DE102007043216A1

DE102007043216A1 - Entladungslampe-Zündschaltung

Info

Publication number: DE102007043216A1
Application number: DE102007043216A
Authority: DE
Inventors: Takao Muramatsu; Tomoyuki Ichikawa
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2006-09-11
Filing date: 2007-09-11
Publication date: 2008-03-27
Also published as: US7564199B2; US20080061707A1; JP2008066243A

Abstract

Eine Entladungslampe-Zündschaltung enthält einen Leistungsversorgungsabschnitt, der eine Serienresonanzschaltung hat, die Transistoren und einen Brückentreiber enthält, einen Startabschnitt zum Anlegen eines Hochspannungsimpulses an eine Entladungslampe, um einen Zündbetrieb zu erregen, einen Zündbestätigungsabschnitt zum Erzeugen eines Zündbestätigungssignals Sf, das anzeigt, dass ein Zündbetrieb für die Entladungslampe durch den Hochspannungsimpuls ausgefallen ist oder erfolgreich ist, und einen Steuerabschnitt zum Erzeugen eines Steuersignals Sc, um eine Antriebsfrequenz des Brückentreibers zu steuern. Der Zündbestätigungsabschnitt erzeugt ein Zündbestätigungssignal Sf auf der Basis einer Beziehung des Werts zwischen einem Lampenspannung-Äquivalenzsignal VS und einer vorgegebenen Spannung V₄ zu einer Zeit, bei der eine vorgegebene Zeit Δt seit dem Anlegen des Hochspannungsimpulses an die Entladungslampe abgelaufen ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung beansprucht den Prioritätsvorteil aus der japanischen Patentanmeldung Nr. JP2006-245793 , deren Offenbarung hier durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Entladungslampe-Zündschaltung.
HINTERGRUND
Eine Zündschaltung (Vorschaltgerät) zum Zuführen von Leistung bzw. Strom in einer stabilen Art und Weise ist zum Einschalten einer Entladungslampe erforderlich, zum Beispiel einer Metall-Halogen-Lampe, die in einem Scheinwerfer eines Fahrzeugs verwendet wird. Zum Beispiel weist eine Entladungslampe-Zündschaltung, die in dem japanischen Patentdokument JP-A-2001-6894 offenbart ist, eine H-Brückenschaltung auf und eine Wechselstromleistung wird von der H-Brückenschaltung der Entladungslampe zugeführt.
Die Entladungslampe-Zündschaltung steuert auch das Einschalten der Entladungslampe. Genauer steuert die Entladungslampe-Zündschaltung eine Leerlaufspannung (OCV: Open Circuit Voltage = Leerlaufspannung) vor dem Einschalten der Entladungslampe und legt einen Hochspannungsimpuls an die Entladungslampe an, um die Entladungslampe einzuschalten, und führt dann einen Übergang in einen stationären Beleuchtungszustand durch, während die Einschwingeingangsleistung reduziert wird.
In der Entladungslampe-Zündschaltung, die den Aufbau hat, der in der JP-A-2001-6894 beschrieben ist, wird Energie in einem Kondensator gespeichert, der eine große Kapazität hat, und ein Strom wird von dem Kondensator der Entladungslampe unmittelbar nach dem Zündbetrieb derart zugeführt, dass die Entladungslampe in einer stabilen Art und Weise eingeschaltet werden kann. In der Entladungslampe-Beleuchtungsschaltung bzw. -Zündschaltung, die eine Serienresonanzschaltung hat, ist jedoch der Kondensator manchmal nicht vorgesehen, um die Größe der Schaltung reduzieren zu können. Dementsprechend wächst in der Entladungslampe kein Lichtbogen, was einen Ausfall des Zündbetriebs ergibt, nachdem ein Hochspannungsimpuls angelegt worden ist. In dem Fall, in dem der Zündbetrieb ausfällt, muss die Entladungslampe-Zündschaltung die Zündsteuerung erneut ausführen. Aus diesem Grund ist es wichtig, zu bestimmen, ob der Zündbetrieb für die Entladungslampe erfolgreich ist oder nicht.
Ob der Zündbetrieb erfolgreich ist oder nicht, wurde herkömmlich in Abhängigkeit von dem Vorhandensein eines Stroms bestimmt, der durch die Entladungslampe fließt (der nachfolgend als Lampenstrom bezeichnet wird). Genauer basiert die Bestimmung drauf, ob ein Lampenstromwert einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet oder nicht. Der Lampenstrom, der unmittelbar nach dem Zündbetrieb erhalten wird, ist jedoch relativ niedrig und eine lange Zeit ist zum Ausführen der Zündsteuerung wieder erforderlich, wenn die Bestimmung über den Zündbetrieb verzögert wird, bis der Lampenstromwert derart angestiegen ist, dass er detektierbar wird. In dem Fall, wenn die Entladungslampe in einem Scheinwerfer für ein Fahrzeug verwendet wird, wird es bevorzugt, dass die Zeit, die von dem EIN-Betrieb der Spannungsversorgung zu dem Zündbetrieb abläuft, so kurz wie möglich ist.
In Anbetracht der vorhergehenden Probleme ist es nützlich, eine Entladungslampe-Zündschaltung zu haben, die in der Lage ist, die Zeit zum Wiederausführen der Zündsteuerung zu verkürzen.
ÜBERBLICK
Um die vorhergehenden Probleme zu lösen, stellt die Offenbarung gemäß einigen Realisierungen eine Entladungslampe-Zündschaltung zum Zuführen eines Wechselstroms zu einer Entladungslampe bereit, um die Entladungslampe einschalten zu können. Die Zündschaltung bzw. Beleuchtungsschaltung umfasst einen Stromzuführabschnitt, der eine Serienresonanzschaltung hat, die eine Vielzahl von schaltenden Einheiten, eine Spule, einen Induktor bzw. eine Drossel und/oder einen Transformator und einen Kondensator hat, und einen Antriebsabschnitt zum Antreiben der schaltenden Einheiten und zum Zweck des Zuführens der Wechselstromleistung zu der Entladungslampe. Die Zündschaltung enthält einen Startabschnitt zum Anlegen eines Hochspannungsimpulses an die Entladungslampe, wodurch ein Zünden bzw. Leuchten angeregt wird, einen Zündbestätigungsabschnitt zum Erzeugen eines Zündinformationssignals, das angibt, dass ein Zündbetrieb der Entladungslampe durch den Hochspannungsimpuls ausfällt bzw. fehlschlägt oder erfolgreich ist, und einen Steuerabschnitt zum Steuern einer Antriebsfrequenz des Antriebsabschnitts auf der Basis des Zündbestätigungssignals. Der Zündbestätigungsabschnitt erzeugt ein Zündbestätigungssignal auf der Basis einer Beziehung des Werts zwischen einer Zwischenelektrodenspannung der Entladungslampe (oder einer äquivalenten Spannung dazu) und einer ersten, vorgegebenen Spannung, wenn eine vorgegebene Zeit, nachdem der Hochspannungsimpuls an die Entladungslampe angelegt worden ist, abgelaufen ist.
Verschiedene Implementationen enthalten ein oder mehrere der Merkmale, die unten stehend beschrieben werden. Zum Beispiel, nachdem der Hochspannungsimpuls an die Entladungslampe angelegt worden ist, wird ein Lichtbogen zwischen den Elektroden der Entladungslampe ausgebildet, wenn der Zündbe trieb der Entladungslampe erfolgreich ist. Deshalb nimmt die Zwischenelektrodenspannung (die nachfolgend als Lampenspannung bezeichnet wird) schnell ab. In dem Fall, in dem der Zündbetrieb der Entladungslampe ausfällt, halten die Elektroden jedoch einen nicht-leitenden Zustand aufrecht. Die Lampenspannung kehrt deshalb augenblicklich auf die OCV zurück. In dem Fall, in dem die Lampenspannung (oder die äquivalente Spannung dazu) höher als die erste vorgegebene Spannung ist, ist es möglich, zu bestimmen, ob der Zündbetrieb der Entladungslampe ausgefallen ist; die Bestimmung kann in einer kurzen Zeit gemacht werden. Durch Ausführen der Entscheidung, wenn eine vorgegebene Zeit abgelaufen ist (bevorzugt eine längere Zeit, als es erforderlich ist für die Lampenspannung zu der ersten, vorgegebenen Spannung zurückzukehren), nachdem der Hochspannungsimpuls an die Entladungslampe angelegt worden ist, ist es möglich, zuverlässig zu bestimmen, ob der Zündbetrieb bzw. Beleuchtungsbetrieb ausgeführt werden kann oder nicht. Somit ist es möglich, auf zuverlässige Art und Weise zu bestimmen, ob der Zündbetrieb in einer kurzen Zeit ausgeführt werden kann. Es ist deshalb möglich, die Zeit, die zum Ausführen der erneuten Zündsteuerung erforderlich ist, zu verkürzen.
In einigen Fällen enthält der Zündbestätigungsabschnitt eine Vergleichsschaltung zum Vergleichen der Zwischenelektrodenspannung (oder der äquivalenten Spannung dazu) mit der ersten, vorgegebenen Spannung, eine Impulsdetektionsschaltung zum Erzeugen eines Impulsanlegesignals, das eine Zeitsteuerung zum Anlegen eines Hochspannungsimpulses angibt, eine Verzögerungsschaltung zum Verzögern des Impulsanlegesignals um die vorgegebene Zeit und eine Signalerzeugungsschaltung zur Bezugnahme auf einen Signalausgang von der Vergleichsschaltung in einer Zeitsteuerung, die durch das Impulsanlegesignal angegeben ist, das verzögert wird, und zum Erzeugen des Zündbestätigungssignals, das ein Nicht-Zünden anzeigt, wenn die Zwischenelektro denspannung (oder die äquivalente Spannung dazu) höher ist als die erste, vorgegebene Spannung.
In einigen Fallen hat der Startabschnitt eine kapazitive Einheit zum Speichern von Energie zum Erzeugen des Hochspannungsimpulses und die Impulsdetektionsschaltung setzt als eine Zeitsteuerung bzw. ein Timing zum Anlegen des Hochspannungsimpulses ein Timing, in dem eine Spannung an beiden Enden der kapazitiven Einheit eine zweite, vorgegebene Spannung überschreitet und dann abgesenkt wird, bis sie niedriger als die zweite, vorgegebene Spannung ist. In Alternative kann der Startabschnitt eine kapazitive Einheit zum Speichern von Energie haben, um den Hochspannungsimpuls zu erzeugen. In diesem Fall enthält die Impulsdetektionsschaltung eine differenzierende Schaltung zum Differenzieren einer Spannung an beiden Enden der kapazitiven Einheit und dient dazu, das Impulsanlegesignal auf der Basis eines Spannungsausgangs von der Differenzierenden Schaltung zu erzeugen. Unter Verwendung einer dieser Strukturen ist es möglich, das Impulsanlegesignal zu erzeugen.
Zudem verursacht der Steuerabschnitt in einigen Fällen, dass sich die Antriebsfrequenz einer vorgegebenen Frequenz annähert, die höher als eine Frequenz ist, die einer Leerlaufspannung (OCV) entspricht, wenn das Zündbestätigungssignal, das eine Nicht-Zündung angibt, von dem Zündungsbestätigungsabschnitt eingegeben wird, und er reduziert dann die Antriebsfrequenz derart, dass sich die Elektrodenspannung der vorgegebenen Leerlaufspannung annähert. In dem Fall, in dem der Zündbetrieb der Entladungslampe ausfällt bzw. fehlschlägt, kann die vorgegebene OCV nicht immer aufrechterhalten werden, auch wenn der Antriebsabschnitt auf die gleiche Antriebsfrequenz zu der vor dem Anlegen des Hochspannungsimpulses gesteuert wird. Wenn der Zündbetrieb der Entladungslampe ausfällt, wird es bevorzugt, die Antriebsfrequenz wieder derart zu steuern, dass sich die Lampenspannung der vorgegebenen OCV, wie vorstehend beschrieben wurde, annähert.
Gemäß einigen Implementationen ist es möglich, eine Zeit, die zum Ausführen einer Wiederzündungssteuerung erforderlich ist, zu verkürzen. Weitere Merkmale und Vorteile werden aus der detaillierten Beschreibung, den beiliegenden Zeichnungen und den Ansprüchen ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Entladungslampe-Zündschaltung in Übereinstimmung mit der Erfindung zeigt;
2 ist ein Kurvenverlauf, der konzeptionell eine Beziehung zwischen einer Antriebsfrequenz eines Transistors und einem Wert einer Versorgungsleistung und einer OCV zeigt;
3 ist ein Kurvenverlauf, der einen Übergang von einem EIN-Betrieb einer Versorgungsleistung (a) einer Frequenz, (b) einer Spannung an beiden Enden eines Kondensators, (c) einer Lampenspannung, (d) eines Zündbestätigungssignals bzw. (e) einer Versorgungsleistung zeigt;
4 ist ein Kurvenverlauf, der eine Beziehung zwischen OCV und einer Antriebsfrequenz vor einem Zündbetrieb einer Entladungslampe (ein Kurvenverlauf G1) und eine Beziehung zwischen einer Versorgungsleistung und der Antriebsfrequenz nach dem Zündbetrieb für die Entladungslampe (ein Kurvenverlauf G2) zeigt;
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines inneren Aufbaus eines Zündbestätigungsabschnitts zeigt;
6 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel einer Verzögerungsschaltung zeigt;
7 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel einer Signalerzeugungsschaltung zeigt;
8 ist ein Zeitsteuerungsdiagramm zum Erläutern eines Betriebs des Zündbestätigungsabschnitts, (a) bis (h) zeigen einen Übergang einer Lampenspannung, einer Spannung an beiden Enden eines Kondensators, eines Impulsanlegesignals, eines Q-Ausgangs eines JK-Flip-Flops der Verzögerungsschaltung, eines Spannungsausgangs von einer Vergleichsschaltung, eines Q-Balken-Ausgangs des JK-Flip-Flops der Verzögerungsschaltung, eines Q-Ausgangs eines D-Flip-Flops der Signalerzeugungsschaltung bzw. eines Zündbestätigungssignals;
9 ist ein Kurvenverlauf, der einen Zustand einer Änderung einer Lampenspannung zeigt, wenn ein Zündbetrieb der Entladungslampe ausfällt;
10 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Variante einer Impulsdetektionsschaltung zeigt, die in dem Zündbestätigungsabschnitt vorgesehen ist; und
11 ist ein Kurvenverlauf, der einen Betrieb der Impulsdetektionsschaltung gemäß der Variante zeigt, wobei (a) bis (c) ein Einschwingen einer Spannung an beiden Enden eines Kondensators, eines Spannungsausgangs von einem Differenzschaltungsabschnitt bzw. eines Spannungsausgangs von einem Schmitt-Trigger zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Eine Ausführungsform der Entladungslampe-Zündschaltung gemäß der Erfindung wird nachfolgend im Detail mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Entladungslampe-Zündschaltung bzw. Entladungslampe-Beleuchtungsschaltung in Übereinstimmung mit der Erfindung zeigt. Die Entladungslampe-Zündschaltung 1, die in 1 gezeigt ist, dient dazu, eine Wechselstrom("AC")-Leistung einer Entladungslampe L zum Einschalten der Entladungslampe L zuzuführen, und wandelt eine Gleichspannung ("VB"), die von einer Gleichstromversorgung B ("DC") angelegt wird, in eine Wechselspannung um und führt die Wechselspannung der Entladungslampe L zu. Die Entladungslampe-Zündschaltung 1 wird hauptsächlich für eine Beleuchtungsvorrichtung verwendet, insbesondere einen Scheinwerfer für ein Fahrzeug. Als Entladungslampe L kann eine quecksilberfreie Metall-Halogen-Lampe verwendet werden, obwohl Entladungslampen, die andere Aufbauten haben, genauso gut verwendet werden können.
Die Entladungslampe-Zündschaltung 1 hat einen Leistungsversorgungsabschnitt 2 zum Zuführen eines Wechselstroms bzw. einer Wechselstromleistung zu der Entladungslampe L auf den Empfang der Stromzuführung von der Gleichstromversorgung B hin, einen Startabschnitt 3 zum Anlegen eines Hochspannungsimpulses an die Entladungslampe L, wodurch ein Zündbetrieb zu einer Zeit des Zündstartens gefördert wird, einen Zündbestätigungsabschnitt 4 zum Erzeugen eines Zündbestätigungssignals Sf, das angibt, dass ein Zündbetrieb für die Entladungslampe, in Abhängigkeit von dem Hochspannungsimpuls ausfällt bzw. fehlschlägt oder erfolgreich ist, und einen Steuerabschnitt 10 zum Steuern einer Antriebsfrequenz eines Brückentreibers 6 auf der Basis der Lampenspannung VL, eines Lampenstroms IL in der Entladungslampe L und des Zündbestätigungssignals Sf.
Der Leistungsversorgungsabschnitt 2 führt der Entladungslampe L eine Leistung bzw. einen Strom auf der Basis des Steuersignals Sc, das von dem Steuerabschnitt 10 gesendet wird, oder der OCV zu. Der Leistungsversorgungsabschnitt 2 ist mit einer Gleichstromversorgung B (zum Beispiel einer Batterie) durch eine Schaltung 20 für den Zündbetrieb verbunden. Der Leistungsversorgungsabschnitt 2 dient zum Ausführen einer Wechselstromwandlung und hebt eine Spannung auf den Empfang einer Gleichspannung VB von der Gleichspannungsversorgung B an. Der Leistungsversorgungsabschnitt 2 gemäß der gezeigten Ausführungsform hat zwei Transistoren 5a und 5b, die als schaltende Einheiten funktionieren und einen Brückentreiber 6, der die Transistoren 5a und 5b antreibt. Obwohl ein N-Kanal-MOSFET für die Transistoren 5a und 5b, wie in 1 gezeigt ist, verwendet werden kann, können andere FETs und bipolare Transistoren genauso gut verwendet werden. In der gezeigten Ausführungsform hat der Transistor 5a einen Drain-Anschluss, der mit einem Anschluss auf einer positiven Seite der Gleichspannungsversorgung B verbunden ist, einen Source-Anschluss, der mit einem Drain-Anschluss des Transistors 5b verbunden ist, und einen Gate-Anschluss, der mit dem Brückentreiber 6 verbunden ist. Zudem hat der Transistor 5b einen Source-Anschluss, der mit einer Erdepotenzialleitung GND (das heißt, einem Anschluss auf einer negativen Seite der Gleichspannungsversorgung B) verbunden ist, und einen Gate-Anschluss, der mit dem Brückentreiber 6 verbunden ist. Der Brückentreiber 6 führt Antriebssignale Sdrv₁ und Sdrv₂, die entgegengesetzte Phasen zueinander haben, den Gate-Anschlüssen der Transistoren 5a und 5b zu, wodurch die Transistoren 5a und 5b abwechselnd leitend werden.
Der Leistungsversorgungsabschnitt 2 gemäß der dargestellten Ausführungsform hat auch einen Transformator 7, einen Kondensator 8 und eine Spule 9. Der Transformator 7 ist zum Anlegen eines Hochspannungsimpulses an die Entladungslampe L vorgesehen und zudem zum Übertragen einer Leistung und zum Anheben einer Spannung der elektrischen Energie. Zudem bilden der Transformator 7, der Kondensator 8 und die Spule 9 eine Serienresonanzschaltung. Genauer sind eine Primärwicklung 7a des Transformators 7, die Spule 9 und der Kondensator 8 in Serie miteinander verbunden. Ein Ende der Serienschaltung ist mit dem Source-Anschluss des Transistors 5a und dem Drain-Anschluss des Transistors 5b verbunden und das andere Ende ist mit der Erdepotenzialleitung GND verbunden. Eine Resonanzfrequenz wird durch eine zusammengesetzte Reaktanz bestimmt, die aus einer Leckinduktanz der Primärwicklung 7a des Transformators 7, einer Induktanz der Spule 9 und einer Kapazität des Kondensators 8 zusammengesetzt ist. Die Serienresonanzschaltung kann nur aus der Primärwicklung 7a und dem Kondensator 9 zusammengesetzt sein und die Spule 9 kann weggelassen werden. Zudem kann eine Induktanz der Primärwicklung 7a derart gesetzt sein, dass sie viel kleiner als die der Spule 9 ist und die Resonanzfrequenz kann fast durch die Spule 9 und die Kapazität des Kondensators 8 bestimmt sein.
In einem Leistungsversorgungsabschnitt 2 wird ein Serienresonanzphänomen ausgenutzt, das durch den Kondensator 8 und die induktiven Elemente (eine Induktanzkomponente und die Spule) verursacht wird, um die Antriebsfrequenzen der Transistoren 5a und 5b mit Werten zu bestimmen, die gleich oder größer als die Serienresonanzfrequenz sind, wodurch die Transistoren 5a und 5b alternierend EIN/AUS geschaltet werden, um eine Wechselstromenergie oder die OCV an der Primärwicklung 7a des Transformators 7 zu erzeugen. Die Wechselstromleistung oder die OCV wird erhöht und zu einer Sekundärwicklung 7b des Transformators 7 gesendet und wird der Entladungslampe L, die mit der Sekundärwicklung 7b verbunden ist, zugeführt. Der Brückentreiber 6 zum Antreiben der Transistoren 5a und 5b treibt die Transistoren 5a und 5b derart wechselseitig an, dass verhindert wird, dass beide Transistoren 5a und 5b in einen Verbindungszustand gebracht werden. Die Antriebsfrequenz des Brückentreibers 6 gemäß der dargestellten Ausführungsform ist eine Hochfrequenz von zum Beispiel 1 MHz oder mehr.
Die Impedanz der Serienresonanzschaltung wird in Abhängigkeit von den Antriebsfrequenzen der Transistoren 5a und 5b durch den Brückentreiber 6 geändert. Dementsprechend ist es möglich, die Höhe der Wechselstromleistung oder der OCV, die der Entladungslampe L zugeführt wird, durch Ändern der Antriebsfrequenzen zu steuern. 2 ist ein Kurvenverlauf, der konzeptionell eine Beziehung zwischen den Antriebsfrequenzen der Transistoren 5a und 5b und den Werten der Versorgungsleistung und der OCV zeigt. Wie in 2 gezeigt ist, sind die Werte der OCV und der Leistung, die der Entladungslampe L zugeführt werden, maximale Werte Vmax und Pmax, wenn die Antriebsfrequenz gleich einer Serienresonanzfrequenz to ist (die vor und nach dem Zündbetrieb variiert wird), und werden entsprechend abgesenkt, wenn die Antriebsfrequenz höher (oder niedriger) wird als die Serienresonanzfrequenz to. In dem Fall, in dem die Antriebsfrequenz niedriger als die Serienresonanzfrequenz to ist, wird der Schaltverlust derart erhöht, dass der Wirkungsgrad reduziert wird. Dementsprechend wird der Wert der Antriebsfrequenz des Brückentreibers 6 in einen Bereich gesteuert, in dem die Antriebsfrequenz höher als die Serienresonanzfrequenz to ist (Bereich X in der Zeichnung). Ein Frequenzbereich, in dem die Antriebsfrequenz niedriger als die Serienresonanzfrequenz to ist, wird als ein kapazitiver Bereich bezeichnet, und ein Frequenzbereich, in dem die Antriebsfrequenz höher als die Serienresonanzfrequenz to ist, wird als ein induktiver Bereich bezeichnet. In der dargestellten Ausführungsform wird die Antriebsfrequenz des Brückentrei bers 6 in Übereinstimmung mit einer Impulsfrequenz eines Steuersignals Sc (ein Signal, das einen Impulszug enthält, der eine modulierte Frequenz hat) gesteuert, das von dem Steuerabschnitt 10, der mit dem Brückentreiber 6 verbunden ist, gesendet wird.
Zudem werden die Serienresonanzfrequenz fa vor dem Einschalten der Serienresonanzschaltung und die Serienresonanzfrequenz fb nach dem Zündbetrieb in den nachfolgenden Gleichungen (1) bzw. (2) ausgedrückt. In den Gleichungen gibt C die Kapazität des Kondensators 8 an, gibt Lr die Induktanz der Spule 9 an, gibt Lp1 eine Induktanz der Primärwicklung 7a vor dem Zündbetrieb an und gibt Lp2 eine Induktanz der Primärwicklung 7a nach dem Zündbetrieb an.
[Gleichung 1]
[Gleichung 2]
Im Allgemeinen ist Lp1 > Lp2 gesetzt. Deshalb ist es ersichtlich, dass die Serienresonanzfrequenz fa vor dem Zündbetrieb kleiner als die Serienresonanzfrequenz fb nach dem Zündbetrieb ist.
Der Startabschnitt 3 dient dazu, einen Hochspannungsimpuls an die Entladungslampe L anzulegen, um das Einschalten der Entladungslampe L zu fördern. Genauer wird, wenn eine Triggerspannung und -strom von dem Startabschnitt 3 an die Primärwicklung 7a des Transformators 7 angelegt wird, ein Hochspannungsimpuls, der einen hohen Spannungswert und eine kleine Impulsweite hat, einer Wechselspannung überlagert, die in der Sekundärwicklung 7b erzeugt wird. Der Startabschnitt 3 hat eine Diode 31, einen Kondensator (eine kapazitive Einheit) 32 zum Speichern von Energie, um den Hochspannungsimpuls erzeugen zu können, und eine schaltende Einheit 33 von einem selbst zusammenbrechenden Typ, zum Beispiel eine Funkenstrecke oder einen Gasleiter. Die Diode 31 hat eine Anode, die mit einem Ende einer Hilfswicklung 7c des Transformators 7 verbunden ist, und eine Kathode, die mit einem der Enden des Kondensators 32 verbunden ist. Beide der jeweils anderen Enden der Hilfswicklung 7c und des Kondensators 32 sind mit einer Erdepotenzialleitung GND verbunden. Eine Eingangsspannung an der Anode der Diode 31 kann von der Sekundärwicklung 7b des Transformators 7 erhalten werden oder eine Hilfswicklung, die einen Transformator zusammen mit der Spule 9 bildet, kann z.B. vorgesehen sein, um eine Eingangsspannung davon zu erhalten.
Ein Ende der schaltenden Einheit 33 vom selbst zusammenbrechenden Typ ist mit einem Ende des Kondensators 32 verbunden und das andere Ende der schaltenden Einheit 33 vom selbst zusammenbrechenden Typ ist mit der Mitte der Primärwicklung 7a verbunden. In dem Startabschnitt 3, wenn eine Spannung Vcd an beiden Enden des Kondensators 32 eine Entladungsstartspannung der schaltenden Einheit 33 vom selbst zusammenbrechenden Typ erreicht, wird die schaltende Einheit 33 vom selbst zusammenbrechenden Typ augenblicklich in einen leitenden Zustand derart gebracht, dass die Triggerspannung und der Triggerstrom als Ausgang bereitgestellt werden. Zudem ist das Ende des Kondensators 32 mit dem Zündbestätigungsabschnitt 4 verbunden und der Startabschnitt 3 stellt die Spannung Vcd an beiden Enden des Kondensators 32 dem Zündbestätigungsabschnitt 4 zur Verfügung.
Der Zündbestätigungsabschnitt 4 erzeugt das Zündbestätigungssignal Sf, das angibt, dass ein Zündbetrieb der Entladungslampe durch den Hochspannungsimpuls fehlschlägt bzw. aus gefallen ist oder erfolgreich ist, auf der Basis der Spannung Vcd an beiden Enden des Kondensators 32 und der Lampenspannung VL der Entladungslampe L. Der Zündbestätigungsabschnitt 4 hat Eingangsanschlüsse 4a und 4b und einen Ausgangsanschluss 4c. Der Eingangsanschluss 4a ist mit einem Ende des Kondensators 32 des Startabschnitts 3 verbunden, um eine Spannung Vcd an beiden Enden des Kondensators 32 bereitzustellen. Der Eingangsanschluss 4b ist mit einem Zwischenabzweig der Sekundärwicklung 7b durch eine Spitzenhalteschaltung 21 verbunden, um ein Signal (das im Folgenden als äquivalentes Lampenspannungssignal bezeichnet wird) VS bereitzustellen, das eine Amplitude der Lampenspannung VL der Entladungslampe L angibt. Das Lampenspannung-Äquivalenzsignal VS gibt eine äquivalente Spannung der Lampenspannung VL an und wird auf 0,35-mal so groß wie der Spitzenwert der Lampenspannung VL gesetzt. Der Ausgangsanschluss 4c ist mit dem Steuerabschnitt 10 verbunden und das Zündbestätigungssignal Sf wird dem Steuerabschnitt 10 bereitgestellt.
Der Zündbestätigungsabschnitt 4 erzeugt das Zündbestätigungssignal Sf in der nachfolgenden Art und Weise. Wenn die Spannung Vcd an beiden Enden des Kondensators 32 eine vorgegebene Spannung (eine zweite vorgegebene Spannung, zum Beispiel 90% einer Entladungsstartspannung der schaltenden Einheit 33 der selbst zusammenbrechenden Spannung) überschreitet und dann niedriger als die vorgegebene Spannung absinkt, erkennt der Zündbestätigungsabschnitt 4, dass der Hochspannungsimpuls von dem Startabschnitt 3 an die Entladungslampe L angelegt wird. Dann bezieht sich der Zündbestätigungsabschnitt 4 auf einen Wert des äquivalenten Lampenspannungssignals VS zu einer Zeit, bei der eine vorgegebene Zeit (zum Beispiel 2 bis 3 Millisekunden) seit dem Anlegen des Hochspannungsimpulses an die Entladungslampe L abläuft. In dem Fall, in dem der Zündbetrieb der Entladungslampe L erfolgreich ist, sollte die Lampenspannung VL schnell absinken. Aus diesem Grund erzeugt der Zünd bestätigungsabschnitt 4 das Zündbestätigungssignal Sf auf der Basis einer Beziehung des Werts zwischen dem Lampenspannungs-Äquivalenzsignal VS und der vorgegebenen Spannung (der ersten vorgegebenen Spannung). Zum Beispiel gibt der Zündbestätigungsabschnitt 4 gemäß der gezeigten Ausführungsform an, dass der Zündbetrieb der Entladungslampe L ausfällt (kein Zünden), wenn der Wert des Lampenspannung-Äquivalenzsignals VS größer als die vorgegebene Spannung ist. Das Zündbestätigungssignal Sf, das einen L-Wert aufrechterhält, wird deshalb für gewöhnlich derart gesetzt, dass es einen H-Pegel in einer bestimmten, kurzen Zeit hat.
Der Steuerabschnitt 10 steuert die Antriebsfrequenz des Brückentreibers 6 auf der Basis der Lampenspannung VL und des Lampenstroms IL in der Entladungslampe L und des Zündbestätigungssignals Sf. Genauer steuert der Steuerabschnitt 10 die Antriebsfrequenz des Brückentreibers 6, wodurch er die OCV steuert, die der Entladungslampe L vor dem Zündbetrieb der Entladungslampe L zugeführt wird, und den Wert der zugeführten Leistung zu der Entladungslampe L nach dem Zündbetrieb für die Entladungslampe L steuert. Zudem führt der Steuerabschnitt 10 die Zündsteuerung wieder durch das Starten von der Steuerung der OCV aus, wenn das Zündbestätigungssignal Sf das Nicht-Zünden der Entladungslampe L angibt.
Der Steuerabschnitt 10 hat Eingangsanschlüsse 10a bis 10c und einen Ausgangsanschluss 10d. Der Eingangsanschluss 10a ist mit der Spitzenhalteschaltung 21 verbunden, um das Lampenspannung-Äquivalenzsignal VS bereitstellen zu können. Der Eingangsanschluss 10b ist durch die Spitzenhalteschaltung 22 und dem Puffer 23 mit einem Ende der Widerstandseinheit 14 zum Detektieren des Lampenstroms IL der Entladungslampe L verbunden. Ein Ende der Widerstandseinheit 14 ist mit einer Elektrode der Entladungslampe L durch einen Ausgangsanschluss der Entladungslampe-Zündschaltung 1 verbunden und das andere Ende der Widerstandseinheit 14 ist mit der Erdepotenzialleitung GND verbunden. Ein Signal IS, das eine Amplitude des Lampenstroms IL angibt (das nachfolgend als Lampenstrom-Äquivalenzsignal bezeichnet wird) wird von dem Puffer 23 bereitgestellt. Der Eingangsanschluss 10c ist mit dem Ausgangsanschluss 4c des Zündbestätigungsabschnitts 4 verbunden, um das Zündbestätigungssignal Sf bereitstellen zu können. Der Ausgangsanschluss 10c ist mit dem Brückentreiber 6 verbunden und das Steuersignal Sc wird dem Brückentreiber 6 bereitgestellt.
Der Steuerabschnitt 10 gemäß der Ausführungsform hat einen Berechnungsabschnitt 11, einen Fehlerverstärker 12 und einen V-F-Wandelabschnitt 13. Der Berechnungsabschnitt 11 stellt das Lampenspannung-Äquivalenzsignal VS durch den Eingangsanschluss 10a des Steuerabschnitts 10 bereit und stellt das Lampenstrom-Äquivalenzsignal IS durch den Eingangsanschluss 10b des Steuerabschnitts 10 bereit. Der Berechnungsabschnitt 11 erzeugt eine Ausgangsspannung V₁ derart, dass das Lampenspannung-Äquivalenzsignal VS, das die Höhe der OCV angibt, sich einem vorgegebenen Wert vor dem Zündbetrieb der Entladungslampe L annähert, und erzeugt die Ausgangsspannung V₁ derart, dass sich der Wert der zugeführten Leistung einem vorgegebenen Wert annähert, auf der Basis des Lampenspannung-Äquivalenzsignals VS und des Lampenstrom-Äquivalenzsignals IS nach dem Zündbetrieb der Anzeigelampe L.
Der Fehlerverstärker 12 ist in einer späteren bzw. nachgeschalteten Stufe der Berechnungsschaltung 11 vorgesehen. Die Ausgangsspannung V₁, die von der Berechnungsschaltung 11 angelegt wird, und das Zündbestätigungssignal Sf, das von dem Zündbestätigungsabschnitt 4 gesendet wird, werden einem invertierten Eingangsanschluss des Fehlerverstärkers 12 bereitgestellt. In der dargestellten Ausführungsform sind der Berechnungsabschnitt 11 und der Zündbestätigungsabschnitt 4 mit dem Fehlerverstärker 12 durch Dioden 16a bzw. 16b verbunden und entweder die Ausgangsspannung V₁ oder das Zündbestätigungssignal Sf, das eine Signalspannung ist, die eine höhere Spannung hat (das heißt, eine Signalspannung zum stärkeren Erhöhen der Antriebsfrequenz des Brückentreibers 6) wird dem invertierenden Eingangsanschluss des Fehlerverstärkers 12 bereitgestellt. Genauer wird in dem Fall, in dem der Zündbetrieb der Entladungslampe L ausfällt, trotz der Erzeugung des Hochspannungsimpulses das Zündbestätigungssignal Sf derart gesetzt, dass es einen H-Pegel in nur einer kurzen Zeit hat und dass es höher als die Ausgangsspannung V₁ ist. In der Zwischenzeit wird deshalb das Zündbestätigungssignal Sf dem invertierenden Eingangsanschluss des Fehlerverstärkers 12 bereitgestellt. In den anderen Fällen hat das Zündbestätigungssignal Sf den L-Pegel und ist kleiner als die Ausgangsspannung V₁. Die Ausgangsspannung V₁ wird deshalb dem invertierenden Eingangsanschluss des Fehlerverstärkers 12 bereitgestellt. Ein nicht-invertierender Eingangsanschluss des Fehlerverstärkers 12 ist mit einer Spannungsquelle 15 zum Erzeugen einer vorgegebenen Referenzspannung V₂ verbunden. Eine Spannung V₃, die von dem Fehlerverstärker 12 ausgegeben wird, wird dem V-F-Wandelabschnitt 13 bereitgestellt. In dem Fall, in dem eine Phase eines Eingangs/Ausgangs des Fehlerverstärkers 12 kompensiert werden muss, können der invertierende Eingangsanschluss und der Ausgangsanschluss miteinander durch einen Kondensator verbunden sein, um eine Schaltung mit negativer Rückkopplung zu bilden. In diesem Fall wird eine Antwortgeschwindigkeit des Steuerabschnitts 10 in Abhängigkeit von der Kapazität des Kondensators geändert.
Der V-F-Wandelabschnitt 13 führt eine V-F-Wandlung der Ausgangsspannung V₃ durch, die ein analoges Signal ist, und erzeugt das Steuersignal Sc, das einen Impulszug mit einer Frequenz entsprechend dem Spannungswert der Ausgangsspannung V₃ enthält. Der V-F-Wandelabschnitt 13 stellt das Steuersignal Sc dem Brückentreiber 6 bereit.
Der Betrieb der Entladungslampe-Zündschaltung 1 wird mit Bezug auf 3 und 4 beschrieben. 3 ist ein Kurvenverlauf, der einen Übergang von einem EIN-Betrieb der Spannungsversorgung für (a) die Antriebsfrequenz, (b) die Spannung Vcd an beiden Enden des Kondensators 32, (c) die Lampenspannung VL, (d) das Zündbestätigungssignal Sf und (e) die Spannungsversorgung zeigt. 4 ist ein Kurvenverlauf, der eine Beziehung zwischen der OCV und der Antriebsfrequenz vor dem Zündbetrieb der Entladungslampe (Kurvenverlauf G1) und eine Beziehung zwischen einer zugeführten Leistung und der Antriebsfrequenz nach dem Zündbetrieb der Entladungslampe (Kurvenverlauf G2) zeigt. In 4 gibt eine Zentralfrequenz fa des Kurvenverlaufs G1 die Serienresonanzfrequenz vor dem Zündbetrieb an und eine Zentralfrequenz fb des Kurvenverlaufs G2 gibt die Serienresonanzfrequenz nach dem Zündbetrieb an.
Wenn die Entladungslampen-Zündschaltung 1 eingeschaltet wird (ein Zeitpunkt t₀), verursacht der Steuerabschnitt 10, dass sich die Antriebsfrequenz des Brückentreibers 6 einer vorgegebenen Frequenz f₂, wie in 3(a) gezeigt ist, annähert. Die Frequenz f₂ ist höher (zum Beispiel 3 MHz) als ein Antriebsfrequenzband in einer stationären Zeit des Leistungsversorgungsabschnitts 2 (zum Beispiel 1 MHz bis 2,5 MHz) und ist höher als eine Frequenz f₁ (>fa) entsprechend der vorgegebenen OCV₁, die die Soll-OCV ist, wie in 4 gezeigt ist.
Nachfolgend reduziert der Steuerabschnitt 10 die Antriebsfrequenz durch eine Regelung derart, dass sich die Spannung VL der vorgegebenen OCV₁ (ein Pfeil A in 4) annähert. Wenn die OCV in die vorgegebene OCV₁ stabilisiert worden ist, führt der Berechnungsabschnitt 11 des Steuerabschnitts 10 eine Steuerung derart durch, dass die OCV die vorgegebene OCV₁ hält, wodurch eine Ausgangsspannung V₁ erzeugt wird, die bei der Frequenz f₁ entsprechend der OCV₁ betrieben wird. Wie in 3(b) gezeigt ist, wird eine elektrische Ladung in dem Kondensator 32 gespeichert und die Spannung Vcd an beiden Enden wird allmählich erhöht. Wenn die Spannung Vcd an beiden Enden eine Entladungsstartspannung Vbk der schaltenden Einheit 33 vom selbstzusammenbrechenden Typ erreicht, wird die schaltende Einheit 33 vom selbstzusammenbrechenden Typ augenblicklich derart kurzgeschlossen, dass ein hoher Spannungsimpuls P an die Entladungslampe L angelegt wird (bei einem Zeitpunkt t₁ in 3(c)). Wenn der Zündbetrieb der Entladungslampe L ausfällt bzw. fehlschlägt, wächst kein Lichtbogen in der Entladungslampe L. Wie in 3(c) gezeigt ist, kehrt die Lampenspannung VL deshalb augenblicklich in die Nachbarschaft von OCV₁ zurück.
Der Zündbestätigungsabschnitt 4 bezieht sich auf einen Wert des Lampenspannung-Äquivalenzsignals VS zu einem Zeitpunkt t₂, bei dem eine vorgegebene Zeit Δt seit dem Zeitpunkt t₁ abgelaufen ist, bei dem der Hochspannungsimpuls an die Entladungslampe L angelegt worden ist. In dem Beispiel kehrt die Lampenspannung VL in die Nachbarschaft von OCV₁ aufgrund des Nicht-Zündens zurück. Deshalb stellt der Zündbestätigungsabschnitt 4 das Zündbestätigungssignal Sf, das den H-Pegel hat, der das Nicht-Zünden anzeigt (3(d)), dem Steuerabschnitt 10 bereit.
Wenn das Zündbestätigungssignal Sf, das den H-Pegel hat, dem Steuerabschnitt 10 bereitgestellt wird, wird die Ausgangsspannung V₃ des Fehlerverstärkers 12 augenblicklich derart abgesenkt, dass die Frequenz des Steuersignals Sc erhöht wird. Folglich führt die Antriebsfrequenz des Brückentreibers 6 wieder einen Übergang zu f₂ aus. Wenn das Zündbestätigungssignal Sf zu dem L-Pegel zurückkehrt, reduziert der Berechnungsabschnitt 11 des Steuerabschnitts 10 die Antriebsfrequenz derart, dass sich die Lampenspannung VL der vorgegebenen OCV₁ annähert. Nachfolgend wiederholt die Entladungslampe-Zündschal tung 1 den Betrieb, bis der Zündbetrieb für die Entladungslampe L erfolgreich ist.
Wenn der Zündbetrieb der Entladungslampe L durch das Anlegen des Hochspannungsimpulses P (zum Zeitpunkt t₃) erfolgreich ist, wächst der Lichtbogen in der Entladungslampe L derart, dass die Lampenspannung VL abgesenkt wird (3(c)). Dementsprechend wird das Zündbestätigungssignal Sf, das von dem Zündbestätigungsabschnitt 4 ausgegeben wird, auf dem L-Pegel aufrechterhalten. Wenn der Lampenstrom IL in einem bestimmten Maß derart erhöht wird, dass das Lampenstrom-Äquivalenzsignal IS detektiert werden kann (zum Zeitpunkt t₄), erhöht der Steuerabschnitt 10 die Antriebsfrequenz derart, dass die Versorgungsleistung der Entladungslampe L (das heißt, ein Produkt aus der Lampenspannung IL und dem Lampenstrom IL) sich einem Versorgungsleistungswert P₁ (einem Pfeil B in 4) annähert. Danach erhöht der Steuerabschnitt 10 die Antriebsfrequenz derart, dass sich die der Entladungslampe L zugeführte Leistung einem Gleichgewichtswert P₂ (< P₁) in Übereinstimmung mit einer vorgegebenen Zeitfunktion (einem Pfeil C in 4) annähert.
Als Nächstes wird eine Beschreibung eines Beispiels eines inneren Aufbaus des Zündbestätigungsabschnitts 4 gemäß der gezeigten Ausführungsform angegeben. 5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel des internen Aufbaus des Zündbestätigungsabschnitts 4 zeigt. Mit Bezug auf 5 hat der Zündbestätigungsabschnitt 4 eine Vergleichsschaltung 41, eine Impulsdetektionsschaltung 42, eine Verzögerungsschaltung 43 und eine Signalerzeugungsschaltung 44.
Die Vergleichsschaltung 41 dient dazu, das Lampenspannung-Äquivalenzsignal VS mit einer vorgegebenen Spannung (einer ersten, vorgegebenen Spannung) V₄ zu vergleichen. Die Vergleichsschaltung 41 enthält einen Vergleicher 41a und einen Schmitt-Trigger 41b. Ein Lampenspannung-Äquivalenzsignal VS wird einem negativen Eingangsanschluss des Vergleichers 41a durch den Eingangsanschluss 4b des Zündbestätigungsabschnitts 4 bereitgestellt. Die vorgegebene Spannung V₄ wird einem positiven Eingangsanschluss des Vergleichers 41a bereitgestellt. Die vorgegebene Spannung V₄ wird derart gesetzt, dass sie z.B. einen Wert des Lampenspannung-Äquivalenzsignals VS hat, der äquivalent zu 50% der OCV₁ ist, die in 3 und 4 gezeigt ist. Der Vergleicher 41a stellt eine Spannung bereit, die einen L-Pegel hat, wenn das Lampenspannung-Äquivalenzsignal VS die vorgegebene Spannung V₄ überschreitet, und stellt eine Spannung bereit, die einen H-Pegel hat, wenn das Lampenspannung-Äquivalenzsignal VS nicht die vorgegebene Spannung V₄ überschreitet. Eine Spannung V₆ von dem Vergleicher 41a wird dem Schmitt-Trigger 41b durch eine Hochziehschaltung 41c bereitgestellt. Dann wird eine Spannung V₇, die durch Invertieren des H-Pegels/L-Pegels der Spannung V₆ erhalten wird, von dem Schmitt-Trigger 41b der Signalerzeugungsschaltung 44 bereitgestellt.
Die Impulsdetektionsschaltung 42 dient dazu, ein Impulsanlegesignal Sp₁, das eine Zeitsteuerung bzw. ein Timing angibt, mit der der Hochspannungsimpuls angelegt wird, zu erzeugen. Die Impulsdetektionsschaltung 42 enthält einen Vergleicher 42a. Die Spannung Vcd an beiden Enden des Kondensators 32 wird einem positiven Eingangsanschluss des Vergleichers 42a durch den Eingangsanschluss 4a des Zündbestätigungsabschnitts 4 bereitgestellt. Ein Kondensator 42b ist zwischen einem positiven Eingangsanschluss des Vergleichers 42a und einer Erdepotenzialleitung GND vorgesehen. Eine vorgegebene Spannung (eine zweite, vorgegebene Spannung) V₅ wird einem negativen Eingangsanschluss des Vergleichers 42a bereitgestellt. Wie vorstehend beschrieben wurde, wird die vorgegebene Spannung V₅ auf 90% der Entladungsstartspannung Vbk der schaltenden Einheit 33 vom selbstzusammenbrechenden Typ gesetzt. Der Vergleicher 42a liefert eine Spannung, die den H-Pegel hat, wenn die Spannung Vcd an beiden Enden die vorgegebene Spannung V₅ überschreitet, und liefert eine Spannung, die den L-Pegel hat, wenn die Spannung Vcd an beiden Enden nicht die vorgegebene Spannung V₅ überschreitet. Ein Spannungssignal von dem Vergleicher 42a wird dem Impulsanlegesignal Sp₁ der Verzögerungsschaltung 43 bereitgestellt. Dann wird das Impulsanlegesignal Sp₁ um eine vorgegebene Zeit (Δt in 3(d)) in der Verzögerungsschaltung 43 verzögert und als ein Impulsanlegesignal Sp₂ der Signalerzeugungsschaltung 44 bereitgestellt.
Die Signalerzeugungsschaltung 44 erzeugt das Zündbestätigungssignal Sf, das angibt, ob der Zündbetrieb durch ein Anlegen des Hochspannungsimpulses ausgeführt wird, auf der Basis der Spannung V₇ von der Vergleichsschaltung 41 und des Impulsanlegesignal Sp₂, das von der Verzögerungsschaltung 43 gesendet wird. Genauer bezieht sich die Signalerzeugungsschaltung 44 auf die Spannung V₇ von der Vergleichsschaltung 41 in einem Timing, das durch das Impulsanlegesignal Sp₂ angegeben wird, und das Zündbestätigungssignal Sf wird derart gesetzt, dass es den H-Pegel (Nicht-Zündung) hat, wenn die Ausgangsspannung V₇ den H-Pegel (das heißt, dass das Lampenspannung-Äquivalenzsignal VS höher als die vorgegebene Spannung V₄ ist) hat, und wird derart aufrechterhalten, dass es den L-Pegel hat, wenn die Ausgangsspannung V₇ den L-Pegel hat (das heißt, dass das Lampenspannung-Äquivalenzsignal VS niedriger ist als die vorgegebene Spannung V₄).
6 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel eines speziellen Aufbaus der Verzögerungsschaltung 43 zeigt. Die Verzögerungsschaltung 43 ist derart aufgebaut, dass sie ein D-Flip-Flop 43a, ein JK-Flip-Flop 43b und ein UND-Gatter 43c und ein NOR-Gatter 43d, wie z.B. in 6 gezeigt ist, enthält. Das Impulsanlegesignal Sp₁ wird von der Impulsdetektionsschaltung 42 einem D-Anschluss des D-Flip-Flops 43a bereitgestellt und ein Taktsignal Sclk zum Setzen der vorgegebenen Zeit Δt (zum Beispiel 2 Millisekunden), die eine Periode ist, wird einem Taktanschluss (CK) bereitgestellt. Dann wird ein Q-Ausgang (ein Signal S₁) des D-Flip-Flops 43a bei sowohl dem UND-Gatter 43c als auch dem NOR-Gatter 43d in einer nachgeschalteten Stufe bereitgestellt.
Das Impulsanlegesignal Sp₁ wird an das UND-Gatter 43c zusätzlich zu dem Signal S₁, das von dem D-Flip-Flop 43a gesendet wird, geliefert. Dann wird ein Signal S₂, das die UND-Verknüpfung dieser Signale angibt, dem J-Anschluss des JK-Flip-Flops 43b in der nachgeschalteten Stufe bereitgestellt. Ähnlich wird auch das Impulsanlegesignal Sp₁ dem NOR-Gatter 43d zusätzlich zu dem Signal S₁ bereitgestellt. Danach wird ein Signal S₃, das das negative ODER dieser Signale angibt, einem K-Anschluss des JK-Flip-Flops 43b in der nachgeschalteten Stufe bereitgestellt. Das Taktsignal Sclk wird an einen Taktanschluss (CK) des JK-Flip-Flops 43b geliefert. Dann wird ein Q-Balken-Ausgang (ein invertierter Ausgang des Q-Ausgangs) dem JK-Flip-Flop 43b als ein Impulsanlegesignal Sp₂ der Signalerzeugungsschaltung 44 in der nachgeschalteten Stufe bereitgestellt.
Ein Leistung-EIN-Rücksetzsignal Srst, das erzeugt wird, wenn die Entladungslampen-Zündschaltung 1 eingeschaltet wird, wird den Löschanschlüssen (CLR) des D-Flip-Flops 43a und des JK-Flip-Flop 43b bereitgestellt.
7 ist ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel eines speziellen Aufbaus der Signalerzeugungsschaltung 44 zeigt. Die Signalerzeugungsschaltung 44 enthält ein D-Flip-Flop 44a, eine Filterschaltung 44b, Schmitt-Trigger 44c und 44d und UND-Gatter 44e und 44f, wie in 7 zum Beispiel gezeigt ist. Eine Spannung V₇ wird von der Vergleichsschaltung 41 einem D-Anschluss des D-Flip-Flops 44a bereitgestellt und das Impuls anlegesignal Sp₂ wird von der Verzögerungsschaltung 43 aus einem Takt-Anschluss (CK) bereitgestellt. Dann wird ein Q-Ausgang (ein Signal S₄) des D-Flip-Flops 44a sowohl der Filterschaltung 44b als auch dem UND-Gatter 44e in der nachgeschalteten Stufe bereitgestellt. Die Filterschaltung 44b ist ein Tiefpassfilter, der aus einem Widerstand und einem Kondensator zusammengesetzt ist. Das Signal S₄ wird verzögert und durch die Filterschaltung 44b und den Schmitt-Trigger 44c invertiert, der in der nachgeschalteten Stufe davon ist. Ein Signal S₅ von dem Schmitt-Trigger 44c wird einem UND-Gatter 44e zusammen mit einem Q-Ausgang (dem Signal S₄) des D-Flip-Flops 44a bereitgestellt. Dann wird ein Signal, das das UND dieser Signale angibt, als das Zündbestätigungssignal Sf dem Steuerabschnitt 10 (vergleiche 1) bereitgestellt.
Ein Signal S₆ (das durch Invertieren des Impulsanlegesignals Sp₁ durch den Schmitt-Trigger 44d erhalten wird) und das Leistung-EIN-Rücksetzsignal Srst werden dem UND-Gatter 44f bereitgestellt. Ein Signal S₇ von dem UND-Gatter 44f wird einem Löschanschluss (CLR) des D-Flip-Flops 44a bereitgestellt.
8 ist ein Zeitdiagramm zum Erläutern eines Betriebs des Zündbestätigungsabschnitts 4. 8(a) bis (h) zeigen einen Übergang der Lampenspannung VL, der Spannung Vcd an beiden Enden des Kondensators 32, des Impulsanlegesignals Sp₁, des Q-Ausgangs des JK-Flip-Flops 43b der Verzögerungsschaltung 43, der Spannung V₇ von der Vergleichsschaltung 41, des Q-Balken-Ausgangs des JK-Flip-Flops 43b der Verzögerungsschaltung 43 (das heißt des Impulsanlegesignals Sp₂ ₎ _, des Q-Ausgangs des D-Flip-Flops 44a der Signalerzeugungsschaltung 44 (des Signals S₄) bzw. des Zündbestätigungssignals Sf.
Wenn die Entladungslampe-Zündschaltung 1 eingeschaltet wird, wird die Lampenspannung VL durch den Steuerabschnitt 10 derart gesteuert, dass sie die vorgegebene OCV₁ ist 8(a)). Zu dieser Zeit steigt die Ausgangsspannung V₇ der Vergleichsschaltung 41 an, sodass sie den H-Pegel zu einer Zeit (t_a) hat, bei der die Lampenspannung VL V₄ (8(e)) überschreitet. Wenn die Spannung Vcd an beiden Enden des Kondensators 32 die vorgegebene Spannung V₅ (zu dem Zeitpunkt t_b) erreicht, steigt das Impulsanlegesignal Sp₁ von der Impulsdetektionsschaltung 42 auf den H-Pegel (8(c)) an. Dann steigt der Q-Ausgang des JK-Flip-Flops 43b der Verzögerungsschaltung 43, nachdem eine vorgegebene Zeit Δt abgelaufen ist (8(d)), an und zur gleichen Zeit fällt der Q-Balken-Ausgang, der das invertierte Signal ist, das heißt das Impulsanlegesignal Sp₂, ab (8(f)).
Wenn die Spannung Vcd an beiden Enden die Entladungsstartspannung Vbk (zu einem Zeitpunkt t_c) erreicht, wird nachfolgend ein Hochspannungsimpuls an die Entladungslampe L angelegt und zur gleichen Zeit wird die Spannung Vcd an beiden Enden in die Nachbarschaft von 0 V abgesenkt. Zu dieser Zeit, da die Spannung Vcd an beiden Enden niedriger abgesenkt wird als die vorgegebene Spannung V₅, steigt das Impulsanlegesignal Sp₁ auf einen L-Pegel mit der gleichen Zeitsteuerung (8(c)) an. Dementsprechend gibt das Impulsanlegesignal Sp₁ eine Zeitsteuerung zum Anlegen des Hochspannungsimpulses durch den Anstieg an. Dann fällt der Q-Ausgang des JK-Flip-Flops 43b der Verzögerungsschaltung 43 nach dem Ablauf der vorgegebenen Zeit Δt (8(d)) ab und zur gleichen Zeit steigt das Impulsanlegesignal Sp₂, das das invertierte Signal ist, an (8(f)).
Zu dieser Zeit, wenn der Zündbetrieb der Entladungslampe L ausfällt bzw. fehlschlägt, wird die Lampenspannung VL derart gesteuert, dass sie OCV₁ ist. Die Spannung V₇ von der Vergleichsschaltung 41 wird deshalb wieder auf den H-Pegel nach einer sehr kurzen Zeit (8(e)) gesetzt. In diesem Zustand, wenn das Impulsanlegesignal Sp₂ ansteigt, steigt der Q-Ausgang des D-Flip-Flops 44a (das Signal S₄) an (8(g)) und das impulsförmige Zündbestätigungssignal Sf wird dann von dem UND-Gatter 44e auf den Empfang davon (8(h)) bereitgestellt. Das Zündbestätigungssignal Sf steigt deshalb wie ein Impuls an, nachdem die vorgegebene Zeit Δt seit der Zeit t_c abgelaufen ist, bei der der Hochspannungsimpuls an die Entladungslampe L angelegt worden ist. Das Zündbestätigungssignal Sf wird dem Steuerabschnitt 10 derart zugeführt, dass der Steuerabschnitt 10 die Zündsteuerung wieder ausführt, wie in 3(d) gezeigt ist.
In dem Fall, in dem der Zündbetrieb der Entladungslampe L erfolgreich ist (zum Zeitpunkt t_d), wird die Lampenspannung VL in die Nachbarschaft von 0 V unmittelbar danach abgesenkt. Die Ausgangsspannung V₇ der Vergleichsschaltung 41 fällt deshalb auf den L-Pegel (8(e)). Dementsprechend hält der Q-Ausgang (das Signal S₄) des D-Flip-Flops 44a kontinuierlich den L-Pegel (8(g)) aufrecht und das Zündbestätigungssignal Sf, das von dem UND-Gatter 44e gesendet wird, hält auch den L-Pegel kontinuierlich aufrecht (8(h)).
Eine Beschreibung wird nun für die Vorteile gegeben, die in einigen Realisierungen durch die Entladungslampe-Zündschaltung 1 gemäß der Ausführungsform, die vorstehend erläutert worden ist, erhalten werden können. In der Entladungslampe-Zündschaltung 1 erzeugt der Zündbestätigungsabschnitt 4 das Zündbestätigungssignal Sf auf der Basis der Beziehung des Wertes zwischen dem Lampenspannung-Äquivalenzsignal VS, das die äquivalente Spannung zu der Lampenspannung VL der Entladungslampe L ist, und der vorgegebenen Spannung V₄. In dem Fall, in dem der Zündbetrieb der Entladungslampe L nach dem Anlegen des Hochspannungsimpulses an die Entladungslampe L erfolgreich ist, wird der Lichtbogen zwischen den Elektroden der Entladungslampe L ausgebildet. Die Lampenspannung VL wird deshalb schnell abgesenkt. In dem Fall, in dem der Zündbetrieb für die Entladungslampe L jedoch ausfällt, kehrt die Lampen spannung VL augenblicklich in die Nachbarschaft von OCV₁ zurück, da die Elektroden einen nicht-leitenden Zustand aufrechterhalten.
9 ist ein Kurvenverlauf, der einen Zustand der Änderung der Lampenspannung VL in dem Fall zeigt, in dem der Zündbetrieb der Entladungslampe L ausfällt. Wie in 9 gezeigt ist, kehrt die Lampenspannung VL zu 50% von OCV₁ in sehr kurzer Zeit (ungefähr 20 Mikrosekunden in der Zeichnung) nach dem Anlegen des Hochspannungsimpulses zurück. In dem Fall, in dem das Lampenspannungs-Äquivalenzsignal VS größer als die vorgegebene Spannung V₄ ist (zum Beispiel 50% von OCV₁), kann bestimmt werden, dass der Zündbetrieb für die Entladungslampe ausgefallen ist, und die Bestimmung kann in sehr kurzer Zeit ausgeführt werden. Durch Ausführen der Bestimmung, wenn die vorgegebene Zeit Δt nach dem Anlegen des Hochspannungsimpulses an die Entladungslampe L abgelaufen ist, ist es möglich, zuverlässig zu bestimmen, ob der Zündbetrieb ausgeführt werden kann. Gemäß der Entladungslampe-Zündschaltung 1 in Übereinstimmung mit der gezeigten Ausführungsform kann zuverlässig in kurzer Zeit entschieden werden, ob der Zündbetrieb ausgeführt werden kann. Folglich ist es möglich, eine Zeit zu verkürzen, die zum Ausführen der erneuten Zündsteuerung erforderlich ist. Es wird bevorzugt, dass die Zeit Δt länger als die Zeit gesetzt wird, die das Lampenspannung-Äquivalenzsignal VS benötigt, um die vorgegebene Spannung V₄ nach dem Anlegen des Hochspannungsimpulses zu überschreiten (ungefähr 20 Mikrosekunden in 9).
In der dargestellten Ausführungsform wird in dem Fall, in dem der Steuerabschnitt 10 das Zündbestätigungssignal Sf, dass ein Nicht-Zünden anzeigt, von dem Zündbestätigungsabschnitt 4 bereitstellt, verursacht, dass sich die Antriebsfrequenz des Brückentreibers 6 der vorgegebenen Frequenz f₂ annähert, die höher als die Frequenz f₁ entsprechend der vorgegebe nen OCV₁ (vergleiche 4) ist, und dann wird die Antriebsfrequenz derart reduziert, dass sich die Lampenspannung VL der vorgegebenen OCV₁ annähert. Es wird bevorzugt, dass der Steuerabschnitt 10 somit die Antriebsfrequenz des Brückentreibers 6 beim Nicht-Zünden steuert. Genauer schwankt in einigen Fällen, in denen der Zündbetrieb der Entladungslampe L ausfällt, die OCV-Charakteristik, auch wenn der Brückentreiber 6 mit einer Antriebsfrequenz gleich der gesteuert wird, die vor dem Anlegen des Hochspannungsimpulses erhalten wird. Die vorgegebene OCV₁ kann deshalb nicht immer aufrechterhalten werden. In dem Fall, in dem der Zündbetrieb ausfällt, ist es möglich, die Lampenspannung VL auf der vorgegebenen OCV₁ durch Steuern der Antriebsfrequenz erneut von der Hochfrequenzseite aus derart aufrechtzuerhalten, dass sich die Lampenspannung der vorgegebenen OCV₁ auf der gleichen Art und Weise annähert, wie in einer Zündsequenz in dem EIN-Betrieb der Leistungsversorgung. Durch diese Steuerung kann die Zündsteuerung sofort wieder ausgeführt werden (d.h. wieder versucht werden), wenn der Zündbetrieb ausfällt. Folglich ist es möglich, eine Zündverzögerung auf einer visuellen Basis zu unterdrücken.
In der erläuterten Ausführungsform setzt die Impulsdetektionsschaltung 42 als eine Zeitsteuerung bzw. ein Timing für das Anlegen des Hochspannungsimpulses ein Timing, in dem die Spannung Vcd an beiden Enden des Kondensators 32 die vorgegebene Spannung V₅ überschreitet und dann abgesenkt wird, sodass sie niedriger als die vorgegebene Spannung V₅ ist. Durch Verwenden der Schaltungskomponenten des Startabschnitts 3 bei der Detektion des Impulses, ist es möglich, die Schaltungsgröße zu reduzieren. Bei Anlegen des Hochspannungsimpulses wird zudem eine Ladungsenergie des Kondensators 32 bei einer Zeit derart entladen, dass die Spannung Vcd an beiden Enden augenblicklich abgesenkt wird. Andererseits wird die Spannung Vcd an beiden Enden allmählich angehoben, wenn der Kondensator 32 geladen wird. Gemäß der dargestellten Ausführungsform ist es deshalb möglich, das Timing zum Anlegen des Hochspannungsimpulses auf zuverlässige Art und Weise zu detektieren.
10 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Variante der Impulsdetektionsschaltung zeigt, die in dem Zündbestätigungsabschnitt 4 vorgesehen ist. Die Impulsdetektionsschaltung 45 in 10 enthält einen differenzierenden Schaltungsabschnitt 45a, einen Klemmabschnitt 45b und einen Schmitt-Trigger 45c.
Der differenzierende Schaltungsabschnitt 45a differenziert die Spannung Vcd an beiden Enden des Kondensators 32 (vergleiche 1). Der differenzierende Schaltungsabschnitt 45a enthält einen Kondensator 45d und Widerstandseinheiten 45e und 45f. Die Spannung Vcd an beiden Enden wird an einem Ende des Kondensators 45d bereitgestellt und eine Quellenspannung Vcc wird dem anderen Ende des Kondensators 45d durch die Widerstandseinheiten 45e und 45f zugeführt. Zudem ist das andere Ende des Kondensators 45d mit dem Klemmabschnitt 45b durch die Widerstandseinheiten 45e verbunden.
Der Klemmabschnitt 45b begrenzt eine Spannung V₈, die von dem differenzierenden Schaltungsabschnitt 45a ausgegeben wird, innerhalb eines bestimmten Spannungsbereichs. Der Klemmabschnitt 45b enthält Dioden 45g und 45h, die in Serie in Sperrrichtung zwischen einer Quellenspannung Vcc und einer Erdepotenzialleitung GND verbunden sind. Ein Knoten zwischen den Dioden 45g und 45h ist mit einem Ausgangsanschluss des differenzierenden Schaltungsabschnitts 45a verbunden und ist mit einem Eingangsanschluss des Schmitt-Triggers 45c verbunden. Eine Spannung von dem Schmitt-Trigger 45c wird als das Pulsanlegesignal Sp₁ der Verzögerungsschaltung in der nachgeschalteten Stufe bereitgestellt.
11 ist ein Kurvenverlauf, der einen Betrieb der Impulsdetektionsschaltung 45 gemäß der Variante zeigt. In 11 zeigen (a), (b) und (c) einen Übergang der Spannung Vcd an beiden Enden des Kondensators 32, der Spannung Vs von dem differenzierenden Schaltungsabschnitt 45a bzw. der Spannung von dem Schmitt-Trigger 45c (das Impulsanlegesignal Sp₁).
Wenn die Spannung Vcd an beiden Enden des Kondensators 32 eine Entladungsstartspannung Vbk (zum Zeitpunkt t_c) erreicht, wird ein Hochspannungsimpuls an die Entladungslampe L angelegt und zur gleichen Zeit wird die Spannung Vcd an beiden Enden in die Nachbarschaft von 0 V abgesenkt. Da die Spannung Vcd an beiden Enden schnell abgesenkt wird, hat die Spannung V₈ von dem differenzierenden Schaltungsabschnitt 45a eine negative impulsförmige Wellenform bezüglich der konstanten Spannung Vcc, die in 11(b) gezeigt ist. Die Impulswellenform der Ausgangsspannung V₈ wird durch den Klemmabschnitt 45b und den Schmitt-Trigger 45c derart wiedergeformt und invertiert, dass die rechtwinklige Impulswellenform, wie in 11(c) gezeigt ist, erhalten wird. Dementsprechend gibt die Spannung von dem Schmitt-Trigger 45c (dem Impulsanlegesignal Sp₁) das Timing zum Anlegen des Hochspannungsimpulses in Abhängigkeit von einem Anstieg davon an.
Wie in der Variante kann die Impulsdetektionsschaltung 45, die in dem Zündbestätigungsabschnitt vorgesehen ist, den Differenzschaltungsabschnitt 45a zum Differenzieren der Spannung Vcd an beiden Enden enthalten, um das Impulsanlegesignal Sp₁ auf der Basis der Spannung V₈ von dem differenzierenden Schaltungsabschnitt 45a erzeugen zu können.
Die Entladungslampe-Zündschaltung gemäß der Erfindung ist nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt. Verschiedene Änderungen können durchgeführt werden. Zum Beispiel, obwohl der Steuerabschnitt 10 gemäß der erläuterten Ausführungsform die Zündsteuerung wieder durch Überlagern des Zündbestätigungssignals Sf und der Spannung V₁ ausführt, die von dem Berechnungsabschnitt 11 ausgegeben wird, kann der Berechnungsabschnitt das Zündbestätigungssignal von dem Zündbestätigungsabschnitt empfangen, um die Ausgangsspannung des Berechnungsabschnitts in Antwort auf das Zündbestätigungssignal zu ändern.
Weitere Realisierungen sind innerhalb des Bereichs der Ansprüche.

Claims

Entladungslampe-Zündschaltung zum Zuführen einer Wechselstromleistung zu einer Entladungslampe, um die Entladungslampe einzuschalten, die aufweist: eine Leistungsversorgungsschaltung, die eine Serienresonanzschaltung, welche eine Vielzahl von schaltenden Einheiten, eine Spule und/oder einen Transformator und einen Kondensator enthält, und eine Antriebsschaltung zum Antreiben der schaltenden Einheiten und zum Zuführen der Wechselstromleistung zu der Entladungslampe hat; eine Startschaltung, um einen Hochspannungsimpuls an die Entladungslampe anzulegen, wodurch ein Zünden gefördert wird; eine Zündbestätigungsschaltung, um ein Zündbestätigungssignal zu erzeugen, das angibt, dass ein Zündbetrieb für die Entladungslampe durch den Hochspannungsimpuls ausfällt oder erfolgreich ist; und eine Steuerschaltung, um eine Antriebsfrequenz der Antriebsschaltung auf der Basis des Zündbestätigungssignals zu steuern, worin die Zündbestätigungsschaltung betreibbar ist, ein Zündbestätigungssignal auf der Basis einer Beziehung eines Werts zwischen einer Zwischenelektrodenspannung der Entladungslampe oder einer äquivalenten Spannung dazu und einer ersten, vorgegebenen Spannung zu einem Zeitpunkt zu erzeugen, bei dem eine vorgegebene Zeit abgelaufen ist, nachdem der Hochspannungsimpuls an die Entladungslampe angelegt worden ist.
Entladungslampe-Zündschaltung nach Anspruch 1, worin die Zündbestätigungsschaltung enthält: eine Vergleichsschaltung, um die Zwischenelektrodenspannung oder die dazu äquivalente Spannung mit der ersten, vorgegebenen Spannung zu vergleichen; eine Impulsdetektionsschaltung zum Erzeugen eines Impulsanlegesignals, das ein Timing zum Anlegen des Hochspannungsimpulses angibt; eine Verzögerungsschaltung zum Verzögern des Impulsanlegesignals um die vorgegebene Zeit; und eine Signalerzeugungsschaltung, um ein Signal von der Vergleichsschaltung in einem Zeitrahmen zu überprüfen, der durch das Impulsanlegesignal angegeben wird, das verzögert wird, und um das Zündbestätigungssignal als ein Signal zu erzeugen, das angibt, dass der Zündbetrieb der Entladungslampe ausfällt, wenn die Zwischenelektrodenspannung oder die dazu äquivalente Spannung höher als die erste, vorgegebene Spannung ist.
Entladungslampe-Zündschaltung nach Anspruch 2, worin die Startschaltung eine kapazitive Einheit zum Speichern von Energie zum Erzeugen des Hochspannungsimpulses hat und worin die Impulsdetektionsschaltung betreibbar ist, ein Timing als einen Zeitrahmen zum Anlegen des Hochspannungsimpulses zu setzen, in dem eine Spannung an beiden Enden der kapazitiven Einheit eine zweite, vorgegebene Spannung überschreitet und dann abgesenkt wird, sodass sie niedriger als die zweite, vorgegebene Spannung ist.
Entladungslampe-Zündschaltung nach Anspruch 2, worin die Startschaltung eine kapazitive Einheit zum Speichern von Energie hat, um einen Hochspannungsimpuls zu erzeugen, und worin die Impulsdetektionsschaltung eine differenzierende Schaltung zum Differenzieren einer Spannung an beiden Enden der kapazitiven Einheit enthält und betreibbar ist, ein Impulsanlegesignal auf der Basis einer Spannung von der differenzierenden Schaltung zu erzeugen.
Entladungslampe-Zündschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die Steuerschaltung betreibbar ist, zu verursachen, dass sich die Antriebsfrequenz einer vorgegebenen Fre quenz annähert, die höher als eine Frequenz ist, die einer vorgegebenen Leerlaufspannung entspricht, wenn das Zündbestätigungssignal, das angibt, dass der Zündbetrieb für die Entladungslampe fehlschlägt bzw. ausfällt, von der Zündbestätigungsschaltung eingegeben wird, und dann betreibbar ist, die Antriebsfrequenz derart zu reduzieren, dass sich die Zwischenelektrodenspannung der vorgegebenen Leerlaufspannung annähert.