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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Entladungslampenzündvorrichtung
zum Zünden einer Entladungslampe.
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Hintergrund der Erfindung
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Üblicherweise
wird beispielsweise eine Inverterschaltung vom Halbbrückentyp
in einer Entladungslampenzündvorrichtung verwendet. Eine
LC Resonanzschaltung, die einen Induktor und einen Kondensator aufweist,
ist zwischen Ausgänge der Inverterschaltung geschaltet,
und die Entladungslampe wird gestartet und gezündet durch
eine Resonanzaktion der LC Resonanzschaltung.
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Wenn
die Vorrichtung mit einer Funktion zum Modulieren des Lichts der
Entladungslampe versehen ist, werden auch die Entladungsspannung
der Entladungslampe und der Strom, der von der Inverterschaltung
ausgegeben wird, detektiert, um das Licht der Entladungslampe stabil
zu modulieren, insbesondere wenn eine sehr genaue Modulation des Lichts
erfolgt, und die Inverterschaltung wird unter Verwendung der detektierten
Spannung und des Ausgangsstroms rückkopplungsgesteuert.
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Wenn
eine derartige Entladungslampenzündvorrichtung in einem
Bereich verwendet wird, wo die Betriebsfrequenz größer
als die Resonanzfrequenz ist, wenn die Resonanzschaltung nicht unter Last
ist, wird die Vorrichtung derart gesteuert, dass, wenn die Entladungslampe
gestartet wird, die Betriebsfrequenz auf eine vorbestimmte Frequenz
zurückgebracht wird, nachdem das Hochfrequenzspannungsausgangssignal
von der Inverterschaltung auf eine vorbestimmte Startspannung erhöht
worden ist, mit der Betriebsfrequenz, die zuerst reduziert wurde, und
die Entladungslampe wird gezündet.
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Bei
der Steuerung, wie sie beispielsweise in der
japanischen Patentveröffentlichung
mit der Nr. 2006-210267 beschrieben ist, wird eine Schwellenwertspannung,
die in der Umgebung der Startspannung voreingestellt ist, mit der
Entladespannung der Entladungslampe verglichen, die in einem Startvorgang
detektiert wird, wobei ein Steuerungsmittel bestimmt, dass wenn
die Entladungsspannung die Schwellenwertspannung überschreitet,
die Entladungslampe gezündet wird.
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Da
die oben beschriebene Entladungslampenzündvorrichtung jedoch
ein Zünddetektionsmittel zum Detektieren der Zündung
einer Entladungslampe erfordert, indem die Entladungsspannung der
Entladungslampe mit einer Schwellenwertspannung verglichen wird,
ergibt sich ein Problem dahingehend, dass die Struktur kompliziert
wird.
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Zusätzlich,
da es möglicherweise nicht notwendig ist den Moment zu
detektieren, bei dem die Entladungsspannung die Schwellenwertspannung überschreitet,
wenn die Entladungsspannung der Entladungslampe mit der Schwellenwertspannung verglichen
wird, ergibt sich ein anderes Problem dahingehend, dass die Entladungslampe
augenblicklich einer hellen Zündung unterworfen wird, wenn
die Entladungslampe gestartet wird, da der Lampenstrom oder die
Lampenleistung augenblicklich zunimmt.
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Die
vorliegende Erfindung ist ausgehend von diesen Gesichtspunkten entwickelt
worden, und es ist folglich eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine
Entladungslampenzündvorrichtung zu schaffen, die in der
Lage ist zu verhindern, dass die Entladungslampe augenblicklich
hell gezündet wird, wenn die Entladungslampe gestartet
wird, ohne dass die Struktur kompliziert wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Eine
Entladungslampenzündvorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung enthält: Eine Inverterschaltung
zum Umwandeln einer Gleichstromspannung in eine Hochfrequenzspannung
durch Betreiben eines Schaltelements und Ausgeben Selbiger; eine
Resonanzschaltung mit einem Induktor und einem Kondensator, die
in Serie zwischen Ausgänge der Inverterschaltung geschaltet
sind und gemäß der Hochfrequenzspannung in Resonanz
schwingen; eine Entladungslampe, die zwischen beide Enden des Kondensators
der Resonanzschaltung geschaltet ist, und die durch eine Resonanzaktion
der Resonanzschaltung gezündet wird; ein Stromdetek tionsmittel
zum Detektieren eines Stroms, der im Wesentlichen zu der Entladungslampe
fließt; und ein Steuermittel zur Rückkopplungssteuerung
des Schaltelements der Inverterschaltung basierend auf dem Strom,
der von dem Stromdetektionsmittel detektiert wird, zum Vorheizen
der Entladungslampe bei einer Spannung, bei der die Entladungslampe
nicht gezündet wird, wenn sie vorgeheizt wird, Liefern
einer höheren Hochfrequenzspannung als bei dem Vorheizen,
an die Entladungslampe mit der Betriebsfrequenz, die reduziert ist,
wenn mindestens nach Beendigung des Vorheizvorgangs gestartet wird,
und Steuern der Inverterschaltung durch eine Rückkopplungssteuerung,
einmal zu jedem vorbestimmten kurzen Zyklus, so dass der Strom der
Entladungslampe einen vorbestimmten Stromwert annimmt, wenn das Stromdetektionsmittel
den Strom detektiert, der im Wesentlichen zu der Entladungslampe
fließt.
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Eine
Fluoreszenzlampe vom Heißkathodentyp und eine Hochspannungsentladungslampe
sind beispielsweise als Entladungslampe verfügbar, aber die
Entladungslampe ist nicht darauf eingeschränkt.
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Beispielsweise
kann entweder ein Halbbrückentyp oder ein Vollbrückentyp
als Inverterschaltung verfügbar sein, solange diese eine
Gleichstromspannung in eine Hochfrequenzspannung umwandelt durch
Betreiben eines Schaltelements, beispielsweise eines elektrischen
Feldeffekttransistors, etc. und Selbige ausgeben kann.
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„Strom,
der im Wesentlichen zu der Entladungslampe fließt" meint
beispielsweise einen Strom, der in eine Entladungslampe fließt,
der ein Anderer ist als ein Leckstrom, der in eine kapazitive Komponente
fließt.
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„Detektieren
eines Stroms, der im Wesentlichen zu einer Entladungslampe fließt,
mittels eines Stromdetektionsmittels" meint eine Zeitablaufsteuerung,
wenn eine Startspannung einer Entladungslampe erreicht wird, wodurch
augenblicklich der Strom einer Entladungslampe in einen vorbestimmten
Stromwert gebildet wird, wenn die Startspannung der Entladungslampe
erreicht wird, wobei das Zünden der Entladungslampe selbst
bei einer niedrigen Lichtmodulationsrate gestartet werden kann,
mit einem derartigen Grad, dass menschliche Augen keinen Blitz wahrnehmen.
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„Vorbestimmter
kurzer Zyklus” meint Zyklen wie beispielsweise jeder Zyklus,
indem das Stromdetektionsmittel einen Strom detektiert.
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Die
Inverterschaltung kann genau rückkopplungsgesteuert werden
durch rückkopplungssteuern des Schaltelements der Inverterschaltung
durch einen Strom, der von dem Stromdetektionsmittel bei der Peakphase
der Spannung der Entladungslampe detektiert wird, und eine relativ
größere Hochfrequenzspannung als beim Vorheizen
wird an die Entladungslampe mit einer Betriebsfrequenz, die zumindest
nach der Beendigung des Vorheizvorgangs reduziert ist, durch das
Steuerungsmittel an die Entladungslampe geliefert, und die Inverterschaltung
wird einmal bei jedem vorbestimmten kurzen Zyklus rückkopplungsgesteuert,
so dass der Strom der Entladungslampe zu einem vorbestimmten Stromwert wird,
wenn das Stromdetektionsmittel den Strom, der im Wesentlichen zu
der Entladungslampe fließt, detektiert, wodurch es möglich
wird zu verhindern, dass die Entladungslampe augenblicklich hell
gezündet wird, ohne ein Integrieren einer separaten Struktur, die
das Zünden der Entladungslampe detektiert.
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Ferner
wird bei der vorliegenden Erfindung die Rückkopplungssteuerung
des Schaltelements der Inverterschaltung durch das Steuerungsmittel
in einem vorbestimmten kurzen Zyklus durchgeführt, in dem
Prozess zumindest von der Beendigung der Vorheizaktion bis zu der
gewünschten Zündung einer Entladungslampe, was
deren Startzeitpunkt umfasst, und der Zielwert des Stroms nach Beendigung
des Vorheizvorgangs wird allmählich erhöht, wobei
ein gewünschter Zündzustand durch allmähliches
Erhöhen der Lichtmenge der Entladungslampe erreicht wird.
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Durch
Durchführen der Rückkopplungssteuerung des Schaltelements
der Inverterschaltung durch das Steuerungsmittel in einem vorbestimmten kurzen
Zeitzyklus in dem Prozess zumindest von der Beendigung des Vorheizvorgangs
bis zur gewünschten Zündung der Entladungslampe,
was die Startzeit davon umfasst, kann die Ansprechempfindlichkeit der
Rückkopplungssteuerung weiter verbessert werden, und durch
allmähliches Erhöhen des Zielwerts des Stroms
nach Beendigung der Vorheizaktion zur allmählichen Erhöhung
der Lichtmenge der Entladungslampe, wird ein gewünschter
Zündzustand erreicht, und es ist möglich die Entladungslampe
ohne augenblickliches Hellwerden zu zünden und zu starten
bis ein gewünschter Zündzustand erreicht wird.
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Zusätzlich
wird bei der vorliegenden Erfindung die Rückkopplungssteuerung
des Schaltelements der Inverterschaltung durch das Steuermittel bei
jedem Zyklus durchgeführt.
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Durch
das Durchführen der Rückkopplungssteuerung des
Schaltelements der Inverterschaltung durch das Steuerungsmittel
bei jedem Zyklus, kann die Ansprechempfindlichkeit der Rückkopplungssteuerung
weiter verbessert werden, und es ist möglich die Entladungslampe
zu zünden und zu starten ohne dass diese augenblicklich
hell wird.
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In
der vorliegenden Erfindung, wenn die Entladungslampe montiert ist,
startet auch das Steuerungsmittel die Entladungslampe.
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Da
das Steuerungsmittel eine Entladungslampe startet, wenn diese montiert
ist, ist es auch möglich die Entladungslampe, wenn sie
montiert ist, allmählich zu zünden und zu starten.
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Ferner
startet in der vorliegenden Erfindung das Steuerungsmittel eine
Entladungslampe, wenn ein Lichtmodulationssignal durch eine Peripheroperation
eingegeben wird, wenn die Entladungslampe in einem nicht gezündeten
Zustand ist.
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„Peripheroperation"
meint beispielsweise einen Betrieb eines Lichtmodulationsbetriebsmittels, wie
beispielsweise eine Fernsteuerung zur Lichtmodulation.
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Durch
Starten der Entladungslampe, wenn ein Lichtmodulationssignal durch
eine Peripheroperation in einem nicht gezündeten Zustand
der Entladungslampe eingegeben wird, ist es möglich die
Entladungslampe in Verbindung mit der Peripheroperation allmählich
zu zünden und zu starten.
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In
der vorliegenden Erfindung variiert das Steuerungsmittel auch das „Verfolgen"
der Lichtmenge der Entladungslampe gemäß einem
Fluktuationsmaß des Lichtmodulationssignals, das durch
eine Peripheroperation eingegeben wird.
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Ferner,
durch Variieren des Verfolgens der Lichtmenge der Entladungslampe
gemäß dem Fluktuationsmaß des Lichtmodulationssignals,
das durch eine Peripheroperation eingegeben wird, kann eine Lichtmodulation
durchgeführt werden, für die menschliche Augen
weniger anfällig für ein Empfinden einer Unannehmlichkeit
sind.
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In
der vorliegenden Erfindung veranlasst ferner das Steuerungsmittel
den Strom der Entladungslampe dazu dem Zielwert zu folgen, bei einem
Wert, der dem Fluktuationsmaß entspricht, bei dem das Fluktuationsmaß des
Lichtmodulationssignals, das durch die Peripheroperation eingegeben
wird, kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, und veranlasst den Strom
der Entladungslampe dazu den Zielwert bei einem vorbestimmten oberen
Grenzwert zu folgen, bei dem das Fluktuationsmaß eines
Lichtmodulationssignals, das durch die Peripheroperation eingegeben wird,
ein vorbestimmter Wert oder größer ist.
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Da
der Strom der Entladungslampe veranlasst wird dem Zielwert bei einem
Wert, der dem Ausmaß der Änderung entspricht,
bei dem das Fluktuationsmaß eines Lichtmodulationssignals,
das durch die Peripheroperation eingegeben wird, kleiner als einer
vorbestimmter Wert ist, und der Strom der Entladungslampe veranlasst
wird dem Zielwert zu folgen bei einem vorbestimmten oberen Grenzwert,
bei dem das Fluktuationsmaß eines Lichtmodulationssignals, das
durch die Peripheroperation eingegeben wird, ein vorbestimmter Wert
oder größer ist, wird das Lichtmodulationssignal
gesetzt, so dass das Verfolgen der Lichtmenge der Entladungslampe
nicht zu langsam oder zu schnell ist.
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Zusätzlich
ist in der vorliegenden Erfindung die Inverterschaltung eine Inverterschaltung
vom Halbbrückentyp.
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Durch
Auswählen einer Inverterschaltung vom Halbbrückentyp
als Inverterschaltung, wird die Rückkopplungssteuerung
durch das Steuerungsmittel vereinfacht.
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Ferner
ist in der vorliegenden Erfindung die Entladungslampe eine Fluoreszenzlampe.
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Da
die Entladungslampe eine Fluoreszenzlampe ist, ist es möglich
eine Fluoreszenzlampe zu schaffen, die gezündet und gestartet
werden kann, ohne dass sie augenblicklich hell gezündet
wird, wenn sie gestartet wird.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
ein Schaltungsdiagramm einer Entladungslampenzündvorrichtung
gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung, 2 zeigt ein Wellenformdiagramm,
das die Beziehung zwischen der Entladungsspannung, dem Entladungsstrom
und einem Leckstrom der Entladungslampenzündvorrichtung
zeigt, 3 zeigt ein Detektionsverfahren zum Detektieren
der Peakphase der Entladungsspannung in der Entladungslampenzündvorrichtung,
wobei (a) ein Wellenformdiagramm ist, das die Entladungsspannung
und den Entladungsstrom zeigt, und (b) ein Wellenformdiagramm zeigt, das
erhalten wird durch Abtasten der Entladungsspannung und des Entladungsstroms, 4 zeigt ein
Detektionsverfahren, wobei (a) ein Wellenformdiagramm ist, das die
Entladungsspannung und den Entladungsstrom zeigt, und (b) ein Wellenformdiagramm
ist, das erhalten wird durch Abtasten der Entladungsspannung und
des Entladungsstroms, 5 zeigt ein Wellenformdiagramm,
das die Beziehung zwischen der Entladungsspannungs-, Detektionsspannungs-
und Leckstromkomponente der Entladungslampenzündvorrichtung
zeigt, 6 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Beleuchtungsgeräts, für
das die Entladungslampenzündvorrichtung verwendet wird, 7 zeigt
einen Graphen, der die Beziehung zwischen der Frequenz der Entladungslampenzündvorrichtung
und der Ausgangsspannung und der Entladungsspannung an der zweiten
Seite der Resonanzschaltung zeigt, und 8 zeigt
ein Wellenformdiagramm, das die Beziehung zeigt zwischen der Entladungsspannung
der Entladungslampenzündvorrichtung, dem Ausgangsstrom
davon, und der Lichtmenge der Entladungslampe, wobei (a) ein Wellenformdiagramm
ist, das eine Hüllkurve der Entladungsspannung zeigt, (b)
ein Wellenformdiagramm ist, das eine Hüllkurve des Ausgangsstroms
zeigt, und (c) ein Wellenformdiagramm ist, das eine Hüllkurve
der Lichtmenge der Entladungslampe zeigt.
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Detaillierte Beschreibung des bevorzugten
Ausführungsbeispiels
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Im
Folgenden wird eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 8 gegeben.
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1 zeigt
ein Schaltungsdiagramm, das eine Entladungslampenzündvorrichtung
zeigt, 2 zeigt ein Wellenformdiagramm, das die Beziehung zwischen
der Entladungsspannung, dem Entladungsstrom und einem Leckstrom
der Entladungslampenzündvorrichtung zeigt, 3 zeigt
ein Detektionsverfahren zum Detektieren der Peakphase der Entladungsspannung
in der Entladungslampenzündvorrichtung, wobei (a) ein Wellenformdiagramm
ist, das die Entladungsspannung und den Entladungsstrom zeigt, und
(b) ein Wellenformdiagramm ist, das durch Abtasten der Entladungsspannung
und des Entladungsstrom erhalten wird, 4 zeigt
ein Detektionverfahren, wobei (a) ein Wellenformdiagramm ist, das
die Entladungsspannung und den Entladungsstrom zeigt, und (b) ein
Wellenformdiagramm ist, das erhalten wird durch Abtasten der Entladungsspannung
und des Entladungsstroms, 5 ist ein Wellenformdiagramm,
das die Beziehung zwischen Entladungsspannungs-, Detektionsspannungs-
und Leckstromkomponenten der Entladungslampenzündvorrichtung
zeigt, 6 ist eine perspektivische Ansicht eines Beleuchtungsgeräts,
für das die Entladungslampenzündvorrichtung verwendet
wird, 7 ist ein Graph, der die Beziehung zeigt zwischen
der Frequenz der Entladungslampenzündvorrichtung und der
Ausgangsspannung und der Entladungsspannung an der zweiten Seite
einer Resonanzschaltung, und 8 ist ein
Wellenformdiagramm, das die Beziehung zeigt zwischen der Entladungsspannung
der Entladungslampenzündvorrichtung, dessen Ausgangsstrom
und der Lichtmenge der Entladungslampe, wobei (a) ein Wellenformdiagramm ist,
das eine Hüllkurve der Entladungsspannung zeigt, (b) ein
Wellenformdiagramm ist, das eine Hüllkurve des Ausgangsstroms
zeigt, und (c) ein Wellenformdiagramm einer Hüllkurve der
Lichtmenge der Entladungslampe ist.
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Wie
in 1 gezeigt, ist in einer Entladungslampenzündvorrichtung 10 der
Eingangsanschluss eines Vollwellengleichrichterelements REC zum Gleichrichten
einer herkömmlichen Leistungsspannung mit der herkömmlichen
Leistungsquelle „E" verbunden, und eine Spannungsverstärkungsschaltung 11,
die die gleichgerichtete Gleichstromspannung verstärkt,
ist mit dem Ausgangsanschluss des Vollwellengleichrichterelements
REC verbunden. Ein Glättungskondensator C1 ist zwischen
die Ausgangsanschlüsse der Spannungsverstärkungsschaltung 11 geschaltet,
und eine Inverterschaltung 12, die die Gleichstromspannung
in eine Hochfrequenz spannung umwandelt und Selbige ausgibt, ist
dazwischen geschaltet. Die Inverterschaltung 12 ist ein
Inverter vom Halbbrückentyp, der elektrische Feldeffekttransistoren
Q1 und Q2 aufweist, die als zwei Schaltelemente, die in Serie geschaltet
sind, arbeiten. Ein Kondensator (nicht gezeigt) zum Herausfiltern
des Gleichstroms und eine Resonanzschaltung 13, die eine
Resonanzinduktanz L, die ein Induktor ist, und einen Resonanzkondensator
C2, der ein Kondensator ist, aufweist, sind mit beiden Enden des elektrischen
Feldeffekttransistors Q2 verbunden. Eine Entladungslampe FL, beispielsweise
eine Fluoreszenzlampe vom Heißkathodentyp, ist parallel
zu dem Resonanzkondensator C2 geschaltet. Ebenso ist ein Mittel
zum Aufheizen von Glühdrähten der Entladungslampe
FL in den Zeichnungen weggelassen.
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Zusätzlich
ist eine Steuerschaltung 16, die als Steuerungsmittel arbeitet,
das Einschalt- und Ausschalt-Vorgänge der elektrischen
Feldeffekttransistoren Q1 und Q2 steuert, mit den Gates der elektrischen
Feldeffekttransistoren Q1 und Q2 verbunden.
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Ferner
ist eine Spannungsteilerschaltung 19, die aus einem Paar
von Widerständen R1 und R2 gebildet ist, mit beiden Enden
des Resonanzkondensators C2 verbunden, und ein Spannungsdetektionsmittel 20,
das die Spannung der Entladungslampe FL detektiert, ist durch die
Spannungsteilerschaltung 19 gebildet.
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Ferner
ist eine Serienschaltung mit einer Anti-Sperrdiode D1 und einem
Widerstand R3 zwischen einen Glühdraht der Entladungslampe
FL und eine Endseite, bei der der Resonanzkondensator C2 geerdet
ist, geschaltet, und eine Diode D2 ist zwischen die Anodenseite
der Diode D1 und Erdungsseite des Widerstands R3 geschaltet. Das
Stromdetektionsmittel 24 wird folglich gebildet, das einen
wesentlichen Strom, der zu der Entladungslampe FL an dem Verbindungspunkt 23 der
Diode D1 und des Widerstands R3 fließt, detektiert, also
einen Strom (im Folgenden als Ausgangsstrom bezeichnet), der in
die Entladungslampe FL fließt, ausgenommen der Leckstrom, der
zu den kapazitiven Komponenten, etc. fließt.
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Das
Spannungsdetektionsmittel 20 und das Stromdetektionsmittel 24 sind
mit der Detektionsschaltung 27 verbunden. Die Detektionsschaltung 27 enthält
eine Funktion des Peakphasendetektionsmittels zum Detektieren der
Peakphase der Spannung, die das Spannungsdetektionsmittel 20 detektiert,
und eine Funktion eines Korrekturmittels zum Korrigieren einer Verzöge rung
der Phase der Spannung, die durch das Spannungsdetektionsmittel 20 detektiert wird,
zu der Phase der Entladungsspannung der Entladungslampe FL. Das
Peakphasendetektionsmittel und das Korrekturmittel können
in der Steuerschaltung 16 bereitgestellt werden. Die Peakphase
der Entladungsspannung drückt den maximalen Wert oder den
minimalen Wert der Entladungsspannung einer Sinuswelle aus.
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Während
einer Startperiode, bis die Entladungslampe FL gezündet
wird, erlangt das Korrekturmittel ein Korrekturmaß zum
Korrigieren der Verzögerung in der Peakphase der Spannung,
die durch das Peakphasendetektionsmittel detektiert wird, in Bezug
auf die Peakphase der Spannung, die einem groben Nulldurchgang einer
Wellenform der kapazitiven Komponente entspricht, die durch das
Stromdetektionmittel 24 detektiert wird, beispielsweise
der Leckstromkomponente, und korrigiert die Verzögerung
in der Phase der Spannung, die durch das Spannungsdetektionsmittel 20 detektiert
wird, um das Korrekturmaß nachdem die Entladungslampe FL gezündet
ist.
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Die
Steuerungsschaltung 16 ist mit einem Mikroprozessor, einem
Speicher, einem VCO (spannungsgesteuerter Oszillator), etc., (diese
sind nicht dargestellt) bereitgestellt, die Steuerelemente sind, wie
beispielsweise ein Mikrocomputer und DSP (digitaler Signalprozessor),
und enthält eine Funktion zur Rückkopplungssteuerung
der Inverterschaltung 12, so dass der Ausgangsstrom (Entladestrom)
der Inverterschaltung 12, der durch das Stromdetektionsmittel 24 detektiert
wird, als vorbestimmter Zielwert bei der Peakphase der Spannung,
die durch das Peakphasendetektionsmittel detektiert, und durch das
Korrekturmittel korrigiert ist, erreicht wird, und enthält
eine Funktion zum Steuern des Lichtmodulationslevels basierend auf
dem Zielwert, der entsprechend einem Lichtmodulationssignal gesetzt
wird, das durch eine Peripheroperation des Lichtmodulationsoperationsmittels
eingegeben wird, beispielsweise eine Fernsteuerung (nicht dargestellt).
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Wie
in 2 gezeigt, da die Leckstromkomponente I_C kapazitiv
an der Position der Peakphase der Entladespannung VL ist, kann berücksichtigt
werden, dass die Leckstromkomponente I_C gleich Null ist. Folglich
wird nur der Entladestrom IL detektiert. Da der Ausgangsstrom die
Summe des Entladestroms IL und der Leckstromkomponente I_C ist,
und die Leckstromkomponente I_C an der Position der Peakphase der
Entladungsspannung VL gleich Null ist, ist es möglich nur
den Entladestrom IL mit einer einfachen Struktur zu detektieren,
indem der Ausgangsstrom bei der Peakphase der Entladungsspannung
VL detektiert wird, wobei die elektrischen Feldeffekttransistoren
Q1 und Q2 der Inverterschaltung 12 durch den Entladestrom
IL rückkopplungsgesteuert werden können, und ein
stabilisiertes Zünden kann bei einer sehr genauen Lichtmodulation
erhalten werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird angenommen, dass die Rückkopplungssteuerung beispielsweise
in jedem Zyklus erfolgt.
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Als
nächstes erfolgt eine Beschreibung eines Detektionsverfahrens
zum Detektieren der Peakphase der Entladungsspannung durch das Peakphasendetektionsmittel,
unter Bezugnahme auf die 3 und 4.
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Detektionswerte
der Entladespannung und des Ausgangsstroms sind analoge Signale.
Werte können an entsprechenden Abtastpunkten erhalten werden,
indem ein Abtastmittel bereitgestellt wird zum diskreten Abtasten
von analogen Signalen der Entladungsspannung und des Ausgangsstroms
bezüglich der Zeit in der Detektionsschaltung 27 (oder der
Steuerungsschaltung 16), wie in 1 gezeigt. Als
ein solches Abtastmittel wird ein Mittel verwendet, das aus einer
Abtast/Halte-Schaltung und einem A/D (Analog/Digital) Wandler gebildet
ist. Da analoge Signale der Entladespannung und des Ausgangsstroms
detektiert werden, ist es möglich die Abtastwerte diskret
bezüglich der Zeit zu digitalisieren. Die analogen Signale
können also zu einem Modus hin geändert werden,
der numerisch berechnet werden kann, durch ein Berechnungsmittel,
wie beispielsweise eine CPU.
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3(a) und 3(b) sind
schematische Ansichten in einem Fall, bei dem analoge Signale der
Entladespannung abgetastet werden. Kurz gesagt werden die Objekte
in die Entladespannung VL und den Entladestrom IL abgebildet, und
das negative Potential wird keiner optionalen Versetzung (Offset)
unterworfen. Wenn entsprechende analoge Signale durch die Abtast/Halte-Schaltung
und den A/D Wandler verlaufen, können die analogen Signale
in einen diskreten Wert umgewandelt werden, der erhalten wird durch Abtasten
der analogen Signale bei einem gesetzten Abtastzyklus Ts. Zu diesem
Zeitpunkt können die Signale der Entladespannung VL und
des Entladestroms IL jeweils ausgedrückt werden als eine
Ansammlung von diskreten Werten von {v[0], v[1], v[2], ...}, {i[0],
i[1], i[1], i[2], ...}. Da jeweilige Werte digitalisiert sind, können
die jeweiligen Werte Gegenstand von Vergleichsergebnissen und arithmetischen
Operationen sein. Wenn angenommen wird, dass die Frequenz von Signalen,
die abzutasten sind, theoretisch ein „f Signal" ist, können
die Originalsignale aus dem diskreten Wert reproduziert werden,
wenn die Abtastfrequenz fs(= 1/Ts) die Beziehung fs > 2 × f Signal
ist, basierend auf dem Abtasttheorem, wobei die ursprünglichen
Detektionssignale durch eine optionale Interpolation reproduziert
werden können.
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Damit
man die Peakphase der Entladespannung VL kennt, werden die diskreten
Werte verwendet, wie in 3(b) gezeigt.
Wenn Werte, die wie in 3(b) gezeigt
abgetastet sind, sequentiell miteinander verglichen werden, ist
ihre Beziehung v[0] < v[1] < v[2] < v[3] > v[4] > v[5]. Indem dies verwendet wird,
kann festgestellt werden, dass v[3] die Peakphase der Entladespannung
VL ist. Folglich wird verstanden, dass i[3] des Entladestroms IL,
der zu v[3] der Peakphase der Entladespannung VL entspricht, einen
Entladestrom IL ergibt, der zu der Peakphase der Entladespannung
VL synchronisiert ist. Folglich wird die Peakphase der Entladespannung
VL detektiert durch diskretes Abtasten der analogen Signale der
Entladespannung VL, und der Ausgangsstrom wird detektiert in Synchronisation
mit der Peakphase der Entladespannung VL, wobei es möglich
ist einfach nur den Entladestrom IL, ausgenommen die Leckstromkomponente
I_C, zu detektieren.
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Zusätzlich
zeigt 4 eine Bedingung des Detektierens des Entladestroms
IL in einer tatsächlichen Schaltungskonfiguration. 4(a) zeigt eine Wellenform der Eingabe
in die Abtast/Halte-Schaltung der Entladespannung VL und der Ausgabeströme
der Inverterschaltung 12. 4(b) zeigt
Abtastergebnisse über den A/D Wandler. Die detektierte
Entladespannung VL und der Ausgangsstrom der Inverterschaltung 12 werden
in die Abtast/Halte-Schaltung als gleichgerichtete Wellenformen
eingegeben. Wenn Licht moduliert wird, wird der Ausgangsstrom in
eine voreilende Phase bezüglich der Wellenform der Entladespannung
VL gebracht, wie in 4 gezeigt. Zu diesem Zeitpunkt
sind v[0] < v[1] < v[2] < v[3] > v[4] unter Verwendung
des Berechnungsmittels indiziert, und es kann in Erfahrung gebracht
werden, dass die Phase v[3] die Peakphase der Entladespannung VL
ist. i[3], der der Wert des Ausgangsstroms der Inverterschaltung 12 in
der Phaseninformation ist, entspricht der Peakphase des Entladestroms
IL.
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Es
wird konstruiert, dass durch gleichzeitiges und unabhängiges
Abtasten der Entladespannung VL und des Ausgangsstroms der Inverterschaltung 12 wird
keine Differenz gebildet zwischen der Peakphase der Entladespannung
VL und der Peakphase des Ladestroms IL. Obwohl vorzugsweise als
Schaltungskonfiguration eine Abtast/Halte-Schaltung und ein A/D
Umwandler unabhängig bezüglich der jeweiligen
Detektionsgrößen bereitgestellt werden, kann ein
grob gleichzeitiges Abtasten durchgeführt werden, wenn
die Bestimmung der Peakphase der Entladespannung VL, die Erfassung
der Phaseninformation und die Detektion der Peakphase des Entladestroms
IL durch eine einzelne Schaltung wiederholt werden, die ausgestattet
ist mit einer Abtast/Halte-Schaltung und einem A/D Wandler.
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Wenn
eine Abtast/Halte-Schaltung und ein A/D Wandler intern integriert
sind in einen Mikroprozessor, kann die Schaltungskonfiguration vereinfacht werden.
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5 zeigt
ein Beispiel zum Korrigieren einer Verzögerung in der Phase
der Spannung, die detektiert wird durch das Spannungsdetektionsmittel 20,
in Bezug auf die Phase der Entladespannung der Entladungslampe FL
durch das Korrekturmittel.
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Da
die Inverterschaltung 12 oszilliert, obwohl kein Entladestrom
zu der Entladelampe FL fließt während einer Startzeitperiode
von einer Eingabe der Leistungsspannung bis zum Zünden
der Entladelampe FL, wird eine Hochfrequenzhochspannung von der
Resonanzschaltung 13 an die Entladelampe FL ausgegeben.
Zu diesem Zeitpunkt fließt ein Leckstrom an den elektrostatischen
Kondensator, der erzeugt wird zwischen der Entladelampe FL und der Vorrichtung,
und die Verzögerung wird unter Verwendung der Leckstromkomponente
korrigiert.
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5 zeigt
die Entladespannung VL, die Detektionsspannung VL_det, die durch
das Spannungsdetektionsmittel 20 detektiert wird, und die
Leckstromkomponente I_C während einer Startzeitperiode.
Wenn die Peakphase detektiert oder berechnet wird basierend auf
dem Detektionsstrom VL_det, wird eine Peakphase VL_det Peak 1 erhalten.
Andererseits, wenn die Peakphase der Detektionsspannung VL_det korrigiert
wird vor dem Starten, so dass die Leckstromkomponente I_C Null wird,
wird eine Peakphase VL_det Peak 2 erhalten. Folglich kann ein Korrekturmaß von
der Peakphase VL_det Peak 1 zu der Peakphase VL_det Peak 2 erhalten
werden.
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Eine
derartige Entladungslampenzündvorrichtung 10 kann
für ein Beleuchtungsgerät, wie in 6 gezeigt,
verwendet werden. Das Beleuchtungsgerät ist mit einem Gerätehauptkörper 41 bereitgestellt,
in dem die Entladungslampenzündvorrichtung 10 angeordnet
ist sowie Sockel 42, zwischen denen die röhrenförmige
Entladungslampe FL an beiden Enden des Gerätehauptkörpers 41 montiert wird,
etc.
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Als
nächstes erfolgt eine Beschreibung von Aktionen des Ausführungsbeispiels,
wie oben beschrieben, unter Bezugnahme auf die 7 und 8.
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Wenn
beispielsweise das Starten mittels der Peripheroperation des Lichtmodulationsbetriebsmittels
erfolgt oder wenn die Entladungslampe FL in dem Gerätehauptkörper 41 montiert
ist, wird die Spannungsverstärkungsschaltung 11 durch
die herkömmliche Energiequelle „e" angetrieben,
und die Steuerschaltung 16 wird angetrieben, wobei die
elektrischen Feldeffekttransistoren Q1 und Q2 einer Schaltoperation
unterworfen werden, und eine Hochfrequenzspannung wird von der Inverterschaltung 12 ausgeben.
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Die
Steuerschaltung 16 führt zuerst einen Vorheizvorgang
aus. Ein Frequenzsignal einer höheren Frequenz F1 als die
lastfreie Resonanzfrequenz f0 der Resonanzschaltung 13 wird
erzeugt, indem ein vorbestimmter Spannungspegel an den VCO geliefert
wird, die Steuerschaltung 16 veranlasst die elektrischen
Feldeffekttransistoren Q1 und Q2 angetrieben zu werden zum Schalten
gemäß dem Frequenzsignal, und die Hochfrequenzspannung
V1 zum Vorheizen wird an die Entladungslampe FL geliefert.
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Als
ein Ergebnis wird der Vorheizstrom veranlasst zum Fließen
zu den Glühdrähten der Entladungslampe FL durch
die Hochfrequenzspannung V1, und ein Vorheizen erfolgt für
eine vorbestimmte Zeitperiode.
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Wenn
der Vorheizvorgang beendet ist, betätigt die Steuerschaltung 16 den
VCO durch den Spannungssignalpegel von dem Spannungsdetektionsmittel 20,
und der VCO gibt ein Frequenzsignal in Antwort auf den Spannungssignalpegel
aus. Folglich reduziert der VCO die Frequenz des Frequenzsignals,
das auszugeben ist, in die Nähe der Resonanzfrequenz I0
der Resonanzschaltung 13. Aus diesem Grund wird die Betriebsfrequenz
der Inverterschaltung 12 auf die Frequenz fs angehoben,
die Hochfrequenzspannung, die an die Entladungslampe FL angelegt
wird, wird erhöht durch Vorheizen der Leitungen, und wird
die Startspannung Vs der Entladungslampe FL, wodurch die Entladungslampe
FL gezündet wird.
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Zu
diesem Zeitpunkt, da die Detektionsschaltung 27 den Ausgangsstrom
der Entladungslampe FL mit einer Zeitgebung der Peakphase der korrigierten
Entladungsspannung VL, die keine Leckstromkomponente I_C aufweist,
detektiert, detektiert sie nur den Entladestrom IL. Folglich wird
die Zeitgebung, bei der der Entladestrom IL durch das Stromdetektionsmittel 24,
das mit der Detektionsschaltung 27 verbunden ist, detektiert
wird, gleich der Zeitgebung, mit der die Hochfrequenzspannung die
Startspannung Vs wird, also die Zeitgebung, mit der die Entladungslampe
FL gezündet wird. Folglich wird durch die Steuerschaltung 16,
die den oben beschriebenen vorbestimmten Spannungspegel, der relativ hoch
ist, an den VCO mit der Zeitgebung liefert, die Betriebsfrequenz
der Inverterschaltung 12 auf die Frequenz f1 erhöht
durch das Frequenzsignal höherer Frequenz, das von dem
VCO ausgegeben wird, und die ausgegebene Hochfrequenzspannung wird auf
eine vorbestimmte Hochfrequenzspannung V1 reduziert. Da die Zeitablaufsteuerung,
mit der der Entladestrom IL durch das Stromdetektionsmittel 24 detektiert
worden ist, ungefähr mit der Zeitablaufsteuerung übereinstimmt,
mit der die Entladungslampe FL gezündet worden ist, kann
der Strom der Entladungslampe FL augenblicklich auf einen gewünschten
relativ geringeren Stromwert gesetzt werden, wenn der Entladestrom
IL durch das Stromdetektionsmittel 24 detektiert wird.
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Gleichzeitig
erhöht die Steuerschaltung 16 allmählich
den Zielwert des Entladestroms IL, um die Entladungslampe FL, die
zu zünden ist, zu veranlassen aufzublenden. Wenn das Fluktuationsmaß eines Lichtmodulationssignals,
das durch die Peripheroperation des Lichtmodulationsbetriebsmittels
gesetzt wird, kleiner als ein im Voraus gesetzter Wert ist, wird der
Entladestrom IL veranlasst dem Zielwert bei einem Wert zu folgen,
der dem Fluktuationsmaß entspricht, und wenn das Fluktuationsmaß des
Lichtmodulationssignals ein vorbestimmter Wert ist, der im Voraus
gesetzt worden oder größer ist, wird der Entladestrom
IL veranlasst dem Zielwert bei einem vorbestimmten oberen Grenzwert
zu folgen.
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8 zeigt
die Entladespannung VL der Entladungslampe FL, deren Ausgangsstrom
und eine Bedingung einer Lichtmenge vom Vorheizen bis zum Starten
des Zündens. 8(a) zeigt die
Entladungsspannung VL, 8(b) zeigt
den Ausgangsstrom, enthaltend den Leckstrom I_C, und 8(c) zeigt die Lichtmenge der Entladungslampe
FL, die beispielsweise durch eine Fotodiode, etc. detektiert wird.
Die Entladungslampe FL wird in der Zeit T1 vorgeheizt, und die Entladungslampe
FL wird mit einer Zeitablaufsteuerung T2 gezündet. Zu diesem
Zeitpunkt wird ein Überschießen des Entladestoms
IL 10% oder weniger (fast Null) des Zielwerts, und der Entladestrom IL
wird innerhalb von einer ms gleich dem Zielwert. Wenn ein Starten
erfolgt war die Helligkeit der Entladungslampe FL augenblicklich
5% oder weniger.
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Danach
liefert die Inverterschaltung 12 eine Hochfrequenzspannung
V1 an die Entladungslampe FL, so dass die Entladungslampe FL eine
vorbestimmte Entladespannung VL aufrechthält.
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Zusätzlich,
nachdem die Entladungslampe FL gezündet ist, kann die Verzögerung
in der Phase der Spannung, die durch das Spannungsdetektionsmittel 20 detektiert
wird, mit dem Korrekturmaß korrigiert werden, dass während
der Startzeitperiode erhalten wird.
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Gemäß dem
oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird durch das Rückkopplungssteuern der
elektrischen Feldeffekttransistoren Q1 und Q2 der Inverterschaltung 12 durch
den Strom, der durch das Stromdetektionsmittel 24 detektiert
wird, die Inverterschaltung 12 genau rückkopplungsgesteuert durch
den Entladestrom der Entladungslampe FL, die Betriebsfrequenz wird
durch die Steuerschaltung 16 zumindest nach dem Ende des
Vorheizvorgangs reduziert, die Startspannung Vs, die eine Hochfrequenzspannung
ist, die relativ größer als beim Vorheizen ist,
wird an die Entladungslampe FL geliefert, und der Entladestrom IL
der Entladungslampe FL wird durch das Stromdetektionsmittel 27 detektiert, wobei
es möglich ist die Zeitablaufsteuerung des Zündens
der Entladungslampe FL genau zu detektieren, ohne Bereitstellung
einer Struktur zum Detektieren des Zündens der Entladungslampe
FL, da die Inverterschaltung 12 gesteuert werden kann,
so dass der Strom der Entladungslampe FL unverzüglich gleich
einem gewünschten Stromwert wird. Als ein Ergebnis kann
die Entladungslampe FL schrittweise gezündet und gestartet
werden, wie eine elektrische Glühbirne, ohne unverzügliches
helles Zünden, und die Entladungslampe FL kann gezündet
und gestartet werden mit einem derarti gen Grad, dass menschliche
Augen keinen Blitz wahrnehmen, selbst bei einer niedrigen Lichtmodulationsrate.
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Ferner,
wenn die Rückkopplungssteuerung der elektrischen Feldeffekttransistoren
Q1 und Q2 der Inverterschaltung 12 durch die Steuerschaltung 16 in
einem vorbestimmten kurzen Zyklus durchgeführt wird in
dem Prozess mindestens von dem Ende des Vorheizvorgangs bis zum
gewünschten Zünden der Entladungslampe, einschließlich
der Zeit des Startens, beispielsweise einmal pro Zyklus des Detektierens
des Stroms des Stromrichtungsmittels 27, kann die Ansprechempfindlichkeit
der Rückkopplungssteuerung weiter verbessert werden, wobei
es möglich ist die Entladungslampe FL ohne unverzüglich
hell gezündet zu werden, zu zünden und zu starten.
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Wenn
die Lichtmenge der Entladungslampe FL allmählich erhöht
wird durch allmähliches Erhöhen des Zielwerts
des Ausgangsstroms nach dem Ende des Vorheizvorgangs der Entladungslampe
FL, kann selbst die Entladungslampe FL gezündet werden,
um aufzublenden ohne unverzüglich helles Zünden
bis der vorbestimmte Zündzustand erreicht wird.
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Durch
Starten der Entladungslampe FL, wenn die Entladungslampe FL montiert
wird, oder wenn ein Lichtmodulationssignal eingegeben wird durch
eine Peripheroperation durch das Lichtmodulationsbetriebsmittel,
beispielsweise eine Fernsteuerung, etc., in einem nicht gezündeten
Zustand der Entladungslampe FL, ist es möglich die Entladungslampe
FL allmählich zu zünden und zu starten, wenn die
Entladungslampe FL montiert wird, oder in Verbindung mit der Peripheroperation.
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Ferner,
wenn die Lichtmenge der Entladungslampe FL veranlasst wird dem Fluktuationsmaß des
Lichtmodulationssignals, das durch die Peripheroperation des Lichtmodulationsbetriebsmittels eingegeben
wird, zu folgen, beispielweise wenn das Fluktuationsmaß groß ist,
wird Unbehagen empfunden, da eine Fluktuation in der Lichtmenge
der Entladungslampe FL zu schnell ist. Allerdings wird in dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel eine Lichtmodulation ermöglicht,
die für menschliche Augen kein Unbehagen hervorruft, da
das Verfolgen der Lichtmenge der Entladungslampe FL gemäß dem
Fluktuationsmaß des Lichtmodulationssignals, das durch
die Peripheroperation des Lichtmodulationsbetriebsmittels eingegeben
wird, geändert wird.
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Wenn
das Fluktuationsmaß des Lichtmodulationssignals, das durch
die Peripheroperation des Lichtmodulationsbetriebsmittels eingegeben
wird, kleiner als ein vorbestimmter Wert ist, wird der Strom der
Entladungslampe FL veranlasst dem Zielwert zu folgen bei einem Wert,
der dem Fluktuationsmaß entspricht, und wenn das Fluktuationsmaß des
Lichtmodulationssignals, das durch die Peripheroperation des Lichtmodulationsbetriebsmittels
eingegeben wird, ein vorbestimmter Wert oder größer
ist, wird der Strom der Entladungslampe FL veranlasst vergleichsweise
langsam dem Zielwert zu folgen bei einem vorbestimmten oberen Grenzwert,
wobei das Lichtmodulationssignal gesetzt werden kann, so dass das
Verfolgen der Lichtmengeentladungslampe FL nicht zu langsam oder
zu schnell ist.
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Da
die Inverterschaltung 12 rückkopplungsgesteuert
werden kann durch den Strom, der von dem Stromdetektionsmittel 24 detektiert
wird, bei einer Zeitablaufsteuerung der Peakphaseentladespannung
der Entladungslampe FL, kann die Inverterschaltung 12 durch
den Entladestrom IL rückkopplungsgesteuert werden, selbst
bei einer sehr genauen Lichtmodulation, wobei Einflüsse
aufgrund einer Verzögerung in der Phase der Spannung, die
durch das Spannungdetektionsmittel 20 detektiert wird, ausgeschlossen
sind, und eine sehr genaue Lichtmodulation kann durchgeführt
werden.
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Ebenso
kann beispielsweise das Korrekturmittel eine Datentabelle verwenden,
in der Korrekturwerte, die notwendig sind zum korrigieren einer
Verzögerung in der Phase der Spannung, die durch das Spannungsdetektionsmittel 20 detektiert
wird, in Bezug auf die Phase der Entladespannung der Entladungslampe
FL gespeichert sind, und kann eine Verzögerung in der Phase
der Spannung, die durch das Spannungsdetektionsmittel 20 detektiert
wird, basierend auf dem in der Datentabelle registrierten Korrekturwert
durchführen. In diesem Fall ist die Datentabelle in der
Detektionsschaltung 27 oder der Steuerschaltung 16 bereitgestellt.
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Zusätzlich
können das Spannungsdetektionsmittel und das Stromdetektionsmittel
optional ausgebildet sein. Wenn die Verzögerung in der
Phase der Spannung, die durch das Spannungsdetektionsmittel detektiert
wird, in Bezug auf die Peakphase der Entladespannung VL der Entla dungslampe
FL in Verbindung mit dem Spannungsdetektionsmittel und dem Stromdetektionsmittel
korrigiert werden kann, kann es möglich sein, dass das
Peakphasendetektionsmittel und das Korrekturmittel optional ausgebildet
sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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