DE3635148A1 - Steuereinheit fuer die einer gluehlampe zugefuehrte leistung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinheit für die einer Glühlampe zugeführte Leistung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Steuer­ einheit, die in einer Bildverarbeitungseinrichtung zur Regelung der Beleuchtungsstärke verwendet werden soll.

Bei Steuereinheiten für die Lampenleistung in Bildverar­ beitungseinrichtungen stellen sich eine Reihe von zusätz­ lichen Problemen:

Bei der Verwendung von Wechselspannungen mit einer Fre­ quenz von 50 Hz ändert sich der Lichtstrom der Beleuch­ tungsquelle mit dieser Frequenz. Da die optoelektronischen Sensoren mit Bildabtastfrequenzen in derselben Größenord­ nung betrieben werden, können die Sensorsignale durch Beleuchtungseinrichtungen verfälscht werden. Dies beein­ flußt die Präzision und die Möglichkeiten einer nachge­ schalteten automatischen Verarbeitung des Sensorsignales mittels eines Bildverarbeitungssystems negativ.

Ferner verändert sich bei Regelung der Versorgungsspannung beispielsweise mittels eines Stelltrafos etc. auch die Farbtemperatur der Beleuchtungsquelle. Eine Änderung der Farbtemperatur der Beleuchtungsquelle ist jedoch insbeson­ dere bei automatischen Bildverarbeitungssystemen uner­ wünscht.

In der DE-OS 33 39 522 wird deshalb eine Steuereinrichtung für eine Kaltlichtbeleuchtung beschrieben, bei der die der Beleuchtungsquelle zugeführten Leistung mittels einer Impulsbreitensteuerung variiert wird.

Die in der DE-OS 33 39 522 beschriebene Impulsbreitensteu­ erung hat zwar den Vorteil, daß bei genügend hoher Impuls­ folgefrequenz die "Welligkeit" der Lichtleistung herabge­ setzt wird und auch die Farbtemperaturkonstanz innerhalb des Regelbereichs größer ist.

Erfindungsgemäß ist aber als Nachteil dieser bekannten Steuereinheit erkannt worden, daß die Lebensdauer der Glühlampe gegenüber dem Fall deutlich verringert wird, daß die Glühlampe mit Wechselspannung betrieben wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerein­ heit für die einer Glühlampe zugeführte Leistung anzuge­ ben, bei der ohne Beeinträchtigung der Lampen-Lebensdauer eine Steuerung der Lichtleistung über einen großen Regel­ bereich ohne Welligkeit des Ausgangslichtstroms und ohne Verschiebung der Farbtemperatur der Lampe durchführbar ist.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Weiterbildungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.

Überraschenderweise kann die erfindungsgemäß gestellte Aufgabe dadurch gelöst werden, daß von einer Steuereinheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ausgegangen und diese Steuereinheit dahingehend weitergebildet wird, daß sich die Polarität der Impulse von einem Impuls zum nächsten umkehrt. Diese Polaritätsumkehr der Impulse verhindert wie beim Betrieb mit einer Wechselspannung das Ausbleiben von kristallinen Strukturen auf dem Wendel der Lampe, die wiederum zu einer Änderung des Emissionsverhal­ tens führen. Hierzu wird auf DeVos, The emissivity of tungsten ribbon, Amsterdam, 1953, pp 61-73 hingewiesen.

Wählt man - wie im Anspruch 2 gekennzeichnet - die Impuls­ folgefrequenz ausreichend hoch, so ist die Welligkeit des Ausgangslichtstroms so gering, daß sie beispielsweise mit einer Videokamera nicht wahrnehmbar ist. Darüber hinaus hat die erfindungsgemäße Steuereinheit weiterhin den Vorteil, daß sie in einem weiten Regelbereich praktisch keine Verschiebung der Farbtemperatur der Glühlampe bewirkt.

Die erfindungsgemäße Steuereinheit eignet sich damit insbesondere für die Integration in Beleuchtungseinrich­ tungen von automatischen Bildverarbeitungsanlagen. In diesem Falle ist es bevorzugt, wenn die Impulsfolgefre­ quenz etwa um den Faktor 10 größer als die Abtastfrequenz des optoelektronischen Sensors.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be­ schrieben, in der zeigen:

Fig. 1 die Prinzipschaltung eines Ausführungsbeispiels, und

Fig. 2 ein Impuls/Zeitdiagramm.

Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel für eine Steuereinheit weist eine Verstärkerbaugruppe 1 zur Pegel­ und Polaritätsanpassung des Eingangssignals IN auf, das beispielsweise von einer nicht dargestellten Regeleinheit geliefert wird.

Mit dem Ausgangsanschluß des Verstärkers 1 ist ein Ein­ gangsanschluß eines Vergleichers bzw. Komparators 21 direkt und ein Eingangsanschluß eines Verstärkers bzw. Komparators 22 über einen Inverter 3 verbunden. An die anderen Eingangsanschlüsse der Komparatoren ist das Aus­ gangssignal eines Sägezahngenerators 4 angelegt, der eine Zeitbasis liefert. Die Ausgangsanschlüsse der Komparatoren sind mit dem Eingangsanschluß eines Leistungsverstärkers 5 verbunden, der eine Spannung OUT an eine nicht dargestell­ te Beleuchtungseinheit anlegt.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung ist mit handelsübli­ chen Operationsverstärkern ohne weiteres zu verwirklichen, so daß auf eine ins einzelne gehende Beschreibung verzich­ tet werden kann. Im übrigen wird auf den dargestellten Schaltplan verwiesen.

Die Funktionsweise der in Fig. 1 dargestellten Schaltung wird im folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert:

In Fig. 2 sind die sich ergebenden Ausgangssignale für die Fälle dargestellt, daß das am Eingangsanschluß des Ver­ stärkers anliegende Signal 20%, 40% und 100% der Lampen­ spannung vorgibt. Es ergeben sich, je nachdem welcher der beiden Komparatoren "durchgeschaltet" ist, positive bzw. negative Impulse, deren Länge 20, 40 bzw. 100% der von dem Oszillator bzw. Sägezahngenerator 4 vorgegebenen Impuls­ dauer beträgt.

Claims (3)

1. Steuereinheit für die einer Glühlampe zugeführte Lei­ stung, die an die Glühlampe Impulse anlegt, deren Breite bei fester Impulsfolgefrequenz entsprechend der gewünsch­ ten Leistung variiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarität der Impulse im Wechsel positiv und negativ ist.

2. Steuereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfolgefrequenz im Bereich von einigen 100 Hz bis einige Kilo/Hz liegt.

3. Verwendung einer Steuereinheit nach einem der Ansprüche 1 oder 2 zur Regelung der Beleuchtung in einer Bildverar­ beitungseinrichtung.