DE69913621T2 - Elektronisches Vorschaltgerät - Google Patents

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein elektronisches Vorschaltgerät zur Zündung einer Hochintensitätsentladungslampe und, im Besonderen, auf ein elektronisches Vorschaltgerät zur Steuerung der Spannung und/oder des Stroms, welcher der Lampe während des anfänglichen Nichtstetigbetriebs zugeführt wird.
  • Bei Starten einer Hochleistungsentladungs-(HID)-Lampe durchläuft die Lampe drei Phasen. Diese Phasen umfassen Durchbruch, Glimmentladung sowie thermionischen Lichtbogen. Der Durchbruch macht das Anlegen einer hohen Spannung an die Elektrode erforderlich. Nach dem Durchbruch muss die Spannung hoch genug sein, um eine Glimmentladung aufrechtzuerhalten und die Elektrode auf eine thermionische Emission zu erwärmen. Sobald die thermionische Emission beginnt, muss der Strom in der Anlaufzeit aufrechterhalten bleiben, bis die Elektrode ihre Dauertemperatur erreicht. Nach Erreichen des Lichtbogenzustands kann die Lampe mit einem geringeren Strompegel in dem stabilen Betrieb betrieben werden.
  • Die Gesamtbrenndauer und Leistungsfähigkeit einer Lampe werden durch diese Startfolge beeinflusst, wobei die Werte und Toleranzen der Komponenten erforderlich sind, um diese Startfolge durchzuführen. Zur Zündung muss in der Vordurchbruchperiode die Lampenelektrode für einen bestimmten Zeitraum auf eine hohe Spannung gebracht werden. Konventionelle Lampen sind beim Erreichen eines Durchbruchs durch einen Mindestspannungspegel und -zeitdauer gekennzeichnet. Typische Minima liegen im Bereich von etwa 2 bis 3 kV bei Spannung und etwa 10 bis 100 ms bei der Zeitdauer.
  • Die Hochspannungsdurchbruchanforderungen können durch Impulsresonanzkreise erfüllt werden. Die Frequenz, auf welcher der Schaltkreis eine Resonanz erreicht sowie die sich ergebende Resonanzspannung variiert auf Grund von Schwankungen der Bauelementtoleranzen von Schaltkreis zu Schaltkreis. Eine solche Schwankung hat zur Folge, dass der Impulsresonanzkreis so ausgelegt ist, dass er Nennimpulsspannungen von etwa 4 bis 5 kV aushalten kann, das heißt, dass der Schaltkreis so konstruiert ist, dass er Spannungen, welche weit über den zum Zünden der Lampe erforderlichen Bereich von 2 bis 3 kV hinausgehen, aushält. Es kann sich eine unerwünschte Erhöhung der Kosten für den Impulsresonanzkreis ergeben.
  • Bei Erreichen des Durchbruchs geht die Lampe in den nicht thermionischen Glimmzustand über. In dieser Phase muss die Spannung hoch genug sein, um den Elektronenfluss aufrechtzuerhalten. Elektronen werden durch positiven Ionenbeschuss der Kathode erzeugt, wodurch sich eine Sekundärelektronenemission ergibt. Ist die kinetische Energie der Positivionen, bestimmt durch den Kathodenfall, hoch genug, erfolgt eine Zerstäubung der Elektrode. Eine Zerstäubung der Elektrode erzeugt flüchtige Arten von, zum Beispiel Wolfram, welche sich auf der Innenseite der Lampe niederschlagen und diese schwärzen. Da die Innenseite der Lampe geschwärzt wird, nimmt die Lichtdurchlässigkeit durch den Kolben ab, wodurch die sichtbare Lichtintensität reduziert wird. Die Wolframteile, welche auf der Wand abgeschieden werden, absorbieren Strahlung, wodurch die Lampenwand über ihre optimale Temperatur hinaus erwärmt wird. Hieraus kann sich eine Reduzierung der Brenndauer der Lampe ergeben.
  • Es muss ein richtiges Gleichgewicht zwischen der Minimierung der Dauer des Glimmzustands und der Größe des elektrischen Felds aufrechterhalten werden, um sowohl die Leistungsfähigkeit als auch die Brenndauer der Lampe zu maximieren. Dieses Gleichgewicht ist schwer zu erreichen, da eine Abnahme der der Elektrode zugeführten Energiemenge die Dauer des Glimmzustands verlängert, während eine Zunahme der der Elektrode zugeführten Energie die Brenndauer der Lampe durch eine Erhöhung der Zerstäubung verkürzt.
  • Im Vergleich zu der nicht thermionischen Glimmphase wird die Lampenspannung während der thermionischen Lichtbogenphase reduziert und der Lampenstrom erhöht. In der thermionischen Lichtbogenphase kann noch immer eine Restzerstäubung auftreten. Nach Zuführen eines ausreichend hohen Stroms zur Erwärmung der Elektrode während der thermionischen Lichtbogenphase wird der Strom reduziert und die Lampe danach im Dauerbetriebszustand betrieben.
  • Infolgedessen ist es wünschenswert, ein verbessertes, elektronisches Vorschaltgerät vorzusehen, bei welchem die Schwankungen der Bauelementtoleranzen verringert werden können. Das Vorschaltgerät sollte ebenfalls ein richtiges Gleichgewicht zwischen der Minimierung der Dauer des Glimmzustands und der Größe des elektrischen Felds vorsehen, um sowohl die Leistungsfähigkeit als auch die Brenndauer der Lampe zu maximieren.
  • Im Allgemeinen weist ein elektronisches Vorschaltgerät zum Zünden einer Hochleistungsentladungslampe mit Durchbruch, nicht thermionischer Glimm- und thermionischer Lichtbogenphase vor Übergehen in einen Dauerbetriebszustand nach einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung einen Resonanzignitor, einen Exciter sowie eine Steuereinheit auf. Der Resonanzignitor legt an die Lampe eine Lampenspannung an. Der Exciter spricht auf ein variables Steuersignal an, um den Resonanzignitor auf einer variablen Betriebsfrequenz anzwegen. Die Steuereinheit erzeugt das variable Steuersignal auf Grund der Phase der Lampe. Vor Durchbruch regelt die Steuereinheit das Steuersignal so, dass sich die Betriebsfrequenz verringert, um eine Lampenspannung zu erreichen, welche einer vorgegebenen Zündspannung entspricht. Bei Eintreten in die Glimmphase wird das Steuersignal während eines bestimmten Zeitraums in der Glimmphase weiter geregelt. Bei Übergehen in die thermionische Lichtbogenphase regelt die Steuereinheit das Steuersignal weiter so, dass der Lampenstrom ansteigt.
  • Die Steuereinheit kann durch Regeln des Steuersignals dahingehend, dass sich die Betriebsfrequenz verringert, während eine Lampenspannung erreicht wird, welche einer vorgegebenen Zündspannung entspricht, die maximale Zündspannung so begrenzen, dass die Komponenten des elektronischen Vorschaltgeräts nicht so konstruiert sein müssen, dass diese Spannungen bis zu 4 bis 5 kV aushalten. Das Steuersignal kann ebenfalls so geregelt werden, dass ein richtiges Gleichgewicht zwischen der Minimierung der Dauer des Glimmzustands und der Größe des elektrischen Felds vorgesehen wird, um sowohl die Leistungsfähigkeit als auch die Brenndauer der Lampe zu maximieren. Während der nicht thermionischen Glimmphase ist die Frequenz so eingestellt, dass die Spannung auf einen Pegel reduziert wird, welcher bekannt ist, um eine minimale Schwärzung der Lampenfläche zu erzeugen, und dabei noch hoch genug ist, um eine fortgesetzte, nicht thermionische Emission zu gewährleisten. Von besonderer Bedeutung ist, dass die Steuereinheit während der thermionischen Lichtbogenphase (d. h. Anlaufphase) die Frequenz weiter so einstellt, dass der Strom bei einer reduzierten Spannung ansteigt, um das Einsetzen der thermionischen Emission zu gewährleisten, die Lampenschwärzung jedoch weiterhin minimiert wird. Danach wird die Frequenz von der Steuereinheit abgeglichen, um den Strom auf den Dauerbetriebszustand der Lampe zu reduzieren und die Spannung auf diesen zu erhöhen.
  • Nach einem Merkmal der vorliegenden Erfindung hält die Steuereinheit das Steuersignal während eines zuvor festgelegten Zeitraums, in welchem die Lampenspannung auf einer bestimmten Zündspannung gehalten wird, auf einer vorgegebenen Betriebsfre quenz. Durch Anlegen der vorgegebenen Spannung während maximal eines zuvor festgelegten Zeitraums wird die Beanspruchung aller Komponenten reduziert, wodurch deren Lebensdauer verlängert wird. Nach einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung kann die Steuereinheit das Steuersignal während eines zuvor festgelegten Zeitraums in der nicht thermionischen Glimmphase auf einer vorgegebenen Betriebsfrequenz halten. Nach einem anderen Merkmal der vorliegenden Erfindung kann die Steuereinheit das Steuersignal während eines zuvor festgelegten Zeitraums in der thermionischen Lichtbogenphase auf einer vorgegebenen Betriebsfrequenz halten.
  • Infolgedessen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes, elektronisches Vorschaltgerät vorzusehen, welches die Brenndauer der Lampe verbessert und die Lampenschwärzung einer HID-Lampe minimiert.
  • Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes, elektronisches Vorschaltgerät vorzusehen, welches die Kosten und die Komplexität der Komponenten, welche erforderlich ist, um ein Einschalten der Lampe vorzunehmen und einen vorzeitigen Ausfall dieser Komponenten zu verhindern, reduziert.
  • Die vorliegende Erfindung sieht folglich mehrere Schritte in einer Relation von einem oder mehrerer solcher Schritte zueinander sowie die Vorrichtung, welche Konstruktionsmerkmale, eine Kombination aus Elementen und einer Anordnung von Teilen, die solche Schritte vornehmen können, in sich vereinigt, vor.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 – ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen, elektronischen Vorschaltgeräts für eine HID-Lampe;
  • 2a, 2b und 2c – die Übertragungscharakteristiken eines Resonanzignitors während jeder Einschaltphase der Lampe; sowie
  • 3 – ein Ablaufdiagramm der gemäß der vorliegenden Erfindung angewandten Methodenlehre.
  • 1 zeigt ein Blockschaltbild eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines elektronischen Hochfrequenz-Vorschaltgeräts für eine Hochleistungsentladungs-(HID)-Lampe. Lampe 9 wird von einem Resonanzignitor 3, welcher seine Erregerspannung und -strom von einem Exciter (z. B. einer Brückenschaltung) 2 empfängt, gezündet. Exciter 2 wird von einem Steuersignal 40, welches die Erzeugung eines, den Resonanzignitor 3 anregenden Hochstromsignals 20 steuert, getriggert. Die Frequenz von Signal 20 sowie eine sich ergebende, an Lampe 9 angelegte Spannung 30 wird von Steuersignal 40 bestimmt. Das Hochstromsignal 20 wird in Form einer Impulsfolge abgegeben. Exciter 2 und ein Detektor 5 werden von einer Energiequelle 1 gespeist. Das Steuersignal 40 wird von einer Steuereinheit (z. B. einer Mikrosteuereinheit) 4 abgegeben. Die Betriebsfrequenz von dem Exciter 2 wird durch das Steuersignal 40 bestimmt.
  • 2a zeigt die Übertragungscharakteristiken von Resonanzignitor 3 in Verbindung mit Lampe 9 vor Lampendurchbruch. Lampe 9 ist in dem nicht leitenden Zustand effektiv ein offener Stromkreis, und Resonanzignitor 3 weist die Übertragungscharakteristiken eines konventionellen Resonanzkreises auf. Auf einer Resonanzfrequenz fo handelt es sich bei der Spannung um eine Spitzenspannung VP. Ebenfalls aus 2a ersichtlich ist eine Spannung VMIN, welche die vorgeschriebene Mindestspannung darstellt, die erforderlich ist, um den Durchbruch einer Lampe eines bestimmten Typs herbeizuführen, vorausgesetzt, dass die Spannung während einer vorgeschriebenen Mindestzeitdauer (nicht dargestellt) angelegt wird.
  • Idealerweise ist der Resonanzignitor so konstruiert, dass die Spannung VP der Spannung VMIN entspricht, das heißt, dass das Steuersignal 40 den Resonanzignitor 3 auf exakt der Resonanzfrequenz fO anregt, wobei lediglich die erforderliche Mindestspannung VMIN angelegt wird. Der Wert der einzelnen Komponenten in Ignitor 3 bestimmt den Einzelwert von Frequenz fO sowie eine Breite d einer Wellenform um Resonanzfrequenz fO und die Stärke von Spitzenspannung VP.
  • Wie in 2a dargestellt, erzeugt das Anregen des Schaltkreises von Resonanzignitor 3 auf einer Frequenz fX eine Spannung VX. Sollten die spezifischen Werte von Frequenz fO und Breite d so sein, dass Spannung VX, wie in 2a dargestellt, unter Spannung VMIN liegt, kann die Lampe möglicherweise nicht gezündet werden. Konventionelle Resonanzignitoren sind so konstruiert, dass sichergestellt ist, dass, ungeachtet der Schwankungen der Komponentenwerte, Frequenz fO relativ eingeschränkt und Spannung VP groß genug ist, um einen großen Bereich Anregungsfrequenzen, auf welchen Spannung VX zumindest Spannung VMIN entsprechen kann, zu umfassen. Ein Einschränken der Frequenz fO macht Komponenten mit engen Toleranzen erforderlich, was in erhöhten Kosten der Komponenten resultiert. Die Spitzenspannung VP des konventionllen Resonanzignitors ist so bemessen, dass diese zumindest etwa eineinhalb bis dreimal die erforderliche Mindestspannung VMIN ausmacht, um die Abweichung in den Durchbruchcharakteristiken bei verschiedenen Lampen auszugleichen. Konventionelle Ignitoren sind so konstruiert, dass diese bei Anregung auf etwa der Resonanzfrequenz fO während der vorgeschriebenen Mindestzeitdauer bei der Spitzenspannung VP arbeiten. Das heißt, der konventionelle Resonanzignitor ist so konstruiert, dass er bei der zweifachen, erforderlichen Spannung arbeitet, was zu zusätzlichen Kosten sowie einer verringerten Lebensdauer der Komponenten führt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird Resonanzignitor 3 jedoch auf dem erforderlichen Mindestspannungspegel VMIN betrieben, wodurch die zuvor erwähnten, zusätzlichen Kosten sowie die zusätzliche Beanspruchung der Komponenten verhindert wird. Steuereinheit 4 regelt das Steuersignal 40, um anfänglich den Resonanzignitor auf einer Frequenz fH weit über der Nennresonanzfrequenz anzwegen. Steuereinheit 4 verringert danach die Anregungsfrequenz, während über einen Detektor 5 die Spannung an Lampe 9 überwacht wird. Durch Abnahme der Frequenz zu der Nennresonanzfrequenz hin steigt die Spannung an Lampe 9 an. Sobald die gemessene Spannung an der Lampe auf Frequenz fi VMIN erreicht, stellt die Steuereinheit 4 die Frequenzabnahme ein und fährt fort, die Lampe während der vorgeschriebenen Mindestzeitdauer auf dieser Frequenz anzuregen.
  • Spannung VMIN und die Mindestdauer stellen die vorgeschriebenen Werte dar, bei welchen sichergestellt ist, dass sämtliche Lampen eines bestimmten Typs gezündet werden; einige Lampen werden bei niedrigeren Spannungen und in einer kürzeren Zeit gezündet. Die Detektorschaltung 5 erfasst den Stromfluss durch Lampe 9. Sobald Lampe 9 gezündet wird, fließt Strom durch Lampe 9. Die Detektorschaltung 5 führt der Steuereinheit ein erfasstes Stromsignal zu, sobald Strom durch Lampe 9 zu fließen beginnt. In Reaktion auf dieses Signal führt Steuereinheit 4 die nicht thermionische Glimmphase aus. Ignitor 3 arbeitet auf einer Frequenz, welche Spannung VMIN erzeugt, bis, was auch immer früher eintritt, der Lampenstrom fließt oder die nicht thermionische Mindestzeit verstrichen ist.
  • Wenn Lampe 9 nicht in den Durchbruch übergeht, ist kein Lampenstrom vorhanden. Es verstreicht die Durchbruchmindestdauer. Zur Minimierung thermischer Beanspruchung unterbricht die Steuereinheit 4 einige Momente, um ein Abkühlen der Komponenten in dem Vorschaltgerät zu ermöglichen, und wiederholt danach den obigen Vorgang, wobei mit einer Anregungsfrequenz fH begonnen wird. Hat der Frequenzdwchlauf fL (d. h. Frequenz unterhalb der Resonanzfrequenz fO) erreicht, bevor der Resonanzkreis die erforderliche Mindestspannung VMIN erzeugt, stoppt die Steuereinheit 4 den Frequenzdwchlauf und beginnt den obigen Vorgang erneut. Typischerweise besteht, wenn Spannung VMIN nicht erreicht wurde, keine Notwendigkeit, zu pausieren, um ein Abkühlen der Komponenten zu ermöglichen.
  • Der obige Vorgang wird kontinuierlich wiederholt, bis der Lampenstromfluss erfasst wird; an dieser Stelle geht die Lampe in die nicht thermionische Glimmphase über. Bei Durchbruch verändert sich die Impedanz von Lampe 9 von einem virtuellen, offenen Stromkreis zu einem Lampenstromleiter, wodurch Resonanzignitor 3 geladen wird. Die Übertragungsfunktion sieht einen relativ flachen Bereich 230 auf niedrigen Frequenzen mit einem Maximum 235 um Frequenz fO und einem anschließenden Abfall auf einen abfallenden Bereich 237 für Frequenzen oberhalb Frequenz fO vor.
  • Teile der Elektrode werden während der Glimmphase besprüht bzw. durch Sputtern besprüht. Der Materialverlust der Elektrode führt schließlich zum Elektrodenausfall, und das Verlustmaterial haftet an der Innenseite der Lampe, wodurch eine Schwärzung hervorgerufen wird, welche die Menge des von der Lampe emittierten Lichts verringert. Durch Konstruktion oder mit Hilfe einer Lebensdauerprüfung kann eine optimale Glimmphasenspannung bestimmt werden, um die effektive Lebensdauer der Elektrode zu maximieren und die Schwärzung der Lampe zu minimieren. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Betriebsfrequenz so eingestellt, dass diese optimale Spannung während der Glimmphase an die Lampe abgegeben wird.
  • In Abhängigkeit der einzelnen Charakteristiken der Lampe kann die optimale Spannung auf verschiedene Weisen erreicht werden. Bei sehr geringer Variabilität der Übertragungsfunktion bei einem bestimmten Lampentyp kann in Steuereinheit 4 eine, der optimalen Spannung VOPT zugeordnete, spezifische Frequenz fOPT vorgegeben werden. Bei Eintreten in die Glimmphase stellt die Steuereinheit 4 das Steuersignal 40 so ein, dass seitens des Resonanzignitors 3 die optimale Frequenz fOPT erzeugt wird. Bei signifikanter Variabilität der Übertragungsfunktion von Lampen des gleichen Typs kann eine iterative Methode angewandt werden, wobei Steuereinheit 4, wie oben erörtert, die Betriebsfrequenz auf die Nennfrequenz fOPT einstellt. Danach vergleicht Detektor 5 die Lampenspannung mit Spannung VOPT und stellt die Anregungsfrequenz ein, um Spannung VOPT zu erreichen. Wie in 2b dargestellt, liegt Frequenz fOPT in dem abfallenden Bereich 237 der Kurve.
  • Liegt die gemessene Spannung unterhalb der Spannung VOPT, wird die Betriebsfrequenz verringert. Liegt die gemessene Spannung oberhalb VOPT, wird die Betriebsfrequenz erhöht. Wie in der Durchbruchphase wird eine untere Frequenzgrenze fL gesetzt, jenseits derer die Frequenz nicht eingestellt wird.
  • Die Spannung wird während der gesamten Glimmphase auf dem optimalen Pegel gehalten. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wenn sich durch die Konstruktion oder Lebensdauerprüfungen ergibt, dass die optimale Spannung während der Glimmphase erhöht bzw. verringert werden sollte, die Steuereinheit 4 so programmiert, dass diese das Tracking so vornimmt, dass der optimale Pegel geändert wird. In einem ersten Ausführungsbeispiel wird die Spannung während eines vorgegebenen Zeitraums (z. B. etwa eine halbe Sekunde) auf der optimalen Glimmphasenspannung gehalten. In einem alternativen Ausführungsbeispiel stellt Steuereinheit 4 die Betriebsfrequenz von Exciter 2 in Reaktion auf einen Anstieg des von Detektor 5 erfassten Lampenstroms bei Übergehen in die thermionische Lichtbogenphase neu ein. Während der Glimmphase sowie allen nachfolgenden Phasen wird der Lampenstrom kontinuierlich überwacht. Wird der Lampenstrom unterbrochen, erfolgt eine Wiederholung des gesamten Vorgangs, wobei mit der Durchbruchphase begonnen wird.
  • Bei Beginn der thermionischen Emissionen zu Anfang der thermionischen Lichtbogenphase steigt der Lampenstrom an, während die Lampenspannung signifikant abfällt. Ebenfalls kann durch die Konstruktion oder Lebensdauerprüfungen ein optimaler Anlaufstrom IOPT bestimmt werden, so dass Lampe 9 so schnell wie möglich zur vollen, thermionischen Emission gebracht wird, ohne dabei eine übermäßige Elektrodenbeeinträchtigung und Schwärzung hervorzurufen. In einem Ausführungsbeispiel verringert ein Anlaufstrom von etwa 1,25 Mal bis etwa zweimal den Dauerstrom eine Beeinträchtigung und Schwärzung signifikant. Nach der thermionischen Lichtbogenphase (d. h. Anlaufphase) wird der Lampenstrom auf seinen Dauerbetriebsstrom reduziert. Zur Durchführung dieser Stromregelung kann entweder der Strom, die Spannung oder die Impedanz bei entsprechend eingestellter Frequenz überwacht werden. Eine Korrelation zwischen Strom und Spannung für einen bestimmten Lampentyp während der thermionischen Phase wird durch Konstruktion oder Prüfung bestimmt, so dass die Anlaufphasenspannung VR, welche IOPT erzeugt, vorgegeben werden kann. Eine typische Übertragungsfunktion entsprechend der thermionischen Lichtbogenphase ist in 2c dargestellt. Bei Betrieb stellt die Steuereinheit 4 das Steuersignal 40 ein, um die Betriebsfrequenz abzugleichen, bis die Lampenspannung der Spannung VR entspricht.
  • Oftmals steht ein großer Spannungs- oder Strombereich zur Verfügung, in welchem eine optimale Leistung erreicht werden kann, während eine Beeinträchtigung und eine Schwärzung minimiert werden. Unter diesen Bedingungen oder wenn eine optimale Leistung nicht erforderlich ist, kann eine Nennresonanzfrequenz fR festgelegt werden, wobei die Steuereinheit 4 so programmiert ist, dass sie die Betriebsfrequenz auf diese Nenn frequenz einstellt. Eine iterative Frequenzeinstellung bei Erreichen optimaler Werte für Strom oder Spannung ist daher in der Glimm- oder Lichtbogenphase nicht unbedingt erforderlich.
  • 3 zeigt ein Ablaufdiagramm des Verfahrens zur Steuerung der Zündung einer Lampe. Zur Zündung der Lampe 9 wird die Betriebsfrequenz f bei Schritt 310 auf fH eingestellt. Die durch eine Reihe Schritte 320–328 gebildete Schleife verringert die Frequenz, bis die Lampenspannung die Spannung VMIN erreicht. Die Lampenspannung wird bei Schritt 320 gemessen. Bei Schritt 328 wird die Betriebsfrequenz verringert, vorausgesetzt, dass die Lampenspannung noch nicht Spannung VMIN erreicht hat (wie bei Schritt 324 ermittelt) und die Betriebsfrequenz sich nicht an oder unterhalb der unteren Frequenzgrenze fL befindet (wie bei Schritt 326 ermittelt). Bei Erreichen der unteren Frequenzgrenze wird die Frequenz bei Schritt 310 wieder auf fH eingestellt. Der Lampenstrom wird während des gesamten Verfahrens, einschl. bei Schritt 315, überwacht. Sobald Lampe 9 zündet, wie bei Schritt 315 ermittelt, geht das Verfahren durch Schritt 340 in die Glimmphase über.
  • Sobald die Lampenspannung die Spannung VMIN erreicht hat und der Lampenstrom noch nicht fließt, wird bei Schritt 330 ein Zeitdauertimer gestartet. Bei dem Verfahren werden die Schritte 334–336 durchlaufen, bis entweder, wie bei Schritt 334 ermittelt, Lampenstrom fließt, oder die Lampenzündung-Mindestzeit DMIN, wie bei Schritt 336 ermittelt, verstrichen ist. Sobald die Lampenzündung-Mindestzeit DMIN verstrichen ist, geht das Verfahren bei Schritt 312 in eine Abkühlperiode über und wird dann bei Schritt 310 wieder begonnen. Wird bei Schritt 334 ermittelt, dass Lampenstrom fließt, geht das Verfahren durch Schritt 340 in die Glimmphase über.
  • Bei Schritt 340 wird die Betriebsfrequenz auf die optimale Glimmphasennennfrequenz fOPT eingestellt. Es kann, ähnlich wie bei der Schleife bei den Schritten 320–328, ein iteratives Verfahren angewandt werden, um die Frequenz zwecks Erreichens der Spannung VOPT einzustellen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des elektronischen Vorschaltgeräts wird die Betriebsfrequenz während einer Dauer DOPT mit Hilfe der Schritte 344–346 auf der Nennfrequenz fOPT gehalten. Der Lampenstrom wird bei Schritt 346 überwacht. Sobald Lampe 9, wie durch das Unterbrechen des Stroms indiziert, ausgeht, wird das Verfahren nach einer Abkühlperiode bei Schritt 312 dann durch Schritt 310 wieder begonnen. Nach Verstreichen der Zeit DOPT geht das Verfahren durch Schritt 350 in die Anlaufphase über.
  • Bei Schritt 350 wird die Betriebsfrequenz auf die Anlaufphasen-Nennfrequenz fR eingestellt. Es kann, ähnlich wie bei der Schleife bei den Schritten 320–328, ein iteratives Verfahren angewandt werden, um die Frequenz zwecks Erreichens der Spannung VR oder des Stroms IOPT einzustellen. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Betriebsfrequenz während einer Zeitdauer DR durch eine Reihe Schritte 354–356 auf der Nennfrequenz fR gehalten. Nach Verstreichen der Zeitdauer DR kehrt das Verfahren zu Schritt 395 zurück, um in den Dauerbetriebszustand überzugehen.
  • Wie aus zuvor Erwähntem ohne Weiteres ersichtlich, kann durch präzise Regelung der Exciterfrequenz durch die Steuereinheit 4 während der gesamten drei Zündungsphasen eine Reduzierung der Lampenbeeinträchtigung und -schwärzung erreicht werden. Im Besonderen können Niederspannungs- und Leistungsvorschaltkomponenten eingesetzt werden. Ebenfalls wird eine Reduzierung der Beanspruchung dieser Komponenten erreicht.
  • Somit zeigt es sich, dass die oben dargelegten sowie aus der vorhergehenden Beschreibung ersichtlichen Aufgaben auf effiziente Weise erfüllt werden. Es können bestimmte Änderungen des elektronischen Vorschaltgeräts in Bezug auf das obige Verfahren und die dargestellte Konstruktion vorgenommen werden, ohne dabei von dem Umfang und der Wesensart der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel kann Steuereinheit 4 einen Spannungs- oder Stromdetektor aufweisen, bei welchem nicht die Notwendigkeit eines diskreten Spannungskomparators oder Stromdetektors 5 besteht. Die Steuereinheit 4 kann dem Resonanzignitor 3 ein Anregungssignal 20 direkt zuführen, und der Ignitor 3 kann sich aus Spannungsvervielfachern zusammensetzen, welche keine Hochspannungssignale zur Lampenzündung durch Resonanz erzielen müssen. Obgleich die Erfindung in Bezug auf Lampen mit hoher Zündspannung beschrieben wurde, sind die hier enthaltenen Grundgedanken nicht auf Lampen beschränkt, für welche hohe Zündspannungen erforderlich sind.
  • Inschrift der Zeichnung
  • 1
    • Power Source Energiequelle
    • Exciter Exciter
    • Resonant Ignitor Resonanzignitor
    • Controller Steuereinheit
    • Detector Detektor
    • Lamp Lampe
  • 3
    • Ignite Lamp Lampe zünden
    • Set f to fH f auf FH einstellen
    • Lamp Current? Lampenstrom?
    • No Nein
    • Measure Vlamp Messung Vlamp
    • Yes Ja
    • Start Timer Timer starten
    • Lamp Current? Lampenstrom?
    • Decrease f f verringern
    • Cool Down Abkühlen
    • Time> = Dmin? Zeit> = Dmin?
    • Set f to Fopt f auf Fopt einstellen
    • Start Timer Timer starten
    • Time> = Dopt? Zeit> = Dopt?
    • Lamp Current? Lampenstrom?
    • Set f to fR f auf fR einstellen
    • Start Timer Timer starten
    • Time> = DR? Zeit> = DR?
    • Lamp Current? Lampenstrom?
    • Return Zurückkehren

Claims (5)

  1. Elektronisches Vorschaltgerät zum Zünden einer Hochleistungsentladungslampe (9) mit Durchbruch, nicht thermionischer Glimm- und thermionischer Lichtbogenphase vor Übergehen in einen Dauerbetriebszustand, welches aufweist: einen Resonanzignitor (3) zum Anlegen einer Lampenspannung an die Lampe; einen Exciter (2), welcher auf ein variables Steuersignal anspricht, um den Resonanzignitor auf einer variablen Betriebsfrequenz zu halten; sowie eine Steuereinheit (4) zur Erzeugung des variablen Steuersignals auf Grund der Phase der Lampe; wobei vor Durchbruch die Steuereinheit das Steuersignal so regelt, dass sich die Betriebsfrequenz verringert, um eine Lampenspannung zu erreichen, welche einer vorgegebenen Zündspannung entspricht, wobei bei Eintreten in die Glimmphase die Steuereinheit das Steuersignal während eines vorgegebenen Zeitraums in der Glimmphase weiter regelt, und wobei bei Übergehen in die thermionische Lichtbogenphase die Steuereinheit das Steuersignal weiter so regelt, dass der Lampenstrom ansteigt.
  2. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit das Steuersignal während eines zuvor festgelegten Zeitraums (330, 336), in welchem die Lampenspannung auf der vorgegebenen Zündspannung gehalten wird, auf einer voreingestellten Betriebsfrequenz hält.
  3. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuereinheit das Steuersignal während eines zuvor festgelegten Zeitraums (334) in der nicht thermionischen Glimmphase auf einer voreingestellten Betriebsfrequenz hält.
  4. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Steuereinheit das Steuersignal während eines zuvor festgelegten Zeitraums (354) in der thermionischen Lichtbogenphase auf einer voreingestellten Betriebsfrequenz hält.
  5. Elektronisches Vorschaltgerät nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, wobei die Betriebsfrequenz des Exciters in der thermionischen Lichtbogenphase niedriger als in der nicht thermionischen Glimmphase ist.
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