DE19618983A1 - Beleuchtungsschaltung für eine Entladungslampe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue Beleuchtungs­ schaltung für eine Entladungslampe oder Entladungsleuchte, wobei die Schaltung die Frequenz einer Wechselspannung ändert, die an die Entladungslampe angelegt werden soll, vor und nach der Aktivierung der Entladungslampe, und die Umkehrung der Polarität der Wechselspannung in dem Frequenzumschaltzeitraum begrenzt, wodurch eine stabile Beleuchtung der Entladungs­ lampe sichergestellt wird, ohne die Beleuchtungsvorrichtung zu vergrößern, und deren Herstellungskosten wesentlich zu erhöhen.

Seit einiger Zeit findet eine kompakte Metallhalogenidlampe größere Beachtung als Lichtquelle, welche den Platz einer Glühfadenlampe einnimmt. Um diese Lampe als Lichtquelle für eine Kraftfahrzeuglampe auszubilden ist es erforderlich, zu berücksichtigen, wie der Lichtfluß von der Lampe schnell er­ höht werden kann.

Als eine bekannte Vorgehensweise zur Erreichung dieses Ziels wird eine Vorbereitung des Lichts durch Vorerhitzung oder geringe Leistung durchgeführt, wenn die Lampe nicht leuchtet, wodurch die Zeit verkürzt wird, die dafür erforderlich ist, daß das Licht von der Lampe eine vorbestimmte Helligkeit seit Beginn des Einschaltens der Lampe erreicht.

Fig. 8 zeigt stark vereinfacht den Aufbau einer Beleuchtungs­ schaltung, die so ausgebildet ist, daß eine Induktivität auf eine andere umgeschaltet wird. Wie gezeigt sind zwei Indukti­ vitäten c1 und c2 in Reihe an den Stromversorgungspfad von einer Wechselstromversorgungsquelle b zu einer Entladungslam­ pe d angeschlossen, und ist ein Schalter e parallel zur In­ duktivität c1 geschaltet. Der Schalter e ist vor dem Einschal­ ten der Lampe d offen, und wird zum Zeitpunkt der Aktivierung der Lampe d geschlossen. Dieser Schaltvorgang kann die Induk­ tivität ändern, und daher die Zeit zum Aktivieren der Entla­ dungslampe verkürzen.

Da dieses Verfahren, welches dadurch die Induktivität ändert, daß die Induktivitäten c1 und c2 verwendet werden, eine große Gesamtinduktivität erfordert, behindert es die Verkleinerung der Beleuchtungsvorrichtung und die Verringerung von deren Herstellungskosten.

Zu dem Zeitpunkt, an welchem sich die Polarität der Signal­ form des Ausgangssignals einer Beleuchtungsschaltung ändert, gibt es Punkte, an denen der Lampenstrom einer Entladungs­ lampe einen Null-Durchgang durchführt. In dem Zeitraum kurz nach der Aktivierung der Entladungslampe ist die Entladungs­ lampe immer noch instabil, und kann es geschehen, daß die Polarität des Ausgangssignals der Beleuchtungsschaltung sich nicht erfolgreich an den Null-Durchgangspunkten des Lampen­ stroms umkehrt, wodurch ein Ausfall der Beleuchtung hervor­ gerufen wird.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Bereitstellung einer Beleuchtungsschaltung für eine Entla­ dungslampe, welches die Frequenz einer Wechselspannung, die der Entladungslampe zugeführt werden soll, vor und nach der Beleuchtung der Entladungslampe ändert, und die Umkehrung der Polarität der Wechselspannung in dem Frequenzumschalt­ zeitraum begrenzt, wodurch eine schnelle und stabile Erleuch­ tung der Entladungslampe sichergestellt werden.

Um diese Vorteile zu erreichen wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Beleuchtungsschaltung für eine Entladungslampe zur Verfügung gestellt, welche eine Gleichspannungs/Wechsel­ spannungs-Wandlerschaltungsvorrichtung zum Umwandeln einer Gleichspannung in eine Wechselspannung aufweist, die der Ent­ ladungslampe über eine induktive Last zugeführt werden soll, und eine Beleuchtungserfassungsvorrichtung aufweist, um fest­ zustellen, ob die Entladungslampe leuchtet; sowie eine Fre­ quenzsteuervorrichtung, um nach Empfang eines Signals von dem Beleuchtungsdetektor die Frequenz einer Ausgangsspannung der Gleichspannungs/Wechselspannungs-Wandlervorrichtung nach der Aktivierung der Entladungslampe höher einzustellen als die Frequenz der Ausgangsspannung der Gleichspannungs/Wechselspan­ nungs-Wandlervorrichtung in einem unbeleuchteten Zeitraum der Entladungslampe, und zur Begrenzung der Umkehrung einer Pola­ rität der Ausgangsspannung der Gleichspannungs/Wechselspan­ nungs-Wandlervorrichtung, bis ein vorbestimmter Zeitraum nach dem Zeitpunkt der Aktivierung der Entladungslampe abgelaufen ist.

Bei der Beleuchtungsschaltung für eine Entladungslampe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Frequenz der Ausgangsspannung der Gleichspannungs/Wechselspan­ nungs-Wandlervorrichtung in dem unbeleuchteten Zeitraum nied­ rig eingestellt, und wird die Umkehrung der Polarität der Ausgangsspannung der Gleichspannungs/Wechselspannungs-Wandler­ vorrichtung begrenzt, bis ein vorbestimmter Zeitraum nach dem Zeitpunkt der Aktivierung der Entladungslampe zum Zeitpunkt der Erhöhung der Frequenz der Ausgangsspannung der Gleichspan­ nungs/Wechselspannungs-Wandlervorrichtung abgelaufen ist, um zu verhindern, daß der Beleuchtungseinschaltzustand der Ent­ ladungslampe infolge einer schnellen Änderung der Frequenz instabil wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestell­ ter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:

Fig. 1 bis 5 eine Beleuchtungsschaltung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Schaltungsaufbaus der Be­ leuchtungsschaltung gemäß der ersten Ausführungs­ form;

Fig. 2A den Aufbau eines Beispiels für einen Beleuchtungs­ detektor, der ein Spannungserfassungssignal VS ver­ wendet

Fig. 2B den Aufbau eines weiteren Beispiels für den Beleuch­ tungsdetektor, der ein Stromerfassungssignal IS verwendet;

Fig. 2C den Aufbau eines weiteren Beispiels für den Beleuch­ tungsdetektor, der ein Erfassungs- oder Meßsignal von einem Photosensor verwendet;

Fig. 3 ein Schaltbild zur Erläuterung des Aufbaus eines Brückentreibers eines Gleichspannungs/Wechselspan­ nungs-Wandlers;

Fig. 4 ein Schaltbild zur Erläuterung des Aufbaus einer Frequenzsteuerung oder -regelung des Gleichspannungs/ Wechselspannungs-Wandlers;

Fig. 5 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung des Betriebs­ ablaufs der Frequenzsteuerung;

Fig. 6 und 7 eine Beleuchtungsschaltung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 ein Schaltbild des Aufbaus einer Frequenzsteuerung bei der zweiten Ausführungsform;

Fig. 7 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung des Betriebs­ ablaufs dieser Frequenzsteuerung; und

Fig. 8 ein Schaltbild zur Erläuterung des konventionell auftretenden Problems.

Nachstehend werden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen Beleuchtungsschaltungen für eine Entladungslampe gemäß den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Bei den gezeigten Ausführungsformen ist diese Erfindung an eine Beleuchtungsschaltung eines durch ein Recht­ ecksignal getriggerten Wechselspannungs-Beleuchtungssystems angepaßt.

Die Fig. 1 bis 5 zeigen eine Beleuchtungsschaltung 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche dazu ausgebildet ist, die Frequenz der Wechselspannung, wel­ che einer Entladungslampe zugeführt werden soll, in dem Zeit­ raum vor und nach der Aktivierung der Entladungslampe zu ändern, und die Umkehrung der Polarität der Wechselspannung in dem Frequenzumschaltzeitraum zu begrenzen. Es ist daher möglich, die Entladungslampe schnell und stabil einzuschalten.

Bei der Beleuchtungsschaltung 1 ist eine Batterie 2 vorgese­ hen, die zwischen Gleichspannungs-Eingangsklemmen 3 und 3′ geschaltet ist. Es gibt zwei Gleichspannungs-Versorgungslei­ tungen 4 und 4′ , und ein Beleuchtungsschalter 5 ist auf der positiven Gleichspannungs-Versorgungsleitung 4 angeordnet.

Eine Gleichspannungs-Erhöhungsschaltung 6 ist dazu vorgesehen, die Batteriespannung zu erhöhen oder zu verringern, und wird durch eine Steuerschaltung gesteuert, die nachstehend noch genauer erläutert wird.

Ein Gleichspannungs/Wechselspannungs-Wandler 7, der in der folgenden Stufe der Gleichspannungs-Erhöhungsschaltung 6 vor­ gesehen ist, wandelt eine von der Gleichspannungs-Erhöhungs­ schaltung 6 gelieferte Gleichspannung in eine rechteckförmi­ ge Wechselspannung um. Der Gleichspannungs/Wechselspannungs- Wandler 7 umfaßt einen Treiber 7a in Brückenschaltung und eine Frequenzsteuerung 7b. Der brückenartige Treiber 7a ist auf dem Versorgungsweg zur Entladungslampe vorgesehen. Die Frequenzsteuerung oder -regelung 7b dient dazu, die Rechteck­ signalfrequenz zu steuern, die von dem brückenartigen Trei­ ber 7a ausgegeben wird.

Eine Zündschaltung 8 ist in der nächsten Stufe des Gleich­ spannungs/Wechselspannungs-Wandlers 7 vorgesehen. Eine Ent­ ladungslampe 10 ist zwischen die Wechselspannungs-Ausgangs­ klemmen 9 und 9′ der Zündschaltung 8 geschaltet. Es wird darauf hingewiesen, daß eine Metallhalogenidlampe mit einer nominellen Leistung von beispielsweise 35 Watt als Entladungs­ lampe 10 verwendet wird.

Eine Steuerschaltung 11 steuert die Ausgangsspannung der Gleichspannungs-Erhöhungsschaltung 6. Diese Steuerschaltung 11 wird mit einem Meßsignal (durch "VS" bezeichnet) versorgt, welches der Ausgangsspannung der Gleichspannungs-Erhöhungs­ schaltung 6 entspricht, und von einem Spannungsdetektor 12 erfaßt wird, der zwischen den Ausgangsklemmen der Gleichspan­ nungs-Erhöhungsschaltung 6 vorgesehen ist. Ein Stromdetektor 13 ist auf der Masseleitung vorgesehen, welche die Gleich­ spannungs-Erhöhungsschaltung 6 mit dem Gleichspannungs/Wech­ selspannungs-Wandler 7 verbindet. Dieser Stromdetektor 13 schickt ein Strommeßsignal (durch "IS" bezeichnet) entspre­ chend dem Ausgangsstrom der Gleichspannungs-Erhöhungsschal­ tung 6 an die Steuerschaltung 11 nach einer Spannungsumwand­ lung. Die Steuerschaltung 11 erzeugt Steuersignale entspre­ chend diesen Meßsignalen und schickt die Meßsignale an die Gleichspannungs-Erhöhungsschaltung 6, um deren Ausgangsspan­ nung zu steuern. Daher führt die Steuerschaltung 11 eine Lei­ stungssteuerung oder -regelung durch, welche an den Zustand der Entladungslampe 10 angepaßt ist, um hierdurch die Akti­ vierungszeit und Reaktivierungszeit der Entladungslampe 10 zu verkürzen, und die stabile Beleuchtungssteuerung der Ent­ ladungslampe 10 in dem durchgehenden Beleuchtungseinschalt­ zustand sicherzustellen.

Ein Beleuchtungsdetektor 14 erfaßt, ob die Entladungslampe 10 leuchtet. Die Verfahren zur Erfassung des Beleuchtungs­ zustands der Entladungslampe 10 umfassen ein Verfahren der Überwachung von Signalen entsprechend der Lampenspannung und dem Lampenstrom der Entladungslampe 10, von dem Spannungs­ detektor 12 und dem Stromdetektor 13, oder ein Verfahren zur direkten Erfassung des von der Entladungslampe 10 abgestrahl­ ten Lichts über einen Photosensor 15.

Fig. 2A zeigt eine Schaltung 16, die das Meßsignal VS von dem Spannungsdetektor 12 überwacht, um den Beleuchtungsein­ schaltzustand oder den Beleuchtungsausschaltzustand der Ent­ ladungslampe 10 zu erfassen. Das Meßsignal VS erfährt eine Spannungsteilung durch Spannungsteilerwiderstände 17 und 17′. Das sich ergebende Signal wird an die negative Eingangsklem­ me des Komparators 18 geschickt, um dort mit einer Bezugs­ spannung Eref verglichen zu werden, welche der positiven Ein­ gangsklemme des Komparators 18 zugeführt wird. Anders ausge­ drückt wird, wenn der spannungsgeteilte Pegel des Meßsignals VS niedriger als die Bezugsspannung Eref ist, festgestellt, daß die Entladungslampe 10 eingeschaltet war, und dann gibt der Komparator 18 ein Signal auf hohem Pegel (H) aus.

Fig. 2B zeigt eine Schaltung 19, welche das Meßsignal IS von dem Stromdetektor 13 überwacht, um den Beleuchtungseinschalt­ zustand oder den Beleuchtungsausschaltzustand der Entladungs­ lampe 10 zu erfassen. Das Meßsignal IS wird einer Spannungs­ teilung durch Spannungsteilerwiderstände 20 und 20′ unter­ zogen. Das sich ergebende Signal wird an die nicht-invertie­ rende Eingangsklemme eines Operationsverstärkers 21 geschickt, der eine Differenzverstärkerschaltung bildet. Die invertieren­ de Eingangsklemme des Operationsverstärkers 21 ist über einen Widerstand 22 an Masse gelegt, und über einen Rückkopplungs­ widerstand 23 mit der Ausgangsklemme des Verstärkers 21 ver­ bunden. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 21 wird an die positive Eingangsklemme eines Komparators 24 gelie­ fert, der in der nächsten Stufe angeordnet ist, um dort mit einer Bezugsspannung Eref verglichen zu werden, welche der negativen Eingangsklemme des Komparators 24 zugeführt wird. Wenn daher der verstärkte Spannungspegel des Meßsignals IS höher als die Bezugsspannung Eref ist, so wird festgestellt, daß die Entladungslampe 10 leuchtete, und dann gibt der Kom­ parator 24 ein Signal auf dem Pegel H aus.

Fig. 2C zeigt eine Schaltung 25, welche das Ausgangssignal des Photosensors 15 überwacht, um den Beleuchtungseinschalt­ zustand oder den Beleuchtungsausschaltzustand der Entladungs­ lampe 10 zu erfassen. Das Meßsignal von dem Photosensor 15 wird an die positive Eingangsklemme eines Komparators 26 ge­ schickt, wo es mit einer Bezugsspannung Eref verglichen wird, die der negativen Eingangsklemme des Komparators 26 zugeführt wird. Genauer gesagt wird, wenn der Spannungspegel des Meß­ signals von dem Photosensor 15 höher ist als die Bezugsspan­ nung Eref, festgestellt, daß die Entladungslampe 10 einge­ schaltet wurde und leuchtet, und dann sendet der Komparator 26 ein Signal auf dem Pegel H aus.

Da das Spannungsmeßsignal VS und das Strommeßsignal IS, wel­ che der Lampenspannung bzw. dem Lampenstrom der Entladungs­ lampe 10 entsprechen, in die Steuerschaltung 11 in der Be­ leuchtungsschaltung 1 bei den in den Fig. 2A und 2B gezeigten Beispielen eingegeben werden, werden dementsprechende Signale auch zur Erfassung des Beleuchtungseinschaltzustands der Ent­ ladungslampe 10 verwendet. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß die Lampenspannung und der Lampenstrom der Entladungs­ lampe 10 direkt in der nächsten Stufe des Gleichspannungs/ Wechselspannungs-Wandlers 7 erfaßt werden könnten.

Das Ausgangssignal des Beleuchtungsdetektors 14 wird an die Frequenzsteuerung 7b und an eine nicht dargestellte Schutz­ schaltung oder dergleichen geschickt, um als Bezugsinforma­ tion zur Bestimmung der Zustände der Schaltung verwendet zu werden.

Fig. 3 verdeutlicht den Aufbau des brückenartigen Treibers 7a des Gleichspannungs/Wechselspannungs-Wandlers 7, der bei­ spielsweise einen zweistufigen Brückenaufbau unter Verwendung von FETs aufweist. Die Schaltsteuerung oder Schaltregelung der FETs wird durch ein Steuersignal bewerkstelligt, das den FETs von der Frequenzsteuerung 7b zugeführt wird.

Mit dem Bezugszeichen "27" ist eine Gleichspannungs-Eingangs­ klemme oder eine positive Eingangsklemme bezeichnet, und mit dem Bezugszeichen "27′" eine andere Gleichspannungs-Eingangs­ klemme oder eine Masse-Eingangsklemme. Die Ausgangsspannung der Gleichspannungs-Erhöhungsschaltung 6 wird an diese Ein­ gangsklemmen 27 und 27′ angelegt.

Der Brückentreiber 7a weist vier N-Kanal-FETs 28(i) auf (i = 1, 2, 3, 4). Die FETs 28(1) und 28(2) sind in Reihe geschal­ tet, und die FETs 28(3) und 28(4) sind in Reihe geschaltet. Diese beiden Reihenschaltungen von FETs sind einander paral­ lel geschaltet. Im einzelnen ist bei dem FET 28(1) in der oberen Stufe ein Drain an die positive Eingangsklemme 27 an­ geschlossen, und eine Source mit dem Drain des FET 28(2) der unteren Stufe verbunden, dessen Source an die Masse-Eingangs­ klemme 27′ angeschlossen ist.

Bei dem FETs 28(3) und 28(4), die parallel zu den FETs 28(1) und 28(2) geschaltet sind, ist bei dem FET 28(3) der oberen Stufe der Drain an die positive Eingangsklemme 27 angeschlos­ sen, und die Source mit dem Drain des FET 28(4) der unteren Stufe verbunden, dessen Source mit der Masse-Eingangsklemme 27′ verbunden ist.

Eine Zener-Diode ist zwischen dem Gate und der Source des FET 28(1) vorgesehen, und eine weitere Zener-Diode ist ent­ sprechend zwischen dem Gate und der Source des FET 28(3) an­ geordnet, wobei ein Kondensator und ein Widerstand zwischen der Anode jeder Zener-Diode und dem Gate des zugeordneten FET vorgesehen sind. Eine vorbestimmte Spannung (Vcc) wird zwischen jedes Paar aus Kondensator und Widerstand über eine Diode angelegt.

Eine Ausgangsklemme 29 ist mit der Source des FET 28(1) ver­ bunden, und eine Ausgangsklemme 29′ ist mit der Source des FET 28(3) verbunden, so daß eine rechteckförmige Ausgangs­ spannung an die Entladungslampe 10 über eine Induktivität 30 angelegt wird.

Die Induktivität 30 entspricht der Sekundärwicklung eines Trigger-Transformators (nicht dargestellt), der in der Zünd­ schaltung 8 vorgesehen ist, um einen Aktivierungsimpuls für die Entladungslampe 10 zu erzeugen.

In bezug auf die Schaltsteuerung-FETs 28(i) (i = 1, 2, 3, 4), werden Steuersignale S(i) (i = 1, 2, 3, 4) den einzelnen FETs von der Frequenzsteuerung 7b auf solche Weise zugeführt, daß eine komplementäre Steuerung der beiden Gruppen der wie vor­ anstehend geschildert angeordneten FETs erfolgt.

Die Frequenzsteuerung 7b ist so ausgelegt, daß unterschied­ liche Steuersignale in drei Perioden oder Zeiträumen erzeugt werden, nämlich in der Periode, in welcher die Entladungs­ lampe 10 seit dem Beginn der Aktivierung eingeschaltet wird (nachstehend als "Voreinschaltperiode" bezeichnet), der Periode seit dem Einschalten der Entladungslampe 10 bis zum Ablauf einer vorbestimmten Zeit (nachstehend als "Polaritäts­ umkehr-Begrenzungsperiode" bezeichnet), und der Periode nach Ablauf der Polaritätsumkehr-Begrenzungsperiode (nachstehend als "Begrenzungsfreigabeperiode" bezeichnet). Genauer gesagt erzeugt die Frequenzsteuerung 7b ein rechteckförmiges Sig­ nal mit einer niedrigen Frequenz in der Vorbeleuchtungs­ periode, erzeugt dann ein Gleichspannungssignal mit einer vorbestimmten Polarität in der Polaritätsinversions-Begren­ zungsperiode, und erzeugt ein rechteckförmiges Signal mit einer hohen Frequenz in der darauffolgenden Begrenzungsfrei­ gabeperiode.

Die Frequenzsteuerung 7b weist einen Oszillator 31 und einen Frequenzteiler 32 auf, wie in Fig. 4 gezeigt ist.

Der Oszillator 31 erzeugt ein Taktsignal mit einer Grund­ frequenz (fo), und weist den Aufbau eines astabilen Multi­ vibrators auf, der ein NOT-Gate verwendet.

Der Frequenzteiler 32 ist mit einem Zähler 33, zwei Flip- Flops 34 und 35 des D-Typs, und mit verschiedenen Logik-Gates versehen.

Wie gezeigt wird das Taktsignal, das von dem Oszillator 31 abgegeben wird, in die Takteingabeklemme (CK) des Flip-Flops 34 und in eine Eingangsklemme jedes von mit zwei Eingängen versehenen AND-Gates 36 und 37 eingegeben. Das Ausgangssig­ nal des AND-Gates 36 wird an die Setzklemme (S) des Flip- Flops 34 geschickt, und das Ausgangssignal des AND-Gates 37 wird an die Negativflanken-Takteingabeklemme (/CK) des Zäh­ lers 33 geschickt.

Das Ausgangssignal (S(14)) des voranstehend erwähnten Beleuch­ tungsdetektors 14 wird der Rücksetzklemme (R) des Flip-Flops 34 zugeführt. Die D-Klemme (D) des Flip-Flops 34 ist mit des­ sen /Q-Klemme verbunden, einer der Ausgangsklemmen.

Das Q-Ausgangssignal des Flip-Flops 34 wird der Takteingabe­ klemme (CK) des Flip-Flops 35 in der nächsten Stufe zuge­ führt, und das /Q-Ausgangssignal (das invertierte Q-Ausgangs­ signal) des Flip-Flops 34 wird der Rücksetzklemme (RST) des Zählers 33 über ein NOT-Gate 38 zugeführt.

Die n-Bit-Ausgangsklemme (Qn) des Zählers 33 ist an die andere Eingangsklemme des AND-Gates 36 und an die andere Eingangsklemme des AND-Gates 37 über ein NOT-Gate 39 angeschlossen. Daher wird das AND-Signal des Ausgangssignals des Zählers 33 und des Taktsignals des Oszillators 31 zu ei­ nem Setzsignal für das Flip-Flop 34, und wird das AND-Signal des invertierten Ausgangssignals des Zählers 33 und des Takt­ signals des Oszillators 31 ein Takteingangssignal für den Zähler 33.

Bei dem Flip-Flop 35 ist dessen D-Klemme (D) mit seiner /Q- Klemme verbunden. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, wird das Q-Aus­ gangssignal des Flip-Flops 35 (das durch "S(35Q)" bezeichnet ist) dem Gate des FET 28(3) über einen Puffer 40 und einen FET 41 zugeführt, und dem Gate des FET 28(2) über ein NOT- Gate 42. Das /Q-Ausgangssignal des Flip-Flops 35 (welches durch "S(35Q*)" bezeichnet ist) wird dem Gate des FET 28(1) über einen Puffer 43 und einen FET 44 zugeführt, und dem Gate des FET 28(4) über ein NOT-Gate 45, wie aus Fig. 3 hervor­ geht. Daher werden der Setzeingang der FETs 28(2) und 28(3) und der Setzeingang der FETs 28(1) und 28(4) komplementär ge­ schaltet.

Fig. 5 zeigt ein Zeitablaufdiagramm, welches die Operationen der einzelnen Abschnitte der Frequenzsteuerung 7b erläutert. Hierbei bezeichnet "S(31 )" das von dem Oszillator 31 erzeug­ te Taktsignal, "S(34Q)" das Q-Ausgangssignal des Flip-Flops 34, und "S(33Qn)" das Qn-Ausgangssignal des Zählers 33. Mit "S(14)" und "S(35Q)" ist das Ausgangssignal des Beleuchtungs­ detektors 14 bzw. das Q-Ausgangssignal des Flip-Flops 35 be­ zeichnet, wie voranstehend erwähnt. "Ta" bezeichnet die Vor­ beleuchtungsperiode, "Tb" bezeichnet die Polaritätsumkehr- Begrenzungsperiode, und "Tc" bezeichnet die Begrenzungs-Frei­ gabeperiode.

In der Vorbeleuchtungsperiode Ta weist das Signal S(14) einen niedrigen Pegel (L) auf, und wird mit dem Taktsignal S(31) eine Frequenzteilung durch das Flip-Flop 34 und eine weitere Frequenzteilung durch das Flip-Flop 35 durchgeführt. Das Aus­ gangssignal des Flip-Flops 35 weist daher die Bezugsfrequenz von fo/4 auf. Da das /Q-Ausgangssignal des Flip-Flops 34 über das NOT-Gate 38 der Rücksetzklemme des Zählers 33 zugeführt wird, wird der Zähler 33 gelegentlich zurückgesetzt, um den Heraufzählvorgang zu sperren.

In der nächsten Polaritätsinversions-Begrenzungsperiode Tb wird, wenn der Beleuchtungsdetektor 14 die Beleuchtung der Entladungslampe 10 feststellt, und sein Ausgangssignal S(14) den Pegel H annimmt, das Flip-Flop zurückgesetzt, um dessen Funktion zu stoppen. Dies führt dazu, daß das /Q-Ausgangssig­ nal des Flip-Flops 34 den Pegel H annimmt, so daß das Signal, welches der Rücksetzklemme des Zählers 33 über das NOT-Gate 38 zugeführt werden soll, den Pegel L annimmt, um den Herauf­ zählvorgang des Zählers 33 zu gestatten. Daher entspricht die Polaritätsinversions-Begrenzungsperiode Tb (= 2 ˆ (n - 1)/ fo, wobei "ˆ" die Leistung bedeutet) der Periode von dem Ende des Zählvorgangs bis zu dem Zeitpunkt, wenn das Qn-Ausgangs­ signal S(33Qn) des Zählers 33 den Pegel H annimmt, und die Flip-Flops 34 und 35 stoppen beide ihren Betrieb während die­ ser Periode.

Wenn die Polaritätsinversions-Begrenzungsperiode Tb abgelau­ fen ist, nimmt das Qn-Ausgangssignal S(33Qn) des Zählers 33 den Pegel H an, und das AND-Signal dieses Qn-Ausgangssignals und des Taktsignals S(31 ) wird der Setzklemme des Flip-Flops 34 zugeführt. Daher geht das Taktsignal S(31) durch das Flip- Flop 34 hindurch und erreicht das Flip-Flop 35. Dies führt da­ zu, daß die Grundfrequenz des Ausgangssignals des Flip-Flops 35 in der Begrenzungsfreigabeperiode Tc den Wert fo/2 annimmt, also einen höheren Wert als der Wert der Grundfrequenz in der Vorbeleuchtungsperiode Ta beträgt. Es wird darauf hingewiesen, daß das Qn-Ausgangssignal S(33Qn) des Zählers 33 in ein Sig­ nal auf dem Pegel L durch das NOT-Gate 39 invertiert wird, und daß das AND-Signal dieses Signal auf dem Pegel L und des Taktsignals S(31) den Pegel L annimmt, wodurch die Zufuhr des Taktsignals zum Zähler 33 gesperrt wird.

Wie aus den voranstehenden Ausführungen deutlich wird, ist die Grundfrequenz des Rechtecksignals, das von dem Gleich­ spannungs/Wechselspannungs-Wandler 7 in der Begrenzungsfrei­ gabeperiode Tc ausgegeben wird, höher als die Frequenz in der Vorbeleuchtungsperiode Ta, und die Bereitstellung der Polaritätsinversions-Begrenzungsperiode Tb zwischen den bei­ den Perioden Ta und Tc sichert eine stabile Beleuchtung. Wenn sich die Frequenz von jener der Vorbeleuchtungsperiode Ta drastisch zu jener der Begrenzungsfreigabeperiode Tc ändert, kann die Polarität der Frequenz an den Null-Durchgangspunk­ ten des Lampenstroms möglicherweise nicht ordnungsgemäß in­ vertiert werden, wodurch ein Beleuchtungsausfall hervorgeru­ fen wird. Da jedoch die Änderung der Vorbeleuchtungsperiode Ta zur Begrenzungsfreigabeperiode Tc über die Polaritäts­ inversions-Begrenzungsperiode Tb erfolgt, kann die Häufigkeit des Auftretens eines derartigen Beleuchtungsausfalls verrin­ gert werden.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine Beleuchtungsschaltung 1A gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Aus­ führungsform in der Hinsicht, daß die Polarität der Gleich­ spannung in der Polaritätsinversions-Begrenzungsperiode Tb invertiert wird, und ist in den anderen Abschnitten ansonsten im wesentlichen ebenso aufgebaut. Um eine überflüssige, er­ neute Beschreibung zu vermeiden, werden gleiche oder entspre­ chende Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform zur Bezeichnung entsprechender oder gleicher Teile bei der zwei­ ten Ausführungsform verwendet.

Fig. 6 zeigt den Aufbau einer Frequenzsteuerung 7c, welche aus sechs Flip-Flops des D-Typs und mehreren Logik-Gates be­ steht.

Das Taktsignal von dem Oszillator 31 wird der Takteingangs­ klemme (CK) eines Flip-Flops 46 in der ersten Stufe zugeführt, sowie einer Eingangsklemme eines mit zwei Eingängen versehe­ nen AND-Gates 47. Das Ausgangssignal eines Flip-Flops 54 (wel­ ches nachstehend noch genauer erläutert wird) wird in die an­ dere Eingangsklemme des AND-Gates 47 eingegeben, dessen Aus­ gangssignal der Setzklemme (S) des Flip-Flops 46 zugeführt wird.

Bei dem Flip-Flop 46 ist dessen D-Klemme (D) mit seiner /Q- Ausgangsklemme verbunden. Das Q-Ausgangssignal des Flip-Flops 46 wird der Takteingangsklemme (CK) eines Flip-Flops 50 in der nächsten Stufe über ein mit zwei Eingängen versehenes AND- Gate 48 und ein mit zwei Eingängen versehenes OR-Gate 49 zu­ geführt, und wird an die Takteingangsklemme (CK) eines Flip- Flops 51 der ersten Stufe unter Flip-Flops 51 , 52, 53 und 54 in vier Stufen zugeführt, welche einen Zählerabschnitt bil­ den.

Bei jedem der Flip-Flops 51 bis 54 ist die D-Eingangsklemme (D) mit seiner /Q-Ausgangsklemme verbunden, und wird einer Setzklemme (S) das Ausgangssignal S(14) des Beleuchtungs­ detektors 14 über ein NOT-Gate 55 zugeführt. Das Q-Ausgangs­ signal des Flip-Flops 51 wird an die Takteingangsklemme (CK) des Flip-Flops 52 geschickt, dessen Q-Ausgangssignal einer Eingangsklemme eines mit zwei Eingängen versehenen AND-Gates 56 zugeführt wird. Das AND-Gate 56 empfängt darüber hinaus das Q-Ausgangssignal des Flip-Flops 54 an der anderen Ein­ gangsklemme, und erzeugt das AND-Signal dieser Q-Ausgangssig­ nale. Dieses AND-Signal wird an die Takteingangsklemme (CK) des Flip-Flops 53 geschickt.

Das Flip-Flop 53 schickt sein /Q-Ausgangssignal an die ande­ re Eingangsklemme des OR-Gates 49, und schickt sein Q-Aus­ gangssignal an die Takteingangsklemme (CK) des Flip-Flops 54.

Das Flip-Flop 54 schickt sein Q-Ausgangssignal an die andere Eingangsklemme des AND-Gates 56, und schickt sein /Q-Ausgangs­ signal an die Rücksetzklemme (R) des Flip-Flops 46, die vor­ anstehend erwähnte Eingangsklemme des AND-Gates 47, und an eine Eingangsklemme eines mit zwei Eingängen versehenen OR- Gates 57.

Das Ausgangssignal S(14) des Beleuchtungsdetektors 14 wird über das NOT-Gate 55 in die andere Eingangsklemme des OR-Gates 57 eingegeben, dessen Ausgangssignal an die andere Eingangs­ klemme des AND-Gates 48 geschickt wird.

Das Q-Ausgangssignal des Flip-Flops 50 (welches durch "S(50Q)" bezeichnet ist), wird an den FET 28(3) über den Puffer 40 und den FET 41 geschickt, und wird dem FET 28(2) über das NOT-Gate 42 zugeführt. Das /Q-Ausgangssignal des Flip-Flops 50 (welches durch "S(50Q*)" bezeichnet ist), wird dem FET 28(1) über den Puffer 43 und den FET 44 zugeführt, und wird an den FET 28(4) über das NOT-Gate 45 geschickt.

Eine vorbestimmte Spannung wird der Setzklemme (S) des Flip- Flops 50 zugeführt, und die Rücksetzklemmen der Flip-Flops 50 bis 54 sind sämtlich an Masse gelegt.

Fig. 7 zeigt ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung der Ope­ rationen der einzelnen Abschnitte der Frequenzsteuerung 7c. Hierbei ist durch "S(46Q)", "S(50Q)", "S(51Q)", "S(52Q)", "S(53Q)" bzw. "S(54Q)" das Q-Ausgangssignal des Flip-Flops 46, 50, 51, 52, 53 bzw. 54 bezeichnet. "Ta", "Tb", "Tc", "S(14)" und "S(31)" haben die gleiche Bedeutung wie voran­ stehend erläutert.

In der Vorbeleuchtungsperiode Ta wird mit dem Taktsignal S(31) von dem Oszillator 31 eine Frequenzteilung durch das Flip-Flop 46 und eine weitere Frequenzteilung durch das Flip- Flop 50 in der nächsten Stufe durchgeführt. Daher nimmt die Grundfrequenz des Ausgangssignals des Flip-Flops 50 den Wert fo/4 an. Das Ausgangssignal S(14) des Beleuchtungsdetektors 14 ist ein Signal auf dem Pegel L, welches durch das NOT-Gate 55 invertiert wird. Da das invertierte Signal den Setzklem­ men (S) der Flip-Flops 51 bis 54 zugeführt wird, arbeiten diese Flip-Flops nicht. Da das Ausgangssignal des AND-Gates 47 den Pegel L aufweist und das Ausgangssignal des OR-Gates 57 den Pegel H, geht das Q-Ausgangssignal des Flip-Flops 46 durch das AND-Gate 48 hindurch. Da das /Q-Ausgangssignal des Flip-Flops 53 den Pegel L aufweist, geht auch das Q-Ausgangs­ signal des Flip-Flops 46 durch das OR-Gate 49 hindurch.

In der nächsten Polaritätsinversions-Begrenzungsperiode Tb nimmt, wenn die Entladungslampe 10 eingeschaltet ist, das Ausgangssignal S(14) des Beleuchtungsdetektors 14 den Pegel H an. Das invertierte Signal dieses Signals auf dem Pegel H wird den Setzklemmen (S) der Flip-Flops 50 bis 54 zugeführt, so daß diese Flip-Flops den Frequenzteilerbetrieb beginnen.

Obwohl das Taktsignal S(31) vom Oszillator 31 eine Frequenz­ teilung durch den Flip-Flop 46 erhält, nimmt das Ausgangs­ signal des OR-Gates 57 den Pegel L an, bis das Q-Ausgangs­ signal des Flip-Flops 54 den Pegel H annimmt. Daher weist das Ausgangssignal des AND-Gates 48 den Pegel L auf, unabhängig von dem Q-Ausgangssignal des Flip-Flops 46, wodurch der Flip- Flop 50 gesperrt wird.

Wenn im Verlauf der Zeit der Pegel des /Q-Ausgangssignals des Flip-Flops 53 von dem Pegel L auf den Pegel H invertiert wird, wird dieses /Q-Ausgangssignal über das OR-Gate 49 der Takteingangsklemme des Flip-Flops 50 zugeführt, und das Aus­ gangssignal des Flip-Flops 50 wird invertiert. Dieser Zustand hält an, bis das Ausgangssignal des Flip-Flops 54 invertiert wird. Anders ausgedrückt ist die Polarität der Wechselspan­ nung in der Periode (= 2 ˆ 3/fo) seit Beginn der Polaritäts­ inversions-Begrenzungsperiode Tb bis zum Zeitpunkt der Inver­ sion des Ausgangssignals des Flip-Flops 53 entgegengesetzt der Polarität in der darauffolgenden Periode (= 2 ˆ 3/fo), bis das Ausgangssignal des Flip-Flops 54 invertiert wird.

In der folgenden Begrenzungsfreigabeperiode Tc verursacht die Inversion des Ausgangssignals des Flip-Flops 54 ein Aus­ senden des Q-Ausgangssignals an die Takteingangsklemme des Flip-Flops 53 über das AND-Gate 56, wodurch die Flip-Flops 53 und 54 gesperrt werden, und dieser Zustand wird beibehalten. Da das /Q-Ausgangssignal des Flip-Flops 54 der Setzklemme des Flip-Flops 46 über das AND-Gate 47 zugeführt wird, geht das Taktsignal S(31 ) durch das Flip-Flop 46 hindurch, und erfährt eine Frequenzteilung durch das Flip-Flop 50. Daher nimmt die Grundfrequenz des Ausgangssignals des Flip-Flops 50 den Wert fo/2 an, welcher höher ist als die Frequenz in der Vorbeleuch­ tungsperiode Ta.

Bei der zweiten Ausführungsform ist, wie voranstehend ge­ schildert, die Grundfrequenz des Rechtecksignals, das von dem Gleichspannungs/Wechselspannungs-Wandler 7 in der Be­ grenzungsfreigabeperiode Tc ausgegeben wird, höher als jene in der Vorbeleuchtungsperiode Ta, und wird eine stabile Be­ leuchtung dadurch erzielt, daß die Polarität der Wechsel­ spannung einmal in der Polaritätsinversions-Begrenzungsperio­ de Tb invertiert wird, die zwischen den beiden Perioden Ta und Tc liegt. Anders ausgedrückt kann die Durchführung der Gleichspannungsbeleuchtung für beide Polaritäten mittels Durchführung einer einzigen Polaritätsinversion in der Polaritätsinversions-Begrenzungsperiode Tb einen glatten Übergang zu der Stufe der Lieferung einer Rechteckspannung mit einer hohen Frequenz an die Entladungslampe 10 sicher­ stellen, nachdem die Entladungslampe 10 den instabilen Be­ leuchtungszustand verläßt.

Zwar wird in der Polaritätsinversions-Begrenzungsperiode Tb bei der zweiten Ausführungsform eine einzige Polaritätsinver­ sion durchgeführt, jedoch kann die Polaritätsinversion mehr als einmal ausgeführt werden, oder kann die Inversionsperiode allmählich verkürzt werden, um einen kontinuierlichen Über­ gang auf den Zyklus in der Begrenzungsfreigabeperiode Tc zu erreichen, soweit die Frequenz, die der Polaritätsinversion in der Polaritätsinversions-Begrenzungsperiode Tb zugeordnet ist, ausreichend kleiner eingestellt ist als die Frequenz in der Vorbeleuchtungsperiode Ta (die Frequenz in der Polaritäts­ inversions-Begrenzungsperiode Tb kann bei der Steuerung gemäß der ersten Ausführungsform als Null angesehen werden).

Kurz gefaßt erfolgt gemäß der vorliegenden Erfindung eine solche Frequenzsteuerung, daß die Frequenz der Ausgangsspan­ nung der Gleichspannungs/Wechselspannungs-Wandlervorrichtung in der unbeleuchteten Periode einer Entladungslampe niedrig wird, wogegen die Frequenz der Ausgangsspannung der Gleich­ spannungs/Wechselspannungs-Wandlervorrichtung in der Periode nach der Beleuchtung der Entladungslampe hoch wird. Daher wird die Anstiegszeit des Lichtflusses von der Entladungs­ lampe verkürzt, und wird die Inversion der Polarität der Aus­ gangsspannung der Gleichspannungs/Wechselspannungs-Wandler­ vorrichtung in der Übergangsperiode zwischen der nicht-leuch­ tenden Periode und der Periode nach dem Leuchten der Ent­ ladungslampe begrenzt, oder in der Periode von dem Zeitpunkt der Beleuchtung der Entladungslampe bis zu dem Zeitpunkt, wenn eine vorbestimmte Zeit abgelaufen ist. Es ist daher möglich zu verhindern, daß der Beleuchtungszustand der Ent­ ladungslampe infolge einer drastischen Änderung der Frequenz instabil wird, und daher möglich zu verhindern, daß die Be­ leuchtung durch die Entladungslampe ausfällt.

Claims (18)

1. Beleuchtungsschaltung für eine Entladungslampe mit einer Gleichspannungs/Wechselspannungs-Wandlervorrichtung zur Umwandlung einer Gleichspannung in eine Wechselspannung, welche der Entladungslampe über eine induktive Last zuge­ führt werden soll, gekennzeichnet durch:
eine Beleuchtungserfassungsvorrichtung zur Erfassung, ob die Entladungslampe leuchtet; und
eine Frequenzsteuervorrichtung, um nach Empfang eines Signals von dem Beleuchtungsdetektor die Frequenz eine Ausgangsspannung der Gleichspannungs/Wechselspannungs- Wandlervorrichtung nach Aktivierung der Entladungslampe höher einzustellen als die Frequenz der Ausgangsspannung der Gleichspannungs/Wechselspannungs-Wandlervorrichtung in einer Periode, in welcher die Entladungslampe nicht leuchtet, und zur Beschränkung der Inversion der Polari­ tät der Ausgangsspannung der Gleichspannungs/Wechselspan­ nungs-Wandlervorrichtung, bis eine vorbestimmte Zeit seit einem Zeitpunkt der Aktivierung der Entladungslampe abge­ laufen ist.

2. Beleuchtungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Frequenzsteuervorrichtung eine Polari­ tätsinversion bei einer niedrigeren Frequenz als der Fre­ quenz der Ausgangsspannung der Gleichspannungs/Wechsel­ spannungs-Wandlervorrichtung in der Periode ausführt, in welcher die Entladungslampe nicht leuchtet, während einer Periode von einem Zeitpunkt der Aktivierung der Entla­ dungslampe bis zum Ablauf der vorbestimmten Zeit.

3. Beleuchtungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Frequenzsteuervorrichtung unterschied­ liche Steuersignale in einer ersten Periode erzeugt, in welcher die Entladungslampe leuchtet, seit dem Beginn der Aktivierung der Entladungslampe, in einer zweiten Periode vom Zeitpunkt der Beleuchtung durch die Entladungslampe bis zum Zeitpunkt des Ablaufs einer vorbestimmten Zeit, und in einer dritten Periode, die sich an die zweite Periode anschließt.

4. Beleuchtungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Frequenzsteuervorrichtung unterschied­ liche Steuersignale in einer ersten Periode erzeugt, in welcher die Entladungslampe leuchtet, seit dem Beginn der Aktivierung der Entladungslampe, in einer zweiten Periode vom Zeitpunkt der Beleuchtung durch die Entladungslampe bis zum Zeitpunkt des Ablaufs einer vorbestimmten Zeit, und in einer dritten Periode, die sich an die zweite Periode anschließt.

5. Beleuchtungsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Frequenzsteuervorrichtung ein Rechteck­ signal mit einer niedrigen Frequenz in der ersten Periode erzeugt, dann ein Gleichspannungssignal mit einer vorbe­ stimmten Polarität in der zweiten Periode erzeugt, und ein Rechtecksignal mit einer hohen Frequenz in der drit­ ten Periode erzeugt.

6. Beleuchtungsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Frequenzsteuervorrichtung ein Rechteck­ signal mit einer niedrigen Frequenz in der ersten Periode erzeugt, dann ein Gleichspannungssignal mit einer vorbe­ stimmten Polarität in der zweiten Periode erzeugt, und ein Rechtecksignal mit einer hohen Frequenz in der drit­ ten Periode erzeugt.

7. Beleuchtungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Frequenzsteuervorrichtung einen Oszil­ lator zur Erzeugung eines Taktsignals mit einer Grund­ frequenz aufweist, sowie einen Frequenzteiler zur Durch­ führung einer Frequenzteilung bei dem Taktsignal von dem Oszillator.

8. Beleuchtungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Frequenzsteuervorrichtung einen Oszil­ lator zur Erzeugung eines Taktsignals mit einer Grund­ frequenz aufweist, sowie einen Frequenzteiler zur Durch­ führung einer Frequenzteilung bei dem Taktsignal von dem Oszillator.

9. Beleuchtungsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Frequenzsteuervorrichtung einen Oszil­ lator zur Erzeugung eines Taktsignals mit einer Grund­ frequenz aufweist, sowie einen Frequenzteiler zur Durch­ führung einer Frequenzteilung bei dem Taktsignal von dem Oszillator.

10. Beleuchtungsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Frequenzsteuervorrichtung einen Oszil­ lator zur Erzeugung-eines Taktsignals mit einer Grund­ frequenz aufweist, sowie einen Frequenzteiler zur Durch­ führung einer Frequenzteilung bei dem Taktsignal von dem Oszillator.

11. Beleuchtungsschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Oszillator den Aufbau eines astabilen Multivibrators aufweist.

12. Beleuchtungsschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Oszillator den Aufbau eines astabilen Multivibrators aufweist.

13. Beleuchtungsschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Oszillator den Aufbau eines astabilen Multivibrators aufweist.

14. Beleuchtungsschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Oszillator den Aufbau eines astabilen Multivibrators aufweist.

15. Beleuchtungsschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Frequenzteiler einen Zähler, zwei Flip-Flops des D-Typs, und mehrere Logik-Gates aufweist.

16. Beleuchtungsschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Frequenzteiler einen Zähler, zwei Flip-Flops des D-Typs, und mehrere Logik-Gates aufweist.

17. Beleuchtungsschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Frequenzteiler einen Zähler, zwei Flip-Flops des D-Typs, und mehrere Logik-Gates aufweist.

18. Beleuchtungsschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Frequenzteiler einen Zähler, zwei Flip-Flops des D-Typs, und mehrere Logik-Gates aufweist.