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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Vorschaltgerät und ein
Verfahren für
eine Hochdruckentladungslampe wie eine Metall-Halogenlampe, die
als Lichtquelle für
die Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs oder dergleichen verwendet
wird.
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Beschreibung
des verwandten Stands der Technik
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Seit
kurzem werden Metall-Halogenlampen anstelle von Halogenlampen als
Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs verwendet. Die Metall-Halogenlampe
von der Art der HID-Lampe (HID – High
Intensity Discharge) zeichnet sich im Vergleich zur Halogenlampe
durch ihre hohe Lichtleistung, hohe Farbtemperatur und lange Lebenserwartung
aus.
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Die
Lichtbogenröhre
der Metall-Halogenlampe enthält
Metallhalogenide, welche ein Gemisch einiger Metalle wie Natrium
und Scandium mit Halogen wie Jod, wobei Hochdruck-Xenon als Initiatorgas
dient, und Quecksilber sind. Die Metall-Halogenlampe beginnt wie
folgt, Licht abzustrahlen. Als Erstes beginnt sie mit der Entladung
des Xenons in einem gasförmigen
Zustand bei Raumtemperatur, dann folgt eine Lichtbogenentladung
des Xenons, was die Temperatur innerhalb des Lichtbogens erhöht. Wenn
die Temperatur in der Röhre ansteigt,
verdampft das Quecksilber und beginnt eine Lichtbogenentladung,
wodurch die Temperatur in der Röhre
noch mehr ansteigt. Ein weiterer Anstieg der Temperatur in der Röhre bringt
die Verdampfung der Metallhalogenide, gefolgt von deren Lichtbogenentladung
mit sich, wodurch die hohe Farbtemperaturemission mit hoher Lichtleistung
erzielt wird. Obwohl das Quecksilber als Sperrstrecke für die Entladung
zwischen dem Xenon und den Metallhalogeniden dient, wurden in jüngster Zeit
Metall-Halogenlampen bereitgestellt, die kein Quecksilber enthalten.
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Somit
ist es notwendig, dass das Vorschaltgerät der Metall-Halogenlampe die
verschiedenen Substanzen nach und nach entlädt, um die Entladung aufrechtzuerhalten.
Anders ausgedrückt
muss es die Entladung im Ansprechen auf die variablen Lastmerkmale
der Lampe steuern.
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In
der Folge muss der Vorschaltkreis der Metall-Halogenlampe einzelne
Anforderungen erfüllen,
die sich stark von den Anforderungen unterscheiden, die an den Vorschaltkreis
von Leuchtstofflampen (Niederdruckquecksilberdampfentladungslampen)
gestellt werden, die weit verbreiteten Gebrauch als normale Haushalts-
und Hintergrundbeleuchtung von Flüssigkristallanzeigen finden.
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Als
Vorschaltgerät
für Fahrzeugscheinwerfer,
die Metall-Halogenlampen verwenden, welche die vorstehenden Anforderungen
erfüllen,
ist die in der einschlägigen
Bezugsschrift 1 offenbarte Technik bekannt. In der vorliegenden
Beschreibung wird die in der in Bezugsschrift 1 beschriebene Schaltungskonfiguration „Vollbrücken-Niederfrequenzvorschaltsystem" genannt.
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Obwohl
das Vollbrücken-Niederfrequenzvorschaltsystem
die für
die Metall-Halogenlampen
erforderlichen Anforderungen erfüllen
und ein ziemlich kompaktes und kostengünstiges Vorschaltgerät bereitstellen kann,
ist eine weitere Reduktion bei Größe und Kosten erforderlich.
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Andererseits
wurde, was die Vorschaltgeräte
von Leuchtstofflampen anbelangt, die als Hintergrundbeleuchtung
von Flüssigkristallanzeigen
verwendet werden, eine durchgehende Reduktion ihrer Größe und Kosten
durchgeführt.
Im Ergebnis wurden weitgehend die Verfahren eingesetzt, die die
Spannungen, die aus Gleichstromversorgungen zugeführt werden,
in Wechselstromwellen umwandeln, indem Gegentakt-Gleichstrom-/Wechselstromwechselrichter
verwendet werden, um die Lampen mit hohen Frequenzen zum Scheinen zu
bringen. Als Beispiel solcher Verfahren ist ein Vorschaltkreis bekannt,
der in der einschlägigen
Bezugsschrift 2 beschrieben ist. In der vorliegenden Beschreibung
wird die in der einschlägigen
Bezugsschrift 2 offenbarte Schaltungskonfiguration von ihren Schaltungseigenschaften
her „Gleichstrom-/Wechselstrom-Einschrittspannungserhöhungshochfrequenzvorschaltsystem" genannt.
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Das
Gleichstrom-/Wechselstrom-Einschrittspannungserhöhungshochfrequenzvorschaltsystem
führt die
Stromumwandlung von Gleich- auf Wechselstrom im Vorschaltgerät nur einmal
mit einem Gegentakt-Gleichstrom-/Wechselstromwechselrichter
durch. Auf diese Weise kann es die Schaltungskonfiguration vereinfachen
und seinen Transformator miniaturisieren, der aufgrund der Hochfrequenzeinschaltung
einen großen
Teil des Gesamtvolumens des Geräts
einnimmt, wodurch es möglich
wird, die Reduktion der Größe und Kosten
des Vorschaltgeräts
zu erzielen. Um das Schaltungsschema auf das Vorschaltgerät der Metall-Halogenlampe
anzuwenden, müssen
die einzelnen Anforderungen der Metall-Halogenlampe erfüllt werden,
was deren Implementierung verhindert.
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Einschlägige Bezugsschrift
1: japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 2002-352989.
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Einschlägige Bezugsschrift
2: japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 7-211472/1995.
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Der
Entladungsentwicklungskondensator des vorstehend beschriebenen Vollbrücken-Niederfrequenzvorschaltsystems
ist mit dem sekundären
Ausgang des Transformators zum Erzeugen einer Hochspannung parallelgeschaltet.
Dementsprechend wird ein Kondensator mit einer hohen Stehspannung
erforderlich, was der Reduktion bei Kosten und Größe des Vorschaltgeräts der Hochdruckentladungslampe
im Wege steht.
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Zusätzlich trennt
das Vollbrücken-Niederfrequenzvorschaltsystem
seinen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler zum Aufladen vom Wechselrichter
zum Umwandeln in Wechselstrom, um sowohl die Anforderung, die Größe des Transformators
zu senken als auch die Lampe zu stabilisieren, zu erfüllen. Somit
wird eine mehrstufige Umwandlung notwendig, was die Anzahl von Schaltungsbauteilen
erhöht
und die Abnahme bei Größe und Kosten
des Vorschaltgeräts
für die
Hochdruckentladungslampe verhindert.
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Darüber hinaus
ist es zum Einschalten der Metall-Halogenlampe notwendig, einen
Hochspannungsimpuls von ca. 20 kV oder darüber in der Lampe zu erzeugen,
um bei einem Wärmezustand
während
einer Entladungsbeginnperiode einen Durchbruch zu verursachen. Dennoch
muss die Schaltung, die das Gleichstrom-/Wechselstrom-Einschrittspannungserhöhungshochfrequenzvorschaltsystem
verwendet, die Anzahl der Windungen des Wechselrichtertransformators
erhöhen,
um auf die Hochspannung aufzuladen. Dies erhöht die Größe des Transformators und behindert
die Abnahme bei Größe und Kosten
des Vorschaltgeräts
der Hochdruckentladungslampe.
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Überdies
benutzt die Schaltung, die das Gleichstrom-/Wechselstrom-Einschrittspannungserhöhungshochfrequenzvorschaltsystem
verwendet, dieselbe Frequenz zum Ansteuern des Transformators und
zum Einschalten der Lampe. Im Ergebnis nimmt, um die Lampe mit einer
niedrigen Frequenz einzuschalten, um die Entladung zu stabilisieren,
die Größe des Transformators
zu, was die Abnahme bei Größe und Kosten
des Vorschaltgeräts
der Hochdruckentladungslampe verhindert.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorstehenden Probleme
zu lösen.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kompaktes,
kostengünstiges
Vorschaltgerät
und ein Verfahren für
eine Hochdruckentladungslampe bereitzustellen, das in der Lage ist,
eine Metall-Halogenlampe
normal unter Verwendung eines Gleichstrom-/Wechselstrom-Einschrittspannungserhöhungshochfrequenzvorschaltsystems
einzuschalten.
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Nach
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Vorschaltgerät für eine Hochdruckentladungslampe
bereitgestellt, mit: mehreren Stromversorgungen und mehreren Schaltelementen,
die auf der Primärseite
eines Transformators vorgesehen sind; und eine Steuerschaltung zum
wiederholten Ein- und
Ausschalten der mehreren Schaltelemente, um auf einer Sekundärseite des
Transformators eine Wechselspannung zu erzeugen, die bei Spannung
und Frequenz höher
ist als eine primärseitige
Spannung des Transformators.
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Da
das Vorschaltgerät
der HID-Lampe während
der Entladungsentstehungsperiode genügend Energie zur Verfügung stellen
kann, kann der Schaltungsaufbau vereinfacht werden, wodurch sich
der Vorteil bietet, seine Größe und Kosten
reduzieren zu können.
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Nach
einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
für ein
Vorschaltgerät
für eine
Hochdruckentladungslampe bereitgestellt, das folgende Schritte umfasst:
während
einer Entladungsübergangsperiode
und einer normalem Entladungsperiode nach einem Durchbruch, eine
Hochdruckentladungslampe durch eine Steuerspannung anzusteuern,
die eine Frequenzmodulation mit einer Mittelfrequenz in einem Bereich
von 80 kHz bis 120 kHz durchmacht.
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Nach
einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
für ein
Vorschaltgerät
für eine
Hochdruckentladungslampe bereitgestellt, das folgende Schritte umfasst:
eine gewünschte
Spannung in einem Entladungsentwicklungskondensator zu erhalten,
der mit einer auf der Primärseite
eines Transformators vorgesehene Gleichstromversorgung parallelgeschaltet
ist, indem der Entladungsentwicklungskondensator geladen wird; einen
Entladungsstreckenschalter aktivierenden Kondensator, der an eine
Sekundärseite
des Transformator angeschlossen ist, auf eine Einschaltspannung
eines Entladungsstreckenschalters aufzuladen, indem mehrere Schaltelemente,
die auf der Primärseite
des Transformators vorgesehen sind, wiederholt ein- und ausgeschaltet
werden; einen Durchbruch in einer Hochdruckentladungslampe zu erzeugen,
indem der Hochdruckentladungslampe eine gegenelektromotorische Kraft
mit einer Impulsspannung zugeführt
wird, die durch Einschalten des Entladungsstreckenschalters erzeugt
wird; den Lichtstrom schnell nach dem Durchbruch anlaufen zu lassen,
indem der Strom, welcher der Hochdruckentladungslampe zugeführt werden
soll, über
einen Nennstrom hinaus angehoben wird, indem Energie aus dem Entladungsentwicklungskondensator auf
die Hochdruckentladungslampe angelegt wird, und indem ein Verhältnis Betriebsstrom
zu Volllaststrom von Wellenformen zum Ansteuern der Schaltelemente
gesteuert wird; und den Strom, welcher der Hochdruckentladungslampe
mit dem Nennstrom nach dem Anlaufen des Lichtstroms zugeführt wird,
aufrechtzuerhalten, indem das Verhältnis Betriebsstrom zu Volllaststrom
der Wellenformen zum Ansteuern der Schaltelemente gesteuert wird.
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Das
bietet den Vorteil, ein stabiles Einschalten der HID-Lampe durchführen zu
können.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Schaltungsschema,
das einen Aufbau einer Ausführungsform
1 des Vorschaltgeräts
für eine
Hochdruckentladungslampe nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist ein Schema, das Wellenformen
der Spannung und des Stroms der Lampe beim Einschalten von Ausführungsform
1 des Vorschaltgeräts
für eine
Hochdruckentladungslampe nach der vorliegenden Erfindung zeigt;
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3 ist ein Schema, das die
Vorschaltfrequenz und Entladungsbedingungen zeigt, wenn Ausführungsform
1 des Vorschaltgeräts
für eine
Hochdruckentladungslampe nach der vorliegenden Erfindung keine frequenzmodulierte
Wellenform verwendet;
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4 ist ein Schema, das Veränderungen
der Spannung und des Stroms der Lampenröhre gegenüber der Zeit bei der Vorschaltfrequenz
von 84,5 kHz in Ausführungsform
1 des Vorschaltgeräts
für eine
Hochdruckentladungslampe nach der vorliegenden Erfindung darstellt;
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5 ist ein vergrößertes Schema
des Abschnitts A von 4;
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6 ist ein Schema, das Formen
der Lichtbogenentladung darstellt, die den Entladungsstellen von 5 entsprechen;
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7 ist ein Schema, das die
Vorschaltfrequenz und Entladungsbedingungen zeigt, wenn Ausführungsform
1 des Vorschaltgeräts
für eine
Hochdruckentladungslampe nach der vorliegenden Erfindung eine frequenzmodulierte
Wellenform verwendet;
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8 ist ein Schema, das die
Verhältnisse
zwischen der Spannung in einem Entladungsstreckenschalter auf der
Sekundärseite,
der Spannung im Entladungsentwicklungskondensator auf der Primärseite und einem
Signal darstellt, das dem Wechselrichter einer Ausführungsform
2 des Vorschaltgeräts
für eine
Hochdruckentladungslampe nach der vorliegenden Erfindung zugeführt wird.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nun
werden die Ausführungsformen
des Vorschaltgeräts
für eine
Hochdruckentladungslampe nach der vorliegenden Erfindung mit Bezug
auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
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Als
Erstes werden die vier Phasen beschrieben, die zum Einschalten der
Metall-Halogenlampe eines Fahrzeugs notwendig sind. Die Phasen A,
B und C in der folgenden Beschreibung entsprechen A, B und C von 2, und das Symbol O in 2 bezeichnet eine Entladungswarteperiode,
die später
noch im Einzelnen beschrieben wird.
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A. Entladungsbeginnperiode
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Der
Lastzustand der Lampe vor der Entladungsbeginnperiode unterscheidet
sich je nach der Zeit, die seit dem Ende der vorherigen Entladung
verstrichen ist. Ist eine ausreichende Zeit seit dem Ende der vorherigen
Entladung vergangen, die Temperatur in der Röhre auf annähernd Raumtemperatur gesunken,
und die Durchbruchspannung niedrig, wenn der Druck in der Röhre niedrig
ist, wird dieser Zustand „kalter
Zustand" genannt.
Wenn im Gegensatz dazu keine ausreichende Zeit seit dem Ende der
vorherigen Entladung verstrichen und die Temperatur in der Röhre noch
hoch ist, der Druck in der Röhre
noch hoch ist, und die Durchbruchspannung höher ist als diejenige des kalten
Zustands, wird dieser Zustand „warmer
Zustand" genannt. In
der Entladungsbeginnperiode muss eine hohe Spannung von einigen
Dutzend Kilovolt angelegt werden, um den Durchbruch tatsächlich auch
im warmen Zustand zu erzeugen, in dem die Durchbruchspannung hoch
ist.
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B(B-1). Entladungsentstehungsperiode
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Vor
dem Durchbruch ist der Widerstandswert der Lampe hoch, beträgt mehrere
Megaohm. Nach dem Durchbruch fällt
der Widerstandswert der Lampe einmal abrupt auf einige Dutzend Ohm
ab und steigt dann mit einem Anstieg der Temperatur und des Drucks
in der Röhre
auf einen Beharrungszustand von einigen hundert Ohm an. Im Volumenprozess
der Entladung wird, wenn nicht genügend Energie zur Aufrechterhaltung
der Entladung im Ansprechen auf den abrupten Rückgang des Lampenwiderstandswerts
zugeführt
wird, die Entladung instabil und kann erlöschen. Darüber hinaus muss im Kathodenflächenprozess
der Entladung genügend
Energie zugeführt
werden, um Wärmeelektronen
auszuschütten,
damit die Lichtbogenentladung weitergeht. Dementsprechend muss unmittelbar
nach dem Durchbruch genügend
Energie zugeführt
werden, um zu verhindern, dass die Entladung erlischt.
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B(B-2). Lichtstromanlaufperiode
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Die
Scheinwerfer eines Fahrzeugs müssen
in einem bestimmten Zeitraum einen gewünschten Lichtstrom erzeugen.
Um dies zu bewerkstelligen, muss die Lampe innerhalb kurzer Zeit
mit genügend
Energie wie etwa 70 W versorgt werden, was mehr ist als der Nennstrom
von 35 W während
der normalen Entladungsperiode, wodurch der Lichtstrom schnell anläuft.
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B. Entladungsübergangsperiode
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Die
Entladungsentstehungsperiode von B-1 und die Lichtstromanlaufperiode
von B-2 können
zeitmäßig nicht
definitiv aufgeteilt werden, und es wird auf sie generisch als B.
Entladungsübergangsperiode
Bezug genommen. Da sich während
der Entladungsübergangsperiode
die Lampenlast nach dem Durchbruch im warmen Zustand vom kalten
Zustand unterscheidet, muss die zuzuführende Energie je nach warmem
oder kaltem Zustand eingestellt werden. Im Spezielleren ist der
Lampenwiderstandswert im warmen Zustand nach dem Durchbruch höher und
steigt in kürzerer
Zeit auf den Beharrungszustandswert, wodurch der gewünschte Lichtstrom
auch in einer kürzeren
Zeit erreicht wird. Entsprechend wird überschüssige Energie zugeführt, wenn
im warmen Zustand zum Bewerkstelligen der Entladungsentstehung und
zum Anlaufen des Lichtstroms dieselbe Energie zugeführt wird
wie im kalten Zustand, was die Lebensdauer der Lampe senkt. Umgekehrt
erlischt die Entladung oder der gewünschte Lichtstrom verzögert sich,
wenn im kalten Zustand zum Durchführen der Entladungsentstehung
und Anlaufen des Lichtstroms nicht genügend Energie zugeführt wird.
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C. Normale Entladungsperiode
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Bei
der normalen Beleuchtung durch die Lichtbogenentladung der Metallhalogenide
muss der Nennstrom auf 35 W gehalten und die stabile Entladung unterstützt werden.
Was die Metall-Halogenlampe betrifft, muss, weil die Vorschaltfrequenz
der wichtigste Faktor ist, eine geeignete Frequenz gewählt werden,
um eine instabile Entladung aufgrund akustischer Resonanz zu verhindern,
was später
noch beschrieben wird.
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Die
Ausführungsformen
werden unter Berücksichtigung
der vier Phasen beschrieben, die zum Einschalten der vorstehenden
Metall-Halogenlampe für
das Fahrzeug notwendig sind.
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AUSFÜHRUNGSFORM 1
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Ausführungsform
1 wird mit Bezug auf die 1 – 7 beschrieben. 1 ist ein Schaltungsschema, das
die Ausführungsform
1 des Vorschaltgeräts
für eine
Hochdruckentladungslampe nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie
in 1 gezeigt ist, umfasst
das Vorschaltgerät
für eine
Hochdruckentladungslampe eine Gleichstromversorgung 1,
eine Entladungsentwicklungsschaltung 2, eine Gleichstrom-/Wechselstromwechselrichterschaltung 4,
eine Zündschaltung 5 und
eine Steuerschaltung 6, und schaltet die Metall-Halogenlampe 7 ein.
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Die
Gleichstromversorgung 1 erzeugt eine 12 V Gleichspannung
und stellt sie der Entladungsentwicklungsschaltung 2 bereit.
Die Minuspotentialseite ist an eine Masseleitung 3 angeschlossen.
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Die
Entladungsentwicklungsschaltung 2 ist vorgesehen, um die
HID-Lampe während
der Entladungsentwicklungsperiode mit ausreichender Energie zu versorgen.
Sie umfasst einen Ladungsentwicklungskondensator 2a, eine
Spannungserhöhungsschaltung 2b,
ein Synchrongleichrichtungsschaltelement 2c, eine Rückwärtssperrdiode 2d und
eine Synchrongleichrichtungssteuerschaltung 2e. Die Spannungserhöhungsschaltung 2b erhöht die Spannung
im Entladungsentwicklungskondensator 2a über die
Spannung der Gleichstromversorgung 1 hinaus. Das Synchrongleichrichtungsschaltelement 2c dient
dazu, zu verhindern, dass der Strom aus dem Entladungsentwicklungskondensator 2a vor
dem Beginn der Entladung zurück
zur Gleichstromversorgung 1 fließt, und um den Strom aus der
Gleichstromversorgung 1 während der normalen Entladungsperiode
mit geringem Verlust fließen
zu lassen. Die Rückwärtssperrdiode 2d verhindert,
dass der Strom aus dem Entladungsentwicklungskondensator 2a zurück zur Gleichstromversorgung 1 fließt. Die
Synchrongleichrichtungssteuerschaltung 2e steuert das Schaltelement 2c.
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Die
Gleichstrom-/Wechselstromwechselrichterschaltung 4 dient
dazu, die Spannung der Gleichstromversorgung 1 oder die
Spannung im Entladungsentwicklungskondensator 2a nach dem
Erhöhen
ihrer Spannungen in eine Wechselspannung umzuwandeln. Sie umfasst
Schaltelemente 4a und 4b, die eine Halbbrücke darstellen,
und einen Transformator 4c für einen Gegentaktbetrieb.
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Die
Zündschaltung 5 ist
vorgesehen, um den Hochspannungsimpuls zu erzeugen, der den Durchbruch während der
Entladungsbeginnperiode verursachen soll. Sie umfasst eine Diode 5a,
einen Kondensator 5b, eine Diode 5c, einen Entladungsstreckenschalter
aktivierenden Kondensator 5d, einen Entladungsstreckenschalter 5e,
einen Zündtransformator 5f und
einen Kondensator 5g, um mit der Drosselspule des Transformators 5f Resonanz
zu erzeugen. Die Diode 5a, der Kondensator 5b,
die Diode 5c und der Entladungsstreckenschalter aktivierende
Kondensator 5d stellen eine Spannungsdopplerschaltung zur
Erhöhung
der Spannung dar, die aus der Sekundärseite des Transformators 4c abgegeben
wird.
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Die
Steuerschaltung 6 ist vorgesehen, um die Vorschaltwellenform
aufgabengemäß zu modifizieren. Sie
umfasst eine Frequenzentscheidungsschaltung 6a zur Bestimmung
der Frequenz einer grundlegenden Vorschaltwellenform, und eine Leistungssteuerschaltung 6b zur
Steuerung der Leistung, indem das Verhältnis Betriebsstrom zu Volllaststrom
durch Erfassung der Spannung oder des Stroms eingestellt wird.
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Als
Nächstes
wird der Betrieb des Vorschaltgeräts für eine Hochdruckentladungslampe
mit Bezug auf 2 unter
Berücksichtigung
der Bedingungen beschrieben, die erforderlich sind, um die Fahrzeugmetall-Halogenlampe einzuschalten.
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O. Entladungswarteperiode
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Wenn
ein nicht gezeigter Lichtschalter betätigt wird, gibt die Steuerschaltung 6 ein
Auftastsignal an die Schaltelemente 4a und 4b ab.
Somit schalten die Schaltelemente 4a und 4b wiederholt
ein und aus, wodurch eine Spannung erzeugt wird, die um einen Faktor
des Windungsverhältnisses
des Transformators 4c auf seiner Sekundärseite erhöht ist. Um die Miniaturisierung
des Transformators 4c zu erzielen, beträgt in diesem Fall die Steuerfrequenz
der Schaltelemente 4a und 4b im Gleichstrom-/Wechselstromwechselrichter
vorzugsweise ca. 100 kHz. Da die vorliegende Erfindung das Gleichstrom-/Wechselstrom-Einschrittspannungserhöhungshochfrequenzvorschaltsystem
verwendet, kann es ohne den Hochfrequenzschalter für die Gleichstrom-/Gleichstromwandler
auskommen, der von herkömmlichen
Geräten
benötigt
wird. Auf diese Weise ist die Kapazität der Abstrahlwärme, die
vom Hochfrequenzschalter abgegeben wird, auf die Strahlung der Wärme anwendbar,
die von den Schaltern des Wechselrichters erzeugt werden. Im Ergebnis
ist ein wirksamerer Hochfrequenzbetrieb des Wechselrichters möglich.
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Wenn
der Lichtschalter aktiviert wird, beginnt auch die Spannungserhöhungsschaltung 2b so
mit ihrem Betrieb, dass sie die Spannung der Gleichstromversorgung 1 erhöht und damit
beginnt, den Entladungsentwicklungskondensator 2a zu laden.
Auch wenn das Potential des Entladungsentwicklungskondensators 2a höher wird
als dasjenige der Stromversorgung, weil das Synchrongleichrichtungsschaltelement 2c nicht
leitend ist, kann es den Rückfluss
des Stroms verhindern. Obwohl in 1 das
Synchrongleichrichtungsschaltelement 2c dazu verwendet
wird, den Rückfluss
des Stroms zu verhindern, kann auch eine Diode verwendet werden,
um Kosten und Größe zu reduzieren.
Dennoch muss bedacht werden, dass die Diode den Verlust erhöht, weil
ihr Einschaltwiderstand höher
ist als derjenige des Schaltelements.
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Als
Nächstes
erfolgt eine Beschreibung mit einem konkreten Beispiel der Spannungen.
Es wird davon ausgegangen, dass die Batterie des Fahrzeugs, also
die Spannung der Gleichstromversorgung 1, 12V betragen
soll. Wenn die Spannungserhöhungsschaltung 2b die
Spannung verdoppelt, wird der Entladungsentwicklungskondensator 2a auf
24 V aufgeladen. Dementsprechend wird die Primärseite des Transformators 4c mit einer
Spannung von 24 V versorgt. Wenn das Windungsverhältnis des
Transformators 4c 1:17 beträgt, erzeugt die Sekundärseite des
Transformators eine Spannung von ca. 400 V.
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Auf
der Sekundärseite
wird eine Spannungsvervielfacherschaltung verwendet, um die Spannung
zu erhöhen.
Ist der Ausgang des Transformators 4c positiv (in 1 ist die obere Seite positiv),
wird der Kondensator 5b über die Diode 5a aufgeladen.
Wenn danach der Ausgang des Transformators 4c zu negativ
zurückkehrt
(in 1 ist die obere
Seite negativ), lädt
der Entladungsstrom aus dem Kondensator 5b den Entladungsstreckenschalter
aktivierenden Kondensator 5d. In diesem Fall entstehen,
weil der Ausgang des Transformators 4c negativ ist, ca.
800 V, also die doppelte Ausgangsspannung im Entladungsstreckenschalter aktivierenden
Kondensator 5d, so dass die Spannung von ca. 800 V an den
Entladungsstreckenschalter 5e angelegt wird.
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A. Entladungsbeginnperiode
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Beträgt die Einschaltspannung
des Entladungsstreckenschalters 5e ca. 800 V, schaltet
er ein, wenn die Spannung im Entladungsstreckenschalter aktivierenden
Kondensator 5d auf ca. 800 V geht. Auf diese Weise fließt der Impulsstrom
durch die primäre
Wicklung des Transformators 5f, so dass in der zweiten
Wicklung die Hochspannung von ca. 20 kV entsteht und an die Elektroden
an den beiden Enden der Lampe 7 angelegt wird. Da die Spannung
die Entladungsbeginnspannung des kalten und warmen Zustands überschreitet,
führt sie
den Durchbruch herbei.
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Der
Vorgang der Erhöhung
von der Batteriespannung auf die Einschaltspannung des Entladungsstreckenschalters 5e wird
wie folgt zusammengefasst. Die 12 V, also die Spannung der Batterie,
die die Gleichstromversorgung 1 darstellt, wird von der
Spannungserhöhungsschaltung 2b auf
24 V verdoppelt. Die 24 V-Spannung lädt den Entladungsentwicklungskondensator 2a und
wird vom Transformator 4c auf ca. 400 V erhöht. Die
400 V-Spannung wird von der Spannungsdopplerschaltung auf ca. 800
V erhöht,
so dass die Spannung von ca. 800 V an den Entladungsstreckenschalter 5e angelegt
wird.
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Der
Grund für
die Erhöhung
der Spannung über
die vorstehenden drei Schritte ist wie folgt. Im Vorschaltprozess
der HID-Lampe wird die Einschaltspannung des Entladungsstreckenschalters 5e nur
für den Durchbruch
benötigt.
Während
der kontinuierlichen Entladung nach dem Durchbruch reicht die Spannung
von ca. 85 V aus, wenn genug Strom zugeführt werden kann. Folglich beschränkt sich
vom Gesichtspunkt der Verkleinerung des Transformators 4c her
die Spannungserhöhung
durch den Transformator 4c auf einen niedrigen Wert, um
das Windungsverhältnis
zu klein wie möglich
auszulegen. Dann wird die für
den Durchbruch erforderliche Spannung durch die Erhöhung durch
die Spannungserhöhungsschaltung 2b auf
der Primärseite oder
durch die Spannungsdopplerschaltung auf der Sekundärseite hervorgerufen.
Nach dem Durchbruch hört die
Spannungserhöhung
durch die Spannungserhöhungsschaltung 2b auf
der Primärseite
auf. Somit wird der Entladungsstreckenschalter 5e nach
dem Durchbruch nicht eingeschaltet. Obwohl die Erhöhungsrate
der Spannungserhöhungsschaltung 2b auf
der Primärseite
und diejenige der Spannungsdopplerschaltung auf der Sekundärseite beide
mit zwei angenommen werden, können
ihnen im Hinblick auf die Stehspannung und den Umfang der Elemente
o. dgl. unterschiedliche Werte zugeteilt sein.
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B(B-1). Entladungsentstehungsperiode
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Wenn
der Durchbruch stattfindet und Strom durch die Lampe 7 fließt, sinkt
die Spannung in den Elektroden der Lampe abrupt ab. In diesem Fall
schalten die Schaltelemente 4a und 4b weiterhin
von der vorhergehenden Entladungswarteperiode ab wiederholt ein
und aus. Dementsprechend werden die aus der Gleichstromversorgung 1 zugeführte Energie,
und die im während
der Entladungswarteperiode geladenen Entladungsentwicklungskondensator 2a gespeicherte
Energie, der Lampe als Entladungsentwicklungsenergie zugeführt, wodurch
die Entladung entsteht und die Unterbrechung der Entladung verhindert
wird. Die Leistung des Ladungsentwicklungskondensators 2a ist
auf einen solchen Wert eingestellt, der ausreichend Energie bereitstellen
kann, um die Entladung unmittelbar nach dem Durchbruch entstehen
zu lassen und aufrechtzuerhalten. Da der Entladungsentwicklungskondensator 2a an
die Primärseite
des Transformators angeschlossen ist, kann seine Stehspannung überdies
niedrig sein, wodurch die Größe und Kosten
des Vorschaltgeräts
reduziert werden können.
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B(B-2). Lichtstromanlaufperiode
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Auch
nach der Entladungsentstehungsperiode schalten die Schaltelemente 4a und 4b wiederholt
ein und aus, um die Sekundärseite
mit Strom zu versorgen. Befindet sich die Lampe 7 im kalten
Zustand, liefert die Leistungssteuerschaltung 6b einen
Strom wie etwa 70 W, der höher
ist als der Nennstrom von 35 W, wodurch der gewünschte Stromfluss in einer
kürzeren
Zeit anläuft.
Die Steuerung der Leistung erfolgt dadurch, dass das Verhältnis Betriebsstrom
zu Volllaststrom der Schaltelemente 4a und 4b variiert
wird. Im warmen Zustand wird diese Periode übersprungen, so dass die Steuerung
zur nächsten
normalen Entladungsperiode übergeht.
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B. Normale Entladungsperiode
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Nach
dem Anlaufen des Lichtstroms tritt die Leistungssteuerung in die
normale Entladungsperiode ein. Die Leistungssteuerschaltung 6b steuert
das Verhältnis
Betriebsstrom zu Volllaststrom der Schaltelemente 4a und 4b,
um die Entladung mit dem Nennstrom von 35 W zu wiederholen. Während der
normalen Entladung führt
die Leistungssteuerschaltung 6b die Vorschaltsteuerung
der Schaltelemente durch, indem sie Wellenformen mit einem Frequenzhubschema
verwendet, deren Frequenz moduliert ist, um instabile Entladung
aufgrund akustischer Resonanz zu vermeiden. Beispielsweise erfolgt
die Vorschaltsteuerung durch Wellenformen mit einer Mittelfrequenz
von 90 kHz, einer Modulationsfrequenz von 1 kHz, einer Mindestfrequenz
von 80 kHz und einer Höchstfrequenz
von 100 kHz. Die Leistungssteuerschaltung 6b führt die
Vorschaltsteuerung kontinuierlich ab dem Beginn der Entladungswarteperiode
bis zum Ende der Beleuchtung unter Verwendung der frequenzmodulierten
Wellenformen durch.
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Als
Nächstes
wird das Frequenzhubschema zum Vermeiden der akustischen Resonanz
ausführlicher beschrieben.
Die Windungsanzahl der primären
Wicklung, die das Volumen des Transformators bestimmt, ist umgekehrt
proportional zur Frequenz und wird somit gering, wenn die Frequenz
ansteigt. Folglich ermöglicht eine
Erhöhung
der Frequenz die Verkleinerung des Transformators. Andererseits
nimmt der Kernverlust des Transformators mit einer Erhöhung der
Frequenz zu, wodurch die Temperatur ansteigt. In Anbetracht der
Verhältnisse
sind die Erfinder der vorliegenden Anmeldung zu der Schlussfolgerung
gekommen, dass die optimale Frequenz, um den Transformator des Vorschaltkreises
des Fahrzeugs zu konstruieren, ca. 100 kHz beträgt. Dies wird auch von der
Tatsache unterstützt,
dass der Transformator des Gleichstrom-/Gleichstromwandlers der Schaltung,
die durch die einschlägige
Bezugsschrift 1 offenbart ist, mit einer Frequenz von 100 kHz angesteuert
wird und erfolgreich verkleinert wurde, um gegenwärtig von
bestehenden Fahrzeugen benutzt zu werden.
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Um
jedoch die Metall-Halogenlampe mit einer hohen Frequenz über mehreren
Kilohertz einzuschalten, tritt akustische Resonanz auf, welche die
instabile Entladung mit sich bringen oder die Entladung zum Erlöschen bringen
kann. Die Einzelheiten der akustischen Resonanz sind im Journal
of the Illuminating Engineering Institute of Japan, Band 77, Nr.
10, 1993, S. 29 – 35
berichtet (von hier ab als IEIJ-Schrift abgekürzt).
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Die
IEIJ-Schrift beschreibt den Mechanismus der Instabilität der Lichtbogenentladung
aufgrund akustischer Resonanz wie folgt. Die in den Reflexionsrichtungen
untereinander fortschreitenden Wellen innerhalb der Lampe erzeugen
eine stehende Welle. Die Frequenz der stehenden Welle nähert sich
der natürlichen
Frequenz der Lampe, so dass die stehende Welle in Resonanz tritt.
Die stehende Welle ist eine Druckwelle des Quecksilberdampfs, der
während
des Scheinens in der Lampe vorherrscht. Die stehende Welle bezieht
sich auf eine Welle mit einer zeitlich invariablen Druckverteilung
und bringt eine ungleichmäßige Druckverteilung innerhalb
der Lampe je nach ihrer Form mit sich. Bei der Druckverteilung bildet
sich die Lichtbogenentladung derart, dass die Energiebedingung minimal
wird, wodurch der Lichtbogen gekrümmt wird.
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Neben
der IEIJ-Schrift gibt es viele Schriften und Patente, die akustische
Resonanz beschreiben. Einige davon gehen von theoretischen Gleichungen
aus und erhalten die Frequenz, bei der die akustische Resonanz auftritt,
die Frequenz, bei der keine auftritt, oder die Frequenz, bei welcher
der Lichtbogen trotz des Auftretens akustischer Resonanz gerade
und die Entladung stabil wird. Die Frequenzen, die unter Verwendung der
in der IEIJ-Schrift oder im japanischen Patent Nr. 3189609 offenbarten
Gleichungen erhalten werden, stimmen jedoch nicht unbedingt mit
den Frequenzen überein,
die durch Experimente erhalten werden.
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Anders
ausgedrückt
ist es schwierig, die Frequenz aus einer theoretischen Gleichung
zu ermitteln, die die Entladung stabilisieren kann, wenn die HID
mit hoher Frequenz angesteuert wird. Zusätzlich ist es unmöglich, zu
entscheiden, ob die bislang theoretisch vorgeschlagenen Verfahren
wirksam sind oder nicht. Dementsprechend kann nach dem momentanen
Stand zur Konstruktion des Vorschaltkreises nur das Experiment den Frequenzbereich
festlegen.
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Als
ein Beispiel dafür,
experimentelle Ergebnisse klar aufzuzeigen, ist in der japanischen
Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnr.
7-66866/1995 (US-Patent 5,121,034) ein Vorschaltverfahren offenbart.
Es benutzt das Frequenzhubvorschaltverfahren, das eine Frequenzmodulation
der Vorschaltfrequenz als ein Verfahren zur Vermeidung der instabilen
Entladung aufgrund akustischer Resonanz einsetzt. Obwohl das Verfahren
selbst zur Umgehung der von akustischer Resonanz herrührenden
instabilen Entladung durch das Frequenzhubvorschaltverfahren wie
in der vorstehenden IEIJ-Schrift oder der japanischen Patentanmeldung
mit der Offenlegungsnr. 61-165999/1986 offenbart, bekannt ist, ist
die japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnr. 7-66866/1995
zum Patent erteilt worden, indem sie die Mittelfrequenz der frequenzmodulierten Wellenform
auf den Bereich von 20 kHz bis 80 kHz durch Aufzeigen experimenteller
Ergebnisse einschränkt.
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Die
japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnr. 7-66866/1995 weist
jedoch keinen Bereich aus, der eine stabile Entladung im Frequenzband über 50 kHz
erzielen kann, und zeigt keine experimentellen Ergebnisse, was das
Einschalten über
80 kHz betrifft. Aus den vorstehend beschriebenen Gründen ist es
unmöglich,
das Phänomen über 80 kHz
spekulativ aus den experimentellen Ergebnissen im Bereich von 20 kHz
bis 80 kHz zu bestimmen.
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Vor
solch einem technischen Hintergrund fanden die Erfinder der vorliegenden
Erfindung Bedingungen, um ein ausreichend breites, stabiles Frequenzband
nahe 100 kHz unter Verwendung des Frequenzhubvorschaltsystems zu
erzielen, was nachstehend noch beschrieben wird.
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3 stellt schrittweises Ansteigen
der Röhrenspannung
bei Einzelfrequenzen von 60 kHz bis 130 kHz für die frequenzfixierte Wellenform
(d.h. ohne Frequenzhub) und die beobachteten Ergebnisse, die durch visuelle
Untersuchung der Entladungsbedingungen erhalten wurden, dar. Die
Anstiegsschritte der Röhrenspannung
zeigen quantitative Schätzungen
der Instabilität
der Entladung an, wohingegen die visuelle Untersuchung der Entladungsbedingungen
qualitative Schätzungen
der Instabilität
der Entladung darstellen. Es ist bekannt, dass die instabile Lichtbogenentladung
die Röhrenspannung
erhöht.
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Die
wie in 3 dargestellten
Röhrenspannungen
wurden jeweils dadurch erhalten, dass die positive Spitzenspannung,
die an die Enden der Lampe angelegt wurde, mit einer Zeitkonstante
vom 100-fachen der Periode gehalten wurde. Die Anstiegsschritte
der Röhrenspannung
stellen die Differenz zwischen dem Höchstwert und dem Mindestwert
für die
zeitlichen Schwankungen in der Röhrenspannung
dar. Anders ausgedrückt stellen
große
Anstiegsschritte der Spannung große Spannungsschwankungen dar,
was wiederum eine große Instabilität der Entladung
anzeigt. Die HID-Lampe, die für
die Messungen verwendet wurde, war eine Philips D2R mit Nennwerten
von 85 V und 35 W.
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In 3 erlischt die Entladung
einige Sekunden nach dem Durchschlag in den Frequenzbändern unter
85 kHz und über
108 kHz (Zustand (3)). Man geht davon aus, dass in diesen Bändern die
Entladung aufgrund akustischer Resonanz erlischt. Obwohl die Entladung
in den Frequenzbändern
von 85 – 88
kHz, 92 – 101
kHz und 106 – 108
kHz aufrechterhalten bleibt, verändert
sich die Form der Lichtbogenentladung unaufhörlich und ist instabil (Zustand
(2)). Man geht davon aus, dass in diesen Frequenzbändern eine
schwache akustische Resonanz auftritt. Somit kann die Entladung
in den Zuständen
(2) und (3) nicht für
das Vorschaltgerät
verwendet werden. Hingegen wird im Bereich von 88 – 92 kHz
und 101 – 106
kHz die Entladung gerade und ist stabil (Bedingung (1)). Es kann
nur die Entladung in diesen Bändern
für das
Vorschaltgerät
verwendet werden, aber die Frequenzbänder sind sehr schmal.
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Ist
das verfügbare
Frequenzband schmal, kann die stabile Entladung aufgrund von Herstellerunterschieden
oder einzelnen Unterschieden in den Lampen abweichen. Anders ausgedrückt gibt
es kein allgemeines Frequenzband, das die Entladung aller Lampen
stabilisiert. Um das verfügbare
Frequenzband auszuweiten, wird das Frequenzhubschema verwendet,
welches die Vorschaltfrequenz moduliert. Der Grund dafür wird als
Nächstes
beschrieben.
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Die 4 – 6 stellen
die Einzelheiten der Schwankung der Röhrenspannung und die Formen
der Lichtbogenentladung dar. Die Frequenz beträgt in diesem Fall 84,5 kHz,
bei der die Lichtbogenform stark variiert. Die Formen der wie in 6 dargestellten Lichtbogenentladung
wurden von einer Hochgeschwindigkeitsvideokamera aufgenommen, danach
wurden sie vergrößert und
kopfüber
durch ein Projektionsobjektiv projiziert. Die Zahlen, die den Röhrenspannungsschwankungen
im Hinblick auf Zeit, wie im vergrößerten Diagramm von 5 dargestellt, zugeteilt
wurden, entsprechen den Zahlen der Formen der Lichtbogenentladung
von 6.
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Aus
diesen Figuren ist ersichtlich, dass, obwohl die Lichtbogenentladung
gerade und stabil ist, wenn die Röhrenspannung niedrig ist, sich
die Bogenformen krümmen
und sich mit dem Anstieg der Spannung verändern. Die Ergebnisse bestätigen nicht
nur die vorher schon bekannte Korrelation zwischen der Röhrenspannung
und der Instabilität
der Entladung aufgrund akustischer Resonanz, sondern auch eine neue
Tatsache, dass die Zeit, die die Lichtbogenentladung braucht, um
vom stabilen Zustand zum instabilen Zustand (die Zeit von (1) bis
(3) in 5) überzugehen,
ca. 10 msec. beträgt.
Anders ausgedrückt
braucht die von akustischer Resonanz herrührende stehende Welle ca. 10
msec., um sich zu entwickeln, und von daher kann ihre Entstehung
verhindert werden, wenn die Festfrequenz nicht länger als 10 msec. oder darüber anhält. Die
Ergebnisse können
das erste Mal dadurch erzielt werden, dass die Abtastgenauigkeit
der Röhrenspannung
im Hinblick auf Zeit verbessert wird. Zuvor waren keine Messergebnisse
mit solch hoher Genauigkeit bekannt.
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In
Anbetracht der vorstehenden experimentellen Ergebnisse wird eine
festgelegte frequenzmodulierte Wellenform als Wellenform verwendet,
um zu verhindern, dass die Festfrequenz länger als 10 msec. oder darüber anhält. Die
frequenzmodulierte Wellenform schwankt um ± 10 kHz von einer bestimmten
Mittelfrequenz mit einer Modulationsfrequenz von 1 kHz. 7 stellt die Verhältnisse
zwischen der Mittelfrequenz und dem Anstieg der Röhrenspannung
dar. Verglichen mit dem Fall von 3,
der den Frequenzhub nicht einsetzt, sieht man, dass das stabile
Entladungsband (Zustand (1)) erweitert ist. Mit anderen Worten zeigt
sich, dass die Frequenzgrenze vergrößert ist, wodurch die vom Hersteller
abhängigen
oder die einzelnen Unterschiede der Lampen aufgefangen werden können.
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Im Übrigen kann
das Frequenzhubvorschaltsystem keine stabile Entladung bei allen
Frequenzbändern
im eingeschränkten
Frequenzband von 60 kHz bis 130 kHz erzielen. Man geht davon aus,
dass der Grund dafür
darin liegt, dass das Frequenzhubvorschaltgerät nahe an dieser Frequenz eine
stabile Frequenz haben muss, um als Festfrequenzvorschaltgerät zu wirken.
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Zusätzlich kann
es sein, dass manche Lampen kein stabiles Band über 80 kHz haben. In diesem
Fall ist es auch für
das Hubvorschaltsystem schwierig, die stabile Entladung zu erzielen.
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Darüber hinaus
kann die Frequenz, bei der die Entladungsinstabilität aufgrund
akustischer Resonanz auftritt, je nach den akustischen Wellen in
der Röhre
variieren. Anders ausgedrückt
kann die Frequenz je nach dem Druck und der Temperatur in der Röhre variieren.
Somit ist auch eine Konfiguration möglich, bei der die Leistungssteuerschaltung 6b den
der Lampe zuzuführenden
Strom auf etwa die Nennleistung steuert, um ein stabiles Band im
vorstehenden Band zu bilden.
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AUSFÜHRUNGSFORM 2
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Als
Nächstes
wird die Ausführungsform
2 des Vorschaltgeräts
für eine
Hochdruckentladungslampe mit Bezug auf 8 beschrieben. Die Ausführungsform
2 bezieht sich auf ein Vorschaltverfahren zur Reduktion der Kapazität Ca des
Entladungsentwicklungskondensators 2a. 8 stellt die Spannung im Entladungsstreckenschalter 5e der
Sekundärseite
von 1, die Spannung
des Entladungsentwicklungskondensators 2a auf der Primärseite und
das dem Wechselrichter zugeführte
Signal dar. In der folgenden Beschreibung werden die 1 – 7 und
ihre Beschreibung in Ausführungsform
1 dort, wo es passt, in Bezug gesetzt.
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Der
Entladungsentwicklungskondensator 2a muss zusätzlich zur
Energie, die der Lampe während
der Entladungsentstehungsperiode zugeführt wird, die Energie speichern,
die notwendig ist, um bis zu der Spannung anzusteigen, die es dem
Entladungsstreckenschalter 5e ermöglicht, einzuschalten. Die
Energie Wg, die erforderlich ist, um bis zur Einschaltspannung Vg
des Entladungsstreckenschalters 5e anzusteigen, ist durch den
folgenden Ausdruck gegeben: Wg = ½·Cg·Vg2 (1)worin
Cg die Kapazität
des Entladungsstreckenschalter aktivierenden Kondensators 5d ist,
der mit dem Entladungsstreckenschalter 5e parallelgeschaltet
ist. Dann ist noch die Kapazität
Ca, die gebraucht wird, um die Energie Wg im Entladungsentwicklungskondensator 2a auf
der Primärseite
zu speichern, durch den folgenden Ausdruck gegeben: Ca = Cg·Vg2/Va2 (2)worin
Va die Spannung auf der Primärseite
ist. Die vorliegende Ausführungsform
2 bezieht sich auf ein Vorschaltverfahren, das die Kapazität Ca reduzieren
kann.
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Wenn
die Schaltelemente 4a und 4b während der Entladungsvorbereitungsperiode
wiederholt ein- und ausschalten, wird der Entladungsstreckenschalter
aktivierende Kondensator 5d geladen und seine Spannung
steigt graduell an. In diesem Fall wird, um den Kondensator 5d zu
laden, der Entladungsentwicklungskondensator 2a entladen.
Wird der Kondensator 5d auf das Potential 0,9·Vg geladen,
hört die
Ansteuerung des Wechselrichters und damit das Aufladen des Entladungsentwicklungskondensators 2a auf.
Wenn der Entladungsentwicklungskondensator 2a voll aufgeladen
ist, beginnt die Ansteuerung des Wechselrichters erneut. Somit steigt
das Potential des Kondensators 5d für den Entladungsstreckenschalter
wieder an, und wenn es Vg erreicht, schaltet der Entladungsstreckenschalter 5e ein.
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Nach
dem Vorschaltverfahren kann die Energie, die erforderlich ist, um
auf Vg anzusteigen, wie folgt reduziert werden: Wg = ½·Cg(Vg2 – (0,9·Vg)2) (3)
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Dementsprechend
ist die Kapazität
Ca, die erforderlich ist, um die Energie durch den Entladungsentwicklungskondensator 2a auf
der Primärseite
zu speichern, durch den folgenden Ausdruck gegeben: Ca = Cg·0,19·Vg2/Va2 (4)
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Dementsprechend
kann die vorliegende Ausführungsform
2 die Kapazität
des Entladungsentwicklungskondensators 2a um diesen Betrag
senken.
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Obwohl
die Spannung Vgs im Entladungsstreckenschalter 5e zum Anhalten
des Wechselrichters vorstehend mit 0,9·Vg angenommen wurde, ist
aus Gleichung (4) ersichtlich, dass die Kapazität des Entladungsentwicklungskondensators 2a reduziert
werden kann, indem Vgs so nahe wie möglich an Vg herangebracht wird.
Der Koeffizient, mit dem Vgs multipliziert werden muss, wird unter
Berücksichtigung
der Schwankungen im Entladungsstreckenschalter 5e bestimmt.
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Obwohl
die vorliegende Ausführungsform
2 nur eine Wiederaufladeperiode des Entladungsentwicklungskondensators 2a während des
Aufladens der Kondensators 5d zum Aktivieren des Entladungsstreckenschalters
hat, kann die Wiederaufladeperiode zweimal oder öfter vorgesehen werden. Dies
macht es möglich, die
Kapazität
des Entladungsentwicklungskondensators 2a noch weiter zu
reduzieren.
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