DE102004039222A1

DE102004039222A1 - Entladungsleuchtenansteuerschaltung

Info

Publication number: DE102004039222A1
Application number: DE102004039222A
Authority: DE
Inventors: Takao Shizuoka Muramatsu; Masayasu Shizuoka Ito
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-08-13
Filing date: 2004-08-12
Publication date: 2005-03-17
Anticipated expiration: 2024-08-13
Also published as: DE102004039222B4; US20050062434A1; US7075246B2; FR2858907A1; JP2005063820A; FR2858907B1

Abstract

Eine Entladungsleuchtenansteuerschaltung weist eine Gleisspannungs-Wechselspannungs-Wandlerschaltung auf, die eine Wechselspannungsumwandlung und ein Hochsetzen beim Anlegen einer Eingangsgleichspannung ausführt; ferner weist die Schaltung eine Starterschaltung zum Bereitstellen eines Anlaufsignals für eine Entladungsleuchte auf. Die von der Gleichspannungs-Wechselspannungs-Wandlerschaltung ausgegebene Leistung wird mittels einer Steuereinrichtung gesteuert, wodurch die Leuchtphase einer Entladungsleuchte gesteuert wird. Ein Wchselspannungstransformator, der die Gleichspannungs-Wechselspannungs-Wandlerschaltung bildet, ist vorgesehen und eine primärseitige Schaltung und eine sekundärseitige Schaltung, die beide einen Teil des Wechselspannungstransformators bilden, sind voneinander isoliert. Das Anlaufsignal, das von dem Wechselspannungstransformator hochgesetzt wird, wird der umgewandelten Ausgangswechselspannung überlagert und das resultierende Signal wird der Entladungsleuchte zugeleitet. Somit ist kein spezieller Startertransformator erforderlich, der für die Anlaufphase entsprechend ausgestaltet ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft die Problematik des Anstiegs der Verlustleistung oder dergleichen, die mit einem Erhöhen der Frequenz einer Entladungsleuchtenansteuerschaltung verknüpft ist.

HINTERGRUND

Eine Konfiguration einer Ansteuerschaltung einer Entladungsleuchte (beispielsweise einer Metallhalogenitleuchte) umfasst eine DC (Gleichspannungs-) Leistungsversorgungsschaltung mit einem DC-DC-Wandler, eine DC-AC- (Gleichspannungs- Wechselspannungs-) Wandlerschaltung und eine Starterschaltung. Beispielsweise kann eine Gleichspannung, die von einer Batterie bereitgestellt wird, in eine gewünschte Spannung in der DC-Leistungsversorgungsschaltung umgewandelt werden und diese wird dann in eine AC-Ausgangsspannung in einer nachfolgenden DC-AC-Wandlerschaltung umgewandelt. Ein Anlaufsignal (ein sogenannter Starter- oder Anlaufpuls) wird der AC-Ausgangsspannung überlagert, und das resultierende Signal wird der Entladungsleuchte zugeleitet (siehe beispielsweise die japanische Patentschrift-Nr. JP-A-7-142182).

Wenn jedoch eine Spannung in zwei Stufen umgewandelt wird (d. h. eine DC-DC-Spannungswandlung und eine DC-AC-Wandlung), ist eine Schaltung für eine weitere Miniaturisierung wenig geeignet, da sie ein größeres Bauvolumen aufweist. Daher wird eine Konfiguration angewendet, in der eine Ausgangsspannung durch die in einer ersten Stufe der DC-AC-Schaltung bewirkte Spannungsumwandlung heraufgesetzt wird und diese wird einer Entladungsleuchte zugeführt (siehe beispielsweise die japanische Patentschrift JP-A-7-169583).

Die vorhergehende Konfiguration kann problematisch sein, wenn die Frequenz einer Starterschaltung der Entladungsleuchte erhöht wird.

Wenn z. B. eine Sekundärwicklung eines Transformators (ein sogenannter Startertransformator), der die Starterschaltung bildet, in Reihe mit einer Entladungsleuchte angeschlossen ist, werden die Verluste in dem Transformator erhöht, wenn eine Ausgangsfrequenz einer DC-AC-Wandlerschaltung erhöht wird, was wiederum in einer Abnahme der Effizienz resultiert. Der Anstieg einer Arbeitsfrequenz (d. h. einer Arbeitsfrequenz eines Schaltelements, das die DC-AC-Wandlerschaltung bildet) ist wünschenswert im Hinblick auf eine Größenreduzierung der Schaltung. Eine Minimierung der Verlustleistung in der Starterschaltung oder ähnlichem ist ebenso wünschenswert. Eine Konfiguration, in der die Starterschaltung ein Hochsetzen ohne Verwendung eines Transformators vornimmt, kann zu Nachteilen führen, etwa einer komplizierten Schaltungskonfiguration, was zu erhöhten Kosten oder zu einem Nachteil hinsichtlich der Miniaturisierung führen kann.

ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine kompakte kostengünstige Entladungsleuchtenansteuerschaltung, wobei eine DC-AC-Wandlerschaltung ausgebildet ist, eine AC-Wandlung und eine Spannungsheraufsetzung (einschließlich des Hochsetzens eines Anlaufsignals) auszuführen; ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Schaltungskonfiguration, die für ein Anheben einer Arbeitsfrequenz geeignet ist.

Um die zuvor erläuterten Probleme zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine Entladungsleuchtenansteuerschaltung bereit: mit einer DC-AC-Wandlerschaltung, die eine AC-Wandlung bei Anliegen einer Eingangsgleichspannung und ein Hochsetzen der Spannung ausführt, einer Starterschaltung zum Zuführen eines Anlaufsignals zu einer Entladungsleuchte und einer Steuereinrichtung zum Steuern der Leuchtphase der Entladungsleuchte mittels Steuerung der Ausgangsleistung der DC-AC-Wandlerschaltung. Die Entladungsleuchtenansteuerschaltung kann einen AC-Transformator umfassen, der Bestandteil der DC-AC-Wandlerschaltung ist und eine Primärschaltung und eine Sekundärschaltung aufweist, die voneinander isoliert sind. Ein von dem AC-Transformator hochgesetztes Anlaufsignal wird einer in eine Wechselspannung umgewandelten Ausgangsspannung überlagert und das resultierende Signal wird der Entladungsleuchte zugeführt.

Die Konfiguration der Entladungsleuchtenansteuerschaltung kann mit den folgenden Einrichtungen versehen sein.

Mehrere Schaltelemente, die Bestandteile der DC-AC-Wandlerschaltung bilden, einen Resonanzkondensator und eine induktive Komponente eines AC-Transformators, die eine Resonanzschaltung in Kombination mit dem Resonanzkondensator bildet, oder ein induktives Element, das mit dem Resonanzkondensator verbunden ist (und damit eine Ansteuerfrequenz der Schaltelemente auf eine Resonanzfrequenz oder höher festlegt).

Eine speziell gestaltete Wicklung, die auf dem AC-Transformator vorgesehen ist und mit der ein Ausgangsanschluss der Starterschalter zu verbinden ist.

Ein Gleichrichterelement und einen Kondensator, die die Starterschaltung bilden, und ein Schaltungselement, das mit dem Kondensator verbunden ist (es wird eine Ausgangsspannung, die beim Einschalten des Schaltungselements zum Zeitpunkt eines Spannungsanstiegs an dem Kondensator erzeugt wird, an eine Primärwicklung oder die speziell gestaltete Wicklung des AC-Transformators angelegt).

Die AC-Umwandlung und das Hochsetzen können unter Anwendung des AC-Transformators durchgeführt werden, und der AC-Transformator kann ferner zum Hochsetzen des Anlaufsignals verwendet werden, wodurch die Schaltungskonfiguration vereinfacht wird (d. h. ein Startertransformator, der speziell für das Anlaufsignal ausgelegt ist, wird vermieden).

In einigen Ausführungsformen können ein oder mehrere der folgenden Vorteile erreicht werden. Beispielsweise ist die Verwendung des Startertransformators, der in Reihe mit der Entladungsleuchte angeschlossen ist, nicht erforderlich und die Effizienz der Starterschaltung kann verbessert werden, indem Verluste vermindert werden, die mit einem Anstieg der Arbeitsfrequenz einhergehen. Somit ist die vorliegende Erfindung für eine Reduzierung der Größe der Schaltung geeignet. Ferner ermöglicht die gleichzeitige Benutzung des AC-Transformators für die Erzeugung einer Anlaufspannung und die Leistungsversorgung eine Vereinfachung der Schaltungskonfiguration, was für eine Kostensenkung günstig ist. Mittels der Konfiguration, die mit den Schaltelementen und den Resonanzkondensator ausgestattet ist, kann die Ansteuerfrequenz der Schaltelemente auf eine Resonanzfrequenz oder darüber eingestellt werden, wodurch die Steuerungsstabilität gewährleistet ist.

Das Anlaufsignal kann dadurch hochgesetzt werden, dass der Ausgangsanschluss der Starterschaltung mit der Primärwicklung oder der speziell gestalteten Wicklung des AC-Transformators verbunden wird. Ferner wird eine erforderliche hohe Spannung (d. h. eine Anlaufspannung) erhalten, indem eine Resonanzspannung als ein Eingangssignal für die Starterschaltung verwendet wird, wodurch die Schaltungskonfiguration vereinfacht und die Herstellungskosten verringert werden können.

Die Arbeits- bzw. Ansteuerfrequenz der Schaltelemente kann so festgelegt werden, dass diese nach dem Zünden der Entladungsleuchte höher ist im Vergleich zu der Ansteuerfrequenz, die vor dem Erzeugen des Anlaufssignals erreicht wurde. Als Folge davon kann eine für das Starten der Schaltung erforderliche hohe Spannung vor dem Zünden der Entladungsleuchte erzeugt werden und die Leuchtphase kann nach dem Zünden der Entladungsleuchte effizient gesteuert werden.

Die Starterschaltung kann aus einem Gleichrichterelement, einem Kondensator und einem Schaltelement aufgebaut sein, wodurch die Schaltung vereinfacht wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Beispiel einer grundlegenden Konfiguration gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 stellt ein beispielhafte Schaltung dar, in der ein Konfigurationsmuster einer Starterschaltung zusammen mit den 3 bis 6 dargestellt ist;
3 zeigt ein weiteres Beispiel der Starterschaltung;
4 zeigt eine beispielhafte Konfiguration der Starterschaltung, wobei eine speziell gestaltete Wicklung, die auf dem AC-Transformator vorgesehen ist, verwendet ist;
5 zeigt eine beispielhafte Konfiguration, in der eine Eingangsspannung aus einer Sekundärseite des AC-Transformators der Starterschaltung zugeleitet ist; und
6 zeigte eine beispielhafte Konfiguration der Starterschaltung, in der die Eingangsspannung der Starterschaltung durch die Verwendung eines induktiven Elements und einer Hilfswicklung zugeleitet ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, in der eine Entladungsleuchtenansteuerschaltung 1 eine DC (Gleichspannungs-)- AC-(Wechselspannungs-) Wandlerschaltung 3, die Leistung von einer DC-Leistungsquelle 2 erhält, und eine Starterschaltung 4 aufweist.
Die DC-AC-Wandlerschaltung 3 ist ausgebildet, um eine DC-AC-Wandlung und ein Hochsetzen bei Empfang einer Spannung, die direkt von einer Batterie und dergleichen zugeführt wird, zu bewirken. In der Ausführungsform umfasst die DC-AC-Wandlerschaltung 3 zwei Schaltelemente 5H und 5L und eine Steuereinrichtung 6 zum Ansteuern der Schaltelemente 5H und 5L, um damit eine Steuerung der Schaltvorgänge auszuführen. Insbesondere ist ein Anschluss des Schaltelements 5H auf der Hochspannungsseite mit einem Leistungszufuhranschluss verbunden und der andere Anschluss des Schaltelements 5H ist über das Schaltelement 5L an der Seite mit niedrigerer Spannung mit Masse verbunden. Ferner werden die beiden Schaltelemente 5H und 5L mittels der Steuereinrichtung 6 abwechselnd ein- und ausgeschaltet. In 1 sind die Schaltelemente 5H und 5L einfach als ein Schaltersymbol dargestellt; es kann jedoch ein Halbleiterschaltelement, etwa ein Feldeffekttransistor (FET) oder ein Bipolartransistor für die Elemente 5H, 5L verwendet werden, wie dies in den Bereichen gezeigt, die durch die gestrichelte Linien in 1 umrandet sind. Wenn beispielsweise FET's' verwendet werden, wird das Einschalten oder Ausschalten der FET's' entsprechend einer Ansteuerschaltung ausgeführt, die von der Steuereinrichtung 6 zu dem jeweiligen Gate zugeleitet wird. Da jeder der FET's eine parasitäre Diode aufweist, fließt elektrischer Strom, der beim ausgeschalteten Zustand der FET's auftritt, über die parasitären Dioden. Wenn Bipolartransistoren verwendet werden, wird ein Signal von der Steuereinrichtung 6 der Basis der Bipolartransistoren zugeführt, wodurch das Einschalten oder Ausschalten der Transistoren bewirkt wird. Wenn die Dioden parallel zu den Transistoren vorgesehen sind, fließt elektrischer Strom – der im ausgeschalteten Zustand der Bipolartransistoren fließt – über die Dioden.
Die DC-AC-Wandlerschaltung 3 besitzt einen AC-Transformator 7, dessen primärseitigen und sekundärseitigen Schaltungen voneinander isoliert sind. Die vorliegende Ausführungsform verwendet eine Schaltungskonfiguration, in der ein Resonanzphänomen zwischen einem Resonanzkondensator 8 und einer Induktivität und einer induktiven Komponente 9 ausgenutzt wird. insbesondere können zu den möglichen Konfigurationsmuster die folgenden gehören.

(I) eine Konfiguration, in der die Resonanz zwischen dem Resonanzkondensator 8 und einem induktiven Element benutzt wird;
(II) eine Konfiguration, in der die Resonanz zwischen dem Resonanzkondensator 8 und der Streuinduktivität des AC-Transformators 7 ausgenutzt wird;
(III) eine Konfiguration, in der die Resonanz zwischen dem Resonanzkondensator 8, dem induktiven Element und der Streuinduktivität des AC-Transformators 7 ausgenutzt wird;

Die erste Konfiguration (I) kann wie folgt aufgebaut sein. Ein induktives Element 9, etwa eine Resonanzspule, ist hierbei vorgesehen. Beispielsweise ist ein Ende des induktiven Elements 9 mit dem Resonanzkondensator 8 verbunden. Der andere Anschluss des Resonanzkondensators 8 ist mit einem Knotenpunkt zwischen den Schaltungselementen 5H und 5L verbunden. Ferner ist das andere Ende des induktiven Elements 9 mit einer Primärwicklung 7p des AC-Transformators 7 verbunden.
Die zweite Konfiguration (II) nutzt die induktive Komponente 9 des AC-Transformators 7, wodurch eine Resonanzspule oder dergleichen wegfallen kann. Insbesondere ist die einzige Erfordernis, dass ein Anschluss des Resonanzkondensators 8 mit dem Knotenpunkt zwischen den Schaltelementen 5H und 5L und der andere Anschluss des Resonanzkondensators 8 mit der Primärwicklung 7p des AC-Transformators 7 verbunden wird.
Die dritte Konfiguration (III) kann die gemeinsame Serienreaktanz ausnutzen, die von dem induktiven Element 9 und einer Streuinduktivität gebildet wird.
In jeder der obigen Konfigurationen ist eine Entladungsleuchte 10, die mit einer Sekundärwicklung 7s de AC-Transformators 7 verbunden ist, mit einer sinusförmigen Ansteuerung beaufschlagbar, unter der Bedingung, dass die Arbeitsfrequenz der Schaltelemente auf eine Reihenresonanzsequenz oder darüber eingestellt ist, indem die Reihenresonanz zwischen dem Resonanzkondensator 8 und dem induktiven Element (d. h. eine induktive Komponente oder ein induktives Element) benutzt wird, um die Schaltelement 5H und 5L abwechselnd einzuschalten und auszuschalten. Während der Steuerung für das Ansteuern der Schaltelemente, die durch die Steuereinrichtung 6 bewirkt wird, sollen die Elemente 5H und 5L abwechselnd so eingeschaltet werden, um zu vermeiden, dass zwei Schaltelemente gleichzeitig durchgeschaltet sind (mittels einer Steuerung des Einschaltverhältnisses). Wenn eine Reihenresonanzfrequenz als „f" eine elektrostatische Kapazität des Resonanzkondensators 8 als „Cr"; eine Induktivität des Elements 6 als „Lr" und eine primärseitige Induktivität des Transformators 7 als „Lp1" bezeichnet ist, wird beispielsweise in der dritten Konfiguration (III) die folgende Gleichung vor dem Zünden der Entladungsleuchte erfüllt f = f1 = 1/(2·π·√Cr·(Lr + Lp1)) und die folgende Gleichung ist nach dem Zünden der Entladungsleuchte erfüllt f = f3~1/(2·π·√Cr·Lr).
Die vorliegende Erfindung kann angewendet werden, unabhängig davon, welches Konfigurationsmuster von der Steuereinrichtung 6 verwirklicht wird. Beispielsweise kann das folgende Konfigurationsmuster oder dergleichen angewendet werden. Insbesondere wird eine Steuerspannung eingestellt, indem eine Schaltung zum Steuern einer Ausgangsspannung ohne Last vor dem Zünden der Entladungsleuchte, oder eine Schaltung zum Steuern der Übergangseingangsleistung oder Eingangsleistung in einem kontinuierlichen Zustand nach dem Zünden der Entladungsleuchte bereitgestellt wird. Ein Pulssignal, das als Ergebnis der Umwandlung der Spannung in eine Frequenz durch eine V (Spannung)- F (Frequenz) Wandlung erhalten wird, wird entsprechend geformt, und das geformte Pulssignal wird als ein Steuersignal ausgegeben, das den Schaltelementen 5H, 5L zuzuleiten ist.
Die Starterschaltung 4 liefert ein Anlaufsignal zu der Entladungsleuchte 10. Ein Ausgangssignal von der Starterschaltung 4 wird beim Anlaufen durch den AC-Transformator 7 hochgesetzt und die hochgesetzte Spannung wird der Entladungsleuchte 10 zugeführt (die Aus gangsspannung, die eine AC-Wandlung durchlaufen hat, wird dem Anlaufsignal überlagert und danach der Entladungsleuchte zugeführt).
2 bis 6 zeigen ein Konfigurationsbeispiel der Starterschaltung 4 und der folgenden Konfigurationsmuster.

(A) ein Muster, in welchem ein Ausgangsanschluss der Starterschaltung mit einem Punkt auf der Primärwicklung des AC-Wandlertransformators verbunden (siehe Fig. die 2 und 3), und
(B) ein Muster, in welchem der Ausganganschluss der Starterschaltung mit einer speziell gestalteten Wicklung verbunden ist, die auf dem AC-Wandler-Transformator vorgesehen ist (siehe 4).

In jedem Konfigurationsmuster kann das Anlaufsignal zu der Entladungsleuchte 10 von der Sekundärwicklung 7s des AC-Transformators 7 gewonnen werden.
Wie beispielweise in 2 gezeigt ist, enthält das Muster (A) ein Konfigurationsmuster, in welchem ein Ende eines Ausgangsanschlusses einer Starterschaltung 4A mit einem beliebigen Punkt auf der Primärwicklung 7p des AC-Transformators 7 verbunden ist und wobei das andere Ende des Ausgangsanschlusses mit einem Ende (einem auf Masse liegenden Anschluss) der Primärwicklung 7p verbunden ist. Wie in 3 gezeigt ist, umfasst das Muster (A) ferner ein Muster, in welchem beide Ausgangsanschlüsse einer Starterschaltung 4B mit entsprechenden Punkten auf der Primärwicklung 7p des AC-Transformators 7 verbunden sind.
Jede Starterschaltung 4A, 4B umfasst gleichrichtende Elemente und Kondensatoren sowie ein Schaltelement. Ein selbsthaltendes Element, etwa eine Funkenstrecke, ein Halbleiterelement mit einem Steueranschluss, etwa ein Thyristor, ein IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate) oder ein FET kann als Schaltelement verwendet werden. In der in den 2 und 3 gezeigten Ausführungsform umfasst jede der Starterschaltungen 4A, 4B zwei Kondensatoren 11, 12 und Dioden 13, 14 und ein Schaltelement 15.
Ein Anschluss des Kondensators 11 ist mit einem Knotenpunkt zwischen dem Resonanzkonensator 8 und dem induktiven Element 9 oder der Primärwicklung 7p einschließlich einer Streuinduktivitätskomponente verbunden. Der andere Anschluss des Kondensators 11 ist mit der Kathode der Diode 13 und der Anode der Diode 14 verbunden. Die Kathode der Diode 14 ist mit einem Punkt auf der Primärwicklung 7p mittels des Schaltelements 15 sowie mit einem Anschluss des Kondensators 12 verbunden. In der in 2 gezeigten Ausführungsform sind der andere Anschluss des Kondensators 12 und die Anode der Diode 13 mit einem auf Masse liegenden Anschluss der Primärwicklung 7p verbunden. Ferner sind in der in 3 gezeigten Ausführungsform der andere Anschluss des Kondensators 12 und die Anode der Diode 13 mit entsprechenden Punkten auf der Primärwicklung 7p verbunden. In einer Konfiguration, in der elektrische Ladung auf den Kondensator 12 mittels einer Ladungspumpenschaltung (eine Spannungsverdopplerschaltung) unter Verwendung einer Diode und eines Kondensators aufgebracht wird und anschließend die Spannung über den Kondensator auf einen gewissen Schwellwert ansteigt, wird das Schaltelement 15 durchgeschaltet, woraufhin die zu diesem Zeitpunkt anliegende Ausgangsspannung auf die Primärwicklung 7p des AC-Wandlertransformators 7 geschaltet wird. Das hochgesetzte Anlaufsignal wird der Entladungsleuchte 10 zugeleitet, wodurch die Entladungslampe gezündet wird.
Wenn die Anzahl der Windungen der Wicklung zwischen den Ausgangsanschlüssen (d. h. ein Teil der Primärwicklung 7p) als np, die Anzahl der Windungen der Sekundärwicklung 7s des AC-Transformators 7 als ns bezeichnet ist, so wird das Ausgangssignal der Starterschaltung 4 um einen Faktor ns/np hochgesetzt. Beispielsweise für eine Entladungsleuchte, die als Lichtquelle für eine Fahrzeugbeleuchtung verwendet ist, muss eine Pulsspannung von 20 kV oder mehr an der Sekundärwicklung erzeugt werden. Wenn daher angenommen wird, dass die Pulsspannung, die von der Starterschaltung ausgegeben wird, 1 kV beträgt, ist ein Hochsetzverhältnis von 1:20 oder mehr erforderlich. Zum Zeitpunkt des Anlaufs der Entladungsleuchte ist eine derartige hohe Spannung erforderlich und somit weist die Starterschaltung einen Aufbau auf, in der die primärseitigen und sekundärseitigen Schaltungen des AC-Transformators 7 voneinander isoliert sind.
Z. B. sind, wie in 4 gezeigt ist, in dem Muster (B) Ausgangsanschlüsse einer Starterschaltung 4C mit einer speziell gestalteten Wicklung 7A verbunden, die kleiner als die Primärwicklung 7p in Bezug auf die Anzahl der Windungen ist, wodurch eine Ausgangsspan nung hochgesetzt wird. Insbesondere besteht ein Unterschied im Aufbau zwischen der Starterschaltung 4B, die in 3 gezeigt ist, und der Starterschaltung 4C darin, dass ein Anschluss des Schaltelements 15 mit einem Ende der speziell gestalteten Wicklung 7A verbunden ist, und ein Knotenpunkt zwischen dem Kondensator 12 und der Anode der Diode 13 mit dem anderen Ende der speziell gestalteten Wicklung 7A verbunden ist. Das Schaltelement 15 wird durchgeschaltet, wenn die Spannung des Kondensators hochgesetzt wird, indem die elektrische Ladung in den Kondensator 12 verschoben wird und die Ausgangsspannung, die zu diesem Zeitpunkt erreicht wird, wird an die speziell gestaltete Wicklung 7A angelegt. Die Anzahl der Windungen „np" entspricht der Anzahl an Windungen der speziell gestalteten Wicklung 7A und die Ausgangsspannung der Starterschaltung 4C wird um einen Faktor ns/np hochgesetzt. Das Anlaufsignal wird der Entladungsleuchte zugeführt, so dass die Entladungsleuchte gezündet wird.
Obwohl in jeder Ausführungsform einer der Eingangsanschlüsse der Starterschaltung auch als Ausgangsanschluss dient, ist der andere Eingangsanschluss mit einem Knotenpunkt zwischen dem Resonanzkondensator 8 und dem induktiven Element oder mit einem Knotenpunkt zwischen dem Resonanzkondensator 8 und der Primärwicklung 7p des AC-Transformators 7 verbunden, wodurch eine Resonanzspannung in die Starterschaltung eingespeist werden kann.
Um an der Sekundärwicklung des AC-Transformators 7 eine Pulsspannung mit einem Spitze-Spitze-Wert zu erzeugen, wie er erforderlich ist, um die Entladungsleuchte 10 einzuschalten, muss die höchst mögliche Spannung an den Kondensator angelegt werden, der in der Starterschaltung 4 vorgesehen ist, um den Kondensator erneut aufzuladen. Wenn die Spannung für das Wiederaufladen zu gering ist, sollte das Hochsetzverhältnis erhöht werden, was ein Erhöhen eines Windungsverhältnisses erfordert. Daher kann es Probleme geben, wenn ein Puls mit einer idealen Spitze-Spitze-Spannung erreicht werden soll, oder die ohmschen Verluste können ansteigen (so dass die Wicklung relativ dick sein kann, wodurch ein Reduzieren der Verlustleistung zu einem großvolumigen Resonanzkreis führen kann).
Aus diesem Grunde kann eine hohe Spannung erreicht werden, indem ein bestehendes Schaltungselement verwendet wird, solange eine Resonanzspannung, die von dem Resonanzkondensator 8 und der Streuinduktivität des AC-Transformators 7 oder dem induktiven Element gebildet wird, in die Starterschaltung 4 eingespeist wird. Somit dient die Einspeisung der Resonanzspannung der Vereinfachung der Schaltungskonfiguration und der Verringerung der Kosten.
Um die Steuerung der Entladungsleuchte nach dem Zünden der Entladungsleuchte durch Erzeugen des Einlaufsignals (d. h. der Pulsspannung) zu stabilisieren, wird die Arbeitsfrequenz der Schaltelemente 5H, 5L, die vor dem Anlegen des Anlaufsignals erreicht wird, vorzugsweise höher als die Arbeitsfrequenz nach der Zündung der Entladungsleuchte eingestellt. Die sekundärseitige Schaltung des AC-Wandlertransformators 7 befindet sich in nicht geschlossenen Zustand bevor die Entladungsleuchte durch das Anlegen des Anlaufsignals gezündet wird, wodurch der Transformator als eine Speicherdrossel betrachtet werden kann. Die Reihenresonanzfrequenz f1, die in diesem Zustand eingenommen wird, ist kleiner als die Frequenz f2, die während der Leuchtphase erreicht wird. Die Schaltelemente werden mit einer Arbeitsfrequenz in der Nähe von f1 angesteuert. Nach dem Zünden der Entladungsleuchte werden die Schaltelemente mit einer Arbeitsfrequenz angesteuert, die in der Nähe der Reihenresonanzfrequenz f2 liegt und durch die elektrostatische Kapazität des Resonanzkondensators 8 und die Streuinduktivität des AC-Transformators 7 oder die Induktivität des induktiven Elements (oder einer zusammengesetzten Induktivität dieser beiden induktiven Elemente) bestimmt ist.
Während des Vorgangs der Leistungssteuerung wird die Ansteuerung des Schaltens vorzugsweise bei einer Arbeitsfrequenz ausgeführt, die größer als die Reihenresonanzfrequenz ist. Wenn die Arbeitsfrequenz auf die Reihenresonanzfrequenz eingestellt wird, wird die maximale Leistung ausgekoppelt. Daher kann die Leuchtphase der Entladungsleuchte rasch in einen Gleichgewichtszustand gebracht werden, indem die Leistung zu der Entladungsleuchte als Anfangsleistung zur Unterstützung des Zündens der Entladungsleuchte zugeführt wird. Wenn die Ansteuerung des Schaltens mit einer Arbeitsfrequenz ausgeführt wird, die kleiner als die Reihenresonanzfrequenz ist, geht eine zusammengesetzte Impedanz, die sich aus der elektrostatischen Kapazität des Resonanzkondensators und der Induktivität zusammensetzt, in ein kapazitives Verhalten über, wodurch die Starterschaltung nur schwer zu steuern ist. Daher wird die Arbeitsfrequenz (Schaltfrequenz) vorzugsweise so gesteuert, dass das Auftreten einer derartigen Situation vermieden wird.
Beispielsweise wird durch eine Arbeitsfrequenz bei einem Wert von größer f1 bewirkt, dass diese sich f1 vor dem Zünden der Entladungsleuchte annähert. Nach dem Zünden der Entladungsleuchte durch das Anlaufsignal ist es wünschenswert, dass sich die Arbeitsfrequenz an f2 (>f1) annähert, um Leistung in effizienter Weise zu der Entladungsleuchte zuzuführen, was vorteilhaft ist, im Hinblick auf eine Miniaturisierung der Schaltung und in Hinblick auf eine Kostenreduzierung.
In den zuvor erläuterten Konfigurationsmustern der Starterschaltung wird die Resonanzspannung an die Eingangsanschlüsse der Starterschaltung angelegt. Jedoch ist die Anwendung der vorliegenden Erfindung nicht auf eine derartige Schaltung beschränkt.
Wie beispielsweise zuvor erwähnt ist, sollte eine hohe Spannung an die Eingangsanschlüsse der Starterschaltung angelegt werden. Wenn die Spannung gering ist (d. h. wenn eine Nennspannung klein ist oder wenn eine tatsächliche Spannung kleiner als die Nennspannung ist) wird eine Zunahme der Verlustleistung oder eine Erhöhung der Nennspannung bzw. Vorwärtsspannung der Elemente erforderlich auf Grund der Zunahme des Resonanzstromes, wodurch Probleme hinsichtlich der Schaltungsgröße oder der Kosten entstehen. Wenn die Entladungsleuchte gezündet wird, ist der Primärstrom des AC-Transformators durch die Anzahl der Windungen der Primär- und Sekundärwicklungen des Transformators oder den Sekundärstrom (d. h. den Leuchtenstrom) bestimmt. Je kleiner die induktive Komponente ist, die durch den Resonanzkondensator und den Transformator oder die zusammengesetzte Induktivität, die aus der Induktivität des Transformators und der Induktivität des induktiven Elements besteht, gebildet wird, desto kleiner kann die Verlustleistung gemacht werden. Wenn jedoch die Induktivität zu klein ist, kann sich die Situation ergeben, in der die Resonatrspannung (eine Eingangsspannung für die Starterschaltung), die von dem Zünden der Entladungsleuchte erreicht wird, nicht ausreichend hoch ist. Somit muss der Resonanzstrom erhöht werden, was wiederum zu einer erhöhten Verlustleistung führt. Wenn andererseits die Resonanzspannung gering ist, muss die Anzahl der Schaltkreisstufen (Ladungspumpenschaltungen), die jeweils aus dem Kondensator und der Diode, die in der Starterschaltung vorgesehen sind, aufgebaut sind, oder das Hochsetzverhältnis des Anlaufsignals erhöht werden, was die Schaltungskonfiguration verkompliziert oder zu einem großvolumigen Transformator führt.
Wenn daher der geringe Pegel der Spannung ein Problem darstellt, können die folgenden Konfigurationsmuster vorgesehen werden.

(a) ein Konfigurationsmuster, in welchem eine Spannung von der sekundärseitigen Schaltung des AC-Wandlertransformators (siehe 5) in die Starterschaltung eingespeist wird; und
(b) ein Konfigurationsmuster, in welchem eine Hilfswicklung vorgesehen ist, die einen Transformator in Verbindung mit dem induktiven Element bildet, das mit dem Resoanzkondensator verbunden ist, wobei eine Spannung von der Hilfswicklung (siehe 6) in die Starterschaltung eingespeist wird.

Wie in 5 gezeigt ist, ist in dem Konfigurationsmuster (a) einer der Eingangsanschlüsse einer Starterschaltung 4D mit einem Punkt auf der Sekundärwicklung 7F des AC-Transformators 7 oder einem Ende der Sekundärwicklung (nicht auf Masse liegender Anschluss) verbunden. Die innere Konfiguration der Starterschaltung 4D, die in dieser Ausführungsform gezeigt ist, ist identisch zu jener der Starterschaltung der in 2 gezeigten Ausführungsform. Daher ist ein Anschluss des Kondensators 11 mit der Sekundärwicklung 7s verbunden, wodurch die Kondensatoren 11, 12 wieder aufgeladen werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist einer der Ausgangsanschlüsse der Starterschaltung 4D mit einem beliebigen Punkt auf der Primärwicklung 7p und der andere Ausgangsanschluss ist mit dem masseseitigen Anschluss der Primärwicklung 7p verbunden. Jedoch ist die Verbindungsstruktur nicht auf dieses Muster beschränkt. Beide Ausgangsanschlüsse der Starterschaltung können mit beliebigen Punkten auf der Primärwicklung verbunden sein, wie in 3 gezeigt ist, oder der Ausgangsanschluss kann mit der speziell gestalteten Wicklung 7a verbunden sein, wie in 4 gezeigt ist. In jedem Falle wird der maximale Strom, der durch die Schaltung fließt, herabgesetzt, um damit die Last für die Schaltung zu verringern, wodurch die Verlustleistung abgesenkt wird. Die Schaltungsgröße kann verringert werden, was vorteilhaft ist im Hinblick auf eine Miniaturisierung oder eine Kostenreduzierung.
Wie in 6 gezeigt ist, ist in dem Konfigurationsmuster (b) das induktive Resonanzelement 9 mit einer Hilfswicklung 16 versehen, wodurch beide Enden der Wicklung mit den entsprechenden Eingangsanschlüssen einer Starterschaltung 4E verbunden sind. Der innere Aufbau der Starterschaltung 4E, die in der vorliegenden Ausführungsform beschrieben ist, ist identisch zu jenem der Starterschaltung der in 2 gezeigten Ausführungsform.
Daher ist ein Anschluss des Kondensators 11 mit einem Ende der Hilfswicklung 16 und der andere Anschluss der Wicklung ist mit der Anode der Diode 13 verbunden. Die Kondensatoren 11, 12 der Starterschaltung 4E werden durch die Spannung aufgeladen, die unter Anwendung des induktiven Elements 9 und der Hilfswicklung 16 hochgesetzt wird. In der vorliegenden Ausführungsform ist einer der Ausgangsanschlüsse der Starterschaltung 4E mit einem Punkt auf der Primärwicklung 7p und der andere Ausgangsanschluss ist mit dem masseseitigen Anschluss der Primärwicklung 7p verbunden. Jedoch ist die Verbindungsstruktur nicht auf dieses Muster beschränkt. Es können beide Ausgangsanschlüsse der Starterschaltung mit entsprechenden Punkten auf der Primärwicklung verbunden sein, wie dies in 3 gezeigt ist, oder der Ausgangsanschluss kann mit der speziell gestalteten Wicklung 7a verbunden sein, wie in 4 gezeigt ist. In jedem Falle kann die der Starterschaltung eingespeiste Spannung in freier Weise eingestellt werden, indem die Vorgabe im Hinblick auf die Anzahl der Windungen der Hilfswicklung 16 entsprechend festgelegt werden. Die Anzahl der Komponenten steigt um 1 an durch die Hinzunahme der Hilfswicklung 16. Jedoch ist es nicht mehr notwendig, eine Schaltung in Hinblick auf den Einfluss der Eingangsspannung, die sich aus der Erzeugung des Anlaufsignals ergibt, zu gestalten.

Claims

Entladungsleuchtenansteuerschaltung mit: einer Gleichspannungs-Wechselspannungs-Wandlerschaltung, die ausgebildet ist, bei Anlegen einer Eingangsgleichspannung eine Wechselspannungswandlung und eine Hochsetzung auszuführen, einer Starterschaltung zum Zuführen eines Anlaufsignals zu einer Entladungsleuchte, und einer Steuereinrichtung zum Steuern der Leuchtphase der Entladungsleuchte mittels Steuern der Leistung, die von der Gleichspannungs-Wechselspannungs-Wandlerschaltung ausgegeben wird, wobei die Entladungsleuchtenansteuerschaltung einen Wechselspannungstransformator aufweist, die Bestandteil der Gleichspannungs-Wechselspannungs-Wandlerschaltung ist, und der eine primärseitige Schaltung und eine sekundärseitige Schaltung umfasst, die voneinander isoliert sind, wobei ein Anlaufsignal, das von dem Wechselspannungstransformator hochgesetzt wird, einer in Wechselspannung umgewandelten Ausgangsspannung überlagert ist, und wobei das resultierende Signal der Entladungsleuchte zugeleitet ist.
Entladungsleuchtenansteuerschaltung nach Anspruch 1, wobei die Gleichspannungs-Wechselspannungs-Wandlerschaltung mehrere Schaltelemente und einen Resonanzkondensator aufweist, und wobei die Schaltelemente durch die Steuereinrichtung angesteuert werden, um eine Reihenresonanz zwischen dem Resonanzkondensator und einer induktiven Komponente des Wechselspannungstransformators oder einer induktiven Komponente, die mit dem Resonanzkondensator verbunden ist, herzustellen.
Entladungsleuchtenansteuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Ausgangsanschluss der Starterschaltung mit einem Punkt auf einer Primärwicklung des Wechselspannungstransformators oder einer speziell gestalteten Wicklung, die auf dem Wechselspannungstransformator als eine Wicklung vorgesehen ist, die eine geringere Anzahl an Windungen aufweist als die Primärwicklung, verbunden ist, und wobei das Anlaufsignal der Ent ladungsleuchte von der Sekundärwicklung des Wechselspannungstransformators zugeleitet ist.
Entladungsleuchtenansteuerschaltung nach Anspruch 2 oder 3, wobei ein Eingangsanschluss der Starterschaltung elektrisch mit einem Knotenpunkt zwischen dem Resonanzkondensator und dem Wechselspannungstransformator oder einem Knotenpunkt zwischen dem Wechselspannungstransformator und dem induktiven Element verbunden ist, wodurch eine Resonanzspannung der Gleichspannungs-Wechselspannungs-Wandlerschaltung der Starterschaltung eingespeist wird.
Entladungsleuchtenansteuerschaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei eine Ansteuerfrequenz der Schaltelemente, die vor dem Erzeugen des Anlaufsignals erreicht wird, höher als eine Ansteuerfrequenz der Schaltelemente ist, die nach dem Zünden der Entladungsleuchte erreicht wird.
Entladungsleuchtenansteuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Starterschaltung ein Gleichrichterelement, einen Kondensator und ein Schaltelement, das mit dem Kondensator verbunden ist, aufweist; und wobei eine Ausgangsspannung, die erzeugt wird, wenn das Schaltelement zum Zeitpunkt des Hochsetzens der Spannung des Kondensators durchgeschaltet ist, an eine Primärwicklung oder die speziell gestaltete Wicklung des Wechselspannungstransformators angelegt ist.