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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, die mit
Kurzschlüssen
und Kriechströmen
bei einer Entladungslampe fertig werden kann, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Aus
der
DE 43 22 139 A1 ist
bereits eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 bekannt. Die in dieser Druckschrift gezeigte Schaltstruktur bestimmt
eine Anormalität
in einem Beleuchtungsschaltkreis auf der Grundlage der Eingangspotenziale
(A) und (A') eines
Signals um so einen FET eines Gleichspannungs-Wechselspannungs-Wandlers
zu betreiben und/oder der Ausgangssignalspotenziale (A) und (A') des Gleichspannungs-Wechselspannungswandlers.
Hier werden die rechteckförmigen
Potenziale (a), (a'),
(A), (A') immer Pegelunterscheidungsabschnitten
und einem Anormalitätsdetektor
zugeführt,
um eine Anormalität
in der Schaltungsanordnung zu bestimmen.
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Seit
kurzem wird kompakten Entladungslampen (Metallhalogenidlampen oder
dergleichen) als Lichtquelle für
Fahrzeugleuchten größere Beachtung geschenkt.
Wie in 11 gezeigt weist
beispielsweise eine bekannte Schaltungsanordnung eine Gleichspannungsversorgung
b auf, eine geschaltete Stromversorgungsschaltung c, und einen Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler.
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Bei
dieser Schaltungsanordnung a wird eine Gleichspannung, die von der
geschalteten Stromversorgungsschaltung c auf der Grundlage der Spannung
von der Gleichspannungsversorgung b erhalten wird, durch den Gleichstrom- Wechselstrom-Wandler d
in eine rechteckförmige
Wechselspannung umgewandelt, die wiederum über ein strombegrenzendes induktives
Element e einer Entladungslampe f zugeführt wird.
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12 zeigt eine Schaltungsanordnung
g als Beispiel für
ein bekanntes Beleuchtungssystem, welches eine Wechselspannung,
nämlich
ein negatives Rechtecksignal, einer Entladungslampe zuführt. Die
Schaltungsanordnung g weist eine Gleichspannungsversorgung b auf,
eine geschaltete Stromversorgungsschaltung h, und einen Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler
i. Bei dieser Schaltung g erzeugen die geschaltete Stromversorgungsschaltung
h und der Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler
i ein negatives Rechtecksignal auf der Grundlage der Spannung von
der Gleichspannungsversorgung b, und dieses Rechtecksignal wird
dann der Entladungslampe f über
das strombegrenzende induktive Element e zugeführt.
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Wenn
eine Elektrode einer Entladungslampe in Kontakt mit einem leitfähigen Teil
oder dergleichen gerät,
so daß ein
Kurzschluß hervorgerufen
wird, oder die Elektroden durch Wasser oder dergleichen befeuchtet
werden, was zu einem Kriechstrom führt, können bei den herkömmlichen
Schaltungsanordnungen erhöhte
Stromverluste auftreten, welche die Schaltung erwärmen.
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Wenn
beispielsweise bei der Entladungslampe f, die Anschlußklemmen
ja und jb aufweist, wie in 11 gezeigt,
ein Kriechstrom auf der jb-Seite in der Schaltungsanordnung a auftritt,
teilt sich der Ausgangsstrom in einen Lampenstrom IL und einen Kriechstrom
Ir auf, wie durch die Pfeile angedeutet ist.
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Obwohl
die Schaltungsanordnung a versucht, eine Leistungssteuerung oder
Leistungsregelung bei der Entladungslampe auf der Grundlage des Lampenstroms
IL der Entladungslampe f oder des entsprechenden Stroms, der zu
diesem Zeitpunkt festgestellt wird, durchzuführen (beispielsweise wird der
Lampenstrom mit Hilfe eines Meßwiderstands
k festgestellt, der zwischen der geschalteten Stromversor gungsschaltung
c und dem Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler d vorhanden ist), so
entweicht ein Teil der Leistung, die der Entladungslampe von der
geschalteten Stromversorgungsschaltung c zugeführt wird, in jener Phase, in
welchem das Potential an der Anschlußklemme ja niedrig und das
Potential an der Anschlußklemme
jb hoch ist, nimmt der Lampenstrom ab, oder wird die Entladungslampe
ausgeschaltet (IL = 0), oder sinkt die Lampenspannung ab (auf einen
Pegel entsprechend dem Produkt des Kriechstroms Ir und der Kriechimpedanz
Z oder gleich dem Produkt des Lampenstroms und der Lampenimpedanz),
und gleichzeitig wird der Kriechstrom Ir nicht gemessen. Wenn eine
solche Steuerung oder Regelung durchgeführt wird, um beispielsweise
die Entladungslampe f mit der Nennleistung zu betreiben, wird daher
die von der Schaltungsanordnung a abgegebene Leistung größer als
die Nennleistung, infolge des Kriechstroms.
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Wenn
bei der Schaltungsanordnung g in 12 ein
Kriechstrom auftritt, fließt
der Kriechstrom Ir in die Schaltungsanordnung von Masse aus, über die
Kriechimpedanz Z, und fließt
der Kriechstrom über
einen Meßwiderstand
k', der zwischen
der geschalteten Stromversorgungsschaltung h und dem Gleichstrom-Wechselstrom-Wandler
i vorgesehen ist. Dies kann eine fehlerhafte Messung um den Meßwiderstand
k' hervorrufen,
der zu dem Zweck vorgesehen ist, den Lampenstrom festzustellen,
so daß bei der
Entladungslampe f selbst im ausgeschalteten Zustand fehlerhafterweise
festgestellt wird, daß sie
eingeschaltet wäre,
infolge der Messung des Stroms, der den Kriechstrom umfaßt.
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Eine
mögliche
Vorgehensweise zur Überwindung
dieser Schwierigkeit besteht darin, die Lampenspannung oder ein
entsprechendes Signal zu messen, diese bzw. dieses durch ein Tiefpaßfilter
zu schicken, und den Betrieb der Schaltungsanordnung zu sperren,
wenn sich die Lampenspannung drastisch ändert.
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Während diese
Vorgehensweise dann wirksam ist, wenn die Entladungslampe zu dem
Zeitpunkt ausgeschaltet wird, an welchem der Kriechstrom in die
Schaltungsanordnung a in 11 hineingelangt, besteht
bei dieser Vorgehensweise immer noch die Schwierigkeit, einen Kriechstrom
festzustellen, wenn die Entladungslampe beim Auftreten eines Kriechstroms
nicht ausgeschaltet wird, es sei denn, daß die Meßempfindlichkeit dadurch beträchtlich
erhöht
wird, daß die
Zeitkonstante des Tiefpaßfilters
entsprechend eingestellt wird. Es ist daher schwierig, zwischen
dem normalen Leuchten der Entladungslampe und dem Zustand der Entladungslampe
zu jenem Zeitpunkt zu unterscheiden, an welchem ein Kriechstrom
auftritt. Die Schaltungsanordnung g in 12 weist entsprechende Schwierigkeiten
auf, neben der Schwierigkeit, den Bezugspegel zur Feststellung festzulegen,
bei welcher Impulsbreite des Meßsignals,
welches in Reaktion auf eine drastische Änderung der Lampenspannung
erhalten wurde, der Betrieb der Schaltungsanordnung angehalten werden sollte.
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Wenn
eine drastische Änderung
der Spannung von der Gleichspannungsversorgung b auftritt, kann
in Abhängigkeit
von der Frequenz oder Häufigkeit
der Änderung
die Lampenspannung oder der Lampenstrom eine ähnliche Änderung wie in jenem Fall zeigen,
in welchem ein Kriechstrom auftritt, selbst wenn ein Kurzschluß der Entladungslampe oder
ein Kriechstrom nicht aufgetreten ist. Zu diesem Zeitpunkt kann
eine fehlerhafte Messung geschehen.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der verläßlichen
Feststellung des Kurzschluß oder
eines Kriechstroms bei einer Entladungslampe.
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Erfingungsgemäß wird diese
Aufgabe durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann infolge der Tatsache, daß der Kurzschluß einer
Entladungslampe oder ein Kriechstrom von der Entladungslampe auf
der Grundlage eines abgetasteten Wertes für die Lampenspannung oder den
Lampenstrom der Entladungslampe festgestellt wird, die synchron
zum rechteckigförmigen
Treibersignal für
die Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlervorrichtung er faßt werden,
der Zustand der Entladungslampe zu dem Zeitpunkt, an welchem sich
die Polarität
eines Wechselspannungssignals, welches der Entladungslampe zugeführt werden
soll, umkehrt, verläßlich festgestellt
werden.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellter Ausführungsbeispiele
näher erläutert,
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Es
zeigt:
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1 ein
Blockschaltbild zur Erläuterung des
grundsätzlichen
Aufbaus einer Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 ein Äquivalenzschaltbild
zur Verdeutlichung des Aufbaus einer Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlervorrichtung;
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3 ein
Zeitablaufdiagramm mit einer Darstellung von Signalformen zur Erläuterung
eines Beispiels für
ein Anomalitätsfeststellungsverfahren,
zusammen mit 4;
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4 ein
Schaltbild zur Verdeutlichung des Schaltungsaufbaus;
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5 ein
Zeitablaufdiagramm mit einer Darstellung von Signalformen zur Erläuterung
eines weiteren Beispiels für
ein Anomalitätsfeststellungsverfahren,
zusammen mit den 6 und 7;
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6 ein
Schaltbild eines Beispiels für
den Schaltungsaufbau;
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7 eine
erläuternde
Darstellung eines Vergleichsvorgangs;
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8 ein
Zeitablaufdiagramm mit einer Darstellung von Signalformen zur Erläuterung
eines weiteren Beispiels für
ein Anomalitätsfeststellungsverfahren,
zusammen mit 9;
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9 eine
Erläuterung
eines Vergleichsvorgangs;
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10 ein
Schaltbild, in welchem ein Beispiel für den Schaltungsaufbau zum
Verhindern des Stoppens der Stromversorgung für eine Entladungslampe durch
eine Anomalitätsfeststellungsvorrichtung
dargestellt ist, wenn eine Änderung
der Versorgungsspannung festgestellt wird;
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11 eine
Darstellung des Aufbaus einer herkömmlichen Schaltungsanordnung;
und
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12 eine
Darstellung eines anderen Aufbaus als in 11.
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1 zeigt
den grundlegenden Aufbau einer Schaltungsanordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung. Diese Schaltungsanordnung 1 weist eine Gleichspannungsversorgung 2 auf,
eine Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlervorrichtung 3, eine
Abtastvorrichtung 4, welche die Lampenspannung oder den
Lampenstrom einer Entladungslampe 9 abtastet, und eine
Anomalitätsfeststellungsvorrichtung 5,
die einen Kurzschluß der
Entladungslampe 9 oder einen Kriechstrom von dieser auf
der Grundlage eines Meßsignals
von der Abtastvorrichtung 4 feststellt.
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Eine
Versorgungsspannung von der Gleichspannungsversorgung 2 wird
einer Gleichspannungsstromversorgungsschaltung 6 zugeführt, die eine
gewünschte
Gleichspannung erzeugt, die der Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlervorrichtung 3 in der
folgenden Stufe zugeführt
werden soll. Die Gleichspannungsversorgungsschaltung 6 kann
als geschaltete Spannungsversorgungsschaltung aufgebaut sein, mit
bekanntem Aufbau, beispielsweise vom Zerhackertyp, vom Vorwärtstyp,
vom Rücklauftyp,
vom Halbbrückentyp
oder vom Vollbrückentyp.
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Die
Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlervorrichtung 3 ist dazu
vorgesehen, eine Gleichspannung auf der Grundlage der Spannung von
der Gleichstromversorgung 2 (also der Ausgangsspannung
der Gleichstromversorgungsschaltung 6 in 1)
in eine Wechselspannung umzuwandeln, und die Wechselspannung der
Entladungslampe 9 zuzuführen.
Die Polarität
des Wechselspannungssignals wird durch ein Treibersignal (bezeichnet
durch "Sp") festgelegt. Wenn
eine Vollbrückenschaltung
verwendet wird, bei welcher vier Halbleiterschaltelemente SW(i)
(i = 1 bis 4; diese Bauteile sind Transistoren oder dergleichen und
sind in 2 als Schaltersymbole dargestellt) verwendet
werden, wie in der Äquivalenzschaltung von 2 gezeigt,
ist beispielsweise die Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlervorrichtung 3 so
aufgebaut, daß eine
Reihenschaltung von SW(1) und SW(3) sowie eine Reihenschaltung von
SW(2) und SW(4) parallel geschaltet sind, und die einen Enden von
SW(1) und SW(2) an eine (Ta) von Eingangsklemmen Ta und Ta' angeschlossen sind,
während die
anderen Enden von SW(3) und SW(4) mit der anderen Eingangsklemme
Ta' verbunden sind.
Durch die paarweise Anordnung von SW(1) und SW(4) sowie die paarweise
Anordnung von SW(2) und SW(3) wird das Treibersignal Sp (einschließlich des
invertierten Signals von Sp) über
eine Schnittstellenschaltung 7 jedem Paar zugeführt, um
eine hin- und hergehende
Schaltsteuerung durchzuführen,
wodurch ein Rechteckausgangssignal erhalten wird. Die Ausgangsspannung
der Gleichspannungsversorgungsschaltung 6 wird den Eingangsklemmen
Ta und Ta' zugeführt, und
die Spannung, die der Entladungslampe 9 zugeführt werden
soll, wird von einem Schaltungsknoten zwischen SW(1) und SW(3) sowie
einem Schaltungsknoten zwischen SW(2) und SW(4) abgenommen.
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Eine
Zündvorrichtung 8,
die in der auf die Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlervorrichtung 3 folgenden
Stufe vorgesehen ist, erzeugt einen Zündimpuls für die Entladungslampe 9, überlagert
diesen Impuls der Ausgangsspannung der Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlervorrichtung 3,
und legt dann die sich ergebende Spannung an die Entladungslampe 9 an,
die zwischen Wechselspannungsausklemmen 10 und 10' angeschlossen
ist, um die Entladungslampe 9 zu zünden.
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Die
Abtastvorrichtung 4 ist zu dem Zweck vorgesehen, eine Abtastung
der Lampenspannung oder des Lampenstroms der Entladungslampe 9 synchron
mit dem Treibersignal Sp durchzuführen. Auf der Grundlage eines
Meßsignals
von der Abtastvorrichtung 4 stellt die Anomalitätsfeststellungsvorrichtung 5 den
Kurzschluß der
Entladungslampe 9 oder einen Kriechstrom von der Entladungslampe 9 fest. Um
die Lampenspannung oder den Lampenstrom 9 festzustellen,
ist wie beispielsweise in 1 gezeigt ein
Strom/Spannungsdetektor 11 zwischen der Gleichspannungsversorgungsschaltung 6 und
der Gleichstrom- Wechselstrom-Wandlervorrichtung 3 vorgesehen,
um die Ausgangsspannung der Gleichspannungsversorgungsschaltung 6 mit
Hilfe von Spannungsteilerwiderständen 12 und 12' für die Spannungsmessung
festzustellen, oder den Ausgangsstrom der Gleichspannungsversorgungsschaltung 6 mit
Hilfe eines Nebenschlußwiderstands 13 für die Strommessung
festzustellen. Alternativ hierzu kann ein Strom/Spannungsdetektor 11' in der auf
die Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlervorrichtung 3 folgenden
Stufe vorgesehen sein, wie durch die doppelt gepunktete, unterbrochene
Linie in der Figur angedeutet ist, um direkt die Lampenspannung
oder den Lampenstrom der Entladungslampe 9 festzustellen.
Der Strom/Spannungsdetektor 11' ist nicht erforderlich, wenn ein
Strom/Spannungsdetektor verwendet wird, der innerhalb der Zündvorrichtung 8 oder dergleichen
vorgesehen ist. Das Signal, welches von dem Detektor 11 oder 11' erhalten wird,
wird häufig als
Basisinformation für
eine Steuer- oder Regelschaltung verwendet, welche eine Leistungssteuerung
oder Leistungsregelung der Entladungslampe 9 dadurch durchführt, daß sie die
Ausgangsspannung der Gleichspannungsversorgungsschaltung 6 steuert bzw.
regelt (um beispielsweise eine fortdauernde Lichtaussendung der
Entladungslampe 9 in der Anfangsbeleuchtungsstufe sicherzustellen,
um die Zündzeit
zu verkürzen,
oder die Zeit zum erneuten Zünden
der Entladungslampe 9, und damit die Entladungslampe mit
der Nennleistung leuchtet, nachdem der Lichtfluß von der Entladungslampe stabil
wird). In diesem Fall muß daher
der Detektor 11 oder 11' nicht nur für die Abtastvorrichtung 4 vorgesehen
werden.
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Der
Punkt des Anstiegs (oder Abfalls) des Treibersignals Sp (oder von
dessen invertiertem Signal) stellt den Punkt dar, der den letzten
Zustand eines Wechselspannungssignals in einer Polarität angibt,
und die Lampenspannung oder der Lampenstrom, die bzw. der zu dem
Zeitpunkt abgetastet werden soll, der mit diesem Anstiegspunkt (oder
Abfallpunkt) synchron ist, zeigt den extremsten Zustand im Umpolungsbetrieb
an. Wenn die Entladungslampe ausgeht, infolge eines Kriechstroms,
der beispielsweise an einer der Elektroden der Entladungslampe auftritt,
sind die Abtastwerte der Lampenspannung alternierende Wiederholungen
eines Wertes, der am nächsten
an der Spannung ohne Belastung liegt, und eines Wertes, der festgelegt
wird durch (Kriechstrom) x (Kriechimpedanz). Wenn andererseits die
Entladungslampe nicht ausgeht, wenn ein Kriechstrom auftritt, so
stellen abgetastete Werte der Lampenspannung alternierende Wiederholungen
eines Spannungswertes in dem stabilen Beleuchtungseinschaltzustand
(in welchem der gesamte Strom in die Entladungslampe ohne Kriechstrom
fließt)
und eines Spannungswertes in dem Beleuchtungszustand nach Auftreten
eines Kriechstroms dar (in welchem die Entladungslampe eingeschaltet
ist, wenn ein Kriechstrom auftritt).
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Die
Feststellung der Lampenspannung synchron mit dem Treibersignal ist
dazu geeignet, auf sichere Weise den Zustand der Entladungslampe
zu jenem Zeitpunkt festzustellen, an welchem die Polarität des Wechselspannungssignals,
welches an die Entladungslampe ausgegeben wird, invertiert wird.
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Es
gibt folgende drei Schemata, die als Anomalitätsfeststellungsverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung verfügbar
sind.
- (I) Feststellung einer Anomalität auf der
Grundlage zeitlich benachbarter Abtastwerte.
- (II) Feststellung einer Anomalität auf der Grundlage von Abtastwerten
um einen Punkt herum, an welchem das Treibersignal ansteigt (abfällt).
- (III) Feststellung einer Anomalität auf der Grundlage einer Differenz
zwischen einem Abtastwert und einem Mittelwert.
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Das
Verfahren (I) wird dazu verwendet, festzustellen, daß ein Kurzschluß der Entladungslampe oder
ein Kriechstrom von dieser aufgetreten ist, wenn zeitlich benachbarte
Abtastwerte der Lampenspannung oder des Lampenstroms, die durch
die Abtastvorrichtung zu dem Zeitpunkt erhalten werden, an welchem
die Polarität
des Treibersignals invertiert wird, oder eine Differenz zwischen
den benachbarten Abtastwerten einen zulässigen Bereich überschreitet.
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3 zeigt
ein Beispiel für
das Feststellungsverfahren; "SL" gibt die Lampenspannung
oder den Lampenstrom oder ein äquivalentes
Signal für
eines von diesen an, und "S5" gibt das Ausgangssignal der
Anomalitätsfeststellungsvorrichtung 5 an
(das Signal L (niedrig) zeigt das Auftreten einer Anomalität an).
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Die
Abtastung von SL wird am Anstiegspunkt oder am Abfallspunkt des
Treibersignals Sp durchgeführt.
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Dann
werden ein erster Bezugswert für
den Vergleich (mit "RF1" bezeichnet) und
ein zweiter Bezugswert für
den Vergleich (mit "RF2" bezeichnet), die
für SL
eingestellt sind, mit Abtastwerten von SL verglichen. Es wird beispielsweise
ein Abtastwert (S(n)) an einem vorbestimmten Abtastpunkt T(n) mit RF1
verglichen, und ein Abtastwert. (S(n+1)) am nächsten Abtastpunkt (T(n+1)
in Bezug auf den Abtastpunkt T(n) mit RF2 verglichen. Falls gilt:
S(n) > RF1 und S(n+1) < RF2, so wird eine
Anomalität
festgestellt.
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In 3 wird
das Auftreten einer Anomalität festgestellt,
wenn der Zustand von S(n) > RF1
und S(n+1) < RF2
sich eine vorbestimmte Anzahl an Malen (vier mal) wiederholt. Die
Häufigkeit
des Auftretens einer fehlerhaften Ermittlung kann dadurch verringert
werden, daß festgestellt
wird, wie in 3 gezeigt, daß ein Kurzschluß der Entladungslampe
oder ein Kriechstrom von der Entladungslampe aufgetreten ist, wenn
ein Zustand, in welchem zeitlich benachbarte Abtastwerte für die Lampenspannung oder
den Lampenstrom, die von der Abtastvorrichtung 4 zu dem
Zeitpunkt erhalten werden, an welchem sich die Polarität des Treibersignals
umkehrt, oder die Differenz zwischen den benachbarten Abtastwerten
den zulässigen
Bereich überschreitet, über einen
vorbestimmten Zeitraum andauert, oder eine vorbestimmte Anzahl an
Malen oder häufiger auftritt.
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4 zeigt
ein Beispiel (14) für
den Aufbau einer Schaltung, bei welcher das Signal SL der negativen
Eingangsklemme eines Komparators 15 und der positiven Eingangsklemme
eines Komparators 16 zugeführt wird.
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Eine
Bezugsspannung (E1), die RF1 entspricht, wird der positiven Eingangsklemme
des Komparators 15 von einer Konstantspannugnsquelle 17 zugeführt, und
eine Bezugsspannung (E2), welche RF2 entspricht, wird der negativen
Eingangsklemme des Komparators 16 von einer Konstantspannungsquelle 18 zugeführt.
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Das
Ausgangssignal des Komparators 15 wird an die D-Eingangsklemme eines
D-Flip-Flops 19 geschickt, und das Ausgangssignal des Komparators 16 wird
an die D-Eingangsklemme
eines D-Flip-Flops 20 geschickt. Es wird darauf aufmerksam
gemacht, daß das
Treibersignal Sp an die Taktsignaleingangsklemmen (CK) dieser Flip-Flops 19 und 20 angelegt wird.
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Das
Q-Ausgangssignal des Flip-Flops 19 wird der D-Eingangsklemme eines
D-Flip-Flops 21 in der folgenden Stufe zugeführt, und
einer Eingangsklemme eines mit zwei Eingängen versehenen EXOR-Gates 22 (Gate
mit exklusivem ODER). Das Treibersignal Sp wird über ein NEIN-Gate 23 an
die Taktsignaleingangsklemme (CK) des Flip-Flops 21 angelegt,
dessen Q-Ausgangssignal der anderen Eingangsklemme des EXOR-Gates 22 zugeführt wird.
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Das
Q-Ausgangssignal des Flip-Flops 20 wird an die D-Eingangsklemme eines
D-Flip-Flops 24 in der folgenden Stufe und an eine Eingangsklemme eines
mit zwei Eingängen
versehenen EXOR-Gates 25 geschickt. Das Treibersignal Sp
wird über
ein NEIN-Gate 26 der Taktsignaleingangsklemme (CK) des
Flip-Flops 24 zugeführt,
dessen Q-Ausgangssignal an die andere Eingangsklemme des EXOR-Gates 25 geschickt
wird.
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Die
Ausgangssignale der EXOR-Gates 22 und 25 werden
einem mit zwei Eingängen
versehenen NAND-Gate 27 zugeführt, dessen Ausgangssignal
an die Rücksetzklemme
(R) eines Zeitgebers (oder Zählers
(28) geschickt wird.
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Ein
Taktsignal (⌽)
von einem nicht dargestellten Signalgenerator wird der Taktsignaleingangsklemme
(CK) des Zeitgebers 28 zugeführt, der ein Signal ausgibt,
welches das Ergebnis der Anomalitätsfeststellung anzeigt, und
zwar von seiner Ausgangsklemme (Qn) einer vorbestimmten Stufe.
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Bei
dieser Schaltung 14 geht das Ausgangssignal des EXOR-Gates 22 oder 25 auf
den Pegel H (hoch), wenn ein Zustand, in welchem ein Abtastwert des
Signals SL höher
als E1 ist, und ein Zustand, in welchem ein Abtastwert des Signals
SL niedriger als E2 ist, hintereinander zu einem Zeitpunkt auftritt,
der synchron zum Treibersignal Sp ist. Hierdurch wird der Rücksetzzustand
des Zeitgebers 28 freigegeben, und der Zeitgeber 28 aktiviert,
so daß nach
Ablauf einer vorbestimmten Zeit sich das Qn-Ausgangssignal des Zeitgebers 28 von
einem L-Signal auf ein H-Signal ändert,
welches eine Anomalität
anzeigt.
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Wenn
statt des Zeitgebers 28 ein Aufwärts/Abwärtszähler verwendet wird, so ist
es möglich,
die Häufigkeit
des Auftretens einer Anomalität festzustellen,
und ein Anomalitätsfeststellungssignal entsprechend
dieser Häufigkeit
zu erhalten. Anders ausgedrückt
sollte ein Aufwärts/Abwärtszähler in
einem Fall eingesetzt werden, wenn man die Schaltung so aufbauen
möchte,
daß dann,
obwohl es nicht als anomal festgestellt wird, wenn die Wiederholung
eines Zustands, in welchem ein Abtastwert des Signals SL höher als
E1 ist, und ein Zustand, in welchem ein Abtastwert des Signals SL
niedriger als E2 ist, nicht aufeinanderfolgend innerhalb der eingestellten
Zeit des Zeitgebers 28 auftritt, und sogar einmal eine
Unterbrechung auftritt, die Frequenz des Auftretens einer Anomalität nicht
auf 100 % festgelegt werden muß,
sondern 80 % oder 90 % ausreichend sind, und die Unterbrechung einer
derartigen Wiederholung nicht sofort zu einer Verneinung des Auftretens
einer Anomalität
führt.
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Das
Verfahren (II) stellt fest, daß ein
Kurzschluß der
Entladungslampe oder ein Kriechstrom von der Entladungslampe aufgetreten
ist, wenn die Differenz zwischen Abtastwerten der Lampenspannung
oder des Lampenstroms, die um den Anstiegspunkt oder den Punkt des
Absinkens des Treibersignals Sp herum erhalten werden, einen zulässigen Bereich überschreitet.
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5 ist
ein Signalformdiagramm, welches ein weiteren Beispiel für das Feststellungsverfahren zeigt; "SS" bezeichnet ein Abtastsignal
(oder einen Abtastimpuls) in Bezug auf das Signal SL.
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Die
Abtastung von SL wird um den Anstiegspunkt oder den Absinkpunkt
des Treibersignals Sp herum durchgeführt. Im einzelnen wird ein
Abtastwert (S(ub)) von SL zu einem Zeitpunkt Tub, der geringfügig vor
dem Anstiegspunkt des Treibersignals Sp liegt, mit einem Abtastwert
(S(ua)) von SL zu einem Zeitpunkt Tua verglichen, der kurz hinter
dem Anstiegspunkt. des Treibersignals Sp liegt, oder es wird ein
Abtastwert (S(db)) von SL an einem Punkt Tdb geringfügig vor
dem Absinkpunkt des Treibersignals Sp mit einem Abtastwert (S(da))
von SL an einem Punkt Tda verglichen, der kurz hinter dem Absinkpunkt
des Treibersignals Sp liegt.
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Die
Häufigkeit
des Auftretens einer fehlerhaften Ermittlung kann dadurch verringert
werden, daß festgestellt
wird, daß eine
Anomalität
aufgetreten ist, wenn der Absolutwert einer Differenz zwischen S(ub) und
S(ua) größer als
ein vorbestimmter Bereich ist (beispielsweise dann, wenn S(ub) > S(ua) gilt, und die
Differenz S (ub) – S
(ua) größer als
ein vorbestimmter Bezugswert RF3 ist), und/oder dann, wenn der Absolutwert
einer Differenz zwischen S(db) und S(da) größer als ein vorbestimmter Bereich
ist (beispielsweise wenn S(db) < S(da)
gilt, und die Differenz S(da) – S(db)
größer als
der vorbestimmte Bezugswert RF3 ist), oder durch Feststellung, daß ein Kurzschluß der Entladungslampe
oder ein Kriechstrom von dieser aufgetreten ist, wenn die Wiederholung derartiger
Zustände
sich über
einen vorbestimmten Zeitraum fortsetzt, oder eine vorbestimmte Anzahl
an Malen oder häufiger
auftritt.
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6 zeigt
ein weiteres Beispiel (29) für
den Schaltungsaufbau, der sich von der Schaltung 14 in 4 nur
bezüglich
des Aufbaus der Eingangsstufe eines Komparators unterscheidet, und
bezüglich
der Verwendung eines Verzögerungssignals
für das
Treibersignal als Taktsignal, welches einem D-Flip-Flop zugeführt werden
soll. Um eine redundante Beschreibung zu vermeiden, werden daher
mit gleichen oder entsprechenden Bezugszeichen oder Symbolen jene Bauteile
bezeichnet, die den Bauteilen der Schaltung 14 entsprechen.
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Ein
Komparator 15A ist so ausgelegt, daß das Signal SL der negativen
Eingangsklemme des Komparators 15A zugeführt wird,
dessen positive Eingangsklemme dem Signal SL über einen Integrierer 32 versorgt
wird, der einen Widerstand 30 und einen Kondensator 31 aufweist.
Eine Konstantstromquelle 33 ist zwischen dem Widerstand 30 und
dem Kondensator 31 geschaltet, um die positive Eingangsspannung
des Komparators 15A um eine vorbestimmte Spannung anzuheben.
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Ein
Komparator 16A ist so ausgelegt, daß das Signal SL über einen
Widerstand 34 der negativen Eingangsklemme des Komparators 16A zugeführt wird,
dessen positive Eingangsklemme dem Signal SL über einen Integrierer 37 zugeführt wird,
der einen Widerstand 35 und einen Kondensator 36 aufweist.
Eine Konstantstromquelle 38 ist an die negative Eingangsklemme
des Komparators 16A angeschlossen, um die negative Eingangsspannung
des Komparators 16A um eine vorbestimmte Spannung heraufzusetzen.
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Das
Ausgangssignal des Komparators 15A wird der D-Eingangsklemme eines
D-Flip-Flops 19 zugeführt,
und das Ausgangssignal des Komparators 16A wird der D-Eingangsklemme
eines D-Flip-Flops 20 zugeführt. Im übrigen ist der Schaltungsaufbau ebenso
wie bei der in 4 dargestellten Schaltung. Allerdings
wird darauf hingewiesen, daß das
Taktsignal, welches den Flip-Flops 19 bis 21 und 24 zugeführt werden
soll, das verzögerte
Signal des Treibersignals SP ist (oder von dessen invertiertem Signal).
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Bei
dieser Schaltung 29 sind die Werte für die Zeitkonstanten der Integrierer 32 und 37 so
festgelegt, daß ein
Tiefpaßfilter
ausgebildet wird, dessen Abschneidefrequenz größer als die Bezugsfrequenz des
Treibersignals Sp ist, und daß das
Signal SL und ein Signal, welches durch Filtern des Signals SL durch
das Tiefpaßfilter
erhalten wird, den Komparatoren 15A und 16A zugeführt werden.
Es wird darauf hingewiesen, daß die
Signalspannung nach dem Durchgang durch das Tiefpaßfilter
in dem Komparator 15A angehoben wird, wogegen die Signalspannung
von SL in dem Komparator 16A angehoben wird.
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Die
Verwendung eines Signals, welches geringfügig in Bezug auf das Treibersignal
Sp verzögert ist,
als Abtastsignal, ermöglicht
es, eine Differenz zwischen Abtastwerten um den Anstiegspunkt (Absinkpunkt)
des Treibersignals Sp herum zu erhalten.
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7 verdeutlicht
das Signal SL und ein Signal (SL + ΔVs), welches das Signal SL ist,
welches um eine vorbestimmte Spannung (ΔVs) heraufgesetzt wurde; es
werden Abtastwerte an den Abtastzeitpunkten Tub und Tua miteinander
verglichen, und es werden Abtastwerte an den Abtastpunkten Tdb und
Tda miteinander verglichen.
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Das
Verfahren (III) stellt fest, daß ein
Kurzschluß der
Entladungslampe oder ein Kriechstrom von dieser aufgetreten ist,
wenn eine Differenz zwischen einem Abtastwert der Lampenspannung
oder des Lampenstroms sowie ein Mittelwert der Lampenspannung oder
des Lampenstroms am Abtastpunkt für den Abtastwert einen zulässigen Bereich überschreiten.
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8 ist
ein Signalformdiagramm, welches ein weiteres Beispiel für das Feststellungsverfahren zeigt;
SL_av, durch die gestrichelte Linie angedeutet, stellt den Mittelwert
des Signals SL dar, das durch die durchgezogene Linie dargestellt
ist. Die Häufigkeit des
Auftretens einer fehlerhaften Feststellung kann dadurch verringert
werden, daß festgestellt
wird, daß eine
Anomalität
aufgetreten ist, wenn ein Wert (ΔVd), der
durch Subtraktion eines Abtastwertes des Mittelwertes SL_av von
einem Abtastwert von SL am Absinkpunkt des Treibersignals Sp erhalten
wird, positiv ist, und größer als
ein vorbestimmter Bezugswert RF4 ist, oder eine Differenz (ΔVu), die
durch Subtraktion eines Abtastwertes des Mittelwertes von einem Abtastwert
für SL
am Anstiegspunkt des Treibersignals Sp erhalten wird, negativ ist,
und der Absolutwert der Differenz ΔVu kleiner als ein vorbestimmter Bezugswert
RF5, oder durch Bestimmung, daß ein Kurzschluß der Entladungslampe
oder ein Kriechstrom von dieser aufgetreten ist, wenn die Wiederholung
derartiger Zustände über einen
vorbestimmten Zeitraum andauert, oder eine vorbestimmte Anzahl an
Malen oder häufiger
auftritt.
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Ein
Beispiel für
die Schaltung kann so verwirklicht werden, daß die Abschneidefrequenz des Tiefpaßfilters
auf einen ausreichend kleinen Wert festgelegt wird, durch entsprechende
Einstellung der Zeitkonstanten der Integrierer 32 und 37 in 6.
Ein derartiger Schaltungsaufbau kann einen Mittelwert des Signals
SL zur Verfügung
stellen.
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9 verdeutlicht
das Signal SL, ein Signal (SL + ΔVs),
welches das um ΔVs
erhöhte
Signal SL darstellt, den Mittelwert SL_av des Signals SL, sowie ein
Signal (SL_av + ΔVs),
welches den um ΔVs
erhöhten
Mittelwert darstellt. Eine Differenz ΔVe zwischen den Abtastwerten
von SL_av + ΔVs
und SL im wesentlichen an der Abfallsflanke des Treibersignals SP
wird mit dem Bezugswert RF4 verglichen, und der Absolutwert einer
Differenz ΔVo
zwischen Abtastwerten für
SL + ΔVs
und SL_av im wesentlichen an der Anstiegsflanke des Treibersignals
wird mit dem Bezugswert RF5 verglichen.
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Die
Berechnung des Mittelwertes bei dem Verfahren (III) kann dadurch
durchgeführt
werden, daß auf
geeignete Weise das Verfahren der sich bewegenden Mittelwerte eingesetzt
wird (welches einen Mittelwert innerhalb eines festen oder variablen Meßzeitraums
berechnet, der so eingestellt ist, daß ein vorgegebener Punkt als
Bezugspunkt dient), oder durch Benutzung des Verfahrens des gewichteten Mittelwertes
(welches einen Gewichtskoeffizienten beispielsweise entsprechend
der Zeitdifferenz gegenüber
einem vorbestimmten Zeitpunkt einstellt), über das einfache Mittlungsverfahren
hinaus.
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Die
voranstehend geschilderten Verfahren (I) bis (III) können einzeln
oder in Kombination verwendet werden. Statt der Verwendung des auf
festverdrahteter Logik beruhenden Schaltungsaufbaus gemäß 4 und 6 kann
die Schaltung auch so ausgelegt sein, daß sie eine Analog-Digitalwandlung des
Signals SL durchführt,
und die Vorgänge
der Abtastung, des Vergleiches und des Zählens usw. als Vorgänge auf
Softwarebasis verwirklicht, die von einem Computer durchgeführt werden.
Mit dieser Abänderung
kann eine feinere Feststellung der Anomalität sichergestellt werden.
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Die
Anomalitätsfeststellungsvorrichtung 5 stoppt
die Lieferung von Energie an die Entladungslampe, wenn festgestellt
wird, daß ein
Kurzschluß der Entladungslampe
oder ein Kriechstrom von dieser aufgetreten ist. Es gibt verschiedene
Arten und Weisen, die es der Anomalitätsfeststellungsvorrichtung 5 gestatten,
ein Signal an die Schutzvorrichtung 39 (vgl. 1)
zu schicken, um die Energiezufuhr zur Entladungslampe 9 zu
stoppen. Eine Vorgehensweise besteht darin, eine Schaltvorrichtung
(Relaiskontakt, Halbleiterschalterelemente oder dergleichen) in der
Stromversorgungsleitung zur Gleichspannungsversorgungsschaltung 6 von
der Stromversorgung 2 vorzusehen, und den Einschalt/Ausschaltvorgang der
Schaltvorrichtung zu steuern. Eine weitere Vorgehensweise besteht
darin, eine konstante Stromversorgungsschaltung vorzusehen, die
eine vorbestimmte Versorgungsspannung auf der Grundlage der Spannung
von der Stromversorgung 2 erzeugt, und die erzeugte Spannung
an die Gleichspannungsversorgungsschaltung 6, die Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlervorrichtung 3 und
andere zugehörige Bauteile
liefert, und das Freischalten/Sperren der konstanten Stromversorgungsschaltung
steuert. Bei der letztgenannten Vorgehensweise treten keine Schwierigkeiten
auf, die mit der Kontaktkapazität
und der Spannungsfestigkeit von Schaltvorrichtungen zusammenhängen, und
hierdurch kann relativ einfach eine solche Steuerung durchgeführt werden,
mit welcher die Stromversorgung zur Entladungslampe zugelassen oder
gesperrt wird, ohne den Schaltungsaufbau zu komplizieren und/oder
wesentliche Kostenerhöhungen
hervorzurufen.
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Um
deutlich zwischen einem Flackern der Entladungslampe 9,
welches durch einen Kurzschluß der
Entladungslampe 9 oder einen Kriechstrom von dieser hervorgerufen
wird, und Flackern der Entladungslampe 9 zu unterscheiden,
das durch eine Änderung
der Spannung von der Gleichspannungsversorgung 2 hervorgerufen
wird, wird vorzugsweise eine derartige Steuerung durchgeführt, daß die Unterbrechung
der Stromversorgung zur Entladungslampe durch die Anomalitätsfeststellungsvorrichtung 5 gesperrt
wird.
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10 zeigt
ein Beispiel für
den Aufbau einer Schaltung, welche ein derartiges Verbot erzielt, und
die so ausgelegt ist, daß sie
den Zeitgeber 28 nach Feststellung einer Änderung
eines Meßsignals Vb
der Spannung (oder des Stroms) der Gleichspannungsversorgung zurücksetzt,
auf der Grundlage der Feststellung eines Mittelwertes des Meßsignals
Vb.
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Das
Meßsignal
Vb wird der negativen Eingangsklemme eines Komparators 40 direkt
und der positiven Eingangsklemme des Komparators 40 über einen
Integrierer 43 zugeführt,
der einen Widerstand 41 und einen Kondensator 42 aufweist.
Es wird darauf hingewiesen, daß eine
Konstantstromquelle 44, die an die positive Eingangsklemme
des Komparators 40 angeschlossen ist, die positive Eingangsspannung
um eine vorbestimmte Spannung heraufsetzt.
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Das
Ausgangssignal des Komparators 40 wird einer Eingangsklemme
eines mit zwei Eingängen
versehenen OR-Gates 45 zugeführt, dessen anderer Eingangsklemme
das Ausgangssignal des NAND-Gates 27 (bezeichnet durch "S27") zugeführt wird.
Das Ausgangssignal des OR-Gates 45 wird an die Rücksetzklemme
(R) des Zeitgebers 28 geschickt (sh. die 4 und 6).
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Bei
dieser Schaltung wird ein Mittelwert von Vb dadurch erhalten, daß die Zeitkonstante
des Integrierers 43 eingestellt wird, und wird der Zeitgeber 28 zurückgesetzt,
wenn der Komparator 40 ein H-Signal als Ergebnis des Vergleichs
zwischen dem Mittelwert und dem Pegel von Vb ausgibt. Wenn das Ausmaß der Änderung
von Vb groß wird,
wird dann eine Änderung
des Signals SL infolge einer Änderung
der Versorgungsspannung hervorgerufen, so daß eine solche Steuerung durchgeführt wird,
daß nicht
zugelassen wird, daß die
Anomalitätsfeststellungsvorrichtung 5 die
Stromversorgung zur Entladungslampe unterbricht. Selbstverständlich kann
die Schaltung auch so ausgelegt sein, daß sie zeitweilig die Stromversorgung
für die
Entladungslampe unterbricht, wenn eine Änderung von Vb wesentlich größer wird als
der zulässige
Bereich. Darüber
hinaus kann das Ausmaß der Änderung
von Vb in zwei Stufen (groß oder
klein) festgestellt werden, oder in n Stufen (n > 2), oder kann entsprechend das Ausmaß der Änderung
von SL in mehreren Stufen festgestellt werden.
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Die
Schaltung kann so ausgelegt sein, daß sie das Stoppen der Stromversorgung
einer Entladungslampe nur dann sperrt, wenn die Frequenz der Änderung
der Versorgungsspannung nahe an der Frequenz des Treibersignals
Sp liegt. In diesem Fall sollte im einzelnen die Schaltung darüber hinaus
eine Feststellungsvorrichtung zur Feststellung der Frequenz des
Ausgangssignals des Komparators 40 enthalten, und eine
Bestimmungsvorrichtung zur Bestimmung, ob die erstgenannte Frequenz
gleich (oder annähernd
gleich) der Frequenz des Treibersignals Sp ist, wodurch dann, wenn
die Frequenz des Ausgangssignals des Komparators 40 gleich
(oder annähernd
gleich) der Frequenz des Treibersignals Sp ist, ein H-Signal an
das OR-Gate 45 geschickt wird, um den Zeitgeber 28 zurückzusetzen.
Dieser Aufbau verhindert, daß der
Zeitgeber 28 durch eine einzige Änderung von Vb zurückgesetzt
wird, wodurch die Häufigkeit
des Auftretens einer Fehlfunktion verringert wird.
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Wie
aus der voranstehenden Beschreibung deutlich wird, ist es gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
der Erfindung möglich, verläßlich den
Zustand einer Entladungslampe zu dem Zeitpunkt festzustellen, an
welchem das Wechselspannungssignal, welches der Entladungslampe
zugeführt
werden soll, invertiert wird, durch Feststellung eines Kurzschlusses
der Entladungslampe oder eines Kriechstroms von der Entladungslampe,
auf der Grundlage von Abtastwerten für die Lampenspannung oder den Lampenstrom
der Entladungslampe, die synchron mit dem Treibersignal für die Gleichspannungs-Wechselspannungs-Wandlervorrichtung
erhalten werden, und ist es unnötig,
die Meßempfindlichkeit
für diese
Feststellung wesentlich zu erhöhen.
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Gemäß einer
Abänderung
der Ausführungsform
wird festgestellt, daß ein
Kurzschluß der
Entladungslampe oder ein Kriechstrom von dieser aufgetreten ist,
wenn zeitlich benachbarte Abtastwerte der Lampenspannung oder des
Lampenstroms, die zu dem Zeitpunkt erhalten werden, an welchem die
Polarität
des Treibersignals invertiert wird, oder eine Differenz zwischen
den benachbarten Abtastwerten, einen zulässigen Bereich überschreiten.
Daher kann festgestellt werden, ob eine Anomalität aufgetreten ist oder nicht,
auf der Grundlage des Zustands der Entladungslampe zu jenem Zeitpunkt,
an welchem die Polarität
des Treibersignals invertiert wird.
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Gemäß einer
weiteren Abänderung
der Ausführungsform
wird festgestellt, daß ein
Kurzschluß der
Entladungslampe oder in Kriechstrom von dieser aufgetreten ist,
wenn eine Differenz zwischen Abtastwerten für die Lampenspannung oder den
Lampenstrom, die um einen Punkt des Anstiegs oder einen Punkt des
Abfalls des Treibersignals herum erhalten werden, einen zulässigen Bereich überschreitet. Hierdurch
kann eine sichere Erfassung einer zeitabhängigen Änderung von Abtastwerten um
den Punkt der Inversion der Polarität des Treibersignals herum sichergestellt
werden.
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Gemäß einer
weiteren Abänderung
der Ausführungsform
wird festgestellt, daß ein
Kurzschluß der
Entladungslampe oder ein Kriechstrom von dieser aufgetreten ist,
wenn eine Differenz zwischen einem Abtastwert für die Lampenspannung oder den Lampenstrom
und einen Mittelwert für
die Lampenspannung oder den Lampenstrom an einem Abtastpunkt für den Abtastwert
einen zulässigen
Bereich überschreitet.
Daher kann festgestellt werden, wie sich die Abtastwerte für die Lampenspannung
oder den Lampenstrom. in Bezug auf einen Mittelwert ändern, der
die Tendenz von Änderungen
von Abtastwerten über
einen langen Zeitraum angibt, was zu einer exakten Feststellung
einer Anomalität
beiträgt.
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Bei
einer weiteren Abänderung
der Ausführungsform
wird die Stromversorgung für
die Entladungslampe unterbrochen, um die Entladungslampe abzuschalten,
wenn die Anomalitätsfeststellungsvorrichtung
feststellt, daß ein
Kurzschluß der
Entladungslampe oder ein Kriechstrom von dieser aufgetreten ist.
Hierdurch können
auf sichere Weise Leistungsverluste unterdrückt werden, oder kann verhindert
werden, daß Wärme in der
Schaltung erzeugt wird.
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Gemäß einer
weiteren Abänderung
der Ausführungsform
wird dann, wenn eine Änderung
der Versorgungsspannung festgestellt wird, die Unterbrechung der
Stromversorgung für
die Entladungslampe durch die Anomalitätsfeststellungsvorrichtung gesperrt.
Hierdurch kann verhindert werden, daß ein Flackern der Entladungslampe,
das durch eine Änderung
der Versorgungsspannung hervorgerufen wird, fälschlicherweise als Flackern
angesehen wird, welches von einem Kurzschluß der Entladungslampe oder
einem Kriechstrom von dieser herrührt.