DE69828484T2

DE69828484T2 - Entladungslampe und beleuchtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69828484T2
Application number: DE69828484T
Authority: DE
Inventors: Masahiko Yokohama-shi KAMATA; Tsutomu Yokohama-shi KAKITANI; Keiichi Yokohama-shi SHIMIZU; Keiji Nagai-shi TAKAHASHI; Fuminori Miura-shi NAKAYA
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1997-04-17
Filing date: 1998-04-17
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2018-04-18
Also published as: EP0926928B1; WO1998047323A1; CN1229568A; KR20000016745A; DE69828484D1; HK1022590A1; US6177768B1; EP0926928A1; CN1159952C; EP0926928A4

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung und eine Leuchte, welche mit einer Situation, in der die Entladungslampe an die letzte Stufe ihrer Lebensdauer gelangt ist, umgehen können.
Hintergrund der Erfindung
Allgemein gesprochen wird eine Entladungslampe gebildet durch Anbringen einer Elektrode und einer Basis, die aus Kunststoff gefertigt sein kann, an jedem Ende eines Glaskolbens bzw. einer Glasröhre und Einsetzen der Basen in eine Fassung, die an dem Korpus einer Beleuchtungs-Befestigung angebracht ist. Wenn eine solche Entladungslampe nahe dem Ende ihrer Lebensdauer ist, bewirkt sie einen symmetrischen Betriebszustand, der eine anormale Entladung ist, welche die um die Elektroden herum liegenden Bereiche aufheizt. Dies verursacht ein besonders ernsthaftes Problem, wenn eine Entladungslampe einen Glaskolben mit kleinem Durchmesser hat, was immer häufiger vorkommt. Da der Abstand zwischen den Elektroden und dem Glaskolben einer solchen Lampe mit geringem Durchmesser sehr klein ist, kommt es bei einer solchen anormalen Entladung oft dazu, daß sich die Temperatur des Glaskolbens über die Maßen erhöht, und bildet so oft die Gefahr, daß der Glaskolben, die Kunststoff-Basis oder die Fassung schmilzt.
Ein Beispiel einer Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung dieses Typs ist in 26 gezeigt.
Die in 26 gezeigte Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 enthält eine übliche Wechselspannungs-Energieversorgungsquelle e, einen Zweiweggleichrichterschaltkreis 2 mit einem Wechselstrom-Eingangsanschluß, der mit der üblichen Wechselspannungsquelle e verbunden ist, einen an einen Gleichstrom-Ausgangsanschluß des Zweiweggleichrichter-Schaltkreises 2 angeschlossenen Gleichstrom/Gleichstrom- Wandler 3, einen Wechselrichter-Schaltkreis 4, der als Hochfrequenz-Erzeugungsmittel dient und mit dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 3 verbunden ist, sowie einen mit dem Wechselrichter-Schaltkreis 4 verbundenen Lastschaltkreis 5.
Der Lastschaltkreis 5 ist über eine Induktivität L1, die als Strombegrenzungselement fungiert, an eine als Entladungslampe dienende Fluoreszenzlampe FL angeschlossen. Ein Kondensator C1 ist parallel zu der Fluoreszenzlampe FL geschaltet. Ebenfalls parallel zu der Fluoreszenzlampe FL geschaltet ist ein Detektionsschaltkreis 6 zum Detektieren des Endes der Lebensdauer, der mit dem Wechselrichter-Schaltkreis 4 verbunden ist und den Wechselrichter-Schaltkreis 4 steuert und so als ein Detektionsmittel zum Feststellen des Endes der Lebensdauer dient. Bei der wie oben beschriebenen Konfiguration wird eine Zweiweggleichrichtung der Wechselspannung von der herkömmlichen Wechselspannungs-Energieversorgungsquelle e durch den Zweiweggleichrichter-Schaltkreis 2 durchgeführt, und die gleichgerichtete Spannung wird dann in eine Gleichspannung umgewandelt, wenn sie durch den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 3 geglättet und eingestellt wird. Wenn diese Gleichspannung in den Wechselrichter-Schaltkreis 4 gegeben wird, erzeugt der Wechselrichter-Schaltkreis 4 eine Hochfrequenz-Spannung bei einer vorgegebenen Frequenz, welche Spannung auf den Lastschaltkreis 5 gegeben wird. In dem Lastschaltkreis 5 wird die in diesen gegebene Hochfrequenz-Spannung über die Induktivität L1 an die Fluoreszenzlampe FL und den Kondensator C1 angelegt. Die Fluoreszenzlampe FL und der Kondensator C1 erzeugen eine geeignete Resonanz, so daß eine zum Zünden der Fluoreszenzlampe FL erforderliche hohe Spannung auf die Fluoreszenzlampe FL gegeben wird, wodurch die Fluoreszenzlampe FL erleuchtet wird.
Während der Zeitspanne, in der sich die Fluoreszenzlampe FL in dem „EIN" Zustand befindet, überwacht der Detektionsschaltkreis 6 zum Feststellen des Endes der Lebensdauer die Spannung zwischen den Elektroden der Fluoreszenzlampe FL. Wenn die Fluoreszenzlampe FL1 nahe an das Ende ihrer Lebensdauer herangeht, stellt der Detektionsschaltkreis 6 zum Feststellen des Endes der Lebensdauer das Ende der Lebensdauer fest und steuert den Wechselrichter-Schaltkreis 4 an, damit dieser seine Funktion einstellt.
Die Lasteigenschaften (Belastungscharakteristik) des Lastschaltkreises 5 der in 26 gezeigten Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 sind in 27 dargestellt, wobei die Kurve A und die Kurve B jeweils die Lasteigenschaftskurven in dem Modus mit voller Beleuchtungsintensität bzw. in dem Dimm-Modus darstellen, während die Kurve c und die Kurve d jeweils die Betriebseigenschaften einer mit normalen Eigenschaften arbeitenden Fluoreszenzlampe FL bzw. einer nahe dem Ende ihrer Lebensdauer befindlichen Fluoreszenzlampe FL darstellen.
Die die Lasteigenschaften des Lastschaltkreises 5 in dem Modus mit voller Beleuchtungsintensität und in dem Dimm-Modus darstellenden Kurven haben Bögen von ähnlicher Form. Wenn die Fluoreszenzlampe FL sich dem Ende ihrer Lebensdauer nähert, steigt die Lampenspannung graduell an, und die Betriebseigenschaften des Lastschaltkreises 5 wandern nach oben. Wenn die Fluoreszenzlampe FL unter normalen Bedingungen in dem Modus mit voller Beleuchtungsintensität arbeitet, arbeitet die Fluoreszenzlampe FL an dem Punkt X1, welcher der Schnittpunkt zwischen der Kurven A und der Kurve c ist. Während des Dimm-Modus arbeitet die Fluoreszenzlampe FL an dem Punkt X2, welcher der Schnittpunkt zwischen der Kurve B und der Kurve c ist. In anderen Worten: In dem Dimm-Modus sind sowohl der Ausgangsstrom als auch die Ausgangsspannung um einen nahezu gleichen Grad niedriger als diese Werte in dem Modus mit voller Beleuchtungsintensität.
Wenn die Fluoreszenzlampe FL während des Modus mit voller Beleuchtungsintensität das Ende ihrer Lebensdauer erreicht, arbeitet die Fluoreszenzlampe FL an dem Punkt Y, welcher der Schnittpunkt zwischen der Kurve A und der Kurve d ist, und bleibt in dem Halbwellen-Entladungs-Zustand erleuchtet. Dies ergibt die Gefahr des Schmelzens von Teilen oder anderer Probleme.
Wenn der Wechselrichter-Schaltkreis 4 zu arbeiten aufhört, wird die Fluoreszenzlampe FL dunkel. Dies kann ebenfalls Sicherheitsprobleme hervorrufen.
Herkömmlich bekannte Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtungen, die die oben geschilderten Probleme überwinden können, beinhalten diejenigen, die dazu angepaßt sind, eine Vielzahl von Fluoreszenzlampen in einer solchen Weise zu erleuchten, daß nur diejenigen Lampen gelöscht werden, die nicht richtig arbeiten, während die normalen angeschaltet bleiben.
Ein Beispiel für eine solche Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift 231295/198 gezeigt. Die in dieser japanischen Patentoffenlegungsschrift 231295/1989 offenbarte Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung verlangt das Anschließen einer Vielzahl von Fluoreszenzlampen parallel zueinander und, wenn eine oder mehrere abnormal arbeitende Lampen festgestellt worden sind, wenn die Vielzahl von Fluoreszenzlampen erleuchtet ist, das Reduzieren der Ausgabe des Wechselrichter-Schaltkreises zu einem solchen Pegel, daß die anderen Lampen, d. h. diejenigen, die unter normalen Bedingungen arbeiten, erleuchtet bleiben können.
In anderen Worten: Wenn es irgendeine Fluoreszenzlampe gibt, die das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat, erhält die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung in dem Zustand, in dem die Ausgabe von dem Hochfrequenz-Erzeugungsmittel durch die Verringerung der Ausgabe des Wechselrichter-Schaltkreises reduziert ist, die anderen Fluoreszenzlampen, welche sich noch immer in normalen Betriebsbedingungen befinden, erleuchtet. Somit wird der minimal erforderliche Beleuchtungsgrad sichergestellt.
Sollte die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift 231295/1989 offenbarte Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung jedoch auf Fluoreszenzlampen mit Kolben von geringem Durchmesser angewandt werden, wäre die Temperatur des Glaskolbens einer anormalen Lampe trotz der verringerten Ausgabe aus dem Wechselrichterschaltkreis noch immer zu hoch. Zudem macht es ein Reduzieren der Ausgabe auf einen solchen Pegel, daß verhindert werden kann, daß die Fluoreszenzlampe am Ende ihrer Lebensdauer weiterhin Entladungen zeigt, schwierig, die normalen Fluoreszenzlampen erleuchtet zu erhalten. Es ist insbesondere schwierig, normale Fluoreszenzlampen einer Haushaltsleuchte erleuchtet zu erhalten, da eine Haushaltsleuchte üblicherweise so konstruiert ist, daß ein einziger Wechselrichterschaltkreis zwei oder mehr Fluoreszenzlampen, die eine unterschiedliche Nennleistungsaufnahme haben, antreibt.
Die US-A-5525870 offenbart eine Steuervorrichtung, die für eine Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung angewendet werden soll, welche in einem Modus mit voller Intensität oder einem Dimm-Modus, feststellt, wenn irgendeine Lampe das Ende ihrer Lebensdauer erreicht, und den Strom so steuert, daß er diese Lampe ausschaltet und den anderen Lampen erlaubt, normal erleuchtet zu bleiben.
Die WO-A-96/39010 verbindet einen solchen Steuerschaltkreis mit einer Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung. Der Steuerschaltkreis stellt auf ähnliche Weise das Ende der Lebensdauer einer Lampe fest, jedoch nur in einem Modus mit voller Intensität.
Die US-A-5493182 offenbart einen Betriebsschaltkreis, der für eine solche Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung angewendet werden soll und den Betrieb in einem Dimm-Modus ermöglicht.
Die JP-A-1231295 und die US 5563473 offenbaren an Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtungen angeschlossene Steuerschaltkreise, wobei, in einem Modus mit voller Intensität, der Steuerschaltkreis feststellt, wenn irgendeine Lampe das Ende ihrer Lebensdauer erreicht, und den Strom so steuert, daß diese Lampe abgeschaltet wird und ermöglicht wird, daß die anderen Lampen normal erleuchtet bleiben.
Keine der oben genannten Erfindungen schafft eine Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung mit einem Steuerschaltkreis, der sowohl in dem Modus mit voller Intensität als auch in dem Dimm-Modus feststellt, wenn irgendeine Lampe das Ende ihrer Lebensdauer erreicht, und den Strom so steuert, daß diese Lam pe ausgeschaltet wird und ermöglicht wird, daß die anderen Lampen normal erleuchtet bleiben.
Um die oben genannten Probleme zu lösen, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung und eine Leuchte anzugeben, die eine Entladungslampe am Ende ihrer Lebensdauer dimmen oder ausschalten können, wobei die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung und die Leuchte dies in einem Modus mit voller Intensität oder in einem Dimm-Modus tun können, und ohne das Erfordernis eines komplizierten Schutzschaltkreises, selbst wenn die Entladungslampen vom Typ einer Röhre mit geringem Durchmesser ist.
Demnach schafft ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung mit:
wenigstens einem Lastschaltkreis, welcher mit einer Entladungslampe, einer Induktivität und einem Kondensator ausgestattet ist, wobei die Entladungslampe Elektroden aufweist;
einem Hochfrequenz-Erzeugungsmittel zum Versorgen des Lastschaltkreises mit einer Hochfrequenzausgabe;
einem Steuermittel zum Einstellen der Entladungslampe in einen Modus mit voller Beleuchtungsintensität oder einen Dimm-Modus;
wobei die Komponenten des Lastschaltkreises so gewählt sind, daß dessen Resonanzfrequenz wesentlich größer ist als die Betriebsfrequenz der Lampe während einer Beleuchtung mit der vollen Beleuchtungsintensität mit oder ohne einem Vorheizen der Elektroden, wodurch erste Lasteigenschaften auferlegt werden, die eine vergleichsweise niedrige Leerlaufspannung haben sowie einen hohen Stromwert, wenn die Ausgangsanschlüsse kurzgeschlossen sind, so daß die erste Lasteigenschaftskurve, dargestellt durch die Ausgangsspannung in Abhängigkeit von dem Ausgangsstrom, die Betriebskurve der Entladungslampe während des normalen Betriebes der Lampe schneidet, die Betriebskurve der Lampe am Ende ihrer Lebensdauer jedoch nicht schneidet, dadurch gekennzeichnet, daß
die Komponenten des Lastschaltkreises so gewählt sind, daß dessen Resonanzfrequenz etwas niedriger ist als die Betriebsfrequenz der Lampe während des Dimmens oder zum Zeitpunkt des Anlaufens, wodurch zweite Lasteigenschaften auferlegt werden, die eine vergleichsweise hohe Leerlaufspannung haben sowie einen vergleichsweise geringen Stromwert, wenn die Ausgangsanschlüsse kurzgeschlossen sind, so daß die zweite Lasteigenschaftskurve, dargestellt durch die Ausgangsspannung in Abhängigkeit von dem Ausgangsstrom, die Betriebskurve der Entladungslampe während des normalen Betriebes der Lampe schneidet, die Betriebskurve der Lampe am Ende ihrer Lebensdauer jedoch nicht schneidet.
Mit der oben geschilderten Konfiguration schafft, wenn die Glühkathoden geheizt werden, das Lasteigenschaft-Auferlegungsmittel solche Lasteigenschaften, wie eine vergleichsweise niedrige Auslösespannung und einen großen Wert des Kurzschluß-Stromes. Da die Glühkathoden der Entladungslampe somit zu einem ausreichenden Maß erhitzt werden, ohne die Gefahr, daß die Entladungslampe eine Entladung beginnt, wenn die Temperatur der Glühkathoden nicht ausreichend hoch ist, sind die Glühkathoden vor einer Beschädigung geschützt. Beim Zünden des Lichtes sind solche Lasteigenschaften wie eine vergleichsweise hohe Auslösespannung und ein geringer Wert des Kurzschluß-Stromes gegeben, so daß die Anwendung einer hohen Auslösespannung das Anlaufen der Lampe fördert. Während der Beleuchtung mit voller Intensität werden solche Lasteigenschaften wie eine geringe Auslösespannung und ein hoher Wert des Kurzschluß-Stromes geschaffen, um so die Leuchtkraft der Entladungslampe zu erhöhen. Während des Dimmens werden solche Lasteigenschaften geschaffen wie eine hohe Auslösespannung und ein geringer Wert des Kurzschluß-Stromes, wodurch ein weitreichendes Abdimmen der Entladungslampe ermöglicht wird. In dem Falle, daß die Entladungslampe während der Beleuchtung mit voller Intensität das Ende ihrer Lebensdauer erreicht, übersteigt die Lampenspannung die Auslösespannung und macht es der Entladungslampe so unmöglich, erleuchtet zu bleiben. Im Ergebnis wird die Entladungslampe unerleuchtet. In Fällen, in denen eine Vielzahl von Entladungslampen parallel zueinander geschaltet ist, wird die Lampe, die das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat, unerleuchtet, während die anderen Lampen, die sich in normalem Zustand befinden, erleuchtet bleiben.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung schafft eine Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung, die gekennzeichnet ist durch:
eine Vielzahl von zueinander parallelen Lastschaltkreisen, wobei jeder Lastschaltkreis eine Entladungslampe mit Elektroden, eine Induktivität und einen Kondensator anschließt;
einem Hochfrequenz-Erzeugungsmittel zum Versorgen des Lastschaltkreises mit einer Hochfrequenz-Ausgabe;
einem Steuermittel zum Versetzen einer Entladungslampe in einen Modus mit voller Beleuchtungsintensität oder in einen Dimm-Modus;
wobei die Komponenten des Lastschaltkreises so gewählt sind, daß dessen Resonanzfrequenz wesentlich größer ist als die der Lampe während einer Beleuchtung mit der vollen Beleuchtungsintensität mit oder ohne einem Vorheizen der Elektroden, wodurch erste Lasteigenschaften auferlegt werden, die eine vergleichsweise niedrige Leerlaufspannung haben sowie einen hohen Stromwert, wenn die Ausgangsanschlüsse kurzgeschlossen sind, so daß die erste Lasteigenschaftskurve, dargestellt durch die Ausgangsspannung in Abhängigkeit von dem Ausgangsstrom, die Betriebskurve der Entladungslampe während des normalen Betriebes der Lampe schneidet, die Betriebskurve der Lampe am Ende ihrer Lebensdauer jedoch nicht schneidet, dadurch gekennzeichnet, daß
die Komponenten des Lastschaltkreises so gewählt sind, daß dessen Resonanzfrequenz etwas niedriger ist als die der Lampe während des Dimmens oder zum Zeitpunkt des Anlaufens, wodurch zweite Lasteigenschaften auferlegt werden, die eine vergleichsweise hohe Leerlaufspannung haben sowie einen vergleichsweise geringen Stromwert, wenn die Ausgangsanschlüsse kurzgeschlossen sind, so daß die zweite Lasteigenschaftskurve, dargestellt durch die Ausgangsspannung in Abhängigkeit von dem Ausgangsstrom, die Betriebskurve der Entladungslampe während des normalen Betriebes der Lampe schneidet, die Betriebskurve der Lampe am Ende ihrer Lebensdauer jedoch nicht schneidet.
Indem die Lasteigenschaften so eingestellt werden, daß eine Entladungslampe, die zu einem aus der Vielzahl von parallel geschalteten Lastschaltkreisen gehört, immer dann ausgeschaltet wird, wenn diese Entladungslampe das Ende ihrer Lebensdauer erreicht, während die normalen Entladungslampen im erleuchteten Zustand erhalten werden, verhindert die Erfindung, daß die Glühkathoden einer am Ende ihrer Lebensdauer befindlichen Entladungslampe erhitzt werden, was das Ergebnis eines Belassens einer solchen Entladungslampe in dem erleuchteten Zustand wäre. Zugleich verhindert die Erfindung eine solche Situation, in der alle Entladungslampen gelöscht werden, was dazu führen würde, daß die gesamte Leuchte dunkel würde.
Gemäß noch einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Induktivität eines jeden Lastschaltkreises in Reihe mit der Entladungslampe geschaltete; der Kondensator eines jeden Lastschaltkreises ist zu der Entladungslampe parallel geschaltet; und jeder Lastschaltkreis weist ein Kapazität-Änderungsmittel zum Ändern der Kapazität des Kondensators auf.
Mit einer wie oben beschriebenen Konfiguration wird durch Verringern der Kapazität eines Kondensators die intrinsische Resonanzfrequenz von dessen Lastschaltkreis erhöht. So wird, wenn die Ausgabefrequenz des Hochfrequenz-Erzeugungsmittels konstant bleibt, die an die Entladungslampe angelegte Leerlaufspannung verringert. Im Gegensatz dazu wird, wenn die Kapazität des Kondensators erhöht wird, die intrinsische Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises verringert, so daß die an die Entladungslampe angelegte Auslösespannung erhöht wird.
Gemäß noch einem anderen Merkmal der Erfindung enthält die Erfindung ein Detektionsmittel zum Detektieren des Endes der Lebensdauer einer jeden Entladungslampe, so daß die Kapazität des Kondensators von dem Kapazität-Änderungsmittel verändert wird, wenn das Ende der Lebensdauer einer Entladungslampe festgestellt worden ist.
Durch ein Verringern der Kapazität des Kondensators, wird die Auslösespannung am Ende der Lebensdauer einer Entladungslampe verringert, so daß die Entladungslampe dunkel wird.
Gemäß noch einem weiteren Merkmal der Erfindung enthält die Erfindung ein Frequenz-Änderungsmittel zum Verändern der Frequenzausgabe des Hochfrequenz-Erzeugungsmittels, wenn das Detektionsmittel feststellt, daß eine Entladungslampe während des Dimmens dieser Entladungslampe zum Ende ihrer Lebensdauer gelangt.
Mit der wie oben beschriebenen Konfiguration verändert auf eine Feststellen des Endes der Lebensdauer einer Entladungslampe hin die Erfindung auch in den Fällen, in denen die Gefahr besteht, daß eine Entladungslampe, die das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat, in dem Zustand der Halbwellen-Entladung erleuchtet ist bzw. in dem erleuchteten Zustand gehalten wird, die von dem Hochfrequenz-Erzeugungsmittel ausgegebene Frequenz und verändert so die Lasteigenschaften des zugehörigen Lastschaltkreises, so daß die Auslösespannung auf ein Niveau verringert wird, welches niedriger ist als der Lampenstrom der Entladungslampe am Ende ihrer Lebensdauer. Auf diese Weise stellt die Erfindung sicher, daß eine Entladungslampe, die das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat, ohne Fehler herausgenommen wird.
Gemäß noch einem weiteren Merkmal der Erfindung haben die Entladungslampen der oben genannten Vielzahl von Lastschaltkreisen unterschiedliche Nennleistungsaufnahmen.
Unabhängig davon, ob die Entladungslampen unterschiedliche Nennleistungsaufnahmen oder gleiche Nennleistungsaufnahmen haben, bleiben die Funktionen und die Vorteile der Erfindung gleich.
Gemäß noch einem weiteren Merkmal der Erfindung enthält die Erfindung ein Steuermittel, welches zwischen dem Modus mit voller Beleuchtungsintensität und dem Dimm-Modus umschalten kann und dazu angepaßt ist, das Ausgangsniveau des Hochfrequenzerzeugungsmittels auf das Niveau für den Modus voller Beleuchtungsintensität zu schalten, wenn irgendeine der Entla dungslampen währennd des Dimmens das Ende ihrer Lebensdauer erreicht.
In dem Fall, daß eine Entladungslampe während des Dimmens das Ende ihrer Lebensdauer erreicht, neigt sie dazu, erleuchtet zu bleiben, während sie in einem symmetrischen Betriebszustand arbeitet, da die Lasteigenschaften des Lastschaltkreises in dem Dimm-Modus so eingestellt sind, daß sie eine hohe Auslösespannung ergeben. In dem Modus mit voller Beleuchtungsintensität arbeitet eine Entladungslampe jedoch in solchen Lasteigenschaften, wie einer niedrigen Auslösespannung und einem hohen Kurzschluß-Strom. Unter solchen Bedingungen ist es wegen der hohen Lampenspannung unmöglich, eine Entladungslampe am Ende ihrer Lebensdauer in dem erleuchteten Zustand zu erhalten. Daher stellt die oben beschriebene Konfiguration, indem durch die Verwendung des Steuermittels der Betriebsmodus der Entladungslampe in den Modus mit voller Beleuchtungsintensität geschaltet wird, wenn die Entladungslampe das Ende ihrer Lebensdauer erreicht sicher, daß die Entladungslampe erlischt.
Gemäß noch einem weiteren ihrer Merkmale enthält die Erfindung einen Lastschaltkreis mit einer Entladungslampe, einer Induktivität und einem Kondensator; ein Hochfrequenz-Erzeugungsmittel zum Versorgen des Lastschaltkreises mit einer Hochfrequenzausgabe in der Weise, daß es eine Hochfrequenzausgabe erzeugt, die ausreichend niedriger ist als die intrinsische Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises, wenn die Entladungslampe sich in dem Modus mit voller Beleuchtungsintensität befindet, und eine Hochfrequenzausgabe erzeugt, die ausreichend höher ist als die intrinsische Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises, wenn sich die Entladungslampe in dem Dimm-Modus befindet; und ein Steuermittel zum Steuern des Hochfrequenz-Erzeugungsmittels in der Weise, daß die Entladungslampe in den Modus mit voller Beleuchtungsintensität bzw. den Dimm-Modus versetzt wird.
In der wie oben beschriebenen Konfiguration erzeugt, da die von der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung während des Modus mit voller Beleuchtungsintensität erzeugte Frequenz ausreichend kleiner ist als die intrinsische Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises, der Lastschaltkreis praktisch keine Resonanz, so daß die Auslösespannung von dem Hochfrequenz-Erzeugungsmittel niedrig ist. Obwohl die Lampenspannung sich ausgehend von dem normalen Wert erhöht, wenn die Entladungslampe das Ende ihrer Lebensdauer erreicht, wird die Entladungslampe außer Stande, erleuchtet zu bleiben, und wird daher ausgeschaltet, da die Auslösespannung niedriger wird als die Lampenspannung am Ende ihrer Lebensdauer. Da die von der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung während des Dimmens erzeugte Frequenz höher ist als die intrinsische Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises, erzeugt der Lastschaltkreis eine Resonanz, wodurch die Auslösespannung von dem Hochfrequenz-Erzeugungsmittel erhöht und der Kurzschluß-Strom verringert wird und in der Konsequenz so das tiefe Dimmen ermöglicht wird. In Fällen, in denen eine Vielzahl von Entladungslampen parallel zueinander geschaltet ist, wird die Lampe, die das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat, abgedunkelt, während die anderen Lampen, die sich in normalem Zustand befinden, erleuchtet bleiben.
Gemäß noch einem anderen Merkmal der Erfindung ist die Induktivität des Lastschaltkreises mit der Entladungslampe in Reihe geschaltet; der Kondensator hat eine geringe Kapazität und ist parallel zu der Entladungslampe geschaltet; und die intrinsische Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises ist ausreichend höher eingestellt als die Frequenz, bei der das Hochfrequenz-Erzeugungsmittel in dem Modus mit voller Beleuchtungsintensität arbeitet.
In der wie oben beschriebenen Konfiguration, in der der parallel zu der Entladungslampe geschaltete Kondensator eine niedrige Kapazität hat, kann die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung eine Hochfrequenz erzeugen, die ausreichend niedriger ist als die intrinsische Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises, wenn die Entladungslampe sich in dem Modus mit voller Beleuchtungsintensität befindet, und kann zudem einen Hochfrequenz erzeugen, die ausreichend größer ist als die intrinsische Resonanzfrequenz des Lastschalkreises, wenn sich die Entladungslampe in dem Dimm-Modus befindet.
Gemäß noch einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Betriebsfrequenz des Hochfrequenz-Erzeugungsmittels so eingestellt, daß: f0/3 ≤ f ≤ f0/2,wobei die Betriebsfrequenz des Hochfrequenz-Erzeugungsmittels während der Beleuchtung mit voller Beleuchtungsintensität durch f dargestellt und die intrinsische Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises mit f0 bezeichnet ist.
Wenn die Betriebsfrequenz f des Hochfrequenz-Erzeugungsmittels für die Beleuchtung mit voller Beleuchtungsintensität im Bereich f0/2 < f ≤ f0 liegt, führt dies zu einem Betrieb mit Phasenvoreilung, was zu einem zeitweiligen Kurzschluß des Hochfrequenz-Erzeugungsmittels führt. Daher verhindert, indem die Betriebsfrequenz f für die Beleuchtung mit voller Beleuchtungsintensität so eingestellt wird, daß sie in der Spanne f0/3 ≤ f ≤ f0/2 liegt, die Erfindung das Auftreten eines Betriebszustandes mit Phasenvoreilung.
Gemäß noch einen anderen Merkmal der Erfindung ist eine Vielzahl von Lastschaltkreisen parallel zueinander an das Ausgabeende des Hochfrequenz-Erzeugungsmittels angeschlossen und so angeordnet, daß eine Entladungslampe bzw. Entladungslampen, die das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat/haben, entweder abgedunkelt oder gelöscht werden, während die Entladungslampen, die sich in normalem Zustand befinden, erleuchtet bleiben.
So sind, auch wenn eine oder mehrere Entladungslampen an das Ende ihrer Lebensdauer gelangt/gelangen und das Licht schwindet bzw. ausgeht, die Entladungslampen in normalem Zustand noch immer im erleuchteten Zustand, wodurch verhindert wird, daß die gesamte Leuchte dunkel wird, und wodurch so die Sicherheit gewahrt wird.
Gemäß noch einen weiteren Merkmal der Erfindung enthält diese eine parallel zu dem/den Lastschaltkreis(en) geschaltete Induktivität.
Indem eine Induktivität parallel zu dem/den Lastschaltkreise(en) geschaltet wird, gleicht, auch wenn ein vorauseilender Strom in den/die Lastschaltreis(e) fließt, der in der Induktivität fließende, nacheilende Strom den vorauseilenden Strom aus, wodurch die beim Gestalten erlaubte Flexibilität erhöht und ein phasenvorauseilender Betrieb des Hochfrequenz-Erzeugungsmittels verhindert wird.
Gemäß noch einem weiteren Merkmal der Erfindung wird, wenn das Leuchten einer Entladungslampe gestartet wird, eine aus einer höheren Betriebsfrequenz erzeugte Resonanzspannung an die Entladungslampe angelegt.
Da eine Resonanzfrequenz, die höher als, bspw. n-mal so hoch wie, die Betriebsfrequenz des Hochfrequenz-Erzeugungsmittels ist, in der Situation erzeugt wird, in der keine Last anliegt, wie z. B. zu dem Zeitpunkt, an dem das Leuchten einer Entladungslampe begonnen wird, wird das Hochfrequenz-Erzeugungsmittel an der n-ten Halbperiode der Resonanzspannung ausgeschaltet.
Gemäß noch einem weiteren Merkmal der Erfindung enthält diese eine Leuchte, die daran angeordnet eine Entladungslampe oder Entladungslampen enthält sowie eine Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung zum Erleuchten der Entladungslampe(n).
Die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung dieser Leuchte hat dieselben Funktionen wie diese oben zu irgendeiner der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtungen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Block-Diagramm einer ersten Ausführungsform einer Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein Schaubild, welches die Lasteigenschaften eines Lastschaltkreises der in 1 gezeigten Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung zeigt;
3 ist eine schematische Darstellung einer im Querschnitt gezeigten, erfindungsgemäßen Leuchte;
4 ist ein Schaltdiagramm einer zweiten Ausführungsform einer Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
5 ist ein Schaltdiagramm einer dritten Ausführungsform einer Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
6 ist ein Schaubild, welches die Lasteigenschaften des Lastschaltkreises der in 5 dargestellten Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung darstellt;
7 ist ein Schaubild, welches die Lasteigenschaften der in 5 dargestellten Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung darstellt, wenn die Entladungslampen kontinuierlich gedimmt sind;
8 ist ein Schaubild, welches die Lasteigenschaften der in 5 dargestellten Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung in Fällen zeigt, in denen der Lastschaltkreis zu dem Zeitpunkt des Anlaufens zu einem zweiten Kondensator geschaltet wird und zu einem ersten Kondensator geschaltet wird, nachdem die Lampen erleuchtet worden sind;
9 ist ein Schaltdiagramm einer vierten Ausführungsform einer Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
10 ist ein Schaltdiagramm einer fünften Ausführungsform einer Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
11 ist ein Schaltdiagramm einer sechsten Ausführungsform einer Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
12 ist ein Schaltdiagramm einer siebten Ausführungsform einer Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
13 ist ein Schaltdiagramm einer achten Ausführungsform einer Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
14 ist ein Schaubild, welches die Frequenzeigenschaften des Lastschaltkreises der in 13 gezeigten Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung darstellt;
15 ist ein Schaubild, welches die Lasteigenschaften des Lastschaltkreises der in 13 gezeigten Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung darstellt;
16 ist ein Schaltdiagramm einer neunten Ausführungsform einer Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
17 ist ein Schaubild, welches die Lasteigenschaften des Lastschaltkreises der in 16 gezeigten Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung darstellt;
18 ist ein Schaubild, welches die Lasteigenschaften des Lastschaltkreises eines Vergleichsbeispieles darstellt;
19 ist ein Schaubild, welches die Frequenzeigenschaften des Lastschaltkreises der in 16 gezeigten Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung darstellt;
20 ist eine Wellenform-Darstellung, die die Wellenform des ein Schaltmittel der in 16 gezeigten Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung beim Starten des Leuchtens pasierenden Stromes zeigt;
21 ist ein Schaubild, welches die Wellenform des ein Schaltmittel der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung des Vergleichsbeispieles beim Starten des Leuchtens passierenden Stromes zeigt;
22 ist ein Schaltdiagramm einer zehnten Ausführungsform einer Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
23 ist eine Wellenform-Darstellung, die die Wellenform des verschiedene Komponente der in 22 gezeigten Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung passierenden Stromes zeigt, wenn keine Last angelegt ist;
24 ist ein Schaltdiagramm einer elften Ausführungsform einer Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
25 ist ein Schaltdiagramm einer zwölften Ausführungsform einer Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
26 ist ein Schaltdiagramm eines Beispiels herkömmlicher Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtungen und
27 ist ein Schaubild, welches die Lasteigenschaften eines Lastschaltkreises der herkömmlichen Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung darstellt.
Beste Art und Weise, die Erfindung auszuführen
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Das Nachstehende ist die Erläuterung einer Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf 1. Die Komponenten und Elemente, die denen der oben beschriebenen herkömmlichen Vorrichtung entsprechen, sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die in 1 gezeigte Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält eine variable Gleichstromquelle 11, die aus einer herkömmlichen Wechselstromquelle e, einem Zweiweggleichrichterschaltkreis 2 mit einem an die herkömmliche Wechselstromquelle e angeschlossenen Wechsstrom-Eingangsanschluß und einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 3, der durch einen Spannungserhöhungs-Zerhacker-Schaltkreis gebildet sein kann, welcher als Vorregler zum Reduzieren der hohen Oberwellen durch Glätten des Stromes dient, oder durch andere Mittel gebildet sein kann und an einen Gleichstrom-Ausgangsanschluß des Zweiweggleichrichterschaltkreises 2 angeschlossen ist. Ein Wechselrichterschaltkreis 4, welcher ein Schaltmittel (nicht gezeigt) aufweist und als ein Hochfrequenzerzeugungsmittel dient, ist an den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 3 angeschlossen, und ein Lastschaltkreis 5 ist an den Wechselrichterschaltkreis 4 angeschlossen. Durch Verändern der Frequenzen mittels eines Steuerschaltkreises 12, der als ein Steuermittel dient, steuert der Wechselrichterschaltkreis 4 die Funktion der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung, um eine Beleuchtung mit voller Intensität und ein Dimmen auszuführen.
Über eine Induktivität L1, die als ein Strombegrenzungselement fungiert, ist der Lastschaltkreis 5 an eine Fluoreszenzlampe FL angeschlossen, die eine Röhre kleinen Durchmessers hat und als eine Entladungslampe dient, die an jedem Ende des Glaskolbens der Lampe eine Basis und einen Glühfaden, der eine Glühkathode ist, aufweist. Ein Start-Kondensator C1 zum Starten der Fluoreszenzlampe FL vermittels Resonanz zum Zeitpunkt des Anlaufens ist parallel zu der Fluoreszenzlampe FL geschaltet.
Ein Mittel 14 zum Auferlegen einer Lasteigenschaft ist aus dem Wechselrichterschaltkreis 4, der Induktivität L1 und dem Kondensator C1 gebildet.
Als nächstes wird die Funktion des oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiels erläutert.
Zunächst wird eine Zweiweggleichrichtung der Wechselspannung der herkömmlichen Wechselstromquelle e durch den Zweiweggleichrichterschaltkreis 2 durchgeführt, und die gleichgerichtete Spannung wird dann durch den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 3 in eine Gleichspannung gewandelt und geglättet sowie angepaßt. Wenn die Gleichspannung in den Wechselrichterschaltkreis 4 eingegeben wird, erzeugt der Wechselrichterschalkreis 4 eine Hochfrequenz-Spannung bei variablen Frequenzen, und die erzeugte Spannung wird auf den Lastschaltkreis 5 gegeben. In dem Lastschaltkreis 5 wird die diesem aufgegebene Hochfrequenz-Spannung über die Induktivität L1 auf die Fluoreszenzlampe FL und den Kondensator C1 gegeben. Die Fluoreszenzlampe FL und der Kondensator C1 erzeugen eine geeignete Resonanz, so daß eine für das Starten der Fluoreszenzlampe FL erforderliche Hochspannung an die Fluoreszenzlampe FL angelegt wird, wodurch die Fluoreszenzlampe FL erleuchtet wird.
Wenn die Fluoreszenzlampe FL bei voller Intensität erleuchtet ist, zeigt die Lampe solche Lasteigenschaften, wie eine vergleichsweise geringe Auslösespannung und einen hohen Kurzschluß-Strom. Wenn die Fluoreszenzlampe FL im Dimm-Modus ist, zeigt die Lampe derartige Lasteigenschaften, wie eine vergleichsweise hohe Auslösespannung und einen niedrigen Kurzschluß-Strom.
Wie in 2, in der die Kurve A bzw. die Kurve B jeweils die Lasteigenschaften des Lastschaltkreises 5 in dem Modus voller Beleuchtungsintensität bzw. in dem Dimm-Modus darstellen, gezeigt, besteht, wenn die Beleuchtung mit voller Intensität durchgeführt wird, ein hohes Maß an Kurzschluß-Strom im Gegensatz zu einer geringen Auslösespannung.
In dem Dimm-Modus jedoch ist die Auslösespannung hoch, während das Maß an Kurzschluß-Strom gering ist. In der Zeichnung stellt die Kurve a die Betriebseigenschaften der Fluoreszenzlampe FL, wie sie in normalen Konditionen arbeitet, dar, während die Kurve b die Betriebseigenschaften der Fluoreszenzlampe FL, die nahe dem Ende ihrer Lebensdauer ist, darstellt.
Wenn die Fluoreszenzlampe FL normal arbeitet, dient der Schnittpunkt X1 der Lasteigenschaftskurve A und der Betriebseigenschaftskurve a als Betriebspunkt.
Wenn die Fluoreszenzlampe FL die letzte Stufe ihrer Lebensdauer erreicht hat, ändern sich ihre Betriebseigenschaften so, daß sie durch die Kurve b wiedergegeben sind. Da die Lampenspannung höher ist als die Auslösespannung, schneidet die Betriebseigenschaftskurve b die Lasteigenschaftskurve A nicht. Im Ergebnis wird die Fluoreszenzlampe FL außer Stande gesetzt, erleuchtet zu bleiben und wird so ausgelöscht.
So kann das oben beschriebene Ausführungsbeispiel die Bereiche des Glaskolbens nahe dessen Glühfäden, dessen Basen oder der Fassung der Fluoreszenzlampe FL vor einem Schmelzen bewahren.
Während des Dimm-Modus dient der Schnittpunkt X2 zwischen der Lasteigenschaftskurve B und der Betriebseigenschaftskurve a als Betriebspunkt.
Als nächstes wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 4 eine Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Die in 4 gezeigte Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 ist an einer in 3 gezeigten Leuchte 21 angebracht, welche eine Haushaltsleuchte 21 des Deckentyps ist, welche direkt an einer Raumdecke anzubringen ist.
Wie in 3 gezeigt, enthält die Leuchte 21 ein flaches, kreisförmiges, tellerartiges Grundelement 22, welches als Beleuchtungsbefestigung dient und ein Mittel zum Befestigen desselben an einer Raumdecke aufweist. Eine transluzente Abdeckung 24 ist an der Unterseite des Grundelementes 22 befestigt.
Das Grundelement 22 weist zudem eine Reflexionsplatte 23 auf, welche so flach wie möglich gestaltet ist, um die gesamte Leuchte 21 so dünn wie möglich zu machen. Fluoreszenzlampen FL1, FL2, die als Entladungslampen dienen, sind konzentrisch angeordnet und so angebracht, daß sie der Reflexionsplatte 23 gegenüberliegen. Die transluzente Abdeckung 24 ist in einer solchen Weise über dem Grundelement 22, der Reflexionsplatte 23 und den Fluoreszenzlampen FL1, FL2 angeordnet, daß sie diese einschließt. Die Reflexionsplatte 23 ist in einer solchen Form gebildet, daß sie der transluzenten Abdeckung 24 ermöglicht, das Licht von den Fluoreszenzlampen FL1 und FL2 so gleichmäßig wie möglich abzugeben. Die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 ohne die Fluoreszenzlampen FL1, FL2 ist in dem Raum 25 zwischen dem Grundelement 22 und der Reflexionsplatte 23 angeordnet.
Die Fluoreszenzlampen FL1, FL2 sind kreisförmige Lampen aus einer Glasröhre mit kleinem Durchmesser, welche einen äußeren Röhrendurchmesser von 16,5 mm aufweisen und durch die Produkttypen FHC27 bzw. FHC34 identifiziert werden. Beide Fluoreszenzlampen FL1, FL2 sind dazu ausgelegt, in dem Modus mit voller Beleuchtungsintensität eine Beleuchtung mit hoher Ausgabe bei einer Leistungsaufnahme von 38W bzw. 48W auszuführen.
Die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 enthält eine herkömmliche Wechselstromquelle e, einen Zweiweggleichrichterschaltkreis 2 und einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 3, der an den Zweiweggleichrichterschaltkreis 2 angeschlossen ist. Der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 3 enthält eine an einen Punkt zwischen den Gleichstromausgangsanschlüssen des Zweiweggleichrichterschaltkreises 2 angeschlossene Reihenschaltung aus einer Induktivität L2 und einem Feldeffekttransistor Q1 und eine an den Feldeffekttransistor Q1 angeschlossene Reihenschaltung aus einer Diode D1 und einem Kondensator C2, wobei der Feldeffekttransistor Q1 als Schaltmittel dient. Der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 3 enthält zudem eine Reihenschaltung aus Widerständen R1, R2 eines Eingangsspannung-Detektionsschaltkreises 26 sowie eine Reihenschaltung von Widerständen R3, R4 eines Ausgangsspannung-Detektionsschaltkreises 27, wobei die Widerstände R1, R2 an einen Ausgangsanschluß des Zweiweggleichrichterschaltkreises 2 angeschlossen sind, welcher an der Eingangsseite des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 3 angeordnet ist, und wobei die Widerstände R3, R4 parallel zu dem Kondensator C2 verbunden sind, der an der Ausgabeseite des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 3 angeordnet ist.
Ein Knotenpunkt zwischen dem Widerstand R1 und dem Widerstand R2 des Eingangsspannung-Detektionsschaltkreises 26 und ein Knotenpunkt zwischen dem Widerstand R3 und dem Widerstand R4 des Ausgangsspannung-Detektionsschaltkreises 27 sind mit einem Steuerschaltkreis 28 verbunden, welcher an die Steuerelektrode (das Gate) des Feldeffekttransistors Q1 angeschlossen ist. Basierend auf den von dem Eingangsspannung-Detektionsschaltkreis 26 und dem Ausgangsspannung-Detektionsschaltkreis 27 festgestellten Spannungen steuert der Steuerschaltkreis 28 das Schalten des Feldeffekttransistors Q1, um die Ausgangsspannung des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 3 auf einem konstanten Niveau zu halten. Durch die herkömmliche Wechselstromquelle e, den Zweiweggleichrichterschaltkreis 2 und den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 3 wird eine variable Gleichstromquelle 11 gebildet.
Ein Halbbrücken-Wechselrichterschaltkreis 4 ist an den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 3 angeschlossen. Der Wechselrichterschaltkreis 4 ist durch ein Paar Feldeffekttransistoren Q2, Q3 gebildet, die miteinander zu einem Punkt zwischen den Ausgabeanschlüssen des Gleichstrom/Gleichstrom-Wandlers 3 in Reihe geschaltet sind und als Schaltmittel dienen. Ein Oszillator 31 ist an einen Steuerschaltkreis 12 angeschlossen. Während der Oszillator 31 an eines der Eingangsenden eines Komparators 32 angeschlossen ist, ist an das andere Eingangsende des Komparators 32 eine Referenzspannung E1 angeschlossen. Das Ausgabeende des Komparators 32 ist an die Steuerelektrode (das Gate) des Feldeffekttransistors Q3 angeschlossen, und über einen Wechselrichterschaltkreis 33 auch an die Steuerelektrode des Feldeffekttransistors Q2. Zwei Lastschaltkreise 51, 52 sind parallel zueinander an beide Enden des Feldeffekttransistors Q3 angeschlossen, der als Ausgangsanschluß des Wechselrichterschaltkreises 4 dient.
Der Lastschaltkreis 51 ist über einen Gleichstrom-Unterbrecher-Kondensator C31 und eine Induktivität L11, welche als strombegrenzendes Elemente dient, an eine Fluoreszenzlampe FL1 vom Typ einer FHC-Lampe angeschlossen. Ein Startkondensator C11 zum Starten der Fluoreszenzlampe FL1 mittels Resonanz beim Einschalten der Beleuchtung ist parallel zu der Fluoreszenzlampe FL1 an diese angeschlossen. In derselben Weise wie der Lastschaltkreis 51 ist der Lastschaltkreis 52 über einen Gleichstrom-Unterbrecher-Kondensator C32 und eine Induktivität L12, welche als ein strombegrenzendes Element dient, ein eine Fluoreszenzlampe FL2 vom Typ einer FHC-Lampe angeschlossen. Ein Startkondensator C12 zum Starten der Fluoreszenzlampe FL2 mittels Resonanz beim Einschalten der Beleuchtung ist parallel zu der Fluoreszenzlampe FL2 an diese angeschlossen.
Als nächstes wird die Funktion der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrochtung 1 des oben beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiels erläutert.
Zuerst wird von dem Zweiweggleichrichterschaltkreis 2 eine Zweiweggleichrichtung der Wechselspannung aus der herkömmlichen Wechselstromquelle e durchgeführt.
Der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 3 detektiert die Eingangsspannung mit dem Eingangsspannung-Detektionsschaltkreis 26 und detektiert die Ausgangsspannung mit dem Ausgangsspannung-Detektionsschaltkreis 26, und der Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler 3 schaltet, basierend auf der wie oben detektierten Eingangsspannung und Ausgangsspannung, den Feldeffekttransistor Q1 mittels des Steuerschaltkreises 28 ein oder aus und lädt so den Kondensator C2 mit der Ladespannung auf.
Der Wechselrichterschaltkreis 4 funktioniert in einer solchen Weise, daß dessen Steuerschaltkreis 12 den Oszillator 31 steuert, um dem Komparator 32 zu ermöglichen, die Spannung mit der Referenzspannung E1 zu vergleichen, und schaltet den Feldeffekttransistor Q2 und den Feldeffekttransistor Q3 abwechselnd an und aus, um eine Hochfrequenz-Spannung auszugeben. Der Wechselrichterschaltkreis 33 schaltet den Feldeffekttransistor Q2 und den Feldeffekttransistor Q3 so, daß, wenn einer der beiden eingeschaltet ist, der andere Feldeffekttransistor ausgeschaltet ist und umgekehrt.
Der Oszillator 31 verändert die Frequenzen, so daß die Fluoreszenzlampen FL1, FL2 solche Lasteigenschaften zeigen, wie eine vergleichsweise geringe Auslösespannung und eine hohes Maß an Kurzschluß-Strom, wenn die Fluoreszenzlampen FL1, FL2 mit voller Helligkeit erleuchtet sind, sowie eine vergleichsweise hohe Auslösespannung und einen geringen Kurzschluß-Strom, wenn die Lampen sich in dem Dimm-Modus befinden. Daher ist ein weiches Anlaufen sichergestellt, ohne die Gefahr, daß die Fluoreszenzlampen FL1, FL2 in dem Zustand erleuchtet werden, in dem sie nicht ausreichend vorgeheizt sind. Des weiteren wird, sollte eine der Fluoreszenzlampen FL1, FL2 während der Beleuchtung mit voller Intensität das Ende ihrer Lebensdauer erreichen, diese wegen einer geringen Auslösespannung dunkel, während die andere Fluoreszenzlampe FL1, FL2, die das Ende ihrer Lebenendauer noch nicht erreicht hat, in dem Modus mit voller Beleuchtungsintensität bleibt.
In anderen Worten kann, auch wenn eine der Fluoreszenzlampen FL1, FL2 das Ende ihrer Lebensdauer erreicht, das oben beschriebene Ausführungsbeispiel verhindern, daß die gesamte Leuchte dunkel wird.
Jede Fluoreszenzlampe der Leuchte 21 gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel hat einen Kolben mit einem Außendurchmesser von 16,5 mm. In anderen Worten sind sie schmaler als die Fluoreszenzlampen FL1, FL2 einer herkömmlichen Leuchte, welche typischerweise einen Rohr-Außendurchmesser von 29 mm haben. Die Ausführungsform der Erfindung kann daher die Höhe bzw. die Tiefe des Gehäuses 22 um ein Mittel von nahezu 40% verringern und schafft so eine Beleuchtungsbefestigung, die nicht bombastisch aussehen wird, auch wenn sie in einem Raum mit einer relativ niedrigen Decke installiert wird, wie z. B. ein einer Appartementwohnung.
Die Lampen der Ausführungsvariante haben eine Nennlebensdauer von 9.000 Stunden, was 1,5-mal länger als die 6.000 Stunden einer herkömmlichen Fluoreszenzlampe ist.
Des weiteren erfordert das Ausführungsbeispiel keinen komplizierten Schutzschaltkreis, um eine der Fluoreszenzlampen FL1 bzw. FL2, welche das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat, abzuschalten, um so einen abnormalen Anstieg der Temperatur zu verhindern, welcher am Ende der Lebensdauer einer Fluoreszenzlampe FL1, FL2 mit geringem Durchmesser aufzutreten neigt. Daher kann das Ausführungsbeispiel verhindern, daß der Glaskolben, die Basis oder die Fassung aufgrund eines solchen abnormalen Temperaturanstieges schmilzt.
Wie oben erwähnt, kann, indem Fluoreszenzlampen FL1, FL2 mit unterschiedlicher Nennleistungsaufnahme verwendet werden, die Leuchte 21 so gestaltet werden, daß sie als Haushaltsleuchte, welche konzentrisch angeordnete, kreisförmige Lampen mit unterschiedlichen Radien enthalten kann, geeignet ist.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 5 die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert.
Die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel hat dieselbe Konfiguration wie die der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, mit der Ausnahme, daß der Feldeffekttransistor Q3 über die Kapazität C3₁ und die Induktivität L1₁ mit einem Ende (nachfolgend als erstes Ende bezeichnet) des Glühfadens FL1a und einem Ende (nachfolgend als erstes Ende bezeichnet) des Glühfadens FL1b verbunden ist, wobei die beiden Glühfäden als die Glühkathoden der Fluoreszenzlampe FL1 dienen. Der Feldeffekttransistor Q3 ist ferner über den Kondensator C3₂ und die Induktivität L1₂ mit einem Ende (dem ersten Ende) des Glühfadens FL2a und einem Ende (dem ersten Ende) des Glühfadens FL2b verbunden, wobei die beiden Glühfäden FL2a, FL2b als Glühkathoden der Fluoreszenzlampe FL2 dienen. Ein Lebensdauerend-Detektionsschaltkreis 61, der zum Feststellen des Ablaufs der Lebensdauer der Fluoreszenzlampe FL1 eingerichtet ist, indem er die Spannung zwischen den Anschlüssen der Fluoreszenzlampe FL1 erfaßt, ist mit den ersten Enden des Glühfadens FL1a und des Glühfadens FL1b verbunden. Gleichermaßen ist ein Lebensdauerend-Detektionsschaltkreis 62, der zum Feststellen des Ablaufs der Lebensdauer der Fluoreszenzlampe FL2 eingerichtet ist, indem er die Spannung zwischen den Anschlüssen der Fluoreszenzlampe FL2 erfaßt, mit den ersten Enden des Glühfadens FL2a und des Glühfadens FL2b verbunden.
Ein Kapazitäts-Veränderungsschaltkreis 36₁ zum Starten der Fluoreszenzlampe FL1 ist an die anderen Enden (nachfolgend als zweite Enden bezeichnet) der Glühfäden FL1a, FL1b der ersten Fluoreszenzlampe FL1 angeschlossen, während ein Kapazitäts-Veränderungsschaltkreis 36₂ um Starten der Fluoreszenzlampe FL2 mit den anderen Enden (den zweiten Enden) der Glühfäden FL2a, FL2b der Fluoreszenzlampe FL2 verbunden ist. Der Kapazitäts-Veränderungsschaltkreis 36₁ ist gebildet aus einem Kondensator C5₁ für den Normalbetrieb und einem Kondensator C6₁ für den Lebensdauer-Endmodus, dessen Kapazität kleiner ist als die des Kondensators C5₁, wobei die Kondensatoren C5₁ und C6₁ in einer solchen Weise parallel zueinander geschaltet sind, daß sie mittels eines Umschaltschalters 37₁ , der dazu eingerichtet ist, von dem Lebensdauerend-Detektionsschaltkreis 61 gesteuert zu werden, selektiv beschaltet werden können. Der Kapazitäts-Veränderungsschaltkreis 36₂ ist gebildet aus einem Kondensator C5₂ für den Normalbetrieb und einem Kondensator C6₂ für den Lebensdauer-Endmodus, dessen Kapazität kleiner ist als die des Kondensators C5₂, wobei die Kondensatoren C5₂ und C6₂ in einer solchen Weise parallel zueinander geschaltet sind, daß sie mittels eines Umschaltschalters 37₂ , der dazu eingerichtet ist, von dem Lebensdauererid-Detektionsschaltkreis 62 gesteuert zu werden, selektiv beschaltet werden können.
Wenn beide Fluoreszenzlampen FL1, FL2 korrekt arbeiten, schalten deren Lebensdauerend-Detektionsschaltkreise 61 bzw. 62 die Umschaltschalter 37₁ bzw. 37₂ so, daß die Kondensatoren C5₁, C5₂ elektrisch angeschlossen werden, um die Fluoreszenzlampen FL1, FL2 mit normalen Lasteigenschaften zu erleuchten.
Wenn einer der beiden Lebensdauerend-Detektionsschaltkreise 61 oder 62 den mit diesem verbundenen Umschaltschalter 37₁ bzw. 37₂ umschaltet, nachdem die Fluoreszenzlampe FL1 bzw. FL2, die dem Lebensdauerend-Detektionsschaltkreis zugeordnet ist, das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat, wird der diesem zugehörige Kondensator C6₁ bzw. C6₂ elektrisch angeschlossen, so daß die Auslösespannung in dem zugehörigen Lastschaltkreis 51, 52 verringert wird. Als Ergebnis wird die Fluoreszenzlampe FL1, FL2, für die festgestellt worden ist, daß sie das Ende Ihrer Lebensdauer erreicht, ohne Ausfall abgedunkelt, während die andere Fluoreszenzlampe FL1, FL2 erleuchtet bleibt.
Die Lasteigenschaften der Lastschaltkreise 51, 52 sind in 6 gezeigt, wobei die Kurve C die Lasteigenschaften eines jeden Lastschaltkreises darstellt, wenn der Kondensator für den normalen Betrieb, d. h. der Kondensator C5₁ bzw. C5₂, elektrisch angeschlossen ist, während die Kurve D die Lasteigenschaften eines jeden Lastschaltkreises darstellt, wenn der Kondensator C6₁ bzw. C6₂ für den Lebensdauerend-Modus elektrisch angeschlossen ist. Die Kurve c und die Kurve d stellen jeweils die Betriebseigenschaften jeder der Fluoreszenzlampen FL1, FL2 dar, wie sie unter normalen Bedingungen arbeiten bzw. diejenigen in der letzten Phase der Lebensdauer der Lampe.
Jede Fluoreszenzlampe FL1, FL2 ist an dem Schnittpunkt X zwischen der Lasteigenschaftskurve C und Betriebseigenschaftskurve c erleuchtet, wenn sie unter normalen Bedingungen arbeitet.
Wenn eine der Fluoreszenzlampen FL1, FL2, z. B. die Fluoreszenzlampe FL1, das Ende ihrer Lebensdauer erreicht, schaltet der zugehörige Schalter, d. h. in diesem Fall der Umschaltschalter 37₁ , die Verbindung zu dem Lastschaltkreis 51 so, daß der Kondensator C6₁ elektrisch mit dem Lastschaltkreis 51 verbunden ist, und reduziert so die Auslösespannung. Wenn sich die Lasteigenschaften auf das durch die Lasteigenschaftskurve D dargestellte Niveau verändern, verändern sich die Betriebseigenschaften der Fluoreszenzlampe FL1 zu dem durch die Betriebseigenschaftskurve d dargestellten Niveau. Da die Lampenspannung erhöht wird, schneiden sich die Lasteigenschaftskurve D und die Betriebseigenschaftskurve d nicht. Als ein Ergebnis wird die Fluoreszenzlampe FL außer Stande, erleuchtet zu bleiben, und wird so abgedunkelt. Die andere Fluoreszenzlampe FL2 verbleibt in dem erleuchteten Zustand, da der Kondensator C5₂ für den normalen Betrieb angeschlossen ist.
Wie in 7, die die Lasteigenschaften während der Zeitspanne zeigt, wenn kontinuierlich ein Dimmen ausgeführt wird, gezeigt, wird der Grad des Dimmens durch Erhöhen der Ausgabefrequenz des Wechselrichterschaltkreises 4 ausgehend von dem Niveau, auf dem die Beleuchtung mit voller Intensität durchgeführt wird und das durch die Lasteigenschaftskurve C dargestellt wird, erhöht. Zusammen mit der Erhöhung in dem Ausmaß des Dimmens verschiebt sich die Lasteigenschaftskurve von C1 nach C2, und der Arbeitspunkt verschiebt sich von dem Punkt X über den Schnittpunkt X1 zu dem Schnittpunkt X2. Auf diese Weise wird die Lampe kontinuierlich gedimmt.
In 8 sind die Lasteigenschaften in Fällen gezeigt, in denen zum anlaufen Lassen die Verbindung zu den Kondensatoren C6₁, C6₂ für den Lebensdauerend-Modus geschaltet wird und zu den normalen Kondensatoren C5₁, C5₂ geschaltet wird, nachdem die Fluoreszenzlampen FL1, FL2 erleuchtet worden sind. Durch Verbinden der Lebensdauerend-Kondensatoren C6₁, C6₂ beim anlaufen Lassen wird das Starten vereinfacht, wobei eine hohe Auslösespannung an die Fluoreszenzlampen FL1, FL2 angelegt wird, wie dies durch die Lasteigenschaftskurve C in 8 dargestellt ist.
Da die Verbindung anschließend zu den Kondensatoren C5₁, C5₂ für den normalen Betrieb umgeschaltet wird, werden die Lasteigenschaften derart, daß sie durch die Lasteigenschaftskurve D repräsentiert werden, und die Fluoreszenzlampen FL1, FL2 sind in dem Schnittpunkt X erleuchtet, der als Betriebspunkt dient. Wenn eine Fluoreszenzlampe FL1 oder FL2 das Ende ihrer Lebensdauer erreicht, wird die am Ende ihrer Lebensdauer befindliche Lampe dunkel, da ihre Lasteigenschaftskurve D die Betriebseigenschaftskurve am Ende der Lebensdauer nicht schneidet.
Als nächstes wird die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf 9 erläutert.
Die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel hat dieselbe Konfiguration wie die der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 nach dem dritten Ausführungsbeispiel, mit der Ausnahme, daß anstelle der Kapazität-Änderungsschaltkreise 36₁ , 36₂ die Kapazität-Änderungsschaltkreise 38₁ , 38₂ enthalten sind. Um genauer zu sein enthält der Kapazität-Änderungsschaltkreis 38₁ einen Kondensator C7₁, einen Kondensator C8₁ und einen Umschaltschalter 39₁ , welcher dazu eingerichtet ist, von dem Lebensdauerend-Detektionsschaltkreis 61 gesteuert zu werden, und diese Kondensatoren C7₁, C8₁ und der Umschaltschalter 39₁ sind parallel zueinander geschaltet. Der Kapazität-Änderungsschaltkreis 38₂ enthält einen Kondensator C7₂, einen Kondensator C8₂ und einen Umschaltschalter 39₂ , welcher dazu eingerichtet ist, von dem Lebensdauerend-Detektionsschaltkreis 62 gesteuert zu werden, und diese Kondensatoren C7₂, C8₂ und der Umschaltschalter 39₂ sind parallel zueinander geschaltet.
Wenn beide Fluoreszenzlampen FL1, FL2 sich unter normalen Bedingungen befinden, schließen deren jeweilige Lebensdauerend-Detektionsschaltkreise 61, 62 die Umschaltschalter 39₁ , 39₂ , _um die Kondensatorer C7₁ bzw. C7₂ parallel mit den Kondensatoren C8₁ bzw. C8₂ zusammen zu schalten, wodurch die gesamte Kapazität eines jeden Kondensatorpaares auf ein Niveau erhöht wird, das im wesentlichen dasselbe ist wie die Kapazität jeweils der Kondensatoren C5₁ bzw. C5₂ des dritten Ausführungsbeispiels, so daß die Lastschaltkreise 51, 52 die Fluoreszenzlampen FL1, FL2 mit normalen Lasteigenschaften erleuchten.
Wenn eine der Fluoreszenzlampen FL1 oder FL2 das Ende ihrer Lebensdauer erreicht, öffnet deren Lebensdauerend-Detektionsschaltkreis 61, 62 den Umschaltschalter 39₁ , 39₂ , _um den zugehörigen Kondensator C8₁, C8₂ abzutrennen, so daß der Kondensator C7₁ bzw. C7₂ nun allein angeschlossen ist. Im Ergebnis wird die Kapazität auf ein Niveau verringert, welches im wesentlich dasselbe ist wie die Kapazität des jeweiligen Kondensators C6₁, C6₂ des dritten Ausführungsbeispiels, so daß die Auslösespannung in dem zugehörigen Lastschaltkreis 51, 52 verringert wird und der fragliche Lastschaltkreis die Fluoreszenzlampe FL1, FL2, die das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat, abschaltet und die andere Fluoreszenzlampe FL1, FL2, die sich in einem normalen Zustand befindet, in dem erleuchteten Zustand erhält.
Die Grundfunktion des oben beschriebenen vierten Ausführungsbeispiels ist die gleiche wie die des dritten Ausführungsbeispiels.
Als nächstes wird die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf 10 erläutert.
Die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel hat dieselbe Konfiguration wie die der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, mit der Ausnahme, daß drei Lastschaltkreise 51, 52, 53 parallel zueinander an einen einzigen Wechselrichterschaltkreis 4, der von diesen Lastschaltkreisen geteilt wird, angeschlossen sind. Um genauer zu sein, enthält der Lastschaltkreis 51 einen Kondensator C1₁ und eine Reihenschaltung aus einem Kondensator C3₁, einer Induktivität L1₁ und einer Fluoreszenzlampe FL1, wobei der Kondensator C1₁ parallel zu der Fluoreszenzlampe FL1 geschaltet ist. Der Lastschaltkreis 52 enthält einen Kondensator C1₂ und eine Reihenschaltung aus einem Kondensator C3₂, einer Induktivität L1₂ und einer Fluoreszenzlampe FL2, wobei der Kondensator C1₂ parallel zu der Fluoreszenzlampe FL2 geschaltet ist. Der Lastschaltkreis 53 enthält einen Kondensator C1₃ und eine Reihenschaltung aus einem Kondensator C3₃, einer Induktivität L1₃ und einer Fluoreszenzlampe FL3, wobei der Kondensator C1₃ parallel zu der Fluoreszenzlampe FL3 geschaltet ist.
Die Fluoreszenzlampen FL1, FL2, FL3 können unterschiedliche Nennleistungsaufnahmen haben. In diesem Fall sollten die Induktivitätswerte der Induktivitäten L1₁, L1₂, L1₃ jeweils so eingestellt werden, daß sie die gewünschten Lampenströme durchlassen.
Die intrinsischen Resonanzfrequenzen der jeweiligen Lastschaltkreise 51, 52, 53 können auf gewünschte Werte eingestellt werden, indem die Frequenzniveaus der Kondensatoren C3₁, C3₂, C3₃ und der Induktivitäten L1₁, L1₂, L1₃ gewählt werden.
Durch Festsetzen der Frequenzausgabe aus dem Wechselrichterschaltkreis 4 auf einen ausreichend niedrigeren Wert als die intrinsischen Resonanzfrequenzen der Lastschaltkreise 51, 52, 53, wenn die Fluoreszenzlampen FL1, FL2, FL3 mit voller Intensität erleuchtet sind, wird eine Fluoreszenzlampe FL1, FL2, FL3 dunkel, wenn sie das Ende ihrer Lebensdauer erreicht, während die anderen Fluoreszenzlampen FL1, FL2, FL3, die sich in normalen Zuständen befinden, erleuchtet bleiben. Des weiteren verhindert ein derartiges Einstellen der Ausgabefrequenz eine Resonanz zwischen den Fluoreszenzlampen FL1, FL2, FL3 und den Kondensatoren C1₁, C1₂, C1₃, welche parallel zu den Fluoreszenzlampen FL1, FL2, FL3 geschaltet sind, und ermöglicht, daß die Induktivitäten L1₁, L1₂, L1₃ sich lediglich wie Impedanzen verhalten und dadurch die Auslösespannung verringern. Die Auslösespannung ist in diesem Fall nahezu vollständig durch die Ausgangsleistung des Wechselrichterschaltkreises 4 bestimmt.
Als nächstes wird die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf 11 erläutert.
Die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel hat dieselbe Konfiguration wie die der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, mit der Ausnahme, daß zwei Lastschaltkreise 51, 52 parallel zueinander an einen einzigen Wechselrichterschaltkreis 4 angeschlossen sind, welcher von diesen Lastschaltkreisen geteilt werden muß, und daß zwei Paare von Fluoreszenzlampen, d. h. die Fluoreszenzlampen FL1, FL5 und die Fluoreszenzlampen FL2, FL6, jeweils in den Lastschaltkreisen 51, 52 angeschlossen sind, wobei die Fluoreszenzlampen FL1, FL5 in Reihe zueinander geschaltet sind und wobei die Fluoreszenzlamper FL2, FL6 ebenfalls in Reihe zueinander geschaltet sind. In anderen Worten besteht der Lastschaltkreis 51 aus einer Reihenschaltung, bestehend aus einem Kondensator C3₁, einer Induktivität L1₁ der vorgenannten Fluoreszenzlampe FL1 und der Fluozeszenzlampe FL5; einem parallel zu der Fluoreszenzlampe FL1 geschalteten Start-Kondensator C1₁; und einem parallel zu der Reihenschaltung aus der Fluoreszenzlampe FL1 und der Fluoreszenzlampe FL5 geschalteten Kondensator C9₁. Der Lastschaltkreis 52 besteht aus einer Reihenschaltung, bestehend aus einem Kondensator C3₂, einer Induktivität L1₂, der vorgenannten Fluoreszenzlampe FL2 und der Fluoreszenzlampe FL6; einem parallel zu der Fluoreszenzlampe FL2 geschalteten Start-Kondensator C1₂; und einem parallel zu der Reihenschaltung aus der Fluoreszenzlampe FL2 und der Fluoreszenzlampe FL6 geschalteten Kondensator C9₂.
Wenn die aus dem Wechselrichterschaltkreis 4 ausgegebene Hochfrequenz-Spannung an die Lastschaltkreise 51, 52 angelegt wird, wird die gesamte Spannung über die Kondensatoren C3₁, C3₂ an beide Enden einer jeden jeweiligen Fluoreszenzlampe FL5, FL6 angelegt, wodurch diese Fluoreszenzlampen FL5, FL6 erleuchtet werden, so daß das Anfahren mit den Fluoreszenzlampen FL5, FL6 beginnt.
Wenn die Spannung anschließend intensiv an beide Enden jeder jeweiligen Fluoreszenzlampe FL1, FL2 angelegt wird, werden die Fluoreszenzlampen FL1, FL2 erleuchtet und folgen den beiden anderen Lampen. Also wird das Starten sequentiell durchgeführt.
Als nächstes wird die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf 12 beschrieben.
Die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel hat dieselbe Konfiguration wie die der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, mit der Ausnahme, daß die Vorrichtung einen Lampenspannung-Detektionsschaltkreis 41₁ , der parallel zu der Fluoreszenzlampe FL1 geschaltet ist, enthält; einen Lampenspannung-Detektionsschaltkreis 41₂ , der parallel zu der Fluoreszenzlampe FL2 geschaltet ist; und einen Bewertungsschaltkreis 43, der an den Steuerschaltkreis 12 angeschlossen ist und als ein Bewertungsmittel dient zum Bewerten, basierend auf den von den Lampenspannungs-Detektionsschaltkreisen 41₁ , 41₂ festgestellten Lampenspannungen, ob es eine Fluoreszenzlampe gibt, die an das Ende ihrer Lebensdauer gelangt ist. Die Grundfunktion dieses Ausführungsbeispiels ist dieselbe wie die des zweiten Ausführungsbeispiels. Insbesondere, wenn eine der Fluoreszenzlamper, z. B. die Fluoreszenzlampe FL1, an das Ende ihrer Lebensdauer gelangt, erhöht sich die von dem Lampenspannung-Detektionsschaltkreis 41₁ detektierte Spannung, und der Bewertungsschaltkreis 43 bewertet, daß eine Situation des Endes einer Lebensdauer eingetreten ist. Der Steuerschaltkreis 12 verringert dann die Oszillationsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 4, um die Auslösespannung zu verringern, und schaltet so die Fluoreszenzlampe FL1 am Ende ihrer Lebensdauer aus. In der Zwischenzeit bleibt die Fluoreszenzlampe FL2, die sich in normalem Zustand befindet, trotz der reduzierten Ausgangsspannung des Wechselrichterschaltkreises 4 erleuchtet, da die Spannung zwischen beiden Enden der FL2 niedrig ist.
In dem Fall, daß eine der Fluoreszenzlampen FL1, FL2 während des Dimmens an das Ende ihrer Lebensdauer gelangt, wird die Frequenz des Wechselrichterschaltkreises 4 in derselben Weise wie oben beschrieben verringert, so daß der Beleuchtungsmodus zu dem Modus mit voller Beleuchtungsintensität verändert wird, in dem die Ausgangsspannung des Wechselrichterschaltkreises 4 gering ist. Daher stellt, auch wenn eine der Fluoreszenzlampen FL1, FL2 während des Dimmens an das Ende ihrer Lebensdauer ge langt, während welcher Zeit die Ausgangsspannung des Wechselrichterschaltkreises 4 hoch ist, die Konfiguration gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel die Zuverlässigkeit des Auslöschens der Fluoreszenzlampe FL1, FL2, die das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat, sicher.
Als nächstes wird die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf 13 erläutert.
Die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem achten Ausführungsbeispiel hat dieselbe Konfiguration wie die der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel, mit der Ausnahme, daß der Wechselrichterschaltkreis 4 von dem Strom-Resonanz-Typ ist und dazu eingerichtet ist, die Frequenzen des Feldeffekttransistors Q2 und des Feldeffekttransistors Q3 durch Anwendung eines Treiberschaltkreises 41 in Übereinstimmung mit dem Steuerschaltkreis 12, welcher das Erleuchten mit voller Intensität und das Dimmen steuert, zu steuern.
Die Betriebsfrequenzen des Wechselrichterschaltkreises 4 werden so festgesetzt, daß die Frequenz f1 für die Beleuchtung mit voller Intensität und die Frequenz f2 für das Dimmen jeweils bei 50 kHz bzw. 105 kHz festgesetzt werden. Die Fluoreszenzlampe FL1 ist eine des Typs FHC34. Die Induktivität L1 wird auf 1,15 mH festgesetzt; der Kondensator C1 bei 2200 pF; der Kondensator C3 bei 0,1 μF; und die intrinsische Resonanzfrequenz f0 des Lastschaltkreises 5 bei 100 kHz.
Ferner funktioniert die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 ähnlich in Fällen, in denen die Induktivität L1, der Kondensator C1, die intrinsische Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises 5 und die Frequenz in dem Beleuchtungsmodus mit voller Intensität bspw. wie folgt festgesetzt werden: 1,3 mH; 1500 PF; 114 KHz und 45 KHz.
Wie in 14, in der die intrinsische Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises 5, die Frequenz im Modus mit voller Beleuchtungsintensität und die Frequenz im Dimm-Modus jeweils durch f0, f1 bzw. f2 dargestellt sind, gezeigt, sind die Frequenzei genschaften des Lastschaltkreises 5 so, daß die Frequenz f1 in dem Modus mit voller Beleuchtungsintensität ausreichend niedriger ist als die intrinsische Resonanzfrequenz f0 des Lastschaltkreises 5, und die Ausgangsspannung während der Beleuchtung mit voller Lichtstärke ist ebenfalls vergleichsweise niedrig. Im Gegensatz dazu ist die Frequenz f2 in dem Dimm-Modus höher als die intrinsische Resonanzfrequenz f0 des Lastschaltkreises 5, und die Ausgangsspannung ist höher als die Spannung in dem Modus mit voller Beleuchtungsintensität.
Wie in 15, in der die Kurve A und die Kurve B jeweils die Lasteigenschaften in dem Modus mit voller Beleuchtungsintensität bzw. die Lasteigenschaften im Dimm-Modus darstellen, gezeigt, sind die Lasteigenschaften des Lastschaltkreises 5 derart, daß die Auslösespannung niedrig ist, wenn die Fluoreszenzlampe FL1 mit voller Beleuchtungsstärke erleuchtet ist, während der Wert des Kurzschluß-Stroms hoch ist. Da die Frequenz f1 in dem Modus der Beleuchtung mit voller Intensität ausreichend niedriger ist als die intrinsische Resonanzfrequenz f0, agiert die Induktivität L1 allein als strombegrenzendes Element, so daß die Auslösespannung verringert wird.
Im Gegensatz zu dem obigen ist die Auslösespannung hoch, wenn die Fluoreszenzlampe FL1 gedimmt ist, während das Maß an Kurzschluß-Strom gering ist.
Wie in 15 gezeigt, werden, wenn die Fluoreszenzlampe FL1 sich unter normalen Bedingungen befindet, ihre Betriebseigenschaften in der Anfangsphase des Leuchtens durch die Kurve a dargestellt. Während des Verlaufs ihres Betriebslebens verschieben sich die Betriebseigenschaften jedoch nach oben zu denen, die durch die Kurve b in der letzten Phase ihres Lebens dargestellt sind. In der letzten Phase des Lebens der Fluoreszenzlampe FL1 ist die Lampenspannung, die durch die Betriebseigenschaften bestimmt wird, höher als die Auslösespannung, die durch die Lasteigenschaftskurve A bestimmt wird. In anderen Worten wird kein Schnittpunkt, der als Arbeitspunkt fungiert, gebildet. Daher kann die Fluoreszenzlampe FL1 nicht erleuchtet bleiben und wird in der Folge dunkel.
Ein andere Vorteil des obigen Ausführungsbeispiels liegt in seinem einfachen Schaltkreis-Aufbau, worin die Kapazität des Kondensators C1 verringert wird, um so die intrinsische Resonanzfrequenz f0 so einzustellen, daß sie ausreichend größer ist als die Frequenz f1 für den Modus mit voller Beleuchtungsintensität.
Als nächstes wird die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf 16 erläutert.
Die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel hat dieselbe Konfiguration wie die der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, mit der Ausnahme, daß in derselben Weise wie die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem achten Ausführungsbeispiel die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 eine Vielzahl von Lastschaltkreisen aufweist, z. B. zwei Lastschaltkreise 51, 52, wie auch zwei Fluoreszenzlampen FL1, FL2. Die Fluoreszenzlampen FL1, FL2 können unterschiedliche Leistungsaufnahmen haben, unter der Voraussetzung, daß kein großer Unterschied zwischen ihren Start-Spannungen besteht.
Die Lasteigenschaften der Lastschaltkreise 51, 52 sind in 17 gezeigt, in der die Kurve C die Lasteigenschaften eines jeden der Lastschaltkreise 51, 52 darstellt; die Kurve a die Betriebseigenschaften einer jeden Fluoreszenzlampe FL1, FL2 in dem Modus mit voller Beleuchtungsintensität, wenn die Fluoreszenzlampe unter normalen Bedingungen arbeitet, darstellt; und die Kurve b die Betriebseigenschaften der Fluoreszenzlampe FL1, FL2 darstellt, wenn sie sich auf der letzten Stufe ihrer Lebensdauer befindet. Wie in 17 gezeigt, sind die Lasteigenschaften der Lastschaltkreise 51, 52 so eingestellt, daß die Ausgangsspannung in dem Bereich hoch ist, in dem die Menge des Ausgangsstromes groß ist, und daß die Ausgangsspannung in dem Bereich drastisch ansteigt, in dem die Menge des Ausgangsstromes klein ist. Daher funktioniert jede Fluoreszenzlampe FL1, FL2 während des Verlaufes der Beleuchtung mit voller Intensität gut, wobei der Schnittpunkt X zwischen der Lasteigen schaftskurve C und der Betriebseigenschaftskurve a als Arbeitspunkt dient. Während des Verlaufes des Betriebslebens verschiebt sich die Betriebseigenschaftskurve einer jeden Fluoreszenzlampe FL1, FL2 graduell nach oben, bis sie durch die Betriebseigenschaftskurve b repräsentiert wird, wenn die Lampe die letzte Stufe ihres Lebens erreicht. Daher schneidet, wenn eine der Fluoreszenzlampen FL1, FL2 die letzte Stufe ihres Lebens erreicht, deren Lasteigenschaftskurve C die Betriebseigenschaftskurve b in dem Bereich, in dem die Menge des Ausgangsstromes klein ist, so daß die Fluoreszenzlampe FL1, FL2 nur an dem Schnittpunkt Y arbeitet. In anderen Worten wird, auch wenn die Fluoreszenzlampe FL1 bzw. die Fluoreszenzlampe FL2 in dem Stadium erleuchtet ist, in dem sie sich nahe dem Ende ihrer Lebensdauer befindet, ihre Leuchtstärkenintensität wesentlich verringert, wodurch ein anormaler Temperaturanstieg in der Nähe der Glühfäden der Fluoreszenzlampe FL1, FL2 verhindert wird, und wodurch es auch erleichtert wird, zu erkennen, daß die Fluoreszenzlampe FL1, FL2 das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat.
Wie in 18 gezeigt, bilden die Lasteigenschaften des Lastschaltkreises einer herkömmlichen Vorrichtung eine bogenartige Form, wie z. B. die Kurve C1 in 18, und es gibt keinen großen Unterschied zwischen dem Ausgangsstrom an dem Schnittpunkt X1 und dem Ausgangsstrom an dem Schnittpunkt Y1, an dem die Betriebseigenschaftskurve b der Fluoreszenzlampe am Ende ihrer Lebensdauer und. die Lasteigenschaftskurve C1 sich schneiden. Daher neigt wegen einer symmetrischen Betriebsbedingung die Temperatur der Bereiche um die Glühfäden herum dazu, übermäßig hoch anzusteigen, wenn die Lampe die letzte Stufe ihres Lebens erreicht hat.
Wie in 19 gezeigt, sind die Frequenzeigenschaften eines jeden Lastschaltkreises des neunten Ausführungsbeispiels derart, daß eine vergleichsweise kleine Resonanz auf niedrigem Niveau auftritt, wenn die Frequenz f0/3 in Bezug auf die intrinsische Resonanzfrequenz f0 des Lastschaltkreises 51, 52, zu der Zeit des Anlaufens, während dessen keine Last anliegt, beträgt, und eine tertiäre harmonische Resonanz kann durch Festsetzen der Start-Ausgangsfrequenz auf ein Niveau nahe der Frequenz f0/3 erzeugt werden. Durch derartiges Vorgehen wird ein Schalten mit nacheilender Phase ermöglicht. Die festzusetzende Frequenz ist nicht auf f0/3 beschränkt; so lange sie in dem Bereich zwischen der Frequenz f0/3 und der Frequenz f0/2 festgesetzt wird, wird ein phasenvorauseilender Betriebszustand nicht so einfach auftreten.
Die Wellenform des durch den Feldeffekt-Transistor Q3 fließenden Stroms ist in 20 gezeigt, wobei die Zeit t0 und die Zeit t1 jeweils die Dauer des „Ein" Zustandes und die Dauer des „Aus" Zustandes des Feldeffekttransistors Q3 darstellen. Wie in 20 gezeigt, wird, wenn der Feldeffekttransistor Q3 in der Zeitspanne, in der keine Last anliegt, d. h. zur Zeit des Anlaufens, eingeschaltet wird, eine tertiäre harmonische Resonanz in Bezug auf die Betriebsfrequenz des Wechselrichterschaltkreises 4 erzeugt, so daß der Resonanzstrom den Feldeffekttransistor Q3 passiert. Daher wird der Feldeffekttransistor Q3 an irgendeinem Punkt in der dritten Halbperiode abgeschaltet, wenn der Strom durch diesen durchläuft. Da die Phase des Stromes zu dieser Zeit eine verzögerte Phase ist, schafft die tertiäre Resonanz eine Auslösespannung auf einem erwünscht hohen Niveau, wodurch das Starten der Fluoreszenzlampen FL1, FL2 erleichtert wird, obwohl die auf den Feldeffekttransistor Q3 auferlegte Last gering ist.
Wie in der Strom-Wellenform in 21 gezeigt, erzeugt der Strom, der durch einer Feldeffekttransistor, der als ein Schaltelement der herkömmlichen Vorrichtung dient, keine höhere Resonanz. Daher wird der Feldeffekttransistor in der ersten Halbperiode abgeschaltet und ist daher nicht in der Lage, die Auslösespannung mittels Resonanz zu erhöhen.
Als nächstes wird die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf 22 beschrieben.
Die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel hat dieselbe Konfiguration wie die der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, mit der Ausnahme, daß eine Reihenschaltung einer Induktivität L5 und eines Kondensators C5 parallel zu dem Feldeffekttransistor Q3 geschaltet ist. Die Reihenschaltung der Induktivität L5 und des Kondensators C5 ist zudem parallel zu den Lastschaltkreisen 51, 52 geschaltet.
Obwohl die Grundfunktion dieses Ausführungsbeispiels die gleiche ist wie die der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel liegt ein Merkmal des vorliegenden Ausführungsbeispiels darin, daß ein nacheilender Strom in die Induktivität L5, welche parallel zu den Lastschaltkreisen 51, 52 geschaltet ist, hineinfließt. Daher wird, auch wenn ein gewisser Anteil an vorauseilendem Strom in die Lastschaltkreise 51, 52 fließt, der vorauseilende Strom kompensiert, so daß sicher gestellt ist, daß in den Wechselrichterschaltkreis 4 ein nacheilender Strom hineinfließt.
Wie in 23 gezeigt, fließt, wenn keine Last an der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 anliegt, der Strom iL in den Lastschaltkreisen 51, 52; der Strom iI fließt in der Induktivität L5; und der Strom iS fließt in den Feldeffekttransistor Q3. In Fällen, in denen der Fluß des Stroms iL in die Lastschaltkreise 51, 52 hinein als Referenz zum Takten verwendet wird, ist der Strom iL ein vorauseilender Strom, während der Strom iI ein nacheilender Strom ist. Da der in den Feldeffekttransistor Q3 fließende Strom iS ein aus dem Strom iL und dem Strom iI zusammengesetzter Strom ist, kann der Strom iS als nacheilender Strom gestaltet werden, wie dies in der Zeichnung gezeigt ist, indem der Kondensator C5 und die Induktivität L5 auf geeignete Werte gesetzt werden. Da das zehnte Ausführungsbeispiel so die Bildung eines nacheilenden Stromes vereinfacht, erhöht es die in der Ausgestaltung erlaubte Flexibilität.
Als nächstes wird die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem elften Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf 24 erläutert.
Die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem elften Ausführungsbeiespiel hat dieselbe Konfiguration wie diejenige der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, mit der Ausnahme, daß ein Kondensator C6 und eine Primärspule Tr1a eines Transformators Tr1, die miteinander in Reihe geschaltet sind, parallel zu dem Feldeffekttransistor Q3 geschaltet sind und daß ein Ende der Sekundärspule Tr1b des Transformators Tr1 an einen Verbindungspunkt angeschlossen ist, an dem der Kondensator C6 und die Primärspule Tr1a des Transformators Tr1 zusammengeschlossen sind, während das andere Ende der Sekundärspule Tr1b des Transformators Tr1 an die Kondensatoren C3₁, C3₂ angeschlossen ist. Der Transformator Tr1 ist vom Kurzspulentyp und dient als Induktivität.
Obwohl die Grundfunktion dieses Ausführungsbeispiels die gleiche ist wie die der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel, liegt ein Merkmal des vorliegenden Ausführungsbeispiels darin, daß die Spannung auf ein von den Lastschaltkreisen 51, 52 gefordertes Niveau eingestellt werden kann, indem mit dem Transformator Tr1 verstärkt wird, und daß der nacheilende Erregerstrom, der in die Primärwindung Tr1a des Transformators Tr1 fließt, zu dem Feldeffekttransistor Q3 zurückgeführt werden kann.
Als nächstes wird die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 25 erläutert.
Die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem zwölften Ausführurigsbeispiel hat dieselbe Konfiguration wie die der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel, mit der Ausnahme, daß die Induktivität aus einem Glühfaden-Heiztransformator Tr2 besteht, der eine Primärspule Tr2a in Reihe mit dem Kondensator C5 geschaltet hat, wobei der Glühfaden-Heiztransformator Tr2 zudem Glühfaden-Heizspulen in einer der Anzahl der Glühfäden entsprechenden Zahl (z. B. Glühfaden-Heizspulen Tr2b, Tr2c, Tr2d, Tr2e entsprechend den G1ühfäden FL1a, FL1b, FL2a, FL2b) aufweist, und daß die Glühfaden-Heizspulen Tr2b, Tr2c, Tr2d, Tr2e jeweils an die Glühfäden FL1a, FL1b, FL2a, FL2b angeschlossen sind.
Obwohl die Grundfunktion dieses Ausführungsbeispiels die gleiche ist wie die der Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel, liegt ein Merkmal des vorliegenden Ausführungsbeispiels darin, daß es ermöglicht, daß die Leuchte als Schnellstart-Typ ausgelegt werden kann, indem die Glühfäden FL1a, FL1b, FL2a, FL2b der Fluoreszenzlampen FL1, FL2 mittels des Glühfaden-Heiztransformators Tr2 aufgeheizt werden, und daß es ermöglicht, daß der nacheilende Erregerstrom, der durch die Primärspule Tr2a des Glühfaden-Heiztransformators Tr2 fließt, zu den Feldeffekttransistoren Q2, Q3 fließt.
Die in irgendeinem der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele verwendeten Entladungslampen sind nicht auf einen bestimmten Typ oder eine bestimmte Größe beschränkt; sie können eine normale Dicke aufweisen oder können von Typ einer Röhre mit geringem Durchmesser sein. Eine oben erwähnte „Entladungslampe des Typs einer Röhre mit geringem Durchmesser" kann z. B. eine Fluoreszenzlampe des kompakten Typs, eine kompakte Mischlicht-Fluoreszenzlampe, eine kreisförmige Fluoreszenzlampe, die ausschließlich für eine Hochfrequenz-Erleuchtung ausgelegt ist, wie z. B. eine FHC20, eine FHC27 oder eine FHC34, sein. Die in irgendeinem dieser Beispiele für Lampen des Typs einer Röhre mit geringem Durchmesser verwendete Röhre hat einen Außendurchmesser von 16,5 mm.
Es gibt keine bestimmten Beschränkungen der Gestaltung des Lastschaltkreises, so lange er eine Entladungslampe, eine Induktivität und einen Kondensator enthält. Ein Lastschaltkreis muß jedoch eine intrinsische Resonanzfrequenz aufweisen und ein strombegrenzendes Element zum Begrenzen des Stromes von dem Hochfrequenz-Erzeugungsmittel aufweisen, um eine Entladungslampe in einem stabilen Zustand zu erleuchten. Ein Lastschaltkreis kann zudem. einen Startschaltkreis zum anlaufen Lassen einer Entladungslampe aufweisen. Im allgemeinen wird prinzipiell eine Induktivität als strombegrenzendes Element für eine Entladungslampe verwendet, und sie kann in dem Lastschaltkreis in Form einer getrennt von dem Hochfrequenz-Erzeugungsmittel angeschlossenen Induktivität oder einer Streuinduktivität eines Ausgabetransformators oder eines ähnlichen Elementes, welches einen Teil des Hochfrequenz-Erzeugungsmittels bildet, enthalten sein.
Im allgemeinen wird der Kondensator zum Vorheizen der Entladungslampe verwendet. In dem Fall, daß zudem andere Kondensatoren verwendet werden, können diese mit dem strombegrenzenden Element in Reihe geschaltet werden, um so als ein Teil des strombegrenzenden Elementes oder zum Unterbrechen eines Gleichstromes zu dienen.
Des weiteren können ein oder mehrere Lastschaltkreise vorgesehen sein. In Fällen, in denen eine Vielzahl von Lastschaltkreisen verwendet wird, könne diese parallel zu dem Hochfrequenz-Erzeugungsmittel geschaltet werden. Eine Vielzahl von Entladungslampen können zu einem einzigen Lastschaltkreis in Reihe geschaltet werden.
Unter der Voraussetzung, daß sie dazu geeignet ist, eine Hochfrequenzspannung an den/die Lastschaltkreis(e) auszugeben, kann das Hochfrequenz-Erzeugungsmittel jede erwünschte Konfiguration annehmen; es kann jedes beliebige Schaltkreissystem zum Erzeugen einer Hochfrequenz verwenden, inklusive eines Wechselrichters eines solchen Typs, wie z. B. ein Sperrwandler, ein Multivibrator, eine Halbbrückenschaltung, eine Vollbrückenschaltung oder eine modifiziert Form irgendeines dieser Typen. Obwohl es keine Beschränkung gibt, ob das Hochfrequenz-Erzeugungsmittel von einem Spannungs-Resonanz-Typ oder einem Strom-Resonanz-Typ ist, hat ein Hochfrequenz-Erzeugungsmittel vom Strom-Resonanz-Typ solche Vorteile wie, daß es die Verwendung eines Schaltmittels, welches geringere Fähigkeiten hat, Druck zu widerstehen, ermöglicht und zudem daß es in der Lage ist, die Spanne variabler Frequenz auszudehnen, da es ein Festsetzen der Frequenz unabhängig von der Induktivität oder der Kapazität des Lastschaltkreises bzw. der Lastschaltkreise erlaubt.
Des weiteren kann, um die Entladungslampe(n) zu dimmen, die Ausgabe des Hochfrequenz-Erzeugungsmittels mittels Veränderns der Dauer der Arbeitszeit desselben verringert werden.
Eine Gleichstrom-Versorgung, welche typischerweise durch Gleichrichten des Stromes einer herkömmlichen Wechselstromquelle und Glätten des gleichgerichteten Stromes erhalten werden kann, kann als Energiequelle für das Hochfrequenz- Erzeugungsmittel verwendet werden. Obwohl ein glättender Kondensator zum Glätten des Stromes verwendet werden kann, hat ein glättender Kondensator einen solchen Nachteil, daß er den Leistungsfaktor verringert. Aus diesem Grund ist es vorzuziehen, einen Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler zu verwenden, wie z. B. einen verstärkenden Chopper, der dazu in der Lage ist, eine Versorgungsspannung auf einem erwünschten Spannungsniveau zu liefern und keine große harmonische Verzerrung erzeugen wird.
Das Steuermittel gemäß der Erfindung kann den Beleuchtungsmodus der Entladungslampe(n) in zumindest zwei Modus festlegen, d. h. dem Beleuchtungsmodus mit voller Intensität und dem Dimm-Modus, indem es den Gleichstrom/Gleichstrom-Wandler, der das Hochfrequenz-Erzeugungsmittel bildet, oder die Gleichstrom-Energieversorgung steuert. Das Dimmen kann in der Weise entweder des schrittweise Dimmens oder des kontinuierlichen Dimmens durchgeführt werden. Falls erforderlich kann das Steuermittel andere Modus enthalten, wie z. B. einen Licht-Aus-Modus, zu dem das Steuermittel umgeschaltet werden kann. Des weiteren kann ein Wandschalter, eine Fernbedienung, die Infrarotstrahlen verwenden kann, oder dergleichen als Mittel zum Betätigen des Steuermittels verwendet werden.
Das zuvor erwähnte Lasteigenschaft-Auferlegungsmittel dient dazu, geeignete Konstanten für die Induktivität und den Kondensator, die einen Teil des/der Lastschaltkreise(s) bilden, festzusetzen und eine passende Schaltkreiskonfiguration für den/die Lastschaltkreis(e) zu bestimmen. Zudem kann das Lasteigenschaft-Auferlegungsmittel dazu dienen, in Übereinstimmung mit dem Betriebszustand der Entladungslampe(n) eine geeignete Frequenz festzulegen, die von dem Hochfrequenz-Erzeugungsmittel ausgegeben werden soll. Indem dies getan wird, wird ein Verändern der Lasteigenschaften auf ein Umschalten zwischen dem Modus mit voller Beleuchtungsintensität und dem Dimm-Modus hin ermöglicht. Im Falle einiger Ausführungsbeispiele ist es möglich, die Lasteigenschaften auf ein Umschalten des Betriebsmodus zwischen dem Heizen der Elektroden und dem anlaufen Lassen hin oder auf ein Umschalten des Betriebsmodus zwischen dem Aufheizen der Elektroden, dem an laufen Lassen und dem Modus mit voller Beleuchtungsintensität hin zu verändern. Im Falle noch anderer Ausführungsbeispiele ist es möglich, die Lasteigenschaften zu verändern, wenn der Betriebsmodus auf irgendeinen der folgenden Modus umgeschaltet wird: Aufheizen der Elektroden, anlaufen Lassen, Modus mit voller Beleuchtungsintensität und Dimm-Modus.
Die oben erwähnte Steuerung kann einfach und automatisch durchgeführt werden, indem ein Steuerablauf in einen IC oder dergleichen programmiert wird, oder sie kann von Hand erfolgen, falls dies erforderlich ist. Wenn die Steuerung durchgeführt wird, kann damit die von dem Hochfrequenz-Erzeugungsmittel ausgegebene Frequenz verändert werden; die Frequenz kann während des Vorheizens verringert werden, zur Zeit des anlaufen Lassens erhöht werden oder während des Modus mit voller Beleuchtungsintensität verringert werden, wobei es unbeachtlich ist, ob die Frequenz zum Vorheizen und die Frequenz für die Beleuchtung mit voller Intensität identisch oder verschieden sind.
Der Kurzschluß-Strom kann effektiv gemacht werden, indem die Frequenz des Hochfrequenz-Erzeugungsmittels verändert wird. Um genauer zu sein wird durch ein Erniedrigen der Frequenz die Impedanz des Lastschaltkreises verringert, so daß der Kurzschluß-Strom erhöht wird. Im Gegensatz wird durch Erhöhen der Frequenz die Impedanz des Lastschaltkreises erhöht, so daß der Kurzschluß-Strom verringert wird.
Die Kapazität kann verändert werden, wenn z. B. die Entladungslampe die letzte Stufe ihrer Lebensdauer erreicht, um die Lasteigenschaften so zu verändern, daß die Entladungslampe noch zuverlässiger erlischt. Dies kann durch Verringern der Kapazität zum Reduzieren der Auslösespannung am Ende der Lebensdauer der Entladungslampe erfolgen. Die Kapazität kann auch abhängig davon, ob die Lampe sich in dem Modus mit voller Beleuchtungsintensität oder dem Dimm-Modus befindet, verändert werden; die Kapazität kann während des Dimmens erhöht werden, um so die Auslösespannung zu erhöhen. Des weiteren kann, wenn die Entladungslampe gestartet wird, eine relativ große Kapazität vorgegeben werden, wodurch die Menge des Elektroden- Heizstroms erhöht wird, um, wie gewünscht, ein Heizen der Elektroden durchzuführen.
Das Detektionsmittel kann eine beliebige Konfiguration haben, vorausgesetzt, daß es basierend auf der Spannung zwischen den Elektroden einer Entladungslampe, des Lampenstroms, der Leistungsaufnahme der Entladungslampe, des Lichtes oder dergleichen eine Lampe feststellen kann, die an das Ende ihrer Lebensdauer gelangt.
Ferner ist die Erfindung auf eine Beleuchtungsbefestigung eines jeden erwünschten Typs anwendbar; es ist unbeachtlich, ob sie für einen Haushalt, einen öffentlichen oder privaten Raum, innen oder außen gedacht ist. Jedwede Vorrichtung, die Licht von einer Entladungslampe nutzt, ist anwendbar.
Das Hochfrequerz-Erzeugungsmittel muß dazu in der Lage sein, die Frequenz seiner Hochfrequenzausgabe zwischen zumindest zwei Stufen zu verändern: einer Frequenz, die ausreichend niedriger ist als die intrinsische Resonanzfrequenz eines jeden Lastschaltkreises, und einer Frequenz, die höher ist als die intrinsische Resonanzfrequenz. Die Veränderung der Frequenz kann kontinuierlich durchgeführt werden.
Die Lampenspannung der Entladungslampe am Ende ihrer Lebensdauer ist extrem höher als die einer Lampe unter normalen Bedingungen. Im Falle der vorliegenden Erfindung muß jedoch die Auslösespannung spürbar niedriger sein als die Lampenspannung am Ende der Lebensdauer der Lampe; es ist zu empfehlen, sie etwa 2 bis 2,7 Mal so hoch festzusetzen wie die Lampenspannung der Lampe in ihrem normalen Zustand.
Die Lasteigenschaften müssen so sein, daß die Auslösespannung niedrig ist, während die Menge des Kurzschluß-Stroms vergleichsweise hoch ist. Derartige Lasteigenschaften können einfach durch geeignetes Festlegen der Induktivität und der Kapazität des/der Lastschaltkreise(s) wie auch der Frequenz des Hochfrequenz-Erzeugungsmittels erreicht werden. Zum Beispiel in Fällen, in denen der Kondensator parallel zu einer Entladungslampe geschaltet ist, können geeignete Lasteigenschaften auf einfache Weise erzielt werden, indem die Kapazität des Kondensators auf einen geringen Wert eingestellt wird, so daß keine aktuelle Resonanz während der Beleuchtung mit voller Intensität erzeugt wird. Der oben erwähnte Ausdruck „eine Frequenz, die ausreichend niedriger ist als die intrinsische Resonanzfrequenz" meint eine solche Frequenz, daß keine aktuelle Resonanz erzeugt wird und die Ausgabe einer Auslösespannung bewirkt wird, die etwa 2 bis 2,7 Mal höher ist als die Lampenspannung einer normalen Entladungslampe.
Des weiteren ist die Induktivität nicht darauf beschränkt, in einer einzigen Funktion zu dienen; zusätzlich zum Bereitstellen einer Induktivität kann sie andere Funktionen haben und zu anderen Zwecken dienen. Zum Beispiel kann sie die Primärspule eines Glühfaden-Heiztransformators oder eines zum Erhöhen oder Verringern der Spannung, um so die Auslösespannung auf dem Lastschaltkreis während der Beleuchtung mit voller Intensität einzustellen, eingerichteten Transformators sein. Es ist auch zulässig, einen Kondensator in Reihe mit der Induktivität zu schalten, um einen Gleichstrom auf seinem Weg zu der Induktivität zu unterbrechen, und so eine unerwünschte magnetische Sättigung zu verhindern.

Claims

Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung mit: wenigstens einem Lastschaltkreis (5), welcher mit einer Entladungslampe (FL), einer Induktivität (L1) und einem Kondensator (C1) ausgestattet ist, wobei die Entladungslampe Elektroden aufweist; einem Hochfrequenz-Erzeugungsmittel (4) zum Versorgen des Lastschaltkreises mit einer Hochfrequenzausgabe; einem Steuermittel (12) zum Einstellen der Entladungslampe in einen Modus mit voller Beleuchtungsintensität oder einen Dimm-Modus; wobei die Komponenten des Lastschaltkreises so gewählt sind, daß dessen Resonanzfrequenz wesentlich größer ist als die Betriebsfrequenz der Lampe während einer Beleuchtung mit der vollen Beleuchtungsintensität mit oder ohne einem Vorheizen der Elektroden, wodurch erste Lasteigenschaften auferlegt werden, die eine vergleichsweise niedrige Leerlaufspannung haben sowie einen hohen Stromwert, wenn die Ausgangsanschlüsse kurzgeschlossen sind, so daß die erste Lasteigenschaftskurve, dargestellt durch die Ausgangsspannung in Abhängigkeit von dem Ausgangsstrom, die Betriebskurve der Entladungslampe während des normalen Betriebes der Lampe schneidet, die Betriebskurve der Lampe am Ende ihrer Lebensdauer jedoch nicht schneidet, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten des Lastschaltkreises so gewählt sind, daß dessen Resonanzfrequenz etwas niedriger ist als die Betriebsfrequenz der Lampe während des Dimmens oder zum Zeitpunkt des Anlaufens, wodurch zweite Lasteigenschaften auferlegt werden, die eine vergleichsweise hohe Leerlaufspannung haben sowie einen vergleichsweise geringen Stromwert, wenn die Ausgangsanschlüsse kurzgeschlossen sind, so daß die zweite Lasteigenschaftskurve, dargestellt durch die Ausgangsspannung in Abhängigkeit von dem Ausgangsstrom, die Betriebskurve der Entladungslampe während des normalen Betriebes der Lampe schneidet, die Betriebskurve der Lampe am Ende ihrer Lebensdauer jedoch nicht schneidet.
Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität eines jeden Lastschaltkreises mit der Entladungslampe in Reihe geschaltet ist, der Kondensator eines jeden Lastschaltkreises parallel zu der Entladungslampe geschaltet ist und daß jeder Lastschaltkreis Mittel zum Verändern der Kapazität des Kondensators aufweist.
Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner ein Detektionsmittel zum Feststellen des Ablaufens der Lebensdauer einer jeden Entladungslampe aufweist, wobei die Kapazität des Kondensators dann reduziert werden kann.
Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung ferner ein Mittel zum Verändern der Frequenzausgabe des Hochfrequenz-Erzeugungsmittels, wenn das Detektionsmittel ein Ablaufen der Lebensdauer der Entladungslampe während des Dimmens der Entladungslampe feststellen, aufweist.
Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungslampen der Lastschaltkreise unerschiedlich festgelegte Energieaufnahmen haben.
Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung ein Steuermittel aufweist, welches zwischen dem Modus mit voller Beleuchtungsintensität und dem Dimm-Modus umstellen kann und dazu ausgelegt ist, den Ausgangspegel des Hochfrequenz- Erzeugungsmittels auf den Pegel für den Modus mit voller Beleuchtungsintensität zu schalten, wenn eine der Entladungslampen während des Dimmens das Ende ihrer Lebensdauer erreicht.
Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Lastschaltkreisen parallel zueinander geschaltet sind, wobei jeder Lastschaltkreis eine Entladungslampe mit Elektroden, eine Induktivität und einen Kondensator anschließt.
Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität des Lastschaltkreises mit der Entladungslampe in Reihe geschaltet ist, daß der Kondensator eine geringe Kapazität aufweist und zu der Entladungslampe parallel geschaltet ist und daß die intrinsische Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises ausreichend höher als die Frequenz eingestellt ist, bei der das Hochfrequenz-Erzeugungsmittel in dem Modus mit der vollen Beleuchtungsintensität arbeitet.
Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsfrequenz des Hochfrequenz-Erzeugungsmittels so eingestellt ist, daß f0/3 ≤ f ≤ f0/2,in welcher Ungleichung die Betriebsfrequenz des Hochfrequenz-Erzeugungsmittels während der Beleuchtung mit voller Beleuchtungsintensität durch f dargestellt und die intrinsische Resonanzfrequenz des Lastschaltkreises mit f0 bezeichnet ist.
Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Lastschaltkreisen parallel zueinander an das Ausgabeende des Hochfrequenz-Erzeugungsmittels angeschlossen und so angeordnet sind, daß eine Entladungslampe oder Entladungs lampen, die das Ende ihrer Lebensdauer erreicht hat/haben, entweder abgedunkelt oder ausgelöscht wird, während die Entladungslampen, die sich in normalem Zustand befinden, erleuchtet bleiben.
Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner eine parallel zu dem/den Lastschaltkreis(en) geschaltete Induktivität aufweist.
Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Starten des Leuchtens einer Entladungslampe eine aus einer höheren Betriebsfrequenz herrührende Resonanzspannung an diese Lampe angelegt wird.
Leuchte mit: einem Hauptkorpus, an welchem eine Entladungslampe oder Entladungslampen angeordnet ist/sind, und einer Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung zum Zünden der Entladungslampe(n), wobei die Entladungslampen-Beleuchtungsvorrichtung eine Ausgestaltung, wie in einem der Ansprüche 1 bis 12 beansprucht, aufweist.