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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.
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Zum
Zünden
einer Hochdruck-Gasentladungslampe bzw. Hochdruckmetalldampf-Entladungslampe sind
verschiedene Zündschaltungen
bekannt.
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Aus
der
US 4 763 044 A ist
ein Verfahren zum Zünden
einer Hochdruck-Gasentladungslampe bekannt,
mit einer Zündschaltung
wobei zum Zünden der
Lampe über
die Zündschaltung
Zündimpulse
an die Lampe an angelegt werden und nach dem Zünden der Lampe die Zündschaltung
abgeschaltet wird. Bei diesem Verfahren ist vorgesehen, dass abwechselnd
während
eines ersten Zeitintervalls die Zündimpulse an die Lampe angelegt
werden und während
eines zweiten Zeitintervalls der Zündbetrieb vorübergehend
unterbrochen wird. Aus dieser Schrift ist es bekannt, dass die Zündschaltung
nach einer vorgegebenen Gesamt-Zündzeit
abgeschaltet wird, welche bei dieser Druckschrift durch einen NTC
bestimmt wird. Die vergangene Zündzeit
wird mittels des aktuellen Widerstands des sich aufheizenden NTCs
ermittelt.
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Aus
der
US 5 103 137 A ist
eine Vorrichtung zum Vermeiden von 'cycling' bei Hochdrucklampen bekannt.
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Aus
der
US 4 853 599 A ist
ebenfalls eine Schaltung und ein Verfahren zur Verringerung dieses 'cycling'-Effekts bekannt.
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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
4 ist beispielhaft das symmetrisch
schaltende Schaltelement
9 als Sidac dargestellt. Dem Zündhilfskondensator
11 ist
ein Ladewiderstand
13 parallel geschaltet.
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Zudem
ist in 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.
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Die
Funktion der in 4 dargestellten Schaltung (ohne
Timerschaltung 10) ist wie folgt:
Der Stoßkondensator 7 wird über die
Parallelschaltung des Zündhilfskondensators 11 mit
dem Ladewiderstand 13 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
erste Timerschaltung entspricht der in 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, 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 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.
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Die
zweite bekannte Variante einer Timerschaltung ist in 5 gezeigt.
Die eigentliche Zündschaltung
entspricht der in 4 dargestellten Zündschaltung,
so daß auf
eine wiederholte Erläuterung der
einzelnen Schaltungselemente verzichtet werden kann. Bei der in 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 5 gezeigten
Variante einer Timerschaltung ist ein erneutes Zünden der Lampe 4 erst
nach Ablauf einer kurzen Ausschaltphase möglich.
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Mit
den in 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 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.
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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.
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Insbesondere
soll ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Zünden von
Hochdruck-Gasentladungslampen angegeben werden, womit ein unnötig hoher
Energieverbrauch sowie eine unnötige
Lampenschädigung
vermieden wird, wobei jedoch weiterhin ein sicheres Zünden auch
von Lampen mit niedriger Leistung gewährleistet ist.
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Bezüglich des
Verfahrens wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale von Anspruch 1
gelöst.
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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.
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Ebenso
wird 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 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.
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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 4 oder 5 gezeigt
ist, und zusätzlich
eine Timerschaltung aufweist, die den Zündbetrieb der Zündschaltung
gemäß dem zuvor
beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren
steuert.
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Die
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.
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Die
Timerschaltung wird insbesondere analog zu der in 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
Timerschaltung, wie in 4 angedeutet, ist jedoch auch
der Einsatz der Timerschaltung an anderen Stellen der Zündschaltung,
insbesondere wie in 5 dargestellt, möglich.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
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1a und 1b Zeitverläufe der
Zündspannung
zur Erläuterung
der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich
zu dem zuvor beschriebenen Stand der Technik,
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2 ein
Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Timerschaltung,
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3 ein
Ausführungsbeispiel
der in 2 gezeigten Steuereinheit der erfindungsgemäßen Timerschaltung,
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4 eine
bekannte Zündschaltung
mit einer ersten Variante einer bekannten Timerschaltung, und
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5 eine
bekannte Zündschaltung
mit einer zweiten Variante einer bekannten Timerschaltung.
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1a und 1b erläutern das
erfindungsgemäße Verfahren.
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1 a1) zeigt beispielhaft das dreimalige Zünden einer
fehlerhaften Lampe, wobei während des
Zünders
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 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.
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1 a2) zeigt den anhand der in 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 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.
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Während 1a die
Funktion einer Timerschaltung für
eine alte Lampe oder für
den Fall des Erlöschens
der Lampe durch sog. Netzwischer darstellt, zeigt 1b die
Funktion einer Timerschaltung bei einer fehlenden oder defekten
Lampe.
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1 b1) zeigt dabei den Zündbetrieb
mit der in 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.
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Der
anhand 1 a2) und 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.
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Daher
wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
das Anlegen der Zündimpulse
wie in 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 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 1 a3) ersichtlich,
ist bei einer erfolgreichen Zündung
der Hochdruck-Gasentladungslampe der Zündbetrieb vollständig eingestellt.
Ebenso ist aus 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 dies als Vorliegen einer alten Lampe interpretiert.
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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 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 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. Dabei wird das Zünden einer
Lampe mit Hife einer vorzugsweise in der Timerschaltung integrierten
Lampenzünderkennung überwacht.
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2 zeigt
beispielhaft den internen Aufbau der erfindungsgemäßen Timerschaltung
die, wie in 4 dargestellt, auf bekannte
Art und Weise in die Zündschaltung
eingebaut wird.
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Die
Timerschaltung 10 weist eine Steuereinheit 15 auf,
die als integrierte Schaltung, insbesondere als ASIC oder PAL-Baustein,
ausgebildet ist. Die Steuereinheit 15 wird über einen
Versorgungskondensator 21 und eine Zenerdiode 22 sowie
einen Eingangsvorwiderstand 19 und eine Gleichrichterschaltung 16 mit
Versorgungsspannung versorgt. Mit dein 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 4 oder 5 dargestellten Zündschaltung
geschaltet ist, so daß der
Zündkreis der
Zündschaltung
derart verstimmt ist, daß die Schaltspannung
des in 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 2 beispielhaft verwendeten Thyristors 23 ebenso
ein über
einen Gleichrichter angesteuerter Transistor, eine Diode oder ein
einfaches Relais eingesetzt werden kann.
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Die
Funktion bzw. der interne Aufbau der in 2 dargestellten
Steuereinheit 15 der Timerschaltung 10 wird nachfolgend
anhand 3 näher
beschrieben.
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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 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 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.
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Am
Ausgang b der Steuereinheit 15 der Timerschaltung 10 tritt
das Steuersignal für
den in 2 dargestellten steuerbaren Schalter 23 in
Form des Ausgangssignals der ODER-Logik 30 auf. Ist dieses Ausgangssignal
logisch H, so wird der Thyristor 23 leitend geschaltet,
wodurch der Zündbetrieb
der Zündschaltung
unterbrochen bzw. abgeschaltet wird. Das Ausgangssignal der ODER-Logik 30 nimmt
dabei – wie
aus 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.
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Über den
an den Eingängen
Vcc und Vdd mit Versorgungsspannung
versorgten „Power
an reset”-Funktionsblock
wird mit jedem Abschalten der Zündschaltung
die Timerschaltung 10 und damit sämtliche Einrichtungen der Steuereinheit 15 in
den ursprünglichen
Zustand zurückgesetzt.
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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.