DE69029301T2

DE69029301T2 - Anzündanordnung für eine entladungslampe

Info

Publication number: DE69029301T2
Application number: DE69029301T
Authority: DE
Inventors: Kenichi Toshiba Lighting Inui; Tsutomu Toshiba Light Kakitani
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1989-03-27
Filing date: 1990-03-27
Publication date: 1997-04-10
Anticipated expiration: 2010-03-28
Also published as: WO1990011672A1; US5140224A; DE69029301D1; EP0417315A4; EP0417315A1; EP0417315B1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Betreiben einer Entladungslampe und insbesondere auf ein Gerät zum Betreiben einer Entladungslampe, die eine Inverterschaltung verwendet, die eine weiche Startfunktion hat und positiv eine Entladungslampe zu einer Startzeit aufleuchten lassen kann, indem ein Ausgangssignal als ein konstantes Signal gegenüber einer Veränderung in der Spannung einer Stromversorgung gesteuert wird.

Stand der Technik

Ein Gerät zum Betreiben einer Entladungslampe und zum Aufleuchten eines Beleuchtungskörpers mit einem solchen Gerät für eine Entladungslampe sind gewöhnlich bekannt, wobei die Beleuchtungsvorrichtung gestaltet ist, um eine Entladungslampe aufleuchten zu lassen, indem eine elektrische Leistung einer Netzwechselstromversorgung gleichgerichtet und eine gleichgerichtete Leistung durch eine Inverterschaltung invertiert wird. Wenn in dem Gerät und dem Beleuchtungskörper eine Versorgungsspannung, die an der Beleuchtungsvorrichtung anliegt, sich in einem Ausmaß von 10 % verändert, dann ändert sich ein zu der Entladungslampe gespeister elektrischer Strom in einem Ausmaß von etwa 15 %. Daher schwankt ein Ausgangssignal stark gegenüber einer Veränderung einer Eingangsspannung.
Wenn eine derartige Entladungslampe mit einen Ausgangssignal einer niedrig stehenden Inverterschaltung zum Aufleuchten gebracht wird, leuchtet sie nicht vollständig auf, was ein Problem darstellt.
Weiterhin muß ein Gerät zum Betreiben einer Entladungslampe mit einer weichen Startfunktion einen Widerstand großer Kapazität verwenden und wird in seinem Schaltungsaufbau komplex. Es ist daher schwierig, eine Vorrichtung eines weichen Startfunktionstyps mit niedrigem Aufwand aus Gründen der Herstellungskosten zu fertigen.
Däs zum Stand der Technik zählende Dokument DE-A- 32 22 994 offenbart ein Gerät ähnlich zu demjenigen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 oder des Patentanspruches 2, wobei jedoch eine Last als eine induktive Last oder eine ohmsche Last mit einer induktiven Komponenten und nicht als eine Entladungslampe angegeben ist.
Jedoch ist es bereits aus dem Dokument US-A-4 727 470 bekannt, daß Entladungslampen in vorteilhafter Weise angesteuert werden können, indem die Sättigungszeit eines Stromtransformators bzw. -wandlers verändert wird.
Schließlich offenbart das zum Stand der Technik zählende Dokument GB-A-2 106 339 ein Gerät, bei dem ein Impedanzelement mit einer Steuerwicklung eines Basisansteuertransformators verbunden ist, um einen Strom in der Steuerwicklung zu steuern, indem eine Impedanz verändert wird.

Offenbarung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein wenig aufwendiges Gerät zum Betreiben einer Entladungslampe vorzusehen, das eine weiche Startfunktion hat und das ein konstantes Ausgangssignal gegenüber einer Versorgungsspannungsänderung und einen konstanten Lichtausgang bei einer Entladungslampe liefern kann und das die Entladungslampe bei einer Beleuchtungszeit positiv aufleuchten läßt, indem ein Ausgangssignal gesteuert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung ein Entladungslampen-Betriebsgerät vor, wie dieses im Patentanspruch 1 angegeben ist.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Es sei darauf hingewiesen, daß lediglich Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, wohingegen die Fig. 1, 4, 5, 9 und 10 lediglich Schaltungsdiagramme darstellen, die nicht unter den Bereich der Patentansprüche fallen, jedoch nützlich für das Verständnis der Erfindung sind. Mit anderen Worten:
Fig. 1 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein erstes Gerät zum Betreiben einer Entladungslampe zeigt,
Fig. 2 ist ein Zeitsteuerdiagramm zum Erläutern des Betriebs einer weichen Startschaltung in dem Gerät von Fig. 1,
Fig. 3 ist eine Kennlinienkurve, die eine Frequenz/Ausgangssignal-Beziehung einer Inverterschaltung in dem Gerät von Fig. 1 zeigt,
Fig. 4 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein zweites Gerät zum Betreiben einer Entladungslampe zeigt,
Fig. 5 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein drittes Gerät zum Betreiben einer Entladungslampe zeigt,
Fig. 6 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein viertes Gerät zum Betreiben einer Entladungslampe gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 7 ist eine Darstellung, die einen weichen Startbetrieb bei vollem Licht und abgeblendetem Licht bei dem Gerät von Fig. 6 zeigt,
Fig. 8 ist eine Kennlinienkurve, die eine Spannung/Strom-Beziehung des Gerätes von Fig. 6 zeigt,
Fig. 9 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein fünftes Gerät zum Betreiben einer Entladungslampe zeigt, und
Fig. 10 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein sechstes Gerät zum Betreiben einer Entladungslampe zeigt.
In Fig. 1 bedeutet ein Bezugszeichen 12 eine Netzwechselstromversorgung, die mit einem Wechselstromeingangsanschluß einer Gleichrichterschaltung 14 verbunden ist. Ein Elektrolytkondensator 16 zum Glätten liegt zwischen den Gleichstromausgangsanschlüssen einer Gleichrichterschaltung 14. Leistungs-MOS-Typ-Feldeffekttransistoren 18 und 20 in einer Reihenanordnung haben ihre Drain-Source- Schaltungen parallel zu dem Elektrolytkondensator 16, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, und dienen als Schaltelemente. Ein Ende einer Primärwicklung 24 eines sättigbaren Stromtransformators 22 zur Rückkopplung ist mit einem Verbindungspunkt zwischen der Source des Feldeffekttransistors 18 und der Drain des Feldeffekttransistors 20 verbunden. Ein Ende einer ersten Sekundärwicklung 26 des sättigbaren Stromtransformators 22 ist mit einem Verbindungspunkt der Primärwicklung 24 verbunden. Das andere Ende der ersten Sekundärwicklung 26 ist mit dem Gate des Feldeffekttransistors 18 über einen Widerstand 28 verbunden. In ähnlicher Weise ist ein Ende einer zweiten Sekundärwicklung 30 des sättigbaren Stromtransformators 22 mit der Source des Feldeffekttransistors 20 verbunden. Das andere Ende der Sekundärwicklung 30 ist mit dem Gate des Feldeffekttransistors 20 über einen Widerstand 32 verbunden, und der sättigbare Stromtransformator 22 ist von einem derartigen Typ, daß die Primärwicklung 24, die erste Sekundärwicklung 26, die zweite Sekundärwicklung 30 und die Steuerwicklung 36 magnetisch mit einem sättigbaren Kern 34 als einem gemeinsamen Magnetpfad gekoppelt sind. Diese Elemente bilden zusammen mit zwei Feldeffekttransistoren 18 und 20, dem sättigbaren Stromtransformator 22 usw. eine seibsterregte Halbbrücken-Typ-Inverterschaltung 38.
Das andere Ende der Primärwicklung 24 in dem sättigbaren Stromtransformator 22 ist über eine Drossel 40 mit einem Leuchtfaden 44 einer Entladungslampe 42 verbunden. Der andere Leuchtfaden 46 der Entladungslampe 42 ist über einen Kondensator 48 oder 50 mit dem Gleichstromausgang der Gleichrichterschaltung 14 verbunden. Ein Startkondensator 52 liegt zwischen den beiden Leuchtfäden 44 und 46.
Eine Reihenschaltung von Spannungsteilerwiderständen 54 und 56 liegt parallel zu den Kondensatoren 48 und 50. Ein Elektrolytkondensator 58 zum Aufladen liegt parallel zu dem Widerstand 56. Ein Verbindungspunkt der Spannungsteilerwiderstände 54 und 56 ist über eine Zener-Diode 60 mit der Basis eines Transistors 64 verbunden, der eine Impedanzschaltung 62&sub1; als eine weiche Startschaltung bildet. Der Transistor 64 hat einen Kollektor, der mit einer Reihenschaltung aus Widerständen 66 und 68 verbunden ist, und einen Emitter, der an einen negativen Ausgangsanschluß der Gleichrichterschaltung 14 angeschlossen ist, das heißt, die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 64 ist mit dem Widerstand 68 verbunden.
Eine Reihenschaltung eines Widerstandes 70 und eines Kondensators 72 ist mit beiden Enden der Reihenschaltung der Widerstände 66 und 68, das heißt, mit einem Ausgangsanschluß der Impedanzschaltung 62&sub1; verbunden. Weiterhin ist ein Gleichstromausgangsanschluß einer Reihenschaltung 74 zwischen beiden Enden der oben erwähnten Reihenschaltung vorgesehen. Die Steuerwicklung 36 eines sättigbaren Stromtransformators 22 ist mit dem Wechselstromeingangsanschluß der Gleichrichterschaltung 74 verbunden.
Der Betrieb des ersten Entladungslampenbetriebsgerätes wird im folgenden erläutert.
Ein Netzwechselstrom, der von der Netzwechselstromversorgung 12 eingespeist ist, wird durch die Gleichrichterschaltung 14 und den Feldkondensator 16 gleichgerichtet und geglättet. Dann wird der elektrische Strom zu der Primärwicklung 24 des sättigbaren Stromtransformators 22 gespeist, und wenn der sättigbare Kern gesättigt ist, wird er an dem Stromtransformator invertiert. Nach wiederholter Inversion infolge der Sättigung werden die Feldeffekttransistoren 18 und 20 abwechselnd für jede Inversion ein- und ausgeschaltet. Indem so vorgegangen wird, wird der Gleichstrom in Wechselstrom umgesetzt, um die Entladungslampe 42 einschalten zu lassen.
Während einer Periode (etwa 0,5 bis 1 Sekunde), in der der Elektrolytkondensator 58 bei einer Startzeit aufgeladen wird, wird ein Potential auf dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 54 und 56 auf einen niedrigeren Pegel als eine Zener-Spannung an der Zener-Diode 60 gebracht. Aus diesem Grund wird der Transistor 64 in dem Aus-Zustand gehalten, da ein Basisstrom zu der Basis des Transistors 64 gespeist wird. Somit wird ein elektrischer Strom, der durch den Widerstand 68 in der Impedanzschaltung 62&sub1; fließt, nicht überbrückt, was die Impedanz einer geschlossenen Schaltung höher macht, die mit dem Gleichstromausgangsanschluß der Gleichrichterschaltung 74 gekoppelt ist. Eine Steigerung in der Impedanz führt zu einer kleineren Sättigungszeit des sättigbaren Kernes 34. Eine Steigerung in der Ausgangsfrequenz verkürzt eine vorbestimmte Zeitdauer bei der Startzeit von etwa 0,5 bis 1 Sekunde.
Nach Aufladen des Elektrolytkondensators 58 wird ein Potential an dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 54 und 56 zu einem höheren Pegel als eine Zener-Spannung über der Zener-Diode 60. Dann wird ein Basisstrom zu der Basis des Transistors 64 gespeist, und ein Strom über dem Widerstand 68 wird zu dem Transistor 64 überbrückt.
Somit wird eine Impedanz in dem geschlossenen Pfad, der mit dem Gleichstromausgangsanschluß der Gleichrichterschaltung 74 verbunden ist, kleiner gemacht. Eine kleinere Impedanz führt zu einer kürzeren Sättigungszeit für den sättigbaren Kern 34. Auf diese Weise wird, wie in Fig. 2 gezeigt ist, die Ausgangsfrequenz abgesenkt, und das Ausgangssignal wird angehoben, was es ermöglicht, daß die Entladungslampe 42 voll aufleuchtet.
Die Lastschaltung bildet eine LC-Resonanzschaltung, die aus der Primärwicklung des sättigbaren Stromtransformators 23, der Drossel 40 und den Kondensator 48 und 50 aufgebaut ist. Die Frequenz/Ausgangssignal-Beziehung ist in Fig. 3 dargestellt. Es sei angenommen, daß eine größere Impedanz für den maximalen Ausgangswert (Frequenz f0) der LC-Resonanzschaltung eingestellt ist, und in diesem Fall wird die Frequenz zu beispielsweise f2 gemacht. Dann ist ein eingeschlossenes Ausgangssignal auf einen abgeblendeten Zustand abgesenkt. Andererseits sei angenommen, daß die Frequenz zu beispielsweise f1 gegenüber einer kleineren Frequenz gemacht wird. Dann ist das Ausgangssignal hoch im Vergleich mit der Frequenz f2. Es ist zu sehen, daß ein voll aufgeleuchteter Zustand erhalten wird.
Ein zweites Gerät zum Betreiben einer Entladungslampe (nicht innerhalb des Bereiches der Erfindung) wird nunmehr anhand der Fig. 4 erläutert.
Das Gerät zum Betreiben einer Entladungslampe, wie dieses in Fig. 4 gezeigt ist, ist von einem derartigen Typ, daß eine Einstellverbesserungsschaltung 76&sub1;, die als eine veränderliche Ausgangsschaltung und eine konstante Ausgangsschaltung wirkt, dem in Fig. 4 gezeigten Gerät beigefügt ist. Die gleichen Bezugszeichen werden verwendet, um Teile oder Elemente zu bezeichnen, die denjenigen entsprechen, die in Fig. 4 dargestellt sind, und weitere Erläuterungen sind daher weggelassen.
In der in Fig. 4 gezeigten Anordnung liegt eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 78 und einem veränderlichen Widerstand 80 zwischen einem positiven Ausgangsanschluß einer Gleichrichterschaltung 14 und einem Verbindungspunkt zwischen dem Kollektor eines Transistors 64 und einem Widerstand 68. Ein positiver Ausgangsanschluß, d.h. ein Gleichstrom-Ausgangsanschluß einer Gleichrichterschaltung 74 liegt über einen Widerstand 82 an einem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 78 und dem veränderlichen Widerstand 80. Der Emitter eines Transistors 84 und der Kollektor eines Transistors 86 liegen zwischen dem Widerstand 82 und dem Gleichstromausgangsanschluß der Gleichrichterschaltung 74. Der Transistor 84 ist mit seiner Basis mit einem Abgriff des veränderlichen Widerstandes 80 verbunden und mit seinem Kollektor an die Basis des Transistors 86 angeschlossen. Weiterhin ist der Emitter des Transistors 86 über einen Widerstand 88 mit einem negativen Ausgangsanschluß, d.h. einem Gleichstromausgangsanschluß der Gleichrichterschaltung 74, verbunden. Eine Diode 90 und eine Zener-Diode 92 liegen in einer angezeigten Polaritätsbeziehung zwischen dem positiven Ausgangsanschluß, d.h. dem Gleichstromausgangsanschluß, der Gleichrichterschaltung 74 und einem gemeinsamen Punkt zwischen dem Widerstand 68 und dem Emitter eines Transistors 64.
Hier liefern die Widerstände 54, 56 und 58, der Elektrolytkondensator 58, der Transistor 64 und die Zener-Diode 60 eine Impedanzschaltung 62, die als eine weiche Startschaltung dient. Die Transistoren 78, 82 und 88, der veränderliche Widerstand 80 und die Transistoren 84 und 86 bilden eine Einstellverbesserungsschaltung 76&sub1;, die als die oben erwähnte variable Ausgangsschaltung und die oben erwähnte konstante Ausgangsschaltung dient.
Der Betrieb der zweiten Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung wird nunmehr erläutert.
Eine selbsterregte Halbbrücken-Typ-Inverterschaltung 38 setzt wie bei dem ersten Gerät einen Gleichstrom in einen Wechselstrom um. Wenn zu dieser Zeit der Widerstandswert des veränderlichen Widerstandes 80 schwankt, ändern sich die Basisströme der Transistoren 84 und 86, was eine Sättigungszeit für den Sättigungskern 34 und eine Frequenz verändert. Daher ändert sich ein Ausgangssignal der Inverterschaltung 38 gemäß einer Änderung in einem Widerstandswert des veränderlichen Widerstandes 80.
Zu einer Startzeit erlaubt es eine vorbestimmte Zeitdauer, die der Elektrolytkondensator 58 braucht, um den Elektrolytkondensator 58 aufzuladen, eine höhere Impedanz in einem geschlossenen Pfad auf der Ausgangsseite der Gleichrichterschaltung 74 zu erzielen. Indem so vorgegangen wird, ist eine höhere Frequenz bei der Inverterschaltung 38 eingeschlossen, was eine Entladungslampe 42 auf einen niedrigen Ausgangspegel erwärmt. Wenn der Transistor 64 aufgrund des Ladens des Elektrolytkondensators 58 eingeschaltet wird, ist eine niedrigere Impedanz in dem geschlossenen Pfad auf der Gleichstromausgangsseite der Gleichrichterschaltung 74 eingeschlossen, was die Frequenz absinken läßt. Zu der Zeit eines normalen Ausgangspegels startet die Entladungslampe 42.
Bei einem Eingangsspannungsanstieg auf der Inverterschaltung 38 wird ein Eingangsbasisstrom in den Transistor 86 vermindert. Daher wird eine Impedanz in dem geschlossenen Pfad über den Gleichstromausgangsanschlüssen der Gleichrichterschaltung 74 hoch, was eine Sättigungszeit für den sättigbaren Kern 34 verkürzt. Indem so vorgegangen wird, ist eine höhere Frequenz bei der Inverterschaltung 38 eingeschlossen, in welchem Fall selbst ein Anstieg einer Eingangsspannung keinen Anstieg in einem Ausgangspegel der Inverterschaltung 38 verursacht.
Andererseits verursacht ein Abfall in der Eingangsspannung der Inverterschaltung 38 eine Steigerung in einem Eingangsbasisstrom des Transistors 86. Dann ist eine niedrigere Impedanz in dem geschlossenen Pfad zwischen den Gleichstromausgangsanschlüssen des sättigbaren Kernes 34 eingeschlossen. Indem so vorgegangen wird, ist eine niedrigere Frequenz für die Inverterschaltung 38 eingeschlossen, was den Ausgangspegel der Inverterschaltung 38 nicht vermindert, selbst wenn eine Eingangsspannung herabgesetzt ist.
Es folgt, daß selbst eine Änderung im Eingangsspannungspegel der Inverterschaltung 38 keine Änderung im Ausgangsspannungspegel verursacht. Somit kann ein zu einer Entladungslampe 42 gespeister elektrischer Strom bei einem vorbestimmten Helligkeitspegel gehalten werden, ohne verändert zu werden.
Ein drittes Gerät zum Betreiben einer Entladungslampe (nicht innerhalb des Bereiches der vorliegenden Erfindung) wird nunmehr anhand der Fig. 5 erläutert. In Fig. 5 sind die gleichen Bezugszeichen verwendet, um Teile oder Elemente zu bezeichnen, die denjenigen entsprechen, die in den Fig. 1 und 4 gezeigt sind, und eine weitere Erläuterung ist daher aus Gründen der Kürze weggelassen.
Ein Varistor 96 liegt zwischen beiden Enden einer Netzwechselstromversorgung 12 über eine Sicherung 94. Erste und zweite Wicklungen 100 und 102 eines Transformators 98 zur Rauschverhinderung liegen an einem Ende über dem Varistor 96. Ein Kondensator 104 ist mit dem anderen Ende der ersten und zweiten Wicklungen 100 und 102 des Transformators verbunden. Die erste Wicklung 100 in dem Transformator ist an dem anderen Ende mit der Drain eines Feldeffekttransistors 108 über eine Diode 106 der angezeigten Polaritäten und mit der Source eines Feldeffekttransistors 20 über die Source eines Feldeffekttransistors 20 verbunden. Das heißt, die Dioden 106 und 108 sind mit Kathode-Anode verbunden und bilden eine Gleichrichterschaltung 14, wie diese oben angegeben ist.
Eine Reihenschaltung eines Widerstandes 110 und eines Kondensators 20 liegen zwischen der Drain des Feldeffekttransistors 18 und der Source des Feldeffekttransistors 20. Ein Kondensator 114 liegt zwischen der Drain und der Source des Feldeffekttransistors 18. Eine Reihenschaltung eines Widerstandes 118 und einer Diode 116 der in Fig. 5 angegebenen Polaritäten liegt zwischen der Source und dem Feldeffekttransistor 18 und einem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 110 und dem Kondensator 112. Ein Zweirichtungs-Zweianschluß-Thyristor (SSS) 120 liegt zwischen dem Gate des Feldeffekttransistors 20 und einem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 110 und dem Kondensator 112.
Ein wärmeempfindlicher Schalter 122, der thermisch mit einer Drossel 40 gekoppelt ist, liegt zwischen dem anderen Anschluß der zweiten Wicklung 102 des Transformators 98 und einem Glüh- oder Leuchtfaden 46 einer Entladungslampe 52. Der wärmeempfindliche Schalter 122 dient dazu, die Netzwechselstromversorgung 12 von der Inverterschaltung 38 abzuschalten, wenn ein abnormaler Überstrom durch die eingeschlossene Schaltung fließt. Eine Parallelschaltung eines Elektrolytkondensators 124 und eines Widerstandes 126 liegt zwischen der Kathode der Diode 106 und dem Glühfaden 46. In ähnlicher Weise liegt ein Elektrolytkondensator 128 zwischen der Anode einer Diode 108 und dem Glühfaden 46.
Ein Widerstand 130 liegt zwischen einem Verbindungspunkt zwischen den Elektrolytkondensatoren 124 und 128 und einem Verbindungspunkt zwischen einem Widerstand 56 und einer Zener-Diode 60. Eine Reihenschaltung eines Widerstandes 78 und eines Kondensators 132 liegt zwischen der Kathode der Diode 106 und der Anode der Diode 108 und weist einen Verbindungspunkt auf, der über einen Widerstand 134 mit einem Ende eines veränderlichen Widerstandes 80 verbunden ist. Der Widerstand 80 liegt am anderen Ende an einem Verbindungspunkt zwischen dem Kollektor eines Transistors 64 und einem Widerstand 68 über einen Widerstand 136. Hier bilden die Widerstände 56, 68 und 136, der Elektrolytkondensator 58, der Transistor 64 und die Zener-Diode 60 eine Impedanzschaltung 62&sub3;, die als eine weiche Startschaltung arbeitet. Widerstände 82, 88 und 136, der veränderliche Widerstand 80 und Transistoren 84 und 86 bilden eine Einstellverbesserungsschaltung 76&sub2;, die als eine veränderliche Ausgangsschaltung und als eine konstante Ausgangsschaltung dient.
Weiterhin liegt eine Reihenschaltung aus Dioden 138 und 140 und diejenige aus Dioden 142 und 144 parallel zu der Reihenschaltung eines Widerstandes 70 und eines Kondensators 72, wobei diese Dioden in diesen Reihenschaltungen die in Fig. 5 angezeigten Polaritäten haben und als eine Gleichrichterschaltung 74 dienen. Eine Steuerwicklung 36, wie diese oben erläutert ist, weist ein Ende auf, das zwischen den Dioden 138 und 140 liegt, während das andere Ende zwischen den Dioden 142 und 144 vorgesehen ist.
Der Betrieb des dritten Gerätes wird nunmehr erläutert.
Ein Netzwechselstrom wird von der Netzwechselstromversorgung 12 zu der Gleichrichterschaltung 14 gespeist, wo er gleichgerichtet wird. Eine Spannung liegt abwechselnd an den Feldeffekttransistoren 18 und 20 über die ersten und zweiten Sekundärwicklungen 26 und 30 in einem sättigbaren Stromtransformator 22. Auf diese Weise werden die Feldeffekttransistoren 18 und 20 abwechselnd betrieben. In einer vorbestimmten Zeitdauer bis zu dem Laden des Elektrolytkondensators 58 zu einer Startzeit ist eine größere Impedanz in einer geschlossenen Schaltung auf der Ausgangsseite der Gleichrichterschaltung 74 enthalten, da der Transistor 64 nicht eingeschaltet ist. Somit wird die Ausgangsfrequenz der Impedanzschaltung 62&sub3; abgesenkt, was es der Entladungslampe 42 erlaubt, in einer weichen Startweise betrieben zu werden. In einer normalen Zeit im Anschluß an das Laden des Elektrolytkondensators 58 wird der Transistor 64 eingeschaltet, was es erlaubt, einen elektrischen Strom in dem Widerstand 68 zu dem Transistor 64 zu überbrücken. Indem so vorgegangen wird, wird eine Impedanz in der geschlossenen Schaltung auf dem Gleichstromausgang der gleichgerichteten Schaltung 74 abgesenkt, und ein Ausgangspegel der Inverterschaltung 38 wird gesteigert, was es der Entladungslampe 42 ermöglicht, in einer normalen Weise aufzuleuchten.
Zu dieser Zeit ändert sich die Sättigungszeit des sättigbaren Kernes 34 durch Verändern eines Widerstandswertes für den Transistor 84, der mit dem veränderlichen Widerstand 80 verbunden ist. Es ist somit möglich, das Ausgangssignal der Inverterschaltung 38 zu verändern.
Bei einer angehobenen Versorgungsspannung ist ein Ersatzwiderstandswert in der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 86 gesteigert, und eine Impedanz in dem geschlossenen Pfad auf dem Gleichstromausgangsanschluß der Gleichrichterschaltung 74 ist erhöht. Dann ist die Sättigungszeit in dem sättigbaren Kern 34 verkürzt, und eine Hochfrequenz ist bei der Inverterschaltung 38 eingeschlossen, was einen niedrigen Ausgang liefert. Bei der abgesenkten Versorgungsspannung ist andererseits ein Ersatzwiderstandswert in der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 86 vermindert, und eine Impedanz ist in dem geschlossenen Pfad auf dem Gleichstromausgangsende der Gleichrichterschaltung 74 herabgesetzt. Die Zeit, in der der sättigbare Kern gesättigt ist, ist verlängert, und die Frequenz in der Inverterschaltung 38 ist vermindert, um so einen hohen Ausgangspegel zu erzeugen.
Selbst wenn sich eine Versorgungsspannung verändert, ist ein Eingangsstrom der Entladungslampe 42 auf einen vorbestimmten Pegel gehalten, indem ein Ausgangssignal der Inverterschaltung 38 konstant gemacht wird. Es ist somit möglich, eine konstante Helligkeit auf der Entladungslampe zu erhalten.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nunmehr anhand der Fig. 6 erläutert. In Fig. 6 werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, um Teile oder Elemente zu bezeichnen, die denjenigen entsprechen, die in den Fig. 1, 4 und 5 gezeigt sind, und aus Gründen der Kürze ist eine weitere Erläuterung weggelassen.
Das Ausführungsbeispiel umfaßt das dritte Gerät und eine abgeblendete Lichtschalterschaltung 146 sowie eine Volllicht-Startschaltung 148. Mit anderen Worten, die Abblendschaltung 146 umfaßt einen Transistor 150, dessen Kollektor und Emitter an der Basis und dem Emitter eines Transistors 64 in einer weichen Startschaltung 62&sub3; liegen. Eine Reihenschaltung einer Zener-Diode 152 und eines Schalters 154 und ein Elektrolytkondensator 156 in einer Vollicht-Startschaltung 148 liegen, wie in Fig. 6 gezeigt ist, zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 150, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist.
In der Vollicht-Startschaltung 148 liegt ein Widerstand 158 zwischen einem Elektrolytkondensator 156 und einem Verbindungspunkt der Elektrolytkondensatoren 124 und 128, und eine Reihenschaltung aus Widerständen 160 und 162 liegt über dem Elektrolytkondensator 128. Die Basis des Transistors 166 ist mit einem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 160 und 162 über eine Zener-Diode 164 verbunden. Der Kollektor des Transistors 166 ist über einen Widerstand 168 mit einem anderen Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 160 und 162 und mit der Basis des Transistors 170 verbunden. Der Emitter des Transistors 166 ist mit demjenigen des Transistors 170 und mit einem Verbindungspunkt der Elektrolytkondensatoren 124 und 128 verbunden. Der Kollektor des Transistors 170 ist mit dem Schalter 154 verbunden, und ein Widerstand 172 liegt zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 170.
Selbst bei dem so angeordneten Gerät zum Betreiben einer Entladungslampe wandelt eines selbsterregte Halbbrückenschaltung 38 einen Gleichstrom in einen Wechselstrom wie in dem Fall des in Fig. 5 gezeigten Gerätes um. Bei abgeschaltetem Schalter 154 fließt kein Strom zu der Basis des Transistors 150, so daß dieser ausgeschaltet ist. Indem so vorgegangen wird, wird ein Basisstrom zu dem Transistor 64 gespeist, der diesen einschalten läßt. Ein Strom im Widerstand 68 wird zu dem Transistor 64 überbrückt. Dann wird die Impedanz der Impedanzschaltung 76&sub3; abgesenkt, und die eingeschlossene Frequenz wird erniedrigt, was die Entladungslampe 42 in einer Vollichtweise aufleuchten läßt.
Bei eingeschaltetem Schalter 154 wird andererseits ein Strom zu der Basis des Transistors 150 gespeist, was den Transistor 150 einschalten läßt. Der Basisstrom des Transistors 64 wird überbrückt. Der Transistor 64 wird abgeschaltet, und eine höhere Impedanz ist in der Impedanzschaltung 76&sub3; eingeschlossen. Eine hohe Impedanz führt zu einer Verminderung im Ausgangspegel der Entladungslampe 42. Auf diese Weise wird Licht in zwei Stufen durch Ein- und Ausschalten des Schalters 154 abgeblendet.
Wenn die Entladungslampe 42 gestartet wird, wird ein weicher Start ausgeführt. Da der Elektrolytkondensator 156 nicht geladen ist, selbst wenn beispielsweise der Schalter 154 eingeschaltet ist, wird der Transistor 150 nicht eingeschaltet, bis eine Spannung an dem Elektrolytkondensator 156 eine Zener-Spannung der Zener-Diode 152 überschreitet. Aus diesem Grund wird die Entladungslampe notwendigerweise in einer Vollicht-Startweise für 2 Sekunden betrieben, nachdem die Entladungslampe gestartet wurde, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist.
Selbst wenn gemäß dem Ausführungsbeispiel die Entladungslampe in einer abgeblendeten Weise bei beispielsweise eingeschaltetem Schalter 154 aufleuchtet, wird sie notwendigerweise in einer Vollichtweise gestartet, und es liegt kein Abfall in einer Sekundärspannung vor, was das Startvermögen der Lampe verbessert.
Ein fünftes Entladungslampen-Betriebsgerät (nicht im Bereich der Erfindung) wird nunmehr im folgenden der Fig. 9 erläutert. In Fig. 9 werden die Bezugszeichen verwendet, um Teile oder Elemente entsprechend zu denjenigen zu bezeichnen, die in den Fig. 1 und 4 bis 6 gezeigt sind, und eine weitere Erläuterung ist aus Gründen der Kürze weggelassen.
In Fig. 9 liegt ein Kondensator 174 zwischen Drain und Source eines Feldeffekttransistors 18. In ähnlicher Weise liegt ein Kondensator 176 über der Drain und der Source eines Feldeffekttransistors 20. Eine Reihenschaltung einer Diode 178 und eines Widerstandes 180 liegt parallel zu einem Widerstand 28, der zwischen dem Gate des Feldeffekttransistors 18 und einer ersten Sekundärwicklung 26 eines sättigbaren Stromtransformators 22 angeschlossen ist. Eine Reihenschaltung einer Diode 182 und eines Widerstandes 184 liegt parallel zu einem Widerstand 32, der zwischen einer zweiten Sekundärwicklung 28 des sättigbaren Stromtransformators 22 und dem Gate des Feldeffekttransistors 20 angeschlossen ist.
Der Betrieb des fünften Gerätes wird im folgenden erläutert.
Ein Netzwechselstrom wird von einer Netzwechselstromversorgung 12 zu einer Gleichrichterschaltung 14 gespeist, wo er gleichgerichtet wird. Ein entsprechender Strom wird in einen Wechselstrom durch den Betrieb der zwei Feldeffekttransistoren 18 und 20 umgewandelt. Da in einer weichen Startschaltung 62&sub4; ein Transistor 64 ausgeschaltet wird, bis ein Elektrolytkondensator 58 zu einer Startzeit aufgeladen wird, wird eine Impedanz in einem geschlossenen Pfad auf der Ausgangsseite einer Gleichrichterschaltung 74 erhöht. Somit wird die Sättigungszeit eines sättigbaren Kernes 34 beschleunigt, und die Ausgangsfrequenz einer Impedanzschaltung 62&sub3; wird höher, was das Ausgangssignal einer Inverterschaltung 38 auf einen niedrigeren Pegel unterdrückt. Als ein Ergebnis wird eine Entladungslampe 42 in einer weichen Startweise gestartet. Danach wird nach dem Aufladen des Elektrolytkondensators 58 der Transistor 64 eingeschaltet, und eine niedrigere Impedanz wird in einem geschlossenen Pfad auf der Gleichstromausgangsseite der Gleichrichterschaltung 74 erzeugt. Die Sättigung des Kernes 34 dauert eine längere Zeitdauer an. Auf diese Weise wird die eingeschlossene Frequenz abgesenkt, und die Inverterschaltung 38 erzeugt einen normalen Ausgangspegel. Die Entladungslampe 42 leuchtet bei einem normalen, vorbestimmten Helligkeitspegel.
Ein sechstes Entladungslampen-Betriebsgerät (nicht im Bereich der Erfindung) wird im folgenden anhand der Fig. 10 erläutert). In Fig. 10 werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, um Teile oder Elemente zu bezeichnen, die denjenigen der vorangehenden Ausführungsbeispiele entsprechen, und jegliche weitere Erläuterung ist aus Gründen der Kürze weggelassen.
Ein Gerät zum Betreiben einer Entladungslampe, wie diese in Fig. 10 gezeigt ist, umfaßt eine Vielzahl (2 in diesem Ausführungsbeispiel) von Entladungslampen anstelle der Entladungslampe 42 in dem in Fig. 9 gezeigten Gerät sowie eine Einstellverbesserungsschaltung 76&sub2;, die zwischen den Gleichstromausgangsanschlüssen einer Gleichrichterschaltung 14 über Widerstände 186 und 78 sowie Widerstände 136 und 68 angeschlossen ist. Das heißt, eine Entladungslampe 42&sub1; liegt an einem Startkondensator 52&sub1;, der zwischen Glühfäden 44&sub1; und 46&sub1; vorgesehen ist, und eine Entladungslampe 42&sub2; ist mit einem Startkondensator 52&sub2; verbunden, der zwischen zwei Glühfäden 44&sub2; und 46&sub2; angeordnet ist. Die Entladungslampen 42&sub1; und 42&sub2; liegen in paralleler Weise zwischen einem Verbindungspunkt der Kondensatoren 48 und 50 einerseits und der Drosseln 40&sub1; und 40&sub2; andererseits, die mit dem anderen Ende einer Primärwicklung 24 eines sättigbaren Stromtransformators 22 verbunden sind.
Der Betrieb des sechsten Gerätes von Fig. 10 ist der gleiche wie derjenige des fünften Gerätes von Fig. 9. Es ist somit möglich, ein weiches Starten auszuführen. Die Sättigungszeit eines sättigbaren Kernes 34 ändert sich durch Verändern eines Basisstromes in dem Transistor 84 durch einen veränderlichen Widerstand 80. Das Ausgangssignal einer Inverterschaltung 38 kann sich verändern, indem die Frequenz für die Inverterschaltung 38 verändert wird. Weiterhin führt ein Anstieg in der Eingangsspannung der Inverterschaltung 38 zu einer Veränderung im Basisstrom eines Transistors 86 und zu einer Steigerung der Impedanz in dem geschlossenen Pfad auf der Ausgangsseite der Gleichrichterschaltung 74. Daher wird die Sättigung des sättigbaren Kernes 34 beschleunigt, und die Impedanzschaltung 62&sub3; liefert eine höhere Ausgangsfrequenz. Der Ausgangspegel der Inverterschaltung 38 wird unterdrückt. Nach einer Neigung in einer Eingangsspannung der Inverterschaltung 38 andererseits wird der Eingangsbasisstrom des Transistors 86 gesteigert, und eine niedrigere Impedanz wird in dem geschlossenen Pfad auf dem Gleichstromausgang einer Gleichrichterschaltung 74 erzeugt, was die Sättigungszeit des sättigbaren Kernes 34 verlängert. Daher ist die eingeschlossene Frequenz vermindert, und ein Ausgangspegel der Inverterschaltung 38 ist nicht vermindert. Selbst wenn sich die Eingangsspannung stark verändert, kann die Änderung eines eingeschlossenen Ausgangssignales herabgesetzt werden.
Wenn in dem oben beschriebenen Gerät zum Betreiben einer Entladungslampe die Änderung einer Eingangsspannung 10 % beträgt, so beträgt die Änderung in einem Lampenstrom etwa 5 %, und die Veränderung des Lampenstromes kann auf ein Drittel zu derjenigen eines herkömmlichen Gegenstükkes unterdrückt werden.
Wie oben erläutert ist, kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Gerät zum Betreiben einer Entladungslampe mit weniger Kosten vorgesehen werden, welches in einer weichen Startweise angesteuert werden kann, wobei ein konstantes Ausgangssignal und ein konstantes Lichtausgangssignal gegenüber der Veränderung der Versorgungsspannung erhalten und ein positives Aufleuchten einer Entladungslampe durch Steuern eines Ausgangspegels erzielt werden.

Industrielle Anwendbarkeit

Ein Gerät zum Betreiben einer Entladungslampe gemäß der vorliegenden Erfindung kann in einen aufleuchtenden Beleuchtungskörper, wie beispielsweise eine Fluoreszenzlampe, eine Gasentladungslampe, eingebaut werden, welche eine Entladungslampe enthält.

Claims

1. Gerät zum Betreiben einer Entladungslampe, mit:

einer selbsterregten Inverterschaltungseinrichtung (83) mit einer Gleichstromversorgung, einem rückkopplungsgesteuerten sättigbaren Stromtransformator mit einer Primär- (24) und Sekundärwicklungen (36) und einer Steuerwicklung (36) und zwei Schaltelementen (18, 20), und gestaltet zum abwechselnden Betreiben der zwei Schaltelemente (18, 20) durch ein Ausgangssignal der Sekundärwicklungen (26, 30) des sättigbaren Stromtransformators,

einer Entladungslampeneinrichtung (42) zum Empfangen eines Wechselstromausgangssignales der Inverterschaltungseinrichtung (38), so daß diese aufleuchtet, und

einer veränderlichen Ausgangsschaltungseinrichtung (62&sub3;) zum Verändern einer Sättigungszeit des sättigbaren Stromtransformators in der Inverterschaltungseinrichtung (38) und eines Ausgangssignales der Inverterschaltungseinrichtung (38), gekennzeichnet durch eine Abblendlichtschalterschaltungseinrichtung (146) zum Verändern eines Ausgangssignales der veränderlichen Ausgangsschaltungseinrichtung (62&sub3;) und eine Vollicht-Startschaltungseinrichtung (148) die, wenn die Entladungslampeneinrichtung (42) startet, ein Ausgangssignal trotz des Schaltens der Abblendlicht-Schalterschaltungseinrichtung (146) liefert, wobei ein Ausgangssignal der Inverterschaltungseinrichtung (38) nicht in einen abgesenkten Zustand gebracht ist (Fig. 6).

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderliche Ausgangsschaltungseinrichtung (62&sub3;) eine Impedanzschaltungseinrichtung mit einer weichen Startfunktion aufweist, um eine Sättigungszeit des sättigbaren Stromtransformators für eine vorbestimmte Zeitdauer zu verändern, nachdem die Entladungslampeneinrichtung (42) startet, und um ein Ausgangssignal der Inverterschaltungseinrichtung (38) zu vermindern, und daß die Impedanzschaltungseinrichtung einen Spannungsteilerwiderstand (78, 80, 68), der mit einem Gleichstromausgangsanschluß einer Gleichrichterschaltung (90, 92) verbunden ist, um mit der Steuerwicklung (36) gekoppelt zu sein, und einen Transistor (64), der zwischen dem Spannungsteilerwiderstand (78, 80, 68) und einem Ausgang der Inverterschaltungseinrichtung (38) verbunden ist, aufweist.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die veränderliche Ausgangsschaltungseinrichtung (62&sub3;) einen Strom in der Steuerwicklung verändert, so daß eine Sättigungszeit des sättigbaren Stromtransformators verändert wird.

4. Gerät nach Anspruch 31 bei dem die Impedanzschaltungseinrichtung einen Strom in der Steuerwicklung (36) steuert, um eine Impedanz des sättigbaren Stromtransformators zu verändern, und daß die Inverterschaltungseinrichtung (38) einen Strom in der Steuerwicklung (36) gemäß einer Impedanz verändert, die durch die Impedanzschaltungseinrichtung verändert ist, um eine Ausgangsveränderung zu liefern.

5. Gerät nach Anspruch 2, bei dem die veränderliche Ausgangsschaltungseinrichtung (623) eine konstante Ausgangsschaltungseinrichtung zum Verändern einer Sättigungszeit des sättigbaren Stromtransformators gemäß einer Spannung, die von der Stromversorgung eingespeist ist, um einen Ausgang der Inverterschaltungseinrichtung (38) konstant zu machen, aufweist.

6. Gerät nach Anspruch 1, bei dem die Entladungslampeneinrichtung (42) eine Vielzahl von Entladungslampen aufweist, die in einer Parallelanordnung verbunden sind.