DE3925993A1 - Verfahren zum zuenden einer gasentladungslampe - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Zünden einer Gasent­ ladungslampe nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der Patentan­ meldung P 38 37 422.6-33 ist ein Verfahren zum Zünden einer Gasent­ ladungslampe bekannt, bei dem zur Lampenzündung eine Spannungsüber­ höhung an einem der Gasentladungslampe zugeordneten Schwingkreis herangezogen wird. Die Frequenz der Ausgangsspannung eines zum Be­ treiben der Gasentladungslampe vorgesehenen Schaltgeräts wird nach dem Einschalten auf einen Startwert festgelegt, der im allgemeinen nicht mit der Resonanzfrequenz des Schwingkreises übereinstimmt. An­ schließend wird die Frequenz in Richtung der erwarteten Resonanz­ frequenz verändert. Die bekannte adaptive Zündfrequenzermittlung be­ nötigt eine gewisse Zeit, bis die Zündfrequenz oder die Resonanz­ frequenz gefunden ist.

Aus dem Buch "Identifikation dynamischer Systeme", Rolf Isermann, Band 1, Springer-Verlag 1988, S. 23-27 sind unterschiedliche Identi­ fikationsmethoden von zu regelnden Prozessen beschrieben, die eine Aufschaltung von Testsignalen auf den zu untersuchenden Prozeß ver­ wenden. Als Testsignale werden beispielsweise Impuls- oder Sprung­ signale eingesetzt. Die Identifikation des zu regelnden Prozesses wird zu Beginn der regelungstechnischen Aufgabe durchgeführt, um Reglerparameter geeignet einstellen zu können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gasentladungslampe, der ein Zündschwingkreis zugeordnet ist, möglichst schnell zu zünden. Eine weitere Aufgabe ist die Erhöhung der Betriebssicherheit.

Die Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch angegebenen kenn­ zeichnenden Merkmale in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbe­ griffs gelöst.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, daß der Zünd­ schwingkreis, der zum Erzeugen einer Zündspannung der Gasentladungs­ lampe zugeordnet ist, kurze Zeit nach dem Auftreten eines Lampenein­ schaltsignals vom Schaltgerät zum Betreiben der Gasentladungslampe sofort mit seiner Resonenzfrequenz betrieben wird. Bauteile­ streuungen und Alterungsdriften haben nur noch einen untergeordneten Einfluß auf den Zündvorgang der Gasentladungslampe.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung gibt die signalver­ arbeitende Anordnung, die den Abklingvorgang der vom Anregungssignal angeregten Schwingungen des Zündschwingkreises erfaßt, beim Über­ schreiten wenigstens eines vorgebbaren Wertes einer Abkling-Kennzahl ein Signal ab. Diese Weiterbildung ermöglicht eine Eigendiagnose der gesamten Anordnung um die Gasentladungslampe und schaltet gegebenen­ falls das Schaltgerät zum Betreiben der Lampe ab. Ferner ist mit dieser Weiterbildung eine Erhöhung der Betriebssicherheit möglich, da beispielsweise eine Berührung der hochspannungsführenden Lampen­ anschlüsse durch Wartungspersonal aus dem Abklingvorgang ebenfalls ermittelbar ist und eine entsprechende Warnmeldung und gegebenen­ falls eine Abschaltung des Schaltgeräts vornehmbar ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der folgenden Beschreibung näher erläutert.

Zeichnung

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Anordnung zum Zünden einer Gasentladungslampe und Fig. 2 zeigt Signalverläufe eines Eingangs­ signals, eines Anregungssignals und einer an einem Schwingkreis auf­ tretenden Spannung.

Fig. 1 zeigt eine Gasentladungslampe 10, der ein Zündschwingkreis zugeordnet ist, der ein induktives Element 11, ein kapazitives Ele­ ment 12 sowie ein parasitäres Verlustelement 13 enthält. Der Schwingkreis 11, 12, 13 sowie die Lampe 10 werden von einem Schalt­ gerät 14 zum Betreiben der Lampe 10 mit Energie versorgt, die von einer Energiequelle 15 bereitgestellt wird. Das Schaltgerät 14 ent­ hält einen Wechselspannungsgenerator 16 zum Anregen des Schwing­ kreises 11, 12, 13. Zum Einschalten der Lampe 10 erhält das Schalt­ gerät 14 ein Lampeneinschaltsignal E. Die aufgrund eines Anregungssignals T an dem der Lampe 10 zugeordneten Schwingkreis 11, 12, 13 auftretenden Signale werden von einer signalverarbeitenden Anordnung 17 erfaßt, die ein Steuersignal 18 dem Schaltgerät 14 zuleitet und die ferner ein Fehlersignal 19 abgibt. In Fig. 1 erfaßt die signalverarbeitende Anordnung 17 beispielsweise die an der Lampe 10 anliegende Spannung U.

Der obere Teil von Fig. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf des Lampen­ einschaltsignals E, mit dem das Schaltgerät 14 zum Betreiben der Gasentladungslampe 10 aktiviert werden soll. Im mittleren Teil von Fig. 2 ist ein vom Schaltgerät 14 an den Zündschwingkreis 11, 12, 13 abgegebenes Anregungssignal T gezeigt und im unteren Teil von Fig. 2 ist der von der signalverarbeitenden Anordnung 17 erfaßte, vom An­ regungssignal T ausgelöste abklingende Schwingvorgang am Schwing­ kreis 11, 12, 13 gezeigt. Mit der Bezugszahl 20 ist die Einhüllende der abklingenden Schwingung bezeichnet.

Die Arbeitsweise der in Fig. 1 gezeigten Anordnung wird anhand der in Fig. 2 gezeigten Signalverläufe näher erläutert:

Das Einschalten der Gasentladungslampe 10 wird durch das Lampenein­ schaltsignal E ausgelöst, das dem Schaltgerät 14 zugeführt ist. Daraufhin gibt das Schaltgerät 14 ein Anregungssignal T an den Zünd­ schwingkreis 11, 12, 13 ab. Das Anregungssignal T kann beispiels­ weise vom Wechselspannungsgenerator 16 bereitgestellt werden, der im Schaltgerät 14 enthalten ist. Der der Lampe 10 zugeordnete Schwing­ kreis 11, 12, 13 ist in Fig. 1 als Reihenschwingkreis eingetragen. Verwendbar sind weitere Schwingkreisanordnungen, die zu einer Spannungserhöhung an der Lampe 10 führen, wenn sie mit einer be­ stimmten Frequenz erregt werden. Die zu diesem Zeitpunkt noch nicht gezündete Lampe 10 hat zunächst keinen Einfluß auf das elektrische Verhalten der in Fig. 1 gezeigten Anordnung. Das Anregungssignal T regt den Schwingkreis 11, 12, 13 zu Schwingungen an, deren Spannung U von der signalverarbeitenden Anordnung 17 gemessen wird. Anstelle der Spannungsmessung ist auch eine Strommessung im Schwingkreis 11, 12, 13 möglich.

Die Anordnung 17 ermittelt aus dem Signalverlauf U der Schwingung des Schwingkreises 11, 12, 13, die Schwingungsamplitude der Sinus­ spannung, die seiner Resonanzfrequenz entspricht. Für den nun folgenden Zündvorgang der Lampe 10 steuert die Anordnung 17 über das Steuersignal 18 den Wechselspannungsgenerator 16 des Schaltgeräts 14 derart, daß der Wechselspannungsgenerator 16 mit der soeben er­ mittelten Resonanzfrequenz schwingt. Nach einer kurzen Testphase, die zur Ermittlung der Resonanzfrequenz des Schwingkreises 11, 12, 13 dient, ist sofort die Anregung des Zündschwingkreises 11, 12, 13 mit seiner tatsächlichen Resonanzfrequenz möglich, die zu einer schnellen Zündung der Lampe führt. Die Ermittlung der tatsächlichen Resonanzfrequenz weist den Vorteil auf, daß Exemplar-Streuungen der Elemente 11, 12, 13 sowie der weiteren Bauelemente, die in Fig. 1 nicht gezeigt sind, sowie jeweils deren Langzeitdrift beim Zünden der Lampe 10 keine Rolle spielen.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vor­ gesehen, daß die signalverarbeitende Anordnung 17 den Abklingvorgang des Signalverlaufs U analysiert. Die Anordnung 17 ermittelt bei­ spielsweise die Einhüllende 20 des Spannungssignals U. Der Abkling­ vorgang entsteht durch das parasitäre Element 13 des Schwingkreises 11, 12, 13, das im allgemeinen in der praktischen Ausführung des Schwingkreises 11, 12, 13 nicht als diskreter Widerstand vorgesehen ist, sondern dem induktiven Element 11 und/oder dem kapazitiven Element 12 als parasitäres Verlustelement zugeordnet ist und eine entsprechende Dämpfung des Schwingkreises bewirkt. Aus der Ein­ hüllenden 20 ist beispielsweise die Abklingkonstante oder eine an­ dere Abkling-Kennzahl ermittelbar, mit der zunächst eine Eigen­ diagnose der gesamten Lampenanordnung möglich ist. Die Vorgabe eines oder mehrerer Werte der Abkling-Kennzahl gestattet die Erkennung einer übermäßig starken Dämpfung, die einen Fehlerfall signalisieren kann. Erkennbar sind Defekte im Schwingkreis 11, 12, 13 sowie Kurz­ schluß oder einseitige Masseschlüsse der Lampenzuleitungen. Beim Auftreten eines Fehlers kann die Anordnung 17 über das Steuersignal 18 das Schaltgerät 14 sofort abschalten. Gegebenenfalls wird ein Fehlersignal 19 abgegeben.

In besonders vorteilhafter Weise wird durch das Erfassen des Ab­ klingvorgangs auch die Betriebssicherheit der Anlage erhöht, da die Berührung eines spannungsführenden Teils im Lampenkreis durch Wartungspersonen ebenfalls aus einer zusätzlichen Dämpfung des Schwingkreises 11, 12, 13 erkennbar und das Schaltgerät 14 daraufhin sofort abschaltbar ist. Die Erhöhung der Betriebssicherheit spielt insbesondere dann eine wesentliche Rolle, wenn die Gasentladungs­ lampe 10 als Lampe in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer vorgesehen ist und Wartungen oder Reparaturen am Lampenkreis von Personen vorge­ nommen werden, die das Auftreten von lebensgefährlichen Hoch­ spannungen an dieser Stelle im Kraftfahrzeug derzeit nicht vermuten.

Das Schaltgerät 14 sowie die signalverarbeitende Anordnung 17 werden weitgehend durch Software in einem Mikroprozessorsystem realisiert.

Claims (5)

1. Verfahren zum Zünden einer Gasentladungslampe (10), mit einem der Gasentladungslampe (10) zugeordneten Zündschwingkreis (11, 12, 13) zum Erzeugen einer Zündspannung und mit einem Schaltgerät (14) für die Gasentladungslampe (10), das einen Wechselspannungsgenerator (16) zum Betreiben des Zündschwingkreises (11, 12, 13) enthält, da­ durch gekennzeichnet,
daß das Schaltgerät (14) den Zündschwingkreis (11, 12, 13) mit einem Anregungssignal T beim Auftreten eines Lampeneinschaltsignals E er­ regt,
daß eine signalverarbeitende Anordnung (17) vorgesehen ist, die aus dem am Zündschwingkreis (11, 12, 13) auftretenden abklingenden Schwingvorgang die Resonanzfrequenz des Zündschwingkreises (11, 12, 13) ermittelt und
daß die signalverarbeitende Anordnung (17) den Wechselspannungs­ generator (16) zum Zünden der Lampe (10) auf die ermittelte Resonanzfrequenz einstellt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei der die signalverarbeitende An­ ordnung (17) den Abklingvorgang der vom Anregungssignal T angeregten Schwingung des Zündschwingkreises (11, 12, 13) erfaßt und beim Über­ schreiten wenigstens eines vorgebbaren Wertes einer Abkling-Kennzahl ein Signal abgibt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Signal eine Warnmeldung (19) auslöst.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, bei der das Signal das Schalt­ gerät (14) abschaltet.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug.