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[Technischer Bereich]
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Starten und
Betreiben einer Hochdruckentladungslampe, wie z. B. eine Halogen-Metalldampflampe,
und insbesondere eine Vorrichtung zum Starten und Betreiben einer
Hochdruckentladungslampe, die, im Falle, dass eine momentane Stromunterbrechung
oder ein momentanes Absinken der Spannung auftritt, dafür sorgt,
dass bis zur Wiederherstellung der Stromquelle die Lampe angeschaltet
bleibt.
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[Stand
der Technik]
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Halogen-Metalldampflampen
brauchen, wenn sie in stabilem Zustand nach dem Anschalten ausgeschaltet
und direkt danach wieder angeschaltet werden sollen, bis zum Neustart
mehrere Minuten (4 bis 7 Minuten). Folglich entsteht je nach Einrichtung das
Problem, dass für
einen großen
Teil der Schaltung der Strom unterbrochen wird.
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4 ist ein Blockdiagramm,
das den Aufbau einer herkömmlichen
Vorrichtung zum Starten und Betreiben einer Entladungslampe im Überblick zeigt.
Auf 4 ist 101 eine
kommerzielle Stromquelle, 102 ein Stromquellenschalter
und 103 eine Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung, die mit einem
Kondensator zur Glättung
des Kapazitätswertes,
der über
dem allgemein geplanten Kapazitätswert
liegt, ausgestattet ist. 104 ist eine Chopperschaltung
zur Kontrolle der Lampenleistung, 105 ist eine Vollbrückenumrichterschaltung
zum Umschalten der Polarität, 106 ist
ein Anlasser, 107 ist eine Entladungslampe, beispielsweise
eine Halogen-Metalldampflampe, und 108 ist eine Messschaltung
für die Eingangsspannung,
die das Fehlen von Spannung bei Stromunterbrechung misst, wobei durch
deren Messsignal die Chopperschaltung 104 gesteuert wird.
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Bei
dieser Vorrichtung zum Starten und Betreiben einer Entladungslampe
wird im Falle des Auftretens einer momentanen Stromunterbrechung
das Fehlen von Spannung während
der momentanen Stromunterbrechung der kommerziellen Stromquelle 101 durch
die Messschaltung für
die Eingangsspannung 108 gemessen und die Chopperschaltung 104 wird
in den Zustand versetzt, die Helligkeit bei niedriger Lampenleistung
zu steuern. Durch die hierauf zurückzuführende akkumulierte elektrische
Energie des Kondensators zugr Glättung
hoher Kapazitäten
der Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung 103 wird
es möglich,
dass, auch bei einer kurzfristigen Unterbrechung der Stromquelle,
die Entladungslampe 107 nicht erlöscht, sondern angeschaltet
bleibt (siehe z. B. Patentdokument 1).
- [Patentdokument 1]
H06-168788
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[Offenlegung der Erfindung]
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[Durch die Erfindung zu
lösende
Probleme]
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Bei
herkömmlichen
Vorrichtungen zum Starten und Betreiben einer Entladungslampe gab
es das Problem, dass bei diesen das Fehlen von Spannung bei momentaner
Unterbrechung der Stromquelle 101 durch die Messschaltung
für die
Eingangsspannung 108 gemessen wird und die Chopperschaltung 104 in den
Zustand versetzt wird, die Helligkeit bei niedriger Lampenleistung
zu steuern, aber eine Anpassung an momentane Spannungsabfälle (Durchhang)
nicht möglich
ist.
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Weiterhin
ist, um eine Anpassung an momentane Spannungsabfälle temporär zu ermöglichen, im Falle des Messens
der Spannung vor und hinter der Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung und
der Durchführung
der Kontrolle der Helligkeit, eine komplizierte Messschaltung zur
Abdeckung von über
einen großen
Bereich reichenden unregelmäßigen momentanen Spannungsabfällen notwendig. Und
selbst wenn eine komplizierte Messschaltung installiert wird, besteht
die Möglichkeit
des Auftretens von Missfunktionen, wie z. B. Flimmern.
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Die
vorliegende Erfindung wurde getätigt, um
die oben beschriebenen Probleme zu lösen und hat zum Ziel, eine
Vorrichtung zum Starten und Betreiben einer Hochdruckentladungslampe
zur Verfügung
zu stellen, die beim Auftreten von momentanen Unterbrechungen der
Eingangsstromquelle oder momentanen Spannungsabfällen die Zeit bis zum Erlöschen der
Hochdruckentladungslampe verlängern kann.
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[Mittel zur Problemlösung]
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Die
auf der vorliegenden Erfindung beruhende Vorrichtung zum Starten
und Betreiben einer Hochdruckentladungslampe ist gekennzeichnet
dadurch, dass eine Vorrichtung zum Starten und Betreiben einer Hochdruckentladungslampe,
die dafür sorgt,
dass eine Hochdruckentladungslampe, die einen einen Kondensator
beinhaltenden Hochsetzsteller und einen eine Schaltkomponente beinhaltenden Tiefsetzsteller
aufweist, angeschaltet bleibt, ausgestattet ist mit einer Messschaltung,
die die Spannung des Kondensators des Hochsetzstellers misst, einer Steuerschaltung,
die die Schaltkomponente des Tiefsetzstellers steuert und einem
Stromumwandlungsteil, das in dieser Steuerschaltung eingerichtet
ist und das im Falle, dass die von der Messschaltung gemessene Spannung
des Kondensators unter einen bestimmten Wert sinkt, die Schaltkomponente
des Tiefsetzstellers so steuert, dass die Ausgabeleistung zu der
Hochdruckentladungslampe einen bestimmten Wert hat, der niedriger
ist, als im stabilen Zustand.
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Weiterhin
ist die auf der vorliegenden Erfindung beruhende Vorrichtung zum
Starten und Betreiben einer Hochdruckentladungslampe gekennzeichnet
dadurch, dass der bestimmte Wert der Spannung des Kondensators etwa
73 % des planmäßigen Wertes
beträgt.
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Weiterhin
ist die auf der vorliegenden Erfindung beruhende Vorrichtung zum
Starten und Betreiben einer Hochdruckentladungslampe gekennzeichnet
dadurch, dass der bestimmte Wert der Ausgabeleistung zu der Hochdruckentladungslampe,
der niedriger ist, als im stabilen Zustand, mindestens die Hälfte des
Wertes bei stabilem Betrieb beträgt.
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[Effekt der Erfindung]
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Die
auf der vorliegenden Erfindung beruhende Vorrichtung zum Starten
und Betreiben einer Hochdruckentladungslampe ist durch den oben
beschriebenen Aufbau dazu in der Lage, beim Auftreten einer momentanen
Stromunterbrechung der Eingangsstromquelle oder eines momentanen
Spannungsabfalls, die Zeit bis zum Erlöschen der Hochdruckentladungslampe
zu verlängern.
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[Bestmögliche Form
der Ausführung
der Erfindung]
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Ausführungsform 1
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Die
Zeichnungen 1 bis 3 zeigen
die Ausführungsform
1, wobei 1 ein Schaltplan der Vorrichtung
zum Starten und Betreiben einer Hochdruckentladungslampe 100 ist, 2 eine Zeichnung ist, die die Änderung
der Spannung des Kondensators C 31 des Hochsetzstellers 3 im
Falle des Auftretens von momentanen Stromunterbrechungen (Strom,
Spannung 0 %) oder von momentanen Spannungsabfällen (Strom, Spannung 30 %,
60 %) zeigt ((a) sind die Daten der Änderung der Spannung des Kondensators
C 31, (b) ist eine grafische Darstellung derselben) und 3 eine
Zeichnung ist, die die Ergebnisse der Messung der Zeit zeigt, die
die Lampe bei momentanen Stromunterbrechungen durch Änderung
der Ausgabeleistung der Lampe am Brennen gehalten werden kann.
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An
Hand von 1 wird der Aufbau der Vorrichtung
zum Starten und Betreiben einer Hochdruckentladungslampe 100 erklärt. Die
Gleichrichtungsschaltung 2 entnimmt von der kommerziellen
Stromquelle 1 elektrische Energie in Form von Wechselstrom
und führt
eine Gleichrichtung durch und ist aufgebaut aus einer Diodenbrücke, die
aus der Diode D 21, der Diode D 22, der Diode D 23 und der Diode
D 24 aufgebaut ist, und dem Kondensator 21, der zwischen
den beiden Ausgabeenden dieser Dioden angeschlossen wird.
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Der
Hochsetzsteller 3 ist aufgebaut aus der Induktanz L 31,
deren eines Ende an das Ausgabeende der Hochspannungsseite der Gleichrichtungsschaltung 2 angeschlossen
ist, dem FET Q 31 (Feldeffekttransistor), dessen Drain und Source
jeweils an das andere Ende dieser Induktanz L 31 sowie an das Ausgabeende
der Niedrigspannungsseite der Gleichrichtungsschaltung 2 angeschlossen
sind, der Diode D 31, deren Anode an das andere Ende der Induktanz
angeschlossen ist, sowie dem Kondensator C 31, der zwischen der
Kathode dieser Diode D 31 und dem Ausgabeende der Niedrigspannungsseite
der Gleichrichtungsschaltung 2 angeschlossen ist.
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Der
Tiefsetzsteller 4 ist aufgebaut aus dem FET Q 41 (Beispiel
für Schaltkomponente),
dessen Drain an der Kathode der Diode D 31 angeschlossen ist, der
Diode D 41, deren Kathode sowie Anode jeweils an die Source dieses
FET Q 41 und das Ausgabeende der Niedrigspannungsseite der Gleichrichtungsschaltung 2 angeschlossen
sind, der Induktanz L 41, deren eines Ende an die Source des FET
Q 41 angeschlossen ist, sowie dem Kondensator C 41, der zwischen
dem anderen Ende dieser Induktanz L 41 und dem Ausgabeende der Niedrigspannungsseite der
Gleichrichtungsschaltung 2 angeschlossen ist.
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Die
Schaltung zum Lichtanschalten 5 ist aufgebaut aus den seriell
geschalteten FET Q 51 und FET Q 52, die an den Kondensator C 41
parallel angeschlossen sind, den seriell geschalteten FET Q 53 und
FET Q 54, die an diese FET Q51 und FET Q 52 parallel angeschlossen
sind, sowie der Schaltung zur Generierung eines Startpulses 6.
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Die
Messschaltung 9 misst die Spannung des Kondensators C 31
des Hochsetzstellers 3.
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Die
Steuerschaltung 10 hat die Funktion, bei gewöhnlicher
Lichtanschaltung durch die Betriebssteuerung des FET Q 41 des Tiefsetzstellers 4 die Steuerung
der festgelegten Versorgung mit Gleichstrom vom Tiefsetzsteller 4 zu
der Schaltung zum Lichtanschalten 5 durchzuführen, und
durch das Stromumwandlungsteil 10a ist sie mit dieser Funktion ausgestattet.
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Das
Stromumwandlungsteil 10a sorgt dafür, dass, wenn von der Messschaltung 9 gemessen
wird, dass die Spannung des Kondensators C 31 des Hochsetzstellers 3 unter
einen bestimmten Wert gesunken ist, durch ein Betriebssteuerungssignal
mit kurzer ON-Spanne die Steuerung des FET Q 41 für eine bestimmte
Zeit durchgeführt
wird.
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2 zeigt die Ergebnisse der Messung der Änderung
der Spannung des Kondensators C 31 des Hochsetzstellers 3 im
Falle des Auftretens von momentanen Stromunterbrechungen oder von
momentanen Spannungsabfällen
der kommerziellen Stromquelle 1. Die Spannung des Kondensators
C 31 des Hochsetzstellers 3 ist planmäßig so, dass sie, wenn die
kommerzielle Stromquelle 1 eine gewöhnliche Spannung aufweist,
z. B. 247 V beträgt.
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Bei
momentanen Stromunterbrechungen (auf 2 Stromquellenspannung
0 %) fällt
die Spannung des Kondensators C 31 von 247,5 V vor der momentanen
Stromunterbrechung, wie auf 2 ersichtlich,
innerhalb von kurzer Zeit und bei 100 ms erlöscht die Hochdruckentladungslampe 7.
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Bei
momentanen Spannungsabfällen
verändert
sich, im Falle, dass die Stromquellenspannung auf 30 % der Nennspannung
fällt,
die Spannung des Kondensators C 31 etwa ebenso wie bei einer momentanen
Stromunterbrechung; bei 100 ms erlöscht die Hochdruckentladungslampe 7.
Da auf diese Art und Weise nicht nur bei momentaner Stromunterbrechung,
sondern auch bei momentanen Spannungsabfällen die Hochdruckentladungslampe 7 erlöscht, wird
durch die Messschaltung 9 ein momentaner Spannungsabfall
gemessen und es ist effektiv, durch das Stromumwandlungsteil 10a mittels
eines Betriebssteuerungssignals mit kurzer ON-Spanne die Steuerung
des FET Q 41 für
eine bestimmte Zeit durchzuführen.
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Weiterhin
beträgt
bei momentanen Spannungsabfällen,
im Falle, dass die Stromquellenspannung auf 60 % der Nennspannung
fällt,
die Spannung des Kondensators C 31 selbst nach Verlauf von 1 Sekunde
143V. Die Hochdruckentladungslampe 7 erlöscht danach.
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Im
Falle, dass bei momentanen Stromunterbrechungen oder momentanen
Spannungsabfällen die
von der Messschaltung 9 gemessene Spannung des Kondensators
C 31 des Hochsetzstellers 3, wie z. B. in dem auf 2 dargestellten Fall, auf 180 V fällt (diese
180 V entsprechen 73 % des planmäßigen Wertes
von 247 V für
den Kondensator C 31 des Hochsetzstellers 3), führt das
Stromumwandlungsteil 10a mittels eines Betriebssteuerungssignals
mit kurzer ON-Spanne die Steuerung des FET Q 41 für eine bestimmte
Zeit durch.
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Wenn
dies so eingerichtet ist, beginnt bei dem Beispiel auf 2 im Falle, dass die Stromquellenspannung
0 % (bei momentaner Stromunterbrechung) beträgt, nach knapp 20 ms das Stromumwandlungsteil 10a zu
arbeiten.
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Weiterhin
beginnt bei dem Beispiel auf 2 im
Falle, dass die Stromquellenspannung 30 % (bei momentanem Spannungsabfall)
beträgt,
nach knapp 20 ms das Stromumwandlungsteil 10a zu arbeiten.
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Weiterhin
beginnt bei dem Beispiel auf 2 im
Falle, dass die Stromquellenspannung 60 % (bei momentanem Spannungsabfall)
beträgt,
nach knapp 30 ms das Stromumwandlungsteil 10a zu arbeiten.
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Im
Folgenden wird ein Beispiel gezeigt, bei dem gemessen wurde, inwieweit
die Zeit von der momentanen Stromunterbrechung bis zum Erlöschen der
Hochdruckentladungslampe 7 dadurch verlängert werden kann, dass mittels
eines Betriebssteuerungssignals mit kurzer ON-Spanne die Steuerung des FET Q 41 für eine bestimmte
Zeit durchgeführt wird.
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3 zeigt
die Ergebnisse der Messung der Zeit, die die Lampe bei momentaner
Stromunterbrechung am Brennen gehalten werden kann, und zwar bei
Verwendung einer HCI-TC/E 70 W als Hochdruckentladungslampe 7 und
der Vorrichtung zum Starten und Betreiben einer Hochdruckentladungslampe 100 mit
70 W. Ferner wird auf 3 die Zeit von der momentanen
Stromunterbrechung bis zum Erlöschen
der Lampe im Verhältnis
zu angenommenen 100 für
die stabile Lichtanschaltungszeit angezeigt.
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Wie
auf 3 gezeigt, reduziert sich bei einer Ausgangsleistung
von 90 W die Zeit von der momentanen Stromunterbrechung bis zum
Erlöschen der
Lampe auf 64 % der stabilen Lichtanschaltungszeit.
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Weiterhin
erhöht
sich bei einer Ausgangsleistung von 54 W die Zeit von der momentanen Stromunterbrechung
bis zum Erlöschen
der Lampe auf 155 % der stabilen Lichtanschaltungszeit.
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Weiterhin
erhöht
sich bei einer Ausgangsleistung von 36 W (Hälfte der stabilen Lichtanschaltungszeit)
die Zeit von der momentanen Stromunterbrechung bis zum Erlöschen der
Lampe auf 200 % (das Doppelte) der stabilen Lichtanschaltungszeit.
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Auf
diese Art und Weise ist es möglich,
wenn die Ausgabeleistung der Vorrichtung zum Starten und Betreiben
einer Hochdruckentladungslampe 100 reduziert wird, die
Zeit von der momentanen Stromunterbrechung bis zum Erlöschen der
Lampe zu verlängern.
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Aber
die Ausgabeleistung der Vorrichtung zum Starten und Betreiben einer
Hochdruckentladungslampe 100 muss mindestens die Hälfte des Wertes
bei stabiler Lichtanschaltung betragen.
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Ausgehend
von der Stromsituation hierzulande beträgt die fortlaufende Zeit momentaner Spannungsabfälle höchstens
drei Zyklen der Stromfrequenz. Folglich beträgt die fortlaufende Zeit momentaner
Spannungsabfälle
bei 50 Hz höchstens
60 ms und bei 60 Hz höchstens
50 ms. Bei der vorliegenden Ausführungsform
ist es, da wie oben beschrieben nach Ablauf von 20 ms bis 30 ms
ab Auftreten eines momentanen Spannungsabfalls das Stromumwandlungsteil 10a in
Funktion tritt, möglich, den
momentanen Spannungsabfällen
bei der Stromsituation hierzulande zu entsprechen.
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[Einfache Erklärung der
Zeichnungen]
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[1]
zeigt die Ausführungsform
1 und ist ein Schaltplan der Vorrichtung zum Starten und Betreiben
einer Hochdruckentladungslampe 100;
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[2] zeigt die Ausführungsform 1 und ist eine Zeichnung,
die die Änderung
der Spannung des Kondensators C 31 des Hochsetzstellers 3 im
Falle des Auftretens von momentanen Stromunterbrechungen (Strom,
Spannung 0 %) oder von momentanen Spannungsabfällen (Strom, Spannung 30 %,
60 %) zeigt ((a) sind die Daten der Änderung der Spannung des Kondensators
C 31, (b) ist eine grafische Darstellung derselben);
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[3]
zeigt die Ausführungsform
1 und ist eine Zeichnung, die die Ergebnisse der Messung der Zeit
zeigt, die die Lampe bei momentanen Stromunterbrechungen durch Änderung
der Ausgabeleistung der Lampe am Brennen gehalten werden kann;
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[4]
ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer herkömmlichen Vorrichtung zum Starten und
Betreiben einer Entladungslampe im Überblick zeigt;
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[Erklärung der Zeichen]
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- 1
- Kommerzielle
Stromquelle
- 2
- Gleichrichtungsschaltung
- 3
- Hochsetzsteller
- 4
- Tiefsetzsteller
- 5
- Schaltung
zum Lichtanschalten
- 6
- Schaltung
zur Generierung eines Startpulses
- 7
- Hochdruckentladungslampe
- 9
- Messschaltung
- 10
- Steuerschaltung
- 10a
- Stromumwandlungsteil
- 100
- Vorrichtung
zum Starten und Betreiben einer
-
- Hochdruckentladungslampe
- 101
- Kommerzielle
Stromquelle
- 102
- Schalter
- 103
- Gleichrichtungs-
und Glättungsschaltung
- 104
- Chopperschaltung
- 105
- Vollbrückenumrichterschaltung
- 106
- Anlasser
- 107
- Entladungslampe
- 108
- Messschaltung
für die
Eingangsspannung