JP2010520583A - 放電ランプの始動エネルギーの評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】任意の放電ランプの始動エネルギーの評価のために低コストの測定システムを提供する。
【解決手段】放電電圧に比例する測定信号と放電ランプを通して流れる電流に比例する測定信号とを用いて、放電ランプにおける重畳式始動装置の始動エネルギーを測定するための評価装置において、高電圧パルスの期間中に放電ランプに注入されるエネルギーが、アナログ回路（４）とディジタル回路（５）からなる組み合わせにより適切に評価される。
【選択図】図４

Description

本発明は、始動過程中に放電ランプに印加される電圧に比例する信号と放電ランプを通して流れる電流に比例する信号とから放電ランプの始動エネルギーを評価するための装置に関する。

放電ランプ、特に高圧放電ランプには点灯のために始動装置が接続され、始動装置が放電ランプを始動するために１つの高電圧パルスまたは高電圧パルス列を発生する。効果的な始動のためには、高電圧パルスが或る最小始動電圧Ｕ_Zを持たなければならない。

高電圧パルスの測定のためには、一般に高電圧プローブおよびオシロスコープが使用される。図１に、第１の始動装置を備えた４００Ｗの高圧ナトリウムランプにおいて発生させられる電圧Ｕ_L（ｔ）が示されている。始動電圧Ｕ_Zは電圧最大値（Ｕ_Z＝３．５５ｋＶ）である。図２ａは、放電ランプの電流および電圧経過と、広い時間範囲において累積されてもたらされるエネルギーとを示す。図２ｂには、第２の始動装置について、時間に依存した電圧Ｕ_L（ｔ）および評価される始動電圧Ｕ_Z（Ｕ_Z＝３．９６ｋＶ）が示されている。始動電圧はピーク電圧検出器によっても簡単なかつ低コストの方法で測定可能である。図３には、電圧の正の最大値の評価のための電圧検出器が示されている。測定検出のためにアナログディジタル変換器が使用される。繰り返しパルスの各パルスのピーク値を測定しようとする場合には、コンデンサを個々のパルスの間において再び放電させることが必要であり、これは、例えば高抵抗値の抵抗器によって行なわれる。更に測定検出システムは十分に大きな検出速度を持たなければならない。ピーク値検出器の信号は、始動装置のフィードバック制御のために使用することができる。

始動を記述するための第２の測定量として、電圧崩壊中に放電に注入されるエネルギーを使用することができる。このためにオシロスコープにより電圧と一緒に電流に比例する信号が測定される。図１および図２ａ，ｂには、ランプを通して流れる（変位電流が補償された）電流Ｉ_L（ｔ）が同様に一緒に描かれている。電力が、ランプ電圧Ｕ_L（ｔ）と電流Ｉ_L（ｔ）との積として、すなわち
Ｐ_L（ｔ）＝Ｕ_L（ｔ）Ｉ_L（ｔ） （１）
によって算定される。時間に依存したエネルギーが、電力Ｐ_L（ｔ）の時間ｔについての積分によって、すなわち

によって算定される。

図１および図２ａ，ｂには、電力Ｐ_L（ｔ）および算定された時間に依存したエネルギーＥ（ｔ）が一緒に描かれている。電圧崩壊後に電流が零に復帰したときに、エネルギーＥ（ｔ）は一定の値にとどまっている。高電圧パルスは一般に或る一定の時間内に減衰するので、この時間中に注入されるエネルギーが始動エネルギーＥ_Zである。

任意の放電ランプの始動エネルギーの評価のために低コストの測定システムが提供されるべきである。この評価装置は、電子安定器または始動装置への組み込みに適しているべきである。本発明の課題は、これらの要求を満たす装置を提供することにある。

この装置は、電圧測定回路（１）と電流測定回路（２）と評価回路（４）とからなる。評価回路においては、始動エネルギーのための尺度を得るために、電流信号および電圧信号が互いに掛算され、その結果生じる電力信号が積分される。始動エネルギーを表わすこの電圧が高速のアナログディジタル変換器によって測定される。

図１は放電ランプの始動のための高電圧パルスの電圧、電流、評価された電力およびエネルギーを高い時間分解能で示すタイムチャートである。 図２ａは放電ランプの始動のための高電圧パルスの電圧、電流、評価された電力およびエネルギーを低い時間分解能で示すタイムチャートである。 図２ｂは放電ランプの始動のための高電圧パルスの電圧、電流、評価された電力およびエネルギーをより高い時間分解能である特定の範囲において示すタイムチャートである。 図３は放電ランプの始動時における正のピーク電圧を評価するための構成を示す回路図である。 図４は放電ランプの始動エネルギーを測定するための構成を示す回路図である。

図４は評価装置の本発明による構成を示す。系統電圧がチョークコイル（Ｄ）および始動装置（ＺＧ）を介して放電ランプに接続されている。適切な分圧器（１）により信号電圧Ｕ_Uが発生される。好ましくは帰線中に挿入された適切な電流−電圧変換器（２）により、ランプを通して流れる電流に比例する信号Ｕ_Iが発生させられる。

電圧信号Ｕ_Uおよび電流信号Ｕ_Iが電源電圧Ｕ_Sと共にエネルギー評価装置（４）に接続される。電圧信号は増幅器に接続され、増幅器が閾値検出器および十分な帯域幅を有する掛算器を駆動する。閾値検出器すなわちコンパレータが、印加電圧が或る定められた閾値を上回ったときに信号を供給する。可変抵抗によって閾値が調整可能であるとよい。閾値検出器は論理モジュールに状態を与える。

掛算器の入力には増幅された電圧信号Ｕ_Uのほかに電流信号Ｕ_Iが接続される。出力は、負荷抵抗に接続され、そして高速スイッチおよび抵抗を介して積分コンデンサに接続されている。電圧が閾値を上回った後に、論理モジュールが高速スイッチを投入し、定められた時間後に再び遮断する。この時間において、印加されている電力信号が積分され、それにより積分コンデンサには始動エネルギーに比例する信号Ｕ_EZが生じる。この信号は電圧測定器によって測定可能である。始動装置は一般にパルス間隔を持ったパルス列を発生することから、個別パルスのエネルギーを測定するためには、十分に大きな検出速度を持つ測定システムを使用することが必要である。更に積分コンデンサもリセットされなければならず、これは短絡スイッチによって実現することができる。このスイッチは論理モジュールまたは測定検出システムから制御信号を得る。このために論理モジュールは、電圧が閾値を上回った後に定められた時間の間、短い持続時間を有する信号をこの短絡スイッチに与える。

この装置は、自動的に動作し、独立に動作するシステムとして構成することができる。同様にこの評価装置を始動装置または電子安定器に組み込むことができる。この用途のためには、論理モジュールの時間を必要条件に適合させることが必要である。

１ 電圧測定回路（分圧器）
２ 電流測定回路（電流−電圧変換器）
４ 評価装置
Ｄ チョークコイル
ＺＧ 始動装置
Ｕ_EZ 始動エネルギーに比例する信号
Ｕ_I 電流に比例する信号
Ｕ_S 電源電圧
Ｕ_U 電圧に比例する信号

Claims (13)

1. 放電電圧に比例する測定信号と放電ランプを通して流れる電流に比例する測定信号とを用いて、重畳式始動装置により始動される放電ランプの始動エネルギーを測定するための評価装置において、高電圧パルスの期間中に放電ランプに注入されるエネルギーが、アナログ回路（４）とディジタル回路（５）からなる組み合わせにより適切に評価されることを特徴とする評価装置。
2. 評価装置が、電圧信号および電流信号から電力を評価するための回路装置を含むことを特徴とする請求項１記載の評価装置。
3. 評価装置が、電力信号の積分のための回路装置を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の評価装置。
4. 評価装置が、電力を評価するための回路装置と積分のための回路装置との間に第１のスイッチを含むことを特徴とする請求項１、２又は３記載の評価装置。
5. 評価装置が、電力信号の積分のための回路装置の出力に当該出力のリセットのために第２のスイッチを含むことを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の評価装置。
6. 評価装置が、高電圧パルスの印加を検出する装置を含むことを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の評価装置。
7. 評価装置が、電圧信号に接続され調整可能な閾電圧を超えたときに信号を出力するコンパレータを含むことを特徴とする請求項２乃至６の１つに記載の評価装置。
8. 評価装置が、高電圧パルスの検出のための装置と第１のスイッチと第２のスイッチとに接続されている論理モジュールを含むことを特徴とする請求項６又は７記載の評価装置。
9. 論理モジュールが、第１のスイッチを、高電圧パルスの検出後に直ちに投入し、定められた時間後に再び遮断することを特徴とする請求項８記載の評価装置。
10. 論理モジュールが、第２スイッチを、第１のスイッチの開路後の定められた時間後に定められた時間の間、閉成することを特徴とする請求項８又は９記載の評価装置。
11. 印加電圧値を時間的に順次測定することができる測定検出システムが接続されることを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載の評価装置。
12. 評価装置が、特に高圧放電ランプの始動のために使用されることを特徴とする請求項１乃至１１の１つに記載の評価装置。
13. 評価装置に並行してピーク電圧検出器が使用され、ピーク電圧検出器の信号が測定検出システムによって測定されることを特徴とする請求項１乃至１２の１つに記載の評価装置。

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