DE19531623A1 - Verfahren und Schaltungsanordnung zum Zünden einer Hochdruck-Gasentladungslampe - Google Patents
Verfahren und Schaltungsanordnung zum Zünden einer Hochdruck-GasentladungslampeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zünden einer Hochdruck-Gasentladungslampe
nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine nach dem Verfahren betriebene
Schaltungsanordnung zum Zünden einer Hochdruck-Gasentladungslampe.
Zum Zünden einer Hochdruck-Gasentladungslampe bzw. Hochdruckmetalldampf-
Entladungslampe sind verschiedene Zündschaltungen bekannt.
Fig. 4 zeigt eine dieser bekannten Zündschaltungen, wie sie beispielsweise in der
DE 31 08 547 C2 oder DE 31 08 548 C2 beschrieben ist. Eine Hochdruck-
Gasentladungslampe 4 (nachfolgend auch als "Lampe" bezeichnet) ist an die
Ausgangsanschlüsse 2 und 2′ der Zündschaltung angeschlossen. Die Zündschaltung weist
einen Impulstransformator 5 auf, dessen Sekundärwicklung 6 in der spannungsführenden
Versorgungsleitung zwischen die Lampe 4 und ein herkömmliches magnetisches
Vorschaltgerät 3, z. B. eine Drossel, geschaltet ist. Der Reihenschaltung aus der
Sekundärwicklung 6 des Impulstransformators 5 und der Lampe 4 ist eine Reihenschaltung
aus einem Stoßkondensator 7 und einem Zündhilfskondensator 11 parallel geschaltet,
wobei dem Stoßkondensator 7 wiederum eine Reihenschaltung aus der Primärwicklung 8
des Impulstransformators 5 und einem Schaltelement 9, welches vorzugsweise
symmetrisch schaltend ist, parallel geschaltet ist. Das symmetrisch schaltende
Schaltelement 9 kann beispielsweise eine Vierschichtdiode, ein Triac oder ein Sidac sein.
Ebenso ist der Einsatz einer Gasfunkenstrecke oder eines durch eine Gleichrichterbrücke
angesteuerten Transistors denkbar. In Fig. 4 ist beispielhaft das symmetrisch schaltende
Schaltelement 9 als Sidac dargestellt. Dem Zündhilfskondensator 11 ist ein Ladewiderstand
13 parallel geschaltet.
Zudem ist in Fig. 4 eine an sich bekannte Timerschaltung 10 dargestellt, die jedoch in den
zuvor genannten Druckschriften nicht beschrieben ist. Die Funktion dieser Timerschaltung
wird später ausführlich erklärt.
Die Funktion der in Fig. 4 dargestellten Schaltung (ohne der Timerschaltung 10) ist wie
folgt:
Der Stoßkondensator 7 wird über die Parallelschaltung des Zündhilfskondensators 11 mit dem Ladewiderstand 6 aufgeladen, bis eine Spannung die Schaltspannung des Sidac 9 übersteigt, wodurch das Sidac durchbricht und niederohmig wird. Mit Durchbrechen des Sidac 9 wird der Stoßkondensator 7 über die Primärwicklung 8 des Impulstransformators 5 kurzgeschlossen und entlädt sich über die Primärwicklung 8. Der Spannungsabfall in der Primärwicklung 8 wird im Verhältnis der Windungszahl des Impulstransformators 5 hochtransformiert, so daß aufgrund der an den Anschlüssen 1 und 1′ anliegenden Versorgungsspannung (Netzspannung) ein Zündimpuls von ca. 4 kV an der Lampe 4 hervorgerufen wird. Noch während das Sidac 9 leitend geschaltet ist wird der aus der Drossel 3 und dem Zündhilfskondensator 11 bestehende Serienresonanzkreis mit seiner Eigenfrequenz (ca. 500-2000 Hz) zum Schwingen angeregt, so daß am Zündhilfskondensator 11 und über der Sekundärwicklung 6 des Impulstransformators 5 eine überhöhte Leerlaufspannung entsteht. Nachdem sich der Stoßkondensator 7 entladen hat und dessen Spannung wieder unter die Schaltspannung des Sidac 9 abgesunken ist, sperrt das Sidac 9 mit Umpolung des Stromes und unterbricht den Stromkreis für den aus der Drossel 3 und den Zündhilfskondensator 11 bestehenden Serienresonanzkreis.
Der Stoßkondensator 7 wird über die Parallelschaltung des Zündhilfskondensators 11 mit dem Ladewiderstand 6 aufgeladen, bis eine Spannung die Schaltspannung des Sidac 9 übersteigt, wodurch das Sidac durchbricht und niederohmig wird. Mit Durchbrechen des Sidac 9 wird der Stoßkondensator 7 über die Primärwicklung 8 des Impulstransformators 5 kurzgeschlossen und entlädt sich über die Primärwicklung 8. Der Spannungsabfall in der Primärwicklung 8 wird im Verhältnis der Windungszahl des Impulstransformators 5 hochtransformiert, so daß aufgrund der an den Anschlüssen 1 und 1′ anliegenden Versorgungsspannung (Netzspannung) ein Zündimpuls von ca. 4 kV an der Lampe 4 hervorgerufen wird. Noch während das Sidac 9 leitend geschaltet ist wird der aus der Drossel 3 und dem Zündhilfskondensator 11 bestehende Serienresonanzkreis mit seiner Eigenfrequenz (ca. 500-2000 Hz) zum Schwingen angeregt, so daß am Zündhilfskondensator 11 und über der Sekundärwicklung 6 des Impulstransformators 5 eine überhöhte Leerlaufspannung entsteht. Nachdem sich der Stoßkondensator 7 entladen hat und dessen Spannung wieder unter die Schaltspannung des Sidac 9 abgesunken ist, sperrt das Sidac 9 mit Umpolung des Stromes und unterbricht den Stromkreis für den aus der Drossel 3 und den Zündhilfskondensator 11 bestehenden Serienresonanzkreis.
Währenddessen erreicht der Stoßkondensator 7 wieder die Schaltspannung des Sidac 9 und
schaltet dieses dadurch erneut durch. Dies erfolgt im Laufe einer Netzhalbwelle
wiederholt. Durch die kurze Folge von Zündimpulsen bei überhöhter
Versorgungsspannung wird die Zündung auch schwer zu zündender Lampen gesichert.
Die Zündschaltung muß gemäß den Vorschriften der Lampenhersteller derart ausgebildet
sein, daß mindestens drei Zündimpulse pro Netzhalbwelle mit einem maximalen
Impulsabstand von 3 ms erzeugt werden. Des weiteren ist die Schaltung so zu
dimensionieren, daß für eine sichere Lampenzündung die Phasenlage des Zündimpulses
zwischen 60°el und 90°el der betragsmäßig ansteigenden positiven bzw. negativen
Netzhalbwelle gewährleistet ist.
Ähnliche Zündschaltungen sind aus der EP 0 031 083 A1 und EP 0 314 178 A1 der
Anmelderin bekannt.
Es ist weiterhin bekannt, daß eine Hochdruck-Gasentladungslampe im heißen Zustand auf
Zündimpulse nicht reagiert, sondern zunächst abkühlen muß, bis sie wieder gezündet
werden kann. Die Ursache dafür liegt darin, daß der Gasdruck in der Hochdruck-
Gasentladungslampe durch die Erhitzung in der Lampe im gezündeten Zustand höher ist
als im kalten Zustand.
Bei der zuvor beschriebenen Schaltung werden jedoch nach dem Abschalten der Lampe
zum Wiedereinschalten bzw. erneutem Zünden der Lampe kontinuierlich Zündimpulse auf
die Lampe gegeben, bis diese soweit wieder abgekühlt ist, daß sie erneut zünden kann. Es
werden somit selbst dann Zündimpulse an die Lampe angelegt, wenn sich diese noch nicht
im zündfähigen Zustand befindet. Dabei bildet sich zwar zwischen den Elektroden der
Lampe eine Glimmentladung aus, diese wird jedoch nicht von der Lampe übernommen, so
daß es nicht zur Zündung der Lampe kommt. Der Energieverbrauch zum Zünden der
Lampe ist somit unnötig hoch. Des weiteren wird die Lampe durch die Glimmentladung
zusätzlich erwärmt, so daß die Elektroden der Lampe geschädigt werden können. Die
Lebensdauer der Lampe wird dadurch verkürzt, insbesondere, wenn die Lampe im heißen
Zustand gezündet werden soll.
Ferner kommt es am Ende der Lebensdauer von Hochdruck-Gasentladungslampen zu
unvermeidbaren Funktionsstörungen. Die Lampen brennen einige Minuten, erlöschen und
starten wieder solange, bis sie schließlich ausgewechselt werden. Die Folgen sind erhöhte
Wartungskosten, ein störendes Blinken der Lampe (sog. Cycling-Betrieb), unter
Umständen ein gestörter Rundfunk- und TV-Empfang sowie das Auftreten eines
gefährlichen Gleichrichteffekts. Um diese Folgen zu vermeiden werden derzeit
unterschiedliche Arten von Zündgeräten mit Timerschaltungen angeboten, die sich
grundlegend im Aufbau und in den Abschaltzeiten unterscheiden.
Die erste Timerschaltung entspricht der in Fig. 4 dargestellten Timerschaltung 10. Mit
Hilfe dieser Timerschaltung werden für eine bestimmte Zeit, beispielsweise 11 Minuten,
Zündimpulse auf die Hochdruck-Gasentladungslampe 4 geschaltet, wobei das Zündgerät
abgeschaltet wird, wenn die Lampe 4 bis zum Ende dieser Gesamt-Zündzeit nicht in
Betrieb ist, d. h. nicht erfolgreich gezündet werden konnte. Falls die Lampe 4 vor Ablauf
der Gesamt-Zündzeit (beispielsweise 11 Minuten) zündet, wird die bis dahin verbrauchte
Zündzeit abgespeichert. Sollte die Lampe wieder erlöschen, beispielsweise aus
Alterungsgründen oder durch sog. wird die restliche Zeit bis zu der vorgegebenen Gesamt-
Zündzeit erneut aufgewendet, um für einen erneuten Zündvorgang Zündimpulse an die
Hochdruck-Gasentladungslampe 4 anzulegen. Die Gesamt-Zündzeit von 11 Minuten wird
mit dem Einschalten der Lampe 4 gestartet. Ein zwischenzeitliches Erlöschen der Lampe
kann beispielsweise auch durch einen Spannungsabfall in der Netzspannung hervorgerufen
werden. In diesem Fall ist ein Neuzünden der Lampe innerhalb der Gesamt-Zündzeit
erwünscht. Das Altern einer Lampe äußert sich beispielsweise darin, daß die
Betriebsspannung über die Netzspannung steigt, mit der Folge, daß die Lampe 4 nicht
mehr betrieben werden kann und selbst abschaltet. Tritt dieser Fall nach der Gesamt-
Zündzeit auf, so bleibt die Lampe 4 dauerhaft abgeschaltet. Neben der zuvor
beschriebenen Timerschaltung mit einer Gesamt-Zündzeit von 11 Minuten sind derzeit
auch 4 weitere Timerschaltungen mit jeweils unterschiedlichen Gesamt-Zündzeiten auf
dem Markt erhältlich. Mit dem Ausschalten des Zündgerätes wird jeweils die
Timerschaltung zurückgesetzt. Bei der in Fig. 4 dargestellten Variante der Timerschaltung
10 werden die an die Hochdruck-Gasentladungslampe 4 angelegten Zündimpulse von einer
Steuereinheit 15 gezählt, die nach Ablauf der eingestellten Gesamt-Zündzeit den
steuerbaren Schalter 12 aktiviert, so daß der Widerstand 14 parallel zu dem
Stoßkondensator 7 geschaltet wird. Der dadurch gebildete Spannungsteiler aus
Stoßkondensator 7 und Zündhilfskondensator 11 sowie Ladewiderstand 13 und
Parallelwiderstand 14 verstimmt den Zündkreis derart, daß die Schaltspannung des
Schaltelementes (Sidac) 9 nicht mehr erreicht werden kann. Die Steuereinheit 15 schließt
dabei durch das Zählen der an die Lampe 4 angelegten Zündimpulse auf die abgelaufene
Zündzeit.
Die zweite bekannte Variante einer Timerschaltung ist in Fig. 5 gezeigt. Die eigentliche
Zündschaltung entspricht der in Fig. 4 dargestellten Zündschaltung, so daß auf eine
wiederholte Erläuterung der einzelnen Schaltungselemente verzichtet werden kann. Bei der
in Fig. 5 gezeigten Variante ist die Timerschaltung 10 zwischen die eigentliche
Zündschaltung und die an den Anschlüssen 1 und 1′ anliegende
Wechselspannungsversorgung geschaltet. Die Steuereinheit 15 der Timerschaltung 10 zählt
wiederum die an die Lampe angelegten Zündimpulse und schließt daraus auf die
vergangene Zündzeit. Nach Ablauf der eingestellten Gesamt-Zündzeit aktiviert die
Steuereinheit 15 den steuerbaren Schalter 12, so daß die Zündschaltung von der
Wechselspannungsversorgung getrennt und dadurch abgeschaltet wird. Dies erfolgt
unabhängig vom Lampentyp sowie dem Zustand der Lampe 4. Mit der in Fig. 5 gezeigten
Variante einer Timerschaltung ist ein erneutes Zünden der Lampe 4 erst nach Ablauf einer
kurzen Ausschaltphase möglich.
Mit den in Fig. 4 und 5 gezeigten Timerschaltungen werden jedoch weiterhin Zündimpulse
an die Hochdruck-Gasentladungslampe angelegt, obwohl sich diese unter Umständen noch
im heißen Zustand befindet und somit zündunfähig ist. Daher ist der Energieverbrauch der
Zündschaltung weiterhin unnötig hoch und eine Schädigung der Lampe kann - wie zuvor
beschrieben - auch bei Einsatz der in Fig. 4 und 5 gezeigten Zündschaltungen nicht
ausgeschlossen werden, so daß die Lebensdauer der Lampe unnötig verkürzt wird. Des
weiteren ist nachteilig, daß die Überwachung bzw. Messung der Zündzeit durch Zählen
der Netzhalbwellen bzw. Zündimpulse erfolgt. Dadurch ist das Meßergebnis abhängig von
der Netzfrequenz der Versorgungswechselspannung, wobei sich zwischen einer
Netzfrequenz von 50 Hz und 60 Hz ein Unterschied in der Zeitmessung von 20% ergibt.
Dies bedeutet, daß abhängig von der gewählten Netzfrequenz tatsächlich unterschiedliche
Zündzeiten gemessen werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine
Schaltungsanordnung zum Zünden von Hochdruck-Gasentladungslampen anzugeben, mit
dem die zuvor beschriebenen Nachteile vermieden werden können.
Insbesondere soll ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Zünden von
Hochdruck-Gasentladungslampen angegeben werden, womit ein unnötiger hohen
Energieverbrauch sowie eine unnötige Lampenschädigung vermieden wird, wobei jedoch
weiterhin ein sicheres Zünden auch von Lampen mit niedriger Leistung gewährleistet ist.
Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale von
Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß werden zum Zünden einer Hochdruck-Gasentladungslampe Zündimpulse
intervallartig an die Lampe angelegt, wobei abwechselnd während eines ersten
Zeitintervalles Zündimpulse an die Lampe angelegt sind und während eines zweiten
Zeitintervalles der Zündbetrieb vorübergehend unterbrochen ist. Vorzugsweise wird die
Hochdruck-Gasentladungslampe nur eine relativ kurze Zeit mit den Zündimpulsen
beaufschlagt, beispielsweise 5 Sekunden, wobei jedoch bis zum Anlegen des nächsten
Zündpaketes eine längere Zeit, beispielsweise 25 Sekunden, vergeht. Auf diese Weise wird
erlaubt, daß eine Hochdruck-Gasentladungslampe im heißen Zustand nur für relativ kurze
Zeit mit Zündimpulsen beaufschlagt wird, so daß die Zeit, die notwendig ist, bis eine
heiße Lampe wieder zündwillig ist, insgesamt verkürzt und die aufgewendete Energie
verringert werden kann.
Ebenso wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß eine einmal eingeschaltete Lampe nicht
mehr als eine vorgegebene Anzahl an Wiedereinschaltungen, d. h. Lampenzündungen,
vornehmen darf, wenn die Lampe zwischenzeitlich ungewollt bzw. unbeabsichtigt
abgeschaltet hat. Somit kann auf das Vorhandensein einer gealterten Lampe geschlossen
werden, wenn die Lampe selbst nach der vorgebenen Anzahl an Lampenzündungen erneut
unbeabsichtigt abschaltet. Des weiteren ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die
Zündschaltung nach einer vorgebenen Gesamt-Zündzeit abschaltet, wobei vorzugsweise die
Gesamt-Zündzeit unabhängig von der gewählten Netzfrequenz gemessen wird. Sollte die
Lampe innerhalb der vorgegebenen Gesamt-Zündzeit nicht wenigstens einmal gezündet
haben, so wird erfindungsgemäß daraus geschlossen, daß entweder keine Lampe
vorhanden oder die angeschlossene Lampe defekt ist. Auf diese Weise kann mittels des
erfindungsgemäßen Verfahrens nicht nur der zum Zünden der Hochdruck-
Gasentladungslampe benötigte Energieverbrauch verringert werden, sondern zugleich auch
auf den Zustand der an die Zündschaltung angeschlossenen Hochdruck-
Gasentladungslampe geschlossen werden, so daß bei Vorliegen einer alten oder defekten
Lampe schnell reagiert werden kann.
Bezüglich der Schaltungsanordnung wird die Aufgabe durch die in Anspruch 9
angegebenen Merkmale gelöst, wobei die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung im
wesentlichen aus einer bekannten Zündschaltung besteht, wie sie beispielsweise in Fig. 4
oder 5 gezeigt ist, und zusätzlich eine Timerschaltung aufweist, die den Zündbetrieb der
Zündschaltung gemäß dem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren steuert.
Die erfindungsgemäße Timerschaltung umfaßt dabei neben einer Lampen-
Zünderkennungsvorrichtung, die das erfolgreiche Zünden einer Hochdruck-
Gasentladungslampe erfaßt, zwei Zählervorrichtungen, die zum Erfassen der Anzahl an
erfolgten Lampenzündungen bzw. der vergangenen Gesamt-Zündzeit vorgesehen sind. Mit
Abschalten der Zündschaltung werden sämtliche Einrichtungen der Timerschaltung
zurückgesetzt.
Die erfindungsgemäße Timerschaltung wird insbesondere analog zu der in Fig. 4 gezeigten
bekannten Timerschaltung eingesetzt, wobei das Unterbrechen des Zündbetriebs, d. h. das
Nichtanlegen der Zündimpulse, bzw. das Abschalten der Zündschaltung durch
Parallelschalten eines Widerstands mit Hilfe eines steuerbaren Schalters zu dem
Stoßkondensator der Zündschaltung erfolgt. Ein derartiger steuerbarer Schalter kann
beispielsweise ein über einen Gleichrichter angesteuerter Thyristor oder Transistor sowie
eine Diode oder ein einfaches Relais sein. Neben dem Einsatz der erfindungsgemäßen
Timerschaltung, wie in Fig. 4 angedeutet, ist jedoch auch der Einsatz der
erfindungsgemäßen Timerschaltung an anderen Stellen der Zündschaltung, insbesondere
wie in Fig. 5 dargestellt, möglich.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter
Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
- - Fig. 1a und 1b Zeitverläufe der Zündspannung zur Erläuterung der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich zu dem zuvor beschriebenen Stand der Technik,
- - Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Timerschaltung,
- - Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der in Fig. 2 gezeigten Steuereinheit der erfindungsgemäßen Timerschaltung,
- - Fig. 4 eine bekannte Zündschaltung mit einer ersten Variante einer bekannten Timerschaltung, und
- - Fig. 5 eine bekannte Zündschaltung mit einer zweiten Variante einer bekannten Timerschaltung.
Fig. 1a und 1b erläutern das erfindungsgemäße Verfahren.
Fig. 1 a1) zeigt beispielhaft das dreimalige Zünden einer fehlerhaften Lampe, wobei
während des Zündens der Lampe unterschieden wird zwischen der Hochbrennphase, der
Nominal-Betriebsphase, während der die an der Lampe anliegende Lampenspannung UL
innerhalb eines bestimmten Nominal-Brennspannungsbereichs liegt, sowie dem sog.
Cycling-Betrieb, bei dem die Lampenspannung die Nominal-Brennspannung überschreitet.
Das in Fig. 1 a1) dargestellte wiederholte Starten und Erlöschen einer Lampe erfolgt
insbesondere am Lebensdauerende der Hochdruck-Gasentladungslampe. Ein häufiges
Abschalten der fehlerhaften Lampe ist jedoch nachteilig, da dies in Blinken der Lampe
ausarten kann (sog. Cycling-Betrieb). Durch das häufige Aus- und Einschalten der Lampe
wird nicht nur das Vorschaltgerät der Lampe in Mitleidenschaft gezogen, sondern das
Blinken kann sich auch sehr störend bei der Beleuchtung auswirken.
Fig. 1 a2) zeigt den anhand der in Fig. 4 gezeigten bekannten Timerschaltung
beschriebenen bekannten Zündbetrieb. Zum Zünden der Lampe ist dabei eine Gesamt-
Zündzeit von beispielsweise 11 Minuten vorgegeben. Zu Beginn des in Fig. a2) gezeigten
Zündverlaufs ist noch eine Zünd-Restzeit von 10 Minuten 55 Sekunden vorhanden.
Während des in Fig. 1a dargestellten Bereiches 1 erfolgt ein erstes Zünden der Lampe.
Nach dem erstmaligen Abschalten der Lampe erfolgt in Bereich 2 ein erster Zündbetrieb
mit einer Dauer von 5 Minuten, so daß nach dem erneuten Zünden der Lampe in Bereich 3
eine Zünd-Restzeit von nur noch 5 Minuten 55 Sekunden verfügbar ist. Nach dem
erneuten Abschalten der Lampe werden für weitere 5 Minuten Zündimpulse an die Lampe
angelegt, bis diese erneut zündet (Bereiche 4,5). Nach dem dritten Abschalten der Lampe
ist nur noch eine Zünd-Restzeit von 55 Sekunden verfügbar, die während Bereich 6
ausgenützt wird, wobei nach Ablauf der Gesamt-Zündzeit keine erneute Zündung der
Lampe möglich ist und die Timerschaltung den Zündbetrieb einstellt.
Während Fig. 1a die Funktion einer Timerschaltung für eine alte Lampe oder für den Fall
des Erlöschens der Lampe durch sog. Netzwischer darstellt, zeigt Fig. 1b die Funktion
einer Timerschaltung bei einer fehlenden oder defekten Lampe.
Fig. 1 b1) zeigt dabei den Zündbetrieb mit der in Fig. 4 dargestellten bekannten
Timerschaltung, wobei bei einer fehlenden oder defekten Lampe mit der bekannten
Timerschaltung bis zum Ablauf der Gesamt-Zündzeit kontinuierlich Zündimpulse an die
Lampe angelegt werden. Nach Ablauf der Zünd-Gesamtzeit wird die gesamte
Zündschaltung abgeschaltet.
Der anhand Fig. 1 a2) und Fig. 1 b1) dargestellte Zündbetrieb der bekannten
Timerschaltung weist jedoch die bereits zuvor beschriebenen Nachteile, d. h. erhöhter
Energieaufwand, unnötige Lampenschädigung sowie unterschiedlich erfaßte Zündzeiten bei
unterschiedlichen Netzfrequenzen auf.
Daher wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das Anlegen der Zündimpulse wie in Fig. 1
a3) dargestellt zu steuern, so daß eine Lampe im heißen Zustand nur eine relativ kurze
Zeit mit Zündimpulsen beaufschlagt wird, wobei bis zum Anlegen des nächsten
Zündpaketes eine längere Zeit vergeht. Wie in Fig. 1a dargestellt, werden zum Zünden der
Hochdruck-Gasentladungslampe für beispielsweise 5 Sekunden Zündimpulse an die Lampe
angelegt und anschließend im sog. Stand-by-Betrieb der Zündbetrieb unterbrochen, so daß
auf diese Weise die Zeit, bis zu der eine heiße Lampe wieder zündwillig ist, insgesamt
verkürzt und die für die Zündung der Lampe aufgewendete Energie deutlich verringert
werden kann. Dabei wird jeweils abwechselnd zwischen dem Zündbetrieb und dem Stand-
By-Betrieb umgeschaltet, so daß die Zündimpulse lediglich intervallartig an die
Hochdruck-Gasentladungslampe angelegt werden. Wie aus Fig. 1 a3) ersichtlich, ist bei
einer erfolgreichen Zündung der Hochdruck-Gasentladungslampe der Zündbetrieb
vollständig eingestellt. Ebenso ist aus Fig. 1 a3) ersichtlich, daß eine einmal eingeschaltete
Lampe nicht mehr als eine bestimmte Anzahl von Wiedereinschaltungen, beispielsweise
drei, vornehmen soll, wenn zwischenzeitlich ein ungewolltes, d. h. unbeabsichtigtes
Abschalten der Lampe erfolgt ist (beispielsweise aufgrund der Alterung der Lampe oder
durch Netzwischer). Die zeitliche Steuerung des Zündbetriebs erfolgt dabei
vorteilhafterweise unabhängig von der Netzfrequenz, vorzugsweise durch einen internen
Zeitgeber der Timerschaltung. Schaltet die Lampe ab, obwohl sie bereits zuvor mehrmals,
beispielsweise dreimal, gestartet worden ist, bzw. schaltet die Lampe nach Ablauf der
eingestellten Zünd-Gesamtzeit ab, so wird erfindungsgemäß dies als Vorliegen einer alten
Lampe interpretiert.
Fig. 1 b2) zeigt das erfindungsgemäße Verfahren zum Zünden einer Hochdruck-
Gasentladungslampe für den Fall, daß eine defekte Lampe vorliegt oder eine Lampe fehlt.
Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Zündschaltung automatisch nach Ablauf
einer voreingestellten Zünd-Gesamtzeit abschaltet, wobei - wie bereits anhand von Fig. 1
a3) beschrieben - zum Zünden einer Lampe abwechselnd zwischen einem Zündbetrieb, in
dem Zündimpulse an die Lampe angelegt werden, und einem Stand-by-Betrieb, in dem der
Zündbetrieb unterbrochen ist, umgeschaltet wird. Wie in Fig. 1 b2) gezeigt, schaltet die
Zündschaltung automatisch nach einem getakteten Zündbetrieb von 22 Minuten ab. Dies
bedeutet, daß für einen erfolgreichen Lampenstart maximal 22 Minuten zur Verfügung
stehen. Konnte nach Ablauf der vorgegebenen Zünd-Gesamtzeit kein Zünden einer Lampe
erfaßt werden, so wird dies als das Vorliegen einer defekten Lampe bzw. das Fehlen einer
Lampe interpretiert. Erfindungsgemäß wird dabei das Zünden einer Lampe mit Hilfe einer
vorzugsweise in der Timerschaltung integrierten Lampenzünderkennung überwacht.
Fig. 2 zeigt beispielhaft den internen Aufbau der erfindungsgemäßen Timerschaltung die,
wie in Fig. 4 dargestellt, auf bekannte Art und Weise in die Zündschaltung eingebaut
wird.
Die Timerschaltung 10 weist eine Steuereinheit 15 auf, die vorzugsweise als integrierte
Schaltung, insbesondere als ASIC oder PAL-Baustein, ausgebildet ist. Die Steuereinheit 15
wird über einen Versorgungskondensator 21 und eine Zenerdiode 22 sowie einem
Eingangsvorwiderstand 19 und einer Gleichrichterschaltung 16 mit Versorgungsspannung
versorgt. Mit dem Eingang a der Steuereinheit 15 ist ein Vorwiderstand 18 sowie eine
weitere Zenerdiode 17 verbunden, wobei die Steuereinheit 15 über die Zenerdiode 17 das
Zünden der von der Timerschaltung angesteuerten Hochdruck-Gasentladungslampe
überwacht. Der Ausgang b der Steuereinheit 15 steuert einen mit einem weiteren
Widerstand 20 in Serie geschalteten Thyristor 23 an, wobei im leitenden Zustand des
Thyristors 23 der Widerstand 20 parallel zu dem Stoßkondensator 7 der in Fig. 4 oder 5
dargestellten Zündschaltung geschaltet ist, so daß der Zündkreis der Zündschaltung derart
verstimmt ist, daß die Schaltspannung des in Fig. 4 oder 5 gezeigten symmetrisch
schaltenden Schaltelementes 9 nicht mehr erreicht werden kann und der Zündbetrieb
unterbrochen bzw. abgeschaltet ist. Es ist offensichtlich, daß anstelle des in Fig. 2
beispielhaft verwendeten Thyristors 23 ebenso ein über einen Gleichrichter angesteuerter
Transistor, eine Diode oder ein einfaches Relais eingesetzt werden kann.
Die Funktion bzw. der interne Aufbau der in Fig. 2 dargestellten Steuereinheit 15 der
Timerschaltung 10 wird nachfolgend anhand Fig. 3 näher beschrieben.
Die Steuereinheit 15 umfaßt eine Lampen-Zünderkennung 24, die über den Eingang a der
Steuereinheit 15 ein erfolgreiches Zünden bzw. Brennen der angesteuerten Hochdruck-
Gasentladungslampe erfaßt. Die Lampen-Zünderkennung 24 erzeugt einerseits ein
Taktsignal für einen Langzeitzähler 28, der die abgelaufene Zündzeit erfaßt und mit einer
beliebig vorgegebenen Gesamt-Zündzeit vergleicht, sowie ein den Lampenzustand
kennzeichnendes Zustandssignal, welches an eine Verzögerungsschaltung 26 abgegeben
wird. Erkennt die Lampen-Zünderkennung 24, daß die angesteuerte Lampe brennt, so
wird unverzüglich das Taktsignal abgeschaltet und ein entsprechendes Signal an die
Verzögerungsschaltung 26 abgegeben, die das Signal zwischenspeichert, und zwar
solange, bis sichergestellt ist, daß die Lampe einwandfrei hochgebrannt ist. Anschließend
gibt die Verzögerungsschaltung 26 einen entsprechenden Impuls an einen Binär-Zähler 27,
der die Anzahl der Zündungen der angesteuerten Lampe erfaßt. Nach Mitteilung der
Lampenzündung an den Binär-Zähler 27 gibt dieser ein Reset-Signal an den den Langzeit-
Zähler 28, wodurch dieser wieder auf Null zurückgesetzt wird. Für den nächsten
Lampenstart steht somit wieder die voreingestellte Gesamt-Zündzeit zur Verfügung. Für
jede beliebige Hochdruck-Gasentladungslampe ist somit immer genügend Zeit verfügbar,
um die Lampe zu zünden. Der Langzeitzähler 28 erfaßt die verstrichene Zündzeit und gibt
nach Ablauf der voreingestellten Gesamt-Zündzeit, beispielsweise 22 Minuten, an eine
ODER-Logik 30 ein High-Signal ab. Ebenso gibt der Binär-Zähler 27 ein High-Signal an
die ODER-Logik 30 ab, wenn der Binär-Zähler 27 eine beliebig voreingestellte Anzahl
von Lampenzündungen, beispielsweise drei erfaßt hat. Auf diese Weise wird ein dauerndes
Blinken vermieden, da das Ausgangssignal des Binär-Zählers 27 auch am Ausgang der
ODER-Logik 30 auftritt, die den in Fig. 2 dargestellten Thyristor 23 leitend schaltet, so
daß der Zündbetrieb der Zündschaltung abgebrochen wird. Die ODER-Logik 30 wird
zudem von einem internen Zeitgeber 29 angesteuert, der während des in Fig. 1 a3)
dargestellten Stand-by-Betriebs jeweils ein High-Signal an die ODER-Logik abgibt.
Während des Zündbetriebs legt dagegen der Zeitgeber 29 ein Low-Signal an die ODER-
Logik 30 an. Der interne Zeitgeber 29 der Timerschaltung 10 wird beispielsweise von
einem internen Oszillator getaktet und ist insbesondere unabhängig von der Netzfrequenz
der Versorgungsspannung der Zündschaltung.
An Ausgang b der Steuereinheit 15 der Timerschaltung 10 tritt das Steuersignal für den in
Fig. 2 dargestellten steuerbaren Schalter 23 in Form des Ausgangssignals der ODER-
Logik 30 auf. Ist dieses Ausgangssignal logisch H, so wird der Thyristor 23 gleitend
geschaltet, wodurch der Zündbetrieb der Zündschaltung unterbrochen bzw. abgeschaltet
wird. Das Ausgangssignal der ODER-Logik 30 nimmt dabei - wie aus Fig. 3 ersichtlich -
dann den hohen Pegel an, wenn entweder die vorgegebenen Anzahl an Zündungen,
überwacht durch den Binär-Zähler 27, überschritten worden ist, wenn die zur Verfügung
stehende Gesamt-Zündzeit, überwacht durch den Langzeitzähler 28, überschritten worden
ist, oder die Zündschaltung sich im Stand-by-Betrieb, gesteuert durch den internen
Zeitgeber 29, befindet.
Über den an den Eingängen Vcc und Vdd mit Versorgungsspannung versorgten "Power on
reset"-Funktionsblock wird mit jedem Abschalten der Zündschaltung die Timerschaltung
10 und damit sämtliche Einrichtungen der Steuereinheit 15 in den ursprünglichen Zustand
zurückgesetzt.
Abschließend sei darauf hingewiesen, daß die Einstellungen der Gesamt-Zündzeit, der
maximal zulässigen Anzahl an Wiedereinschaltungen sowie die Länge des Zündbetriebs
bzw. des Stand-by-Betriebs der Timerschaltung beliebig veränderbar bzw. programmierbar
sind, so daß der Einsatz verschiedener Timerschaltungen für unterschiedliche
Anwendungen nicht mehr erforderlich ist.
Claims (23)
1. Verfahren zum Zünden einer Hochdruck-Gasentladungslampe (4) mit einer
Zündschaltung, wobei zum Zünden der Lampe (4) über die Zündschaltung Zündimpulse
an die Lampe (4) angelegt werden und nach dem Zünden der Lampe (4) die
Zündschaltung abgeschaltet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Zünden der Lampe (4) abwechselnd während eines ersten Zeitintervalls die
Zündimpulse an die Lampe (4) angelegt werden und während eines zweiten
Zeitintervalls der Zündbetrieb vorübergehend unterbrochen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Zeitintervall, in dem die Zündimpulse an die Lampe (4) angelegt werden,
kürzer ist als das zweite Zeitintervall, in dem der Zündbetrieb unterbrochen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dauer des ersten Zeitintervalls 5 Sekunden und/oder die Dauer des zweiten
Zeitintervalls 25 Sekunden beträgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anzahl an Lampenzündungen nach einem unbeabsichtigten Abschalten der
Lampe (4) gezählt wird und die Zündschaltung nach einer vorgegebenen Anzahl,
insbesondere drei, an Lampenzündungen abgeschaltet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf das Vorhandensein einer gealterten Lampe (4) geschlossen wird, wenn die
Lampe (4) nach der vorgegebenen Anzahl an Lampenzündungen erneut unbeabsichtigt
abschaltet.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zündschaltung nach einer vorgegebenen Gesamt-Zündzeit abgeschaltet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf das Fehler einer Lampe (4) oder das Vorhandensein einer defekten Lampe (4)
geschlossen wird, wenn nicht wenigstens eine Zündung der Lampe (4) innerhalb der
Gesamt-Zündzeit erfaßt werden konnte.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zeitliche Steuerung des Zündverhaltens der Zündschaltung unabhängig von der
Frequenz der Versorgungswechselspannung der Zündschaltung erfolgt.
9. Schaltungsanordnung zum Zünden einer Hochdruck-Gasentladungslampe (4),
mit einer Wechselspannungsquelle,
mit einer an die Wechselspannungsquelle angeschlossenen Drosselspule (3), und
mit einer Zündschaltung, die eingangsseitig mit der Drosselspule (3) und ausgangsseitig
mit der Lampe (4) verbunden ist,
wobei die Zündschaltung umfaßt:
- - einen Impulstransformator (5), dessen Sekundärwicklung (6) zwischen die Drosselspule (3) und die Lampe (4) geschaltet ist,
- - einen der Sekundärwicklung (6) und der Lampe (4) parallel geschalteten Stoßkondensator (7),
- - eine dem Stoßkondensator (7) parallel geschaltete Reihenschaltung aus einer Primärwicklung (8) des Impulstransformators (5) und einem Schaltelement (9), und
- - eine Timerschaltung (10), die den Zündbetrieb der Zündschaltung für die Hochdruck-Gasentladungslampe (4) nach einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche steuert.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Timerschaltung (10) zur Erfassung einer Zündung der Lampe (4) eine Lampen-
Zünderkennungsvorrichtung (24) beinhaltet.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Timerschaltung (10) zum Erfassen der Anzahl an Lampenzündungen eine erste
Zählvorrichtung (27) beinhaltet.
12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Zählvorrichtung (27) eine erneute Lampenzündung mit zeitlicher
Verzögerung registriert.
13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die zeitliche Verzögerung so gewählt ist, daß während der zeitlichen Verzögerung
ein Hochbrennen der Lampe (4) sichergestellt ist.
14. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 9-13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Timerschaltung (10) eine zweite Zählvorrichtung (28) zum Erfassen der
vergangenen Zündzeit beinhaltet.
15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß nach Feststellen einer Zündung der Lampe (4) der Zählerstand der zweiten
Zählvorrichtung (28) auf Null zurückgesetzt wird.
16. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 9-15,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Timerschaltung (10) eine Zeitgebervorrichtung (29) beinhaltet, die das erste und
zweite Zeitintervall bestimmt.
17. Schaltungsanordnung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zeitgebervorrichtung (29) frei programmierbar und das erste und zweite
Zeitintervall veränderbar ist.
18. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 9-17,
dadurch gekennzeichnet,
daß mit dem Abschalten der Zündschaltung die Einrichtungen der Timerschaltung (10)
zurückgesetzt werden.
19. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 9-18,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Unterbrechen des Zündbetriebs bzw. das Abschalten der Zündschaltung durch
Parallelschalten eines Widerstands zu dem Stoßkondensator (7) mittels eines steuerbaren
Schalters (12) erfolgt.
20. Schaltungsanordnung nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß der steuerbare Schalter (12) in die Timerschaltung (10) integriert ist und die
Timerschaltung (10) parallel zu dem Stoßkondensator (7) geschaltet ist.
21. Schaltungsanordnung nach Anspruch 19 oder 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß der steuerbare Schalter (12) ein über einen Gleichrichter (16) angesteuerter
Thyristor (23) oder Transistor, eine Diode oder ein Relais ist.
22. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 9-21,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Schaltelement (9) symmetrisch schaltend ist und insbesondere durch eine
Gasfunkenstrecke, eine Vierschichtdiode, ein Triac, ein Sidac oder einen in einer
Gleichrichterbrücke gesteuerten Transistor realisiert ist.
23. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 9-22,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zündschaltung einen Zündhilfskondensator (11) aufweist, der in Serie mit dem
Stoßkondensator (7) geschaltet ist.
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