrieben wur
de.
Als nächstes werden die Schaltfrequenz f₀ der Schaltelemente
Q2 und Q3 im nicht aktivierten Betriebszustand der Hoch
druck-Gasentladungslampe DL, die Schaltfrequenz f₁ der
Elemente im aktivierten Betriebszustand der Lampe und die
Induktivität L2 sowie der Kondensator C6, die die Reihen
resonanzschaltung 13 bilden, betrachtet. Die Schaltfrequenz
f₁ der Schaltelemente Q2 und Q3 im aktivierten Betriebs
zustand der Lampe DL wird auf die größtmögliche Frequenz
eingestellt, bei der der Gasentladungsbogen nicht aufgrund
der akustischen Resonanzen instabil ist, sondern die Lampe
DL stabil betrieben werden kann. Weiter wird die Vorrichtung
mit einer Schaltfrequenz betrieben, die für einen Zeitraum
von einem Betriebszustand, in dem die Lampe DL sich sofort
nach dem Zünden befindet und da im allgemeinen kurzgeschlos
senen ist, zu einem im allgemeinen aktivierten Betriebszu
stand, in dem die Lampe stabil leuchtet, im wesentlichen bei
einer so hohen Frequenz f₁ gehalten wird. Dadurch, daß man
die hohe Schaltfrequenz f₁ im Zeitraum vom Ende der Zündung
der Hochdruck-Gasentladungslampe DL bis zum Erreichen des
stabil aktivierten Betriebszustands beibehält (wobei dieser
Zeitraum von jetzt an als "Startverlauf" bezeichnet werden
wird), ist es nicht mehr länger nötig, die Schaltfrequenz
durch einen Meßvorgang zu steuern, den man zum Überwachen
des Betriebszustandes der Lampe im Startverlauf durchgeführt
hat, und man kann die Vorrichtung in der betreffenden Schal
tungsausführung vereinfachen.
Ferner benötigt man im allgemeinen in der Vorrichtung zum
Betreiben einer Hochdruck-Gasentladungslampe, die mit einem
Stromwandlertyp, wie er beschrieben wurde, versehen ist,
obwohl das nicht in Fig. 2 dargestellt ist, ein Filter, das
Rauschen unterdrückt, um zu vermeiden, daß die Hochfrequenz
komponente, die im Ansteuerabschnitt LO erzeugt wird, in die
Wechselstromquelle AC hineinstreut; das Festhalten der
Schaltfrequenz im Startverlauf gemäß der vorliegenden Aus
führungsform, wie oben beschrieben, macht das Filter, das
Rauschen verhindert, nicht nur unnötig, sondern erleichtert
auch das Einstellen der Frequenzcharakteristika der Vorrich
tung genauso wie jegliche Maßnahme in der Schaltung, mit
eingestreutem Rauschen zurechtzukommen.
Fig. 4 zeigt einen Einstellzustand der Induktivität L2 und
des Kondensators C6, die die Reihenresonanzschaltung bilden,
die in der Lage ist, der Hochdruck-Gasentladungslampe DL
fortlaufend eine Lampennennleistung, Lampennennspannung und
einen Lampennennstrom zu liefern, für den Fall, daß die
Spannung der Gleichstromquelle E VDC beträgt und daß die
Schaltfrequenz im angeregten Betriebszustand der Lampe f₁
ist. Beim Zünden der Hochdruck-Gasentladungslampe DL wird
der Lampenstrom, der durch die Lampe DL unmittelbar nach dem
Zünden und im wesentlichen im kurzgeschlossenen Zustand
fließt (wobei der Lampenstrom hiernach als "Kurzschlußstrom"
bezeichnet werden wird), größer als der Lampennennstrom ge
macht, z. B. 1,2- bis 1,8mal so groß wie der Nennstrom, so
daß das Zünden der Hochdruck-Gasentladungslampe DL zuver
lässig erfolgen kann und auch der Lichtfluß unmittelbar an
steigt. Das Einstellen des obigen Kurzschlußstroms kann le
diglich durch Festlegen des Wertes LA der Induktivität L2
vorgenommen werden.
Die Hochdruck-Gasentladungslampe DL erfordert zum Zünden
eine Hochspannung, und die Schaltfrequenz f₀ für das ab
wechselnde Durchschalten und Öffnen der Schaltelemente Q2
und Q3 wird beim Ausschalten der Lampe DL innerhalb des
Induktivitäts-Schwingungsbereichs der Reihenresonanzschal
tung 13 aus der Induktivität L und dem Kondensator C6 so
eingestellt, daß sie nahe bei der Resonanzfrequenz fR der
Reihenresonanzschaltung 13 liegt, wie man in Fig. 3 sehen
kann, so daß eine gewünschte Hochspannung V₀₂ am Kondensator
C6 erzeugt werden wird. Unter Berücksichtigung des Wertes LA
der Induktivität L2, die so eingestellt wird, daß wie oben
die Hochdruck-Gasentladungslampe DL zuverlässig zündet und
daß der Lichtfluß unmittelbar ansteigt, wird der Kondensator
C6 so eingestellt, daß seine Kapazität wenigstens einen Wert
hat, der erlaubt, der Lampe DL die Nennleistung, die Nenn
spannung und den Nennstrom zu liefern. Während normalerweise
der Kondensator C6 zwei Werte CA und CB für die Kapazität
annehmen kann, wie sie in Fig. 4 gezeigt sind, verkleinert
ein kleinerer Wert der Kapazität des Kondensators C6 den
Resonanzstrom im nicht aktivierten Betriebszustand der Lampe
DL, das ist der unbelastete Betriebszustand, und man kann
somit auch die Stromaufnahme der Schaltelemente Q2 und Q3,
der Induktivität L2 und der Kondensatoren C5 und C6 minimie
ren; und man wählt für den Kondensator C6 vorzugsweise den
kleineren Wert. Demzufolge ist die Kapazität des Kondensa
tors C6 auf den kleineren Wert CA eingestellt, wie in Fig. 4
gezeigt, um zur Minimierung von Abmessungen und Herstel
lungskosten besonders des Ansteuerabschnitts LO beizutragen.
Indem man die Kapazität des Kondensators C6 auf CA wie oben
festlegt, wird ferner die Schaltfrequenz f₁ der Schalt
elemente Q2 und Q3 im aktivierten Zustand der Hochdruck-
Gasentladungslampe DL, d. h. dem Zustand, in dem die Lampe
Licht abgibt, auf den Wert, der niedriger ist als die Reso
nanzfrequenz fR der Reihenresonanzschaltung 13, eingestellt,
und die Schaltfrequenzen f₀ und f₁ für den Zustand, in dem
die Lampe DL aktiviert ist, und für den Zustand, in dem die
Lampe DL nicht aktiviert ist, d. h. dem Zustand, in dem die
Lampe kein Licht abgibt, und die Resonanzfrequenz fR der
Reihenresonanzschaltung 13 müssen so eingestellt werden, daß
sie zueinander in folgender Beziehung stehen: f₁<fR<f₀.
In Fig. 5 ist die Arbeitsweise einer weiteren Ausführungs
form gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, in der die
grundlegende Ausführung, Arbeitsweise und Funktion dieselben
sind wie in der vorhergehenden Ausführungsform der Fig. 1
und 2, und die Beschreibung erfolgt im Folgenden lediglich
im Hinblick auf die charakteristischen Eigenheiten dieser
Ausführungsform. In diesem Fall wird die Schaltfrequenz f₀
der Schaltelemente Q2 und Q3 für deren abwechselndes Durch
schalten und Öffnen, für eine vorbestimmte, relativ kurze
Zeit T so lange aufrechterhalten, daß dies keinen Einfluß
auf das Anwachsen des Lichtflusses nach dem Zünden der Hoch
druck-Gasentladungslampe DL mit der Hochspannung V₀₂, die am
Kondensator C6 erzeugt wird, hat, und nach dieser Zeit T
wird die Schaltfrequenz dann auf eine Frequenz f₁ gewech
selt. Während dies im wesentlichen keinen ausreichenden
Kurzschlußstrompegel der Lampe DL verursacht, den man wäh
rend der vorbestimmten kurzen Zeitspanne T nach dem Zünden
erreicht, hat man herausgefunden, daß, abhängig vom Typ der
Hochdruck-Gasentladungslampe DL, das Zünden ohne abrupten
Übergang erfolgen kann, indem man die Schaltfrequenz für die
vorbestimmte kurze Zeitspanne vor dem Umwechseln der Schalt
frequenz auf f₀ festlegt. Zu dieser Zeit, wie aus Fig. 6
einsichtig werden wird, die lediglich einen modifizierten
Schaltungsteil der Schaltung der Fig. 2 zeigt, wird das Aus
gangssignal des Lampenstromerkennungsmittels 14 verzögert
dem Steuermittel 12 der Schaltelemente zugeführt.
Auch in einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, deren Betriebsweise in Fig. 7 gezeigt ist, sind
grundsätzliche Ausführung, Betriebsweise und Funktion die
selben wie jene in der vorhergehenden Ausführungsform der
Fig. 1 und 2, und die Beschreibung wird auf die charak
teristischen Eigenheiten der vorliegenden Ausführungsform
beschränkt. Im vorliegenden Fall ist die Stromwandlerschal
tung 11 so ausgelegt, daß sie während des Betriebszustandes
der Hochdruck-Gasentladungslampe DL, in dem sie nicht akti
viert ist, intermittierend betrieben wird, und dieses inter
mittierende Betreiben kann man dadurch realisieren, daß man
wenigstens eines der Schaltelemente Q2 und Q3 intermittie
rend durchschaltet oder öffnet. Nach dem Zünden der Lampe DL
wird die Schaltfrequenz der Schaltelemente Q2 und Q3 sofort
auf die Frequenz f₁ gewechselt, auf der die Stromwandler
schaltung 11 kontinuierlich arbeitet. Wenn die Stromwandler
schaltung 11 in dem Betriebszustand der Lampe DL, in dem
diese nicht leuchtet, intermittierend betätigt wird, wird
die Hochspannung intermittierend am Kondensator C6 erzeugt,
so daß die Sekundärspannung V₀₂, die keine Lastspannung
darstellt und die an der Lampe DL anliegt, auf einen niedri
gen Effektivwert beschränkt werden kann. Mit dieser Ausfüh
rung kann man den Effektivwert der Ausgangsspannung senken,
so daß die Vorrichtung auch bei herausgenommener Hochdruck-
Gasentladungslampe sicher ist.
In Fig. 8 ist eine weitere Ausführungsform gemäß der vorlie
genden Erfindung gezeigt, wobei die Ausführungsform wir
kungsvoll zum Verwirklichen des intermittierenden Betriebs
beim Nichtbelasten einer solchen Vorrichtung zum Betreiben
einer Hochdruck-Gasentladungslampe, wie sie in Fig. 7 ge
zeigt ist, verwendet werden kann, wobei grundlegende Ausfüh
rung, Arbeitsweise und Funktion dieser Ausführungsform die
selben sind wie in der vorhergehenden Ausführungsform der
Fig. 1 und 2, und die Beschreibung wird sich lediglich
auf die charakteristischen Eigenheiten dieser Ausführungs
form beschränken. Im vorliegenden Fall umfaßt die Steuer
schaltung 12 ein Steuermittel IC3, wie etwa einen µPD5555-
Baustein, der von der Firma NEC hergestellt wird. Dieses
Steuermittel IC3 erhält als ein Eingangssignal das Ausgangs
signal von der EIN/AUS-Betriebszustandserkennungsschaltung
14, und liefert am Anschluß 3, als Ausgangssignal lediglich
im nicht aktivierten Zustand, ein zyklisches Signal, das lo
gisch 1 oder logisch 0 ist, mit einer Frequenz, die durch
die Widerstände R32, R33 und einen Kondensator C17 festge
legt ist. Wenn das Ausgangssignal am Anschluß #3 auf logisch
1 ist, wird das EIN/AUS-Signal für das Schaltelement Q3 un
terbrochen, das Schaltelement Q3 wird dabei in der unterbre
chenden Schaltstellung gehalten, und der Ansteuerabschnitt
LO wird in einen Ruhezustand versetzt. Wenn der Ausgang am
Anschluß #3 andererseits auf logisch 0 ist, wird das
EIN/AUS-Signal für das Schaltelement Q3 übertragen, und der
Ansteuerabschnitt LO wird als Antwort auf den EIN/AUS-
Betrieb des Schaltelements Q3 in einen Arbeitszustand ver
setzt.
In Fig. 9 ist eine weitere Ausführungsform gemäß der vorlie
genden Erfindung gezeigt, in der grundlegende Ausführung,
Betriebsweise und Funktion dieselben sind wie die in der
vorhergehenden Ausführungsform der Fig. 1 und 2, und die
Beschreibung wird hier lediglich auf die charakterisierenden
Eigenheiten dieser Ausführungsform begrenzt. Im vorliegenden
Fall wird die Schaltfrequenz der Schaltelemente Q2 und Q3
beim Zünden der Hochdruck-Gasentladungslampe DL zu f₀ ge
macht, während die Stromwandlerschaltung 11 intermittierend
betrieben wird. Anschließend wird die Schaltfrequenz f₀ für
die relativ kurze vorbestimmte Zeit T nach dem Zünden so
lange aufrechterhalten, daß dies keinen Einfluß auf den An
stieg des Lichtflusses hat, während man die Stromwandler
schaltung 11 fortlaufend betreibt. Nachdem die vorbestimmte
kurze Zeit T überschritten ist, wird die Schaltfrequenz zur
Frequenz f₁ hin geändert. Beim Wechseln der Schaltfrequenz
der Schaltelemente Q2 und Q3 von f₀ auf f₁, wobei der
intermittierende Betrieb der Stromwandlerschaltung 11 zu der
Zeit, wenn in der Hochdruck-Gasentladungslampe aufgrund des
Hochspannungsimpulses ein dielektrischer Durchbruch vonstat
ten geht, um die Gasentladung zu zünden, auf einen konti
nuierlichen Betrieb umgestellt wird, ist es nötig, das fol
gende zu berücksichtigen: Während die Hochdruck-Gasent
ladungslampe DL nach der Verursachung des dielektrischen
Durchbruchs von der Glimmentladung zur Bogenentladung über
geht, um einen stabilen Betriebszustand zu erreichen, ist
das innere Plasma der Hochdruck-Gasentladungslampe DL sofort
nach dem Auftreten des dielektrischen Durchbruchs im allg
emeinen physikalisch extrem instabil, so daß die Glimment
ladung nicht zur Bogenentladung übergeht, sondern wieder in
den Betriebszustand, in dem die Lampe nicht aktiviert ist,
also kein Licht abgibt, zurückkehrt. Genauer ist bei einem
abrupten Wechseln der Schaltfrequenz der Schaltelemente Q2
und Q3 von f₀ auf f₁ beim Zünden der Lampe DL die Frequenz
f₁ niedriger als die Resonanzfrequenz fR, so daß, wenn die
Lampe DL wieder erloschen ist, die Stromwandlerschaltung 11
veranlaßt wird, in einem Phasenvoreilungsmodus des Betriebs
bei der Frequenz f₁ (das bedeutet, im Kondensator-Schwin
gungsbereich) zu arbeiten, die niedriger ist als die Reso
nanzfrequenz fR der Reihenresonanzschaltung 13, und es
entsteht eine Gefahr, daß eine Belastung für die Schaltele
mente Q2 und Q3 oder für die Bestandteile der Reihenreso
nanzschaltung 13 entsteht, die außerdem dazu neigt, größer
zu werden, so daß die Schaltelemente Q2 und Q3 durch einen
übermäßigen Strom, der durch sie fließt, beschädigt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Schaltfrequenz
f₀ für die vorbestimmte relativ kurze Zeit T nach dem Zünden
und vor dem Wechsel der Schaltfrequenz von f₀ auf f₁ bei
behalten, und man kann dadurch jegliche Belastung für die
Schaltelemente oder die Bestandteile der Reihenresonanz
schaltung vermeiden. In dieser Hinsicht wird die Beibehal
tung der Schaltfrequenz bei f₀ für die vorbestimmte kurze
Zeit T vor dem Umwechseln auf die Schaltfrequenz von f₀ auf
f₁ hinsichtlich der Hochdruck-Gasentladungslampe DL, die
zuverlässig gezündet werden kann, nützlich sein. Weiter kann
man durch den intermittierenden Betrieb der Stromwandler
schaltung 11 gewährleisten, daß die Hochspannung intermit
tierend am Kondensator C6 erzeugt wird, wobei der Effektiv
wert der Sekundärspannung V₀₂, die ohne Last an der Lampe DL
anliegt, gesenkt werden kann, um so die Sicherheit verbes
sern zu können.
Auch in einer weiteren Ausführungsform, die in Fig. 10 und
11 gezeigt ist, sind grundsätzliche Ausführung, Betriebs
weise und Funktion auch dieselben wie in der vorhergehenden
Ausführungsform der Fig. 1 und 2, die folgende Beschreibung
ist daher auf die charakteristischen Eigenheiten dieser Aus
führungsform beschränkt. Im vorliegenden Fall wird die
Steuerung so realisiert, daß, wenn die Lampenspannung nach
einem Wechsel der Hochdruck-Gasentladungslampe DL auf Nenn
leuchtbetrieb über einen eingestellten Wert gestiegen ist,
die Schaltfrequenz der Schaltelemente Q2 und Q3 so variiert
wird, daß sie insbesondere, wie in Fig. 10 gezeigt, größer
ist als f₁. Genauer ausgedrückt, während die Hochdruck-
Gasentladungslampe DL eine relativ hohe Lampenspannung hat,
hat sie einen relativ kleinen Lampenstrom, und der Gasent
ladungsbogen ist dünn. Besonders im horizontalen Betriebs
zustand, in dem die Gasentladungslampe horizontal leuchtet,
entsteht das Problem, daß sich der Lichtbogen aufgrund sei
nes Auftriebs in die Nähe der oberen Röhrenwand bewegt, daß
die Temperatur an dieser Stelle lokal steigen kann und daß
die Temperatur der Röhrenwand unter Umständen lokal abnorm
stark zunimmt. In dieser Hochdruck-Gasentladungslampe wurde
es ermöglicht, einen abnormen Anstieg der Temperatur an der
Röhrenwand dadurch zu vermeiden, daß man die Durchschnitts
temperatur der Bogenentladung herabsenkt, indem man die
Schaltfrequenz der Schaltelemente Q2 und Q3 auf einen Wert
hin, der größer ist als f₁, verändert, um den Strom zu
verringern, nachdem man die Lampe im wesentlichen auf Nenn
betrieb umgestellt hat und die Lampenspannung über den ein
gestellten Wert gestiegen ist.
Zur Erläuterung, weshalb der Lampenstrom dann kleiner ge
macht werden kann, wenn man die Schaltfrequenz der Schalt
elemente Q2 und Q3 auf einen größeren Wert als f₁ ändert, so
wie vorher, wird Bezug auf Fig. 11 genommen. Solange die
Hochdruck-Gasentladungslampe DL sich in einem Betriebszu
stand befindet, in dem sie nicht aktiviert ist, also kein
Licht abgibt, befindet sich die Vorrichtung im unbelasteten
Betriebszustand, und die Resonanzfrequenz der Reihenreso
nanzschaltung 13 hat einen Wert, der zwischen der Schaltfre
quenz f₁ der Schaltelemente Q2 und Q3 in dem Betriebszustand
der Lampe DL, in dem sie aktiviert ist, also Licht abgibt,
und der Schaltfrequenz f₀ der Elemente in dem Betriebszu
stand der Lampe, in dem sie nicht aktiviert ist, liegt.
Nachdem die Lampe DL gezündet hat, und der Nennbetrieb im
wesentlichen erreicht ist, so ist auch die Impedanz der
Lampe DL mit der Reihenresonanzschaltung 13 verbunden. Im
konkreten Fall liegt die Impedanz der Lampe DL parallel zum
Kondensator C6, weshalb die Resonanzfrequenz der Reihenreso
nanzschaltung 13 im Zustand der Lichterzeugung unter die
Schaltfrequenz f₁ der Schaltelemente Q2 und Q3 absinkt. Eine
Änderung der Schaltfrequenz der Schaltelemente Q2 und Q3 auf
einen Wert, der größer ist als f₁, führt dazu, daß die
Spannung, die am Kondensator C1 erzeugt wird, abgesenkt
wird, und der Lampenstrom wird dann möglicherweise verrin
gert.
In einer weiteren Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung ist die Vorrichtung so ausgelegt, daß die Schalt
frequenz der Schaltelemente Q2 und Q3 dann, wenn ein Auf
blitzen und Erlöschen während einem stationären Betriebs
zustand, in dem die Hochdruck-Gasentladungslampe leuchtet,
momentan von der Frequenz f₁ auf die Frequenz f₀ umge
wechselt wird. Wenn die Schaltfrequenz der Schaltelemente Q2
und Q3 auf f₁ in dem Zustand gehalten wird, in dem die Lampe
DL unter Aufblitzen erloschen ist, wird die Stromwandler
schaltung 11 im kapazitiven Schwingungsbereich betrieben.
Weil im Phasenvoreilungsmodus die Schaltfrequenzen f₁ und f₀
der Schaltelemente in dem Betriebszustand, in dem die Lampe
DL aktiviert ist, und in dem Betriebszustand, in dem die
Lampe DL nicht aktiviert ist, und die Resonanzfrequenz fR
der Reihenresonanzschaltung 13 so eingestellt sind, daß sie
der Beziehung f₁<fR<f₀ genügen, auf die man weiter oben
schon Bezug genommen hat, wird ein lawinenartiger Strom hin
zu den Schaltelementen Q2 und Q3 geleitet, so daß die Bela
stung für diese Elemente größer wird.
In der vorliegenden Ausführungsform wird deshalb die Schalt
frequenz der Schaltelemente Q2 und Q3 momentan von f₁ auf f₀
umgewechselt, wenn das Erlöschen unter Aufblitzen in der
Hochdruck-Gasentladungslampe DL beim stationären Leuchtbe
trieb stattgefunden hat, und die Belastung für die Schalt
elemente Q2 und Q3 wird so verringert. Es wird dann augen
blicklich an die Lampe DL eine Spannung angelegt, und es ist
in vorteilhafter Weise möglich, die erforderliche Zeit bis
zum erneuten Zünden der Lampe zu verkürzen.
In einer weiteren Ausführungsform gemäß der vorliegenden Er
findung ist die Vorrichtung so ausgelegt, daß die Steuer
signale für die Schaltelemente Q2 und Q3 unmittelbar beim
vom Aufblitzen begleiteten Erlöschen der Hochdruck-Gasent
ladungslampe DL im stationären aktivierten Betriebszustand
unterbrochen werden. Das Beibehalten der Schaltfrequenz f₁
der Schaltelemente Q2 und Q3 in dem Betriebszustand, in dem
die Hochdruck-Gasentladungslampe DL von Aufblitzen begleitet
erloschen ist, die schon zuvor erwähnte Beziehung f₁<fR<f₀
der Schaltfrequenzen f₁ und f₀ der Elemente in den Be
triebszuständen der Lampe DL, in denen diese aktiviert ist,
also Licht abgibt, oder nicht aktiviert ist, also kein Licht
abgibt, und die Resonanzfrequenz fR der Reihenresonanz
schaltung 13 haben zur Folge, daß die Stromwandlerschaltung
11 in einem Kondensator-Schwingungsbereich, d. h. im Phasen
voreilungsmodus arbeitet, wobei die Belastung für die
Schaltelemente Q2 und Q3 vergrößert wird. Wird nun der Zeit
punkt zum Umwechseln der Schaltfrequenz der Elemente verzö
gert, werden die Schaltelemente Q2 und Q3 belastet. Im vor
liegenden Fall ist daher die Ausführung so gestaltet, daß
die Steuersignale für die Schaltelemente Q2 und Q3 während
dem Zeitintervall, in dem die Lampe DL im stationären akti
vierten Betriebszustand dem Risiko des Erlöschens und dem
Risiko des Betriebs im Phasenvoreilungsmodus unterworfen
ist, unterbrochen werden.
Unter Bezug auf die Fig. 12 bis 14 wird dies noch genauer
beschrieben. Die Steuersignale für die Schaltelemente Q2 und
Q3, ihre Drain-Ströme und neutralen Potentiale sind in den
Fig. 14A und 14B gezeigt. Wie aus den Zeichnungen hervor
geht, entsteht unmittelbar vor dem Anwachsen der Steuer
signale für die Schaltelemente zwischen dem Phasenverzöge
rungsmodus und dem Phasenvoreilungsmodus ein Unterschied des
neutralen Potentials der Schaltelemente Q2 und Q3. In der
folgenden Tabelle ist das neutrale Potential dargestellt.
Wie aus obiger Tabelle hervorgehen wird, erreichen die Steu
ersignale für das Schaltelement Q2 dieses, wenn das neutrale
Potential beider Schaltelemente Q2 und Q3 auf logisch 1 ist,
sie werden aber unterbrochen, wenn ihr neutrales Potential
auf logisch 0 ist, wohingegen die Steuersignale für das
Schaltelement Q3 diesem zugeführt werden, wenn das neutrale
Potential beider Elemente Q2 und Q3 auf logisch 0 ist, sie
werden aber unterbrochen, wenn ihr neutrales Potential auf
logisch 1 ist. Demnach kann man mit der obigen Schaltopera
tion das Umwechseln der Schaltfrequenz der Schaltelemente
unterbinden, wenn der Betrieb der Vorrichtung in den Phasen
voreilungsmodus-Betrieb versetzt wird, und die Belastung für
die Schaltelemente Q2 und Q3 wird vermieden. Den Betrieb der
vorliegenden Ausführungsform kann man mittels einer Schal
tungsanordnung wie in Fig. 13 durchführen, die lediglich mo
difizierte Teilstücke der Schaltung aus Fig. 2 aufweist. Als
eine verwendbare Schaltung der vorliegenden Ausführungsform
kann man auch einen Vollbrückentyp, wie er in Fig. 15 ge
zeigt ist, im Gegensatz zu dem Halbbrückentyp der Fig. 12
verwenden.
Claims (8)
1. Vorrichtung zum Betreiben einer Hochdruck-Gasentladungs
lampe, in der eine Stromwandlerschaltung mit einer Gleich
stromquelle zum Umwandeln des Gleichstromes in einen Wech
selstrom verbunden ist, indem wenigstens zwei Schaltelemente
in der Stromwandlerschaltung durchgeschaltet und geöffnet
werden, eine Reihenresonanzschaltung, die ein induktives
Element und einen Kondensator einschließt, mit der Strom
wandlerschaltung verbunden ist, eine Hochdruck-Gasentla
dungslampe parallel zu dem Kondensator in der Reihenreso
nanzschaltung geschaltet ist, ein Mittel mit der Lampe ver
bunden ist, um den Aktivierungszustand der Lampe zu erken
nen, und in der ein Steuermittel mit der Stromwandlerschal
tung verbunden ist, um die Schaltfrequenz dieser Schaltele
mente in der Stromwandlerschaltung je nach aktiviertem Zu
stand oder unbelastetem Zustand der Lampe zu verändern, da
durch gekennzeichnet, daß die Schaltfrequenz der Stromwand
lerschaltung im unbelasteten Zustand der Hochdruck-Gasent
ladungslampe durch die Steuermittel auf eine Frequenz f₀
eingestellt wird, die größer ist als die Resonanzfrequenz fR
der Reihenresonanzschaltung und in deren Nähe liegt, wobei
die Hochdruck-Gasentladungslampe zur Zündung für eine Hoch
spannung ausgelegt ist, die am Kondensator in der Reihen
resonanzschaltung erzeugt wird, und daß die Schaltfrequenz
der Stromwandlerschaltung im aktivierten Zustand der Hoch
druck-Gasentladungslampe auf eine Frequenz f₁ eingestellt
wird , die niedriger als die Resonanzfrequenz fR der Rei
henresonanzschaltung ist, die aber keine instabile Bogenent
ladung aufgrund von irgendwelchen auftretenden akustischen
Resonanzen verursacht, während der aktivierte Zustand der
Lampe mit einer Spannung, die am Kondensator in der Reihen
resonanzschaltung erzeugt wird, aufrechterhalten wird.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuermittel zum Aufrechterhalten der Schaltfrequenz f₀
nahe der Resonanzfrequenz fR für eine vorbestimmte Zeit
sofort nach dem Zünden der Hochdruck-Gasentladungslampe und
zum Ändern der Schaltfrequenz f₀ auf die Schaltfrequenz f₁,
die niedriger ist als die Resonanzfrequenz fR, nach Ablauf
der vorbestimmten Zeit, ausgebildet ist.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuermittel die Stromwandlerschaltung intermittierend
betätigt, bis die Hochdruck-Gasentladungslampe zündet.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuermittel ausgebildet ist, um die Schaltfrequenz der
Stromwandlerschaltung auf die Frequenz f₁, die keine aku
stische Resonanz verursacht, nach dem Zünden der Hochdruck-
Gasentladungslampe vorübergehend zu ändern, und um die
Stromwandlerschaltung kontinuierlich zu betätigen.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuermittel ausgebildet ist, um fortlaufend die Strom
wandlerschaltung gleichzeitig mit dem Zünden der Hochdruck-
Gasentladungslampe zu betätigen, und um die Schaltfrequenz
der Stromwandlerschaltung für die vorbestimmte Zeit sofort
nach dem Zünden der Hochdruck-Gasentladungslampe bei der
Schaltfrequenz f₀ zu halten, die nahe der Resonanzfrequenz
fR liegt.
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuermittel die Schaltfrequenz der Stromwandlerschal
tung so größer als die Frequenz f₁, die keine akustischen
Resonanzen verursacht, dann einstellt, wenn die Lampenspan
nung der Hochdruck-Gasentladungslampe über einen vorbestimm
ten Wert gestiegen ist, nachdem die Lampe im wesentlichen in
einen stationären Betriebszustand versetzt wurde.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stromwandlerschaltung, wenn die Lampe im Lichtabgabe
betrieb unter Aufblitzen erlischt, momentan in einen Zustand
versetzt wird, der vor dem Zünden der Hochdruck-Gasentla
dungslampe vorherrschte.
8. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß sie ferner Mittel umfaßt, um eine kapazitive Schwingung
an einem Potential an einem Verbindungspunkt zwischen den
zwei Schaltelementen zu erkennen, wenn die Hochdruck-Gas
entladungslampe beim Betreiben dieser kapazitiven Schwingung
unterworfen ist, und um ein Steuersignal zu unterbrechen,
das durch das Steuermittel an die Schaltelemente in der
Stromwandlerschaltung angelegt wird.
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