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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung
zum Betreiben einer Hochdruckentladungslampe mit einem Strom mit
aufeinanderfolgenden Perioden entgegengesetzter Polarität, wobei
die Lampe mit mindestens zwei Hauptelektroden versehen ist, die
in einem gewissen Abstand voneinander plaziert sind, mit folgendem:
- – Eingangsanschlüssen zum
Verbinden einer Versorgungsquelle,
- – Ausgangsanschlüssen zum
Verbinden der Hochdruckentladungslampe, und
- – an
die Eingangsanschlüsse
angekoppelten Mitteln zum Zuführen
des Lampenstroms, dessen aufeinanderfolgende Perioden eine vorbestimmte
Form aufweisen, zur Hochdruckentladungslampe.
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Eine derartige Schaltungsanordnung
ist aus dem US-Patent 5,608,294 bekannt. Die bekannte Schaltungsanordnung
stellt eine Maßnahme
zur Unterdrückung
von Flimmern bei einer Hochdruckentladungslampe bereit und eignet
sich insbesondere zum Betreiben einer Hochdruckentladungslampe in
einem Projektionssystem wie einer Projektions-Fernseheinrtchtung.
In der bekannten Schaltungsanordnung wird die Lampe mit einem Strom
aufeinanderfolgender blockförmiger
Perioden entgegengesetzter Polarität versorgt. Die Unterdrückung des
Flimmerns wird durch Zuführen
eines zusätzlichen
Stroms von Impulsen mit der gleichen Polarität zu Perioden des Lampenstroms
am Ende eines vorbestimmten Bruchteils einer solchen Periode des
Lampenstroms erreicht. Mittels der so umgeformten Stromperiode wird
die Temperatur der Elektrode auf einen relativ hohen Wert angehoben,
und diese hohe Temperatur erhöht
die Stabilität
des Entladungslichtbogens, da der Entladungslichtbogen seinen Ursprung
an der selben Stelle an der Elektrode in jeder kathodischen Phase
hat, und Flimmern wird daher im wesentlichen unterdrückt. Der
Zusatzstrom wird in regelmäßiger Reihenfolge
zugeführt,
vorzugsweise mit jedem aufeinanderfolgenden Impuls. Obwohl bekannt
ist, daß Wechselstrombetrieb von
Hochdruckentladungslampen mit einem niederfrequenten Lampenwechselstrom
eine schnelle Erosion der Elektroden der Hochdruckentladungslampe
(weiterhin auch als die Lampe bezeichnet) verhindert und einen Betrieb
der Lampe mit relativ hohem Wirkungsgrad erlaubt, ist es vorgekommen,
daß mit
der bekannten Schaltungsanordnung betriebene Lampen einen fortlaufenden
Anstieg der Lichtbogenspannung über
eine Betriebszeit von mehreren hundert Stunden aufwiesen, der scheinbar
weiterging, als die Lampe experimentell mehrere tausend Stunden
lang betrieben wurde. Da eine ziemlich konstante Lichtabgabe der
Lampe über
die Lebensdauer der Lampe hinweg von entscheidender Bedeutung für ihre Verwendung
in einem Projektionssystem ist, bildet ein fortlaufender Lichtbogenspannungsanstieg
einen ernsthaften Nachteil bei der Erlangung einer langen Lampenlebensdauer.
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Wenn eine Hochdruckentladungslampe
mit einem Wechselstrom betrieben wird, arbeitet jede Elektrode der
Lampe abwechselnd als Kathode und als Anode während aufeinanderfolgender
Perioden des Lampenstroms. Während
dieser Perioden sagt man, daß sich
die Elektrode in der kathodischen Phase bzw. der anodischen Phase
befindet. Von der Elektrode in der anodischen Phase abgetragenes
Elektrodenmaterial kehrt in der kathodischen Phase als Ionenstrom
zur Elektrode zurück.
Durch diese Transportvorgänge
wird das Verhalten der Elektrodentemperatur während jeder Periode des Lampenstroms
weiter verkompliziert, da sich die Zeitabhängigkeit der Elektrodentemperatur
in der anodischen Phase von der in der kathodischen Phase unterscheidet.
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Mit der Erfindung soll eine Schaltungsanordnung
zum Betreiben einer Hochdruckentladungslampe bereitgestellt werden,
so daß der
oben erwähnte
Nachteil im wesentlichen überwunden
wird und gleichzeitig die bedeutende Unterdrückung von Flimmern der Lampe
während
ihres Betriebes aufrechterhalten wird.
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Gemäß der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung
der im einleitenden Absatz erwähnten
Art für
diesen Zweck dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung mit
- – Mitteln
zum Erkennen eines ersten Parameters, der den Abstand zwischen den
Elektroden anzeigt und ein erstes vom ersten Parameter abhängiges Signal
bildet, und mit
- – Mitteln
zum Umformen der Perioden des Lampenstroms in Abhängigkeit
des so gebildeten ersten Signals versehen ist.
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Es hat sich überraschenderweise herausgestellt,
daß es
mit gesteuerter Umformung der Perioden des Lampenstroms möglich ist,
das Problem eines fortlaufenden Anstiegs der Lampenspannung zu überwinden, ohne
bedeutend in die Unterdrückung
von Lampenflimmern einzugreifen.
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Weitere Verbesserung bezüglich der
Entladungslampenstabilität
wird vorzugsweise erreicht, wenn die Schaltungsanordnung weiterhin
folgendes umfaßt:
- – Mittel
zum Erkennen eines zweiten Parameters, der das Auftreten von Lampenflimmern
anzeigt, und zum Bilden eines zweiten Signals in Abhängigkeit
von dem erkannten zweiten Parameter, und
- – Mittel
zur weiteren Einstellung der Form der aufeinanderfolgenden Perioden
in Abhängigkeit
von dem so gebildeten zweiten Signal.
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Da die Form des die Lampe durchfließenden Stroms
entsprechend der Erkennung des Auftretens von Flimmern geändert wird,
ist es vorteilhafterweise als möglich
erschienen, sowohl das Flimmern auf ein für die optische Projektion voll
annehmbares Niveau zu unterdrücken
und gleichzeitig im wesentlichen Änderungen des Elektrodenabstands
zu steuern und damit einer fortlaufenden Tendenz des Lampenspannungsanstiegs entgegenzuwirken.
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Bei einer Ausführungsform wird der erste Parameter
durch die Lampenspannung gebildet, vorzugsweise über mehrere Perioden gemittelt.
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Bei einer Ausführungsform der Schaltungsanordnung
gemäß der Erfindung
ermöglicht
die Lampenspannung während
jeder aufeinanderfolgenden Periode den zweiten Parameter. Die Verwendung
der Lampenspannung zum Bilden des zweiten Parameters weist den Vorteil
auf, daß dieselbe
Größe für den ersten und
den zweiten Parameter benutzt wird. Dadurch wird die Schaltungsanordnung
vereinfacht. Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform wird die Form der
Lampenspannung während
jeder Periode erkannt und zum Bilden des zweiten Parameters benutzt.
Dies wird vorzugsweise durch Mittel in der Schaltungsanordnung realisiert,
die die Lampenspannung in ausgewählten
Zeitabständen
während
einer solchen Periode messen und die so geformten Werte miteinander
vergleichen. Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform zum Bilden des zweiten
Parameters wird der Wert der Lampenspannung in aufeinanderfolgenden
Perioden zu einem festen Zeitpunkt während jeder Periode, vorzugsweise
zu einem Zeitpunkt eines konstanten Lampenstroms, erkannt. Bei einer
praktischen Ausführungsform
wird dies vorzugsweise mit Messen der Lampenspannung zu einem Zeitpunkt
in der Nähe
des Endes jeder Periode und Vergleichen des Ergebnisses von aufeinanderfolgenden
Perioden mit derselben Polarität
realisiert. Bei einer weiteren Ausführungsform wird der zweite
Parameter durch die Lichtabgabe der Lampe gebildet, beispielsweise
mittels optischer Detektoren, die um einen Anzeigebereich eines
Projektionssystems, beispielsweise am Rand des Anzeigebereichs plaziert
sind.
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Gute Ergebnisse wurden erhalten,
wenn die Frequenz der Perioden entgegengesetzter Polarität des Lampenstroms
aus dem Bereich von 45 Hz – 500
Hz ausgewählt
wurde.
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Obige und weitere Aspekte der Erfindung
werden ausführlicher
unten anhand einer Zeichnung erläutert,
in der:
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1 eine
Ausführungsform
einer Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung
zeigt;
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2 ein
Steuermittel einer Ausführungsform
einer Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung
nach 1 zeigt;
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3 ein
durch die Ausführungsform
nach 2 ausgeführtes Steuerverfahren
zeigt;
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4 eine
einen Teil des Steuerverfahrens nach 3 bildende
Flimmerregelschleife zeigt, und
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5 bis 10 unterschiedliche Formen
aufeinanderfolgender Perioden zeigen, die den durch die Schaltungsanordnung
nach 1 bereitgestellten
Lampenstrom bilden.
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In der 1 bezeichnen
K1 und K2 Eingangsanschlüsse
zur Verbindung mit einer eine Versorgungsspannung zuführenden
Versorgungsspannungsquelle. An K1 und K2 angekoppelte I sind Mittel
zum Erzeugen eines Gleichstrom-Versorgungsstroms. Ausgangsanschlüsse der
Mittel I sind mit entsprechenden Eingangsanschlüssen des Kommutators II verbunden.
Ausgangsanschlüsse
des Kommutators II sind mit der Hochdruckentladungslampe La verbunden,
die mit mindestens zwei Hauptelektroden versehen ist, die in einem
Elektrodenabstand voneinander plaziert sind. III sind Steuermittel
zum Steuern der Form aufeinanderfolgender Perioden entgegengesetzter
Polarität
des der Lampe zugeführten
Stroms durch Steuern der Mittel I und enthalten sowohl Mittel zum
Erkennen eines den Elektrodenabstand anzeigenden ersten Parameters
und Bilden eines ersten Signals in Abhängigkeit vom ersten Parameter
als auch Mittel zum Anpassen des Lampenstroms in Abhängigkeit
von dem so gebildeten ersten Signal. Zusammen bilden die Mittel
I und Mittel II die an die Eingangsanschlüsse angekoppelten Mittel A
zum Zuführen
des Lampenstroms zur Hochdruckentladungslampe, dessen aufeinanderfolgende
Perioden eine vorbestimmte Form aufweisen.
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Die Funktionsweise der in 1 gezeigten Schaltungsanordnung
ist wie folgt.
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Wenn die Eingangsanschlüsse K1,
K2 mit einer Spannungsversorgungsquelle verbunden sind, erzeugen
die Mittel I einen Gleichstromversorgungsstrom aus der durch die
Spannungsversorgungsquelle zugeführten
Versorgungsspannung. Vom Kommutator II wird dieser Gleichstrom in
einen Wechselstrom mit aufeinanderfolgenden Perioden entgegengesetzter
Polarität
umgewandelt. Die Form der aufeinanderfolgenden Perioden des so gebildeten
und der Lampe La zugeführten
Stroms wird durch Steuermittel III gesteuert. Bei einer praktischen
Umsetzung der beschriebenen Ausführungsform
werden die Mittel I durch eine Gleichrichterbrücke, gefolgt von einem Schaltnetzteil,
beispielsweise einem Tiefsetzsteller oder Abwärtsumsetzer, gebildet. Der
Kommutator II umfaßt
vorzugsweise eine Vollbrückenschaltung.
Im Kommutatormittel II sind vorzugsweise auch Lampenzündschaltungen
aufgenommen.
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In der 2 sind
die Steuermittel III zum Steuern der Mittel I ausführlicher
dargestellt. Die Steuermittel III umfassen einen Eingang 1 zum Erkennen
der Lampenspannung, beispielsweise der Spannung an den mit der Lampe
verbundenen Anschlüssen
L1, L2, zum Bilden eines die Lampenspannung darstellenden Signals. Vorzugsweise
wird das die Lampenspannung darstellende Signal durch Erkennen einer
Spannung an einem Verbindungspunkt L3 gebildet, da die so erkannte
Spannung eine Gleichspannung ist, die durch in den Lampenzündschaltungen
erzeugte Zündspannung
nicht gestört
wird. Die Steuermittel III umfassen weiterhin einen Eingang 2 zum
Erkennen des Stroms durch Induktionsmittel L des das Schaltnetzteil
der Mittel I bildenden Wandlers, der mindestens einen Schalter aufweist,
und einen Ausgangsanschluß 3
zum periodischen Schalten des Schalters des Schaltnetzteils in einen
leitenden und einen nichtleitenden Zustand und damit Steuern des Stroms
durch die Induktionsmittel L des Wandlers. Der Eingang 1 ist mit
dem Anschlußstift
P1 einer Mikrosteuerung MC verbunden. Ein Anschlußstift P3
der Mikrosteuerung ist mit einem Eingang 4 einer Verknüpfungsschaltung
SC verbunden. Der Eingang 2 ist mit einem Eingang 5 der Verknüpfungsschaltung
SC verbunden, deren Ausgang O mit dem Ausgangsanschluß 3 verbunden
ist. Die Mikrosteuerung MC bildet Mittel zum Erkennen eines ersten,
den Elektrodenabstand anzeigenden Parameters und Bilden eines ersten
Signals in Abhängigkeit
vom ersten Parameter sowie Mittel zum Erkennen eines zweiten, das
Auftreten von Lampenflimmern anzeigenden Parameters und Bilden eines
zweiten Signals in Abhängigkeit
vom erkannten zweiten Parameter. Die Verknüpfungsschaltung bildet Mittel
zum Umformen der Perioden des Lampenstroms in Abhängigkeit von
dem so gebildeten ersten Signal und Mittel zur weiteren Einstellung
der Form der aufeinanderfolgenden Perioden in Abhängigkeit
von dem so gebildeten zweiten Signal.
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Die Funktionsweise der in 2 dargestellten Schaltungsanordnung,
wobei der Wandler ein Tiefsetzsteller oder Abwärtsumsetzer ist, ist wie folgt.
Die Mikrosteuerung MC ist mit Software für Ausführungsverfahren wie weiter
unten anhand der 3 und 4 erläutert versehen. Die Verfahren
ergeben einen Wandler-Spitzenstromwert, der der Verknüpfungsschaltung
SC am Eingang 4 zugeführt
und als Referenz zum Vergleich mit dem erkannten Strom am Eingang
2 benutzt wird, der ebenfalls der Verknüpfungsschaltung SC am Eingang
5 zugeführt
wird. Auf Grundlage dieses Vergleichs von Stromwerten erzeugt die
Verknüpfungsschaltung
ein Ausschaltesignal am Ausgang O, das den Schalter des Abwärtsumsetzers
in den nichtleitenden Zustand umschaltet, wenn der erkannte Strom
dem Spitzenstromwert gleich ist. Als Ergebnis wird der Strom durch
das induktive Mittel abnehmen. Der Wandlerschalter wird im nichtleitenden
Zustand gehalten, bis der Strom durch das induktive Mittel L Null
wird. Wenn die Verknüpfungsschaltung
SC erkennt, daß der
Wandlerstrom Null wird, erzeugt sie an ihrem Ausgang O ein Einschaltesignal,
das den Schalter des Abwärtsumsetzers
leitend macht. Der Strom durch das induktive Mittel L beginnt nunmehr
anzusteigen, bis er den Spitzenstromwert erreicht. Eine solche Verknüpfungsschaltung
SC ist beispielsweise aus WO 97/14275 bekannt. Als Ergebnis der
durch die Mikrosteuerung MC ausgeführten Verfahren wird der Wert
des Spitzenstroms aufgefrischt.
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Die Erkennung der Lampenspannung
findet mit einer Frequenz statt, die von der Form des durch die Lampe
zu realisierenden Stroms abhängig
ist, und wird durch einen eingebauten Zeitgeber der Mikrosteuerung MC
gesteuert. Die Lampenspannung zum Lampenparameter für die Erkennung
zu machen, hat den Vorteil, daß es
ermöglicht,
daß eine
Leistungsregelung der Lampe von sich aus in die Mikrosteuerungssoftware
eingebaut ist. Wenn der Lampenstrom selbst als Parameter zur Erkennung
benutzt wird, würde
eine Leistungssteuerung nicht nur eine zusätzliche Erkennung der Lampenspannung,
sondern auch ein zusätzliches
Steuerungsverfahren in der Mikrosteuerung erfordern. Bei einer bevorzugten
Ausführungsform
arbeitet der Abwärtsumsetzer
mit einer Frequenz im Bereich von 45 kHz bis 75 kHz.
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3 zeigt
das durch die Mikrosteuerung MC des Steuerungsmittels III nach 2 ausgeführte Steuerungsverfahren. Eine
dargestellte Spannungsregelschleife VC wird regelmäßig, beispielsweise
einmal pro Minute, von einer Flimmerregelschleife FC aus gestartet.
Von einem Start SV ab erkennt der Treiber bei AA, ob die Lampenspannung
außerhalb
eines bevorzugten Bereichs liegt. Die über Eingang 1 dem Anschlußstift P1 zugeführte Lampenspannung
bildet daher den ersten Parameter. Wenn der erste Parameter nicht
außerhalb des
bevorzugten Bereichs liegt, kehrt das Steuerverfahren zur Flimmerregelschleife
FC zurück,
was ausführlich
unten erläutert
wird. Wenn bei AA erkannt wird, daß die Lampenspannung unter
einem Mindestpegel U- liegt, wird die Form der aufeinanderfolgenden
Perioden entgegengesetzter Polarität, die den Lampenstrom bilden,
weiterhin Betriebsmodus genannt, wie bei B gespeichert hergestellt.
Eine zu niedrige Lampenspannung zeigt an, daß der Elektrodenabstand aufgrund
eines Elektrodenspitzenwachstums zu klein geworden ist. Bei BI schaltet
die Steuerung zu einer nächsten
Form von Perioden aus einer Nachschlagetabelle I um, die dem Elektrodenwachstum
entgegenwirkt oder sogar eine Elektrodenabstandszunahme fördert. Die
neue ausgewählte
Form wird in B gespeichert. Dann kehrt das Steuerverfahren zur Schleife
FC zurück.
Wenn die bei AA erkannte Lampenspannung über einem Höchstpegel U+ liegt, wird der
bei C erkannte Betriebsmodus bei CII auf einen nächsten Modus entsprechend einer
Nachschlagetabelle II umgeschaltet, und das Steuerverfahren kehrt
zur Schleife FC zurück.
Der neue ausgewählte
Modus wird bei C gespeichert. Eine zu hohe Lampenspannung zeigt
an, daß der
Elektrodenabstand zu groß geworden
ist, und so ist der neu ausgewählte
Modus ein Modus, der Elektrodenspitzenwachstum fördert. Die Nachschlagetabelle
II ist vorzugsweise die Umkehrung der Nachschlagetabelle I.
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Im Fall der beschriebenen Ausführungsform
sind die erkannten Spannungswerte Werte der Lampenspannung, die
zu einem festen Zeitpunkt jeder aufeinanderfolgenden Periode aufgenommen
werden, vorzugsweise zum Zeitpunkt 0,75 tp, aber mindestens zu einem
Zeitpunkt, an dem die Lampenspannung im allgemeinen stabil ist.
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In einem in 4 dargestellten Diagramm ist die Flimmerregelschleife
FC dargestellt. Von einem Start S erkennt der Treiber bei F, ob
Flimmern vorkommt. Wenn ja, dann wird der Betriebsmodus bei FIII
auf einen nächsten
entsprechend einer Nachschlagetabelle III umgeschaltet. Nach einer
Verzögerungszeit
D, damit sich der Lampenbetrieb stabilisieren kann, schaltet das
Steuerverfahren zur Spannungsregelschleife VC um. Wenn bei F kein
Flimmern erkannt wird, wird bei T bestimmt, ob der Lampenbetrieb
eine Periode > T lang
flimmerfrei ist. Wenn nicht, dann kehrt das Steuerverfahren zu S
zurück.
Wenn jedoch die Lampe für
eine Periode > T flimmerfrei
arbeitet, erzwingt die Steuerprozedur bei FIV das Umschalten auf
einen nächsten
Betriebsmodus entsprechend der Nachschlagetabel le N. Nach einer
Verzögerungszeit
D, damit sich der Lampenbetrieb stabilisieren kann, schaltet das
Steuerverfahren zur Spannungsregelschleife VC um. Die Nachschlagetabelle
N ist vorzugsweise die Umkehrung der Nachschlagetabelle III.
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Hiernach werden anhand der 5 bis 10 unterschiedliche Formen aufeinanderfolgender,
den Lampenstrom bildender Perioden, die unterschiedliche Betriebsmodi
definieren, für
zwei aufeinanderfolgende Perioden mit entgegengesetzter Polarität beschrieben.
Der Strom wird entlang der senkrechten Achse in einem relativen
Maßstab
dargestellt. Entlang der horizontalen Achse wird die Zeit dargestellt.
Für eine
erste Periode TA von einer Zeitdauer tp nach 5 weist der Lampenstrom einen Mittelwert
Im und über
einen ersten Teil der Periode mit Zeitdauer t1 einen niedrigeren
Mittelwert Ie auf, und über
einen zweiten Teil der Periode ist ein Strom I2 größer als
Im. Der Wert des Stroms I1 zu Beginn der Periode t1 entspricht einer
diffusen stabilen Anlagerung der Entladung an einer Elektrode der
Lampe. Für
einen flimmerfreien Betrieb wurde festgestellt, daß 0,3 ≤ Ie/Im ≤ 0,9. Bei
der beschriebenen Ausführungsform
weist das Verhältnis
Ie/Im einen Wert 0,7 und das Verhältnis t1/tp einen Wert 0,2
auf.
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Dieser Modus ermöglicht flimmerfreien Betrieb
und auch ein Wachstum der Elektrodenspitzen und damit eine Verringerung
des Elektrodenabstands.
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6 zeigt
den Lampenstrom eines alternativen Betriebsmodus, bei dem der Strom über den
ersten Teil der Periode auf dem Wert konstant gehalten wird, der
eine diffuse stabile Anlagerung der Entladung an den Elektroden
erlaubt, die hiermit als Glühemission
der Elektrode definiert wird. Der Mittelwert des Stroms über diesen
ersten Teil Ie ist daher maximal dem Höchststrom gleich, der von den
Elektroden durch Glühemission
abgegeben werden könnte.
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Dieser Modus ermöglicht flimmerfreien Betrieb
und auch ein Wachstum der Elektrodenspitzen und damit eine Verringerung
des Elektrodenabstands.
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Nach einem weiteren bevorzugten Modus
ist der sich ergebende Strom in 7 dargestellt.
In diesem Fall ist der Strom I1 zu Beginn der Periode höher als
le.
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Auch dieser Modus ermöglicht flimmerfreien
Betrieb und auch ein Wachstum der Elektrodenspitzen und damit eine
Verringerung des Elektrodenabstands.
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8 zeigt
eine graphische Darstellung des Stroms gemäß einem weiteren Betriebsmodus,
bei dem der Lampenstrom mit einem Impuls derselben Polarität am Ende
der Periode mit einem Wert I3 versehen wird. Zum Erfüllen der
Aufgabe eines stabilen Betriebs (flimmerfrei) ist festgestellt worden,
daß die
Erfordernisse 1,4 ≤ I3/Im ≤ 4 und 0,02 ≤ t3/tp ≤ 0,25 erfüllt werden
sollten, wobei t3 die Impulsbreite ist. Bei einer praktischen Umsetzung
der beschriebenen Ausführungsform
beträgt
der Wert von I3 1,6 Im. Aus Experimenten ist gefolgert worden, daß I3 vorzugsweise
im Bereich 1,6 ≤ I3/Im ≤ 3 gewählt wird.
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Um eine Lampenspannungsverringerung
mit einer Stromform nach 8 zu
bewirken, ist festgestellt worden, daß 0,02 ≤ t3/tb ≤ 0,25 und t2/tp ≥ 0,5 erfüllt werden.
Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn t2/tp ≥ 0,75. Vorzugsweise
erfüllt
tp das Verhältnis
tp = t2 + t3, wobei 0,06 ≤ t3/tp ≤ 0,12.
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9 zeigt
eine Stromform, die sich zum Steigern der Lampenspannung eignet.
Hier sollten die folgenden Verhältnisse
gelten: I2 = I1; 1,3 ≤ I3/Im ≤ 4; 0 ≤ t2/tp ≤ 0,98; 0,02 ≤ t3/tp ≤ 0,25, wobei
t2 die abgelaufene Zeit zwischen dem Beginn der Periode und dem
Beginn des zusätzlichen
Stromimpulses ist.
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Eine Stromform nach der Darstellung
in 10, bei der ein zusätzlicher
Stromimpuls entgegengesetzter Polarität angelegt wird, eignet sich
auch dazu, einen Lampenspannungsanstieg zu verursachen. Die notwendigen
zu erfüllenden
Verhältnisse
sind: I1 = I2; 0,1 ≤ I3/Im ≤ 0,7; 0,5 ≤ t2/tp ≤ 0,98; 0,02 ≤ t3/tp ≤ 0,25. Die Stromform
ist für
eine Lampenspannungssteigerung wirksam, besonders wenn der Strom
am Ende der Periode p geringer als Im ist.
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Eine praktische Ausführungsform
einer Schaltungsanordnung nach der Darstellung in 1 ist für den Betrieb einer Hochdruckentladungslampe
des Typs UHP des Herstellers Philips benutzt worden. Die Lampe wies
einen Nennstromverbrauch von 100 Watt und einen Elektrodenabstand
von nur 1,4 mm auf, wurde mit zwei unterschiedlichen Betriebsmodi
betrieben, die unterschiedliche Formen aufeinanderfolgender Perioden, die
den Lampenstrom bildeten, betrieben. In einem ersten Betriebsmodus
sind die aufeinanderfolgenden Perioden entgegengesetzter Polarität wie in 9 gezeigt geformt. Der Wert
des Stroms in diesem Modus entsprechend I1 wird mittels einer in
der Mikrosteuerungssoftware enthaltenen Leistungsregelung auf einen Nennwert
von 1,06 A geregelt. Der Höchstwert
für I3
ist auf 2,5 A festgelegt. Die Periodendauer tp beträgt 5,6 ms
entsprechend einer Betriebsfrequenz des Kommutatormittels II von
90 Hz, und das Verhältnis
p3/tp wird auf 0,08 geregelt, wobei t2 + t3 = tp. Solange die Lampenspannung
mit einem Nennwert von 85 V über
68 V beträgt,
ist der Strom I3 auf 2,5 A festgelegt. Sollte sich die erkannte
Lampenspannung auf 68 V verringert haben, werden die Perioden durch
das Mittel A umgeformt, indem der Strom I3 in drei Schritten auf
den Wert von I1 herabgesetzt wird, wonach das Mittel A in einen
zweiten Betriebsmodus umschaltet, bei dem der zugeführte Lampenstrom
durch Perioden gebildet wird, die als Rechteckblöcke mit einem Wert geformt
sind, der mit der selben Leistungsregelung, wie für den ersten
Modus erwähnt,
auf denselben Nennwert wie I1 geregelt wird. So beträgt der Spannungsmindestpegel
U- 68 V. Für
den Spannungshöchstpegel
U+ wird ein Wert von 110 V benutzt. Als Mikrosteuerung MC hat sich
ein von Philips hergestellter P87C749EBP als geeignet erwiesen, wenn
er so programmiert wurde, daß er
die Lampenspannung einmal zu einem festen Zeitpunkt während jeder Periode,
vorzugsweise bei 0,75 tp erkennt.
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Die so erkannte Lampenspannung bildet
auch den zweiten Parameter. Die festgestellten Werte aufeinanderfolgender
Perioden gleicher Polarität
werden verglichen, um zu erkennen, wenn die Entladungsanlagerung
an den Elektroden allgemein instabil wird, und dazu benutzt, Lampenflimmern
zu definieren. Für
einen damit festgestellten Spannungsunterschied wird in der Software
ein Wert von ≥ 1
V, der mehr als einmal über eine
Zeitdauer von 2 Minuten auftritt, als Schwellwert für das Auftreten
von Lampenflimmern eingestellt. Bei einer weiteren praktischen Ausführungsform
beruht die Erkennung des Auftretens von Lampenflimmern auf einem
Vergleich der festgestellten Spannungsunterschiede der erkannten
Spannungen mit drei unterschiedlichen Schwellwerten, die jeweils
mit einer getrennten Wiederholungsfrequenz verbunden sind, um sowohl hochfrequentes
als auch niederfrequentes Lampenflimmern mit hoher Genauigkeit zu
erkennen. Die Werte der Schwellwerte und entsprechenden Wiederholungsfrequenzen
sind in einer Tabelle aufgeführt.
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Tabelle
| Spannungswert
in V | Wiederholungsfrequenz
in s |
| 1 | 120 |
| 0,3 | 30 |
| 0,1 | 5 |