EP0485400A1 - Verfahren zum zünden einer gasentladungslampe - Google Patents

Verfahren zum zünden einer gasentladungslampe

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EP0485400A1
EP0485400A1 EP90910569A EP90910569A EP0485400A1 EP 0485400 A1 EP0485400 A1 EP 0485400A1 EP 90910569 A EP90910569 A EP 90910569A EP 90910569 A EP90910569 A EP 90910569A EP 0485400 A1 EP0485400 A1 EP 0485400A1
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ignition
lamp
discharge lamp
circuit
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EP90910569A
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Jürgen PISCHKE
Wolfgang Gscheidle
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • Y10S315/07—Starting and control circuits for gas discharge lamp using transistors

Definitions

  • the invention relates to a method for igniting a gas discharge lamp according to the preamble of the main claim.
  • a method for igniting a gas discharge lamp in which a voltage surge on a resonant circuit associated with the gas discharge lamp is used to ignite the lamp.
  • the frequency of the output voltage of a switching device provided for operating the gas discharge lamp is set to a start value which generally does not match the resonant frequency of the resonant circuit.
  • the frequency is then changed in the direction of the expected resonance frequency.
  • the known adaptive ignition frequency determination takes a certain time until the ignition frequency or the resonance frequency is found.
  • the object is achieved by the characterizing features specified in the main claim in conjunction with the features of the preamble.
  • the inventive method has the advantage that the ignition resonant circuit, which is assigned to generate an ignition voltage of the gas discharge lamp, is operated immediately with its resonant frequency shortly after the lamp switch-on signal occurs from the switching device for operating the gas discharge lamp. Component scattering and aging drifts have only a minor influence on the ignition process of the gas discharge lamp.
  • the signal-processing arrangement which detects the decay process of the oscillations of the ignition oscillation circuit excited by the excitation signal, emits a signal when at least one predeterminable value of a decay characteristic number is exceeded.
  • FIG. 1 shows a block diagram of an arrangement for igniting a gas discharge lamp
  • FIG. 2 shows signal profiles of an input signal, an excitation signal and a voltage occurring at an oscillating circuit.
  • FIG. 1 shows a gas discharge lamp 10, to which an ignition resonant circuit is assigned, which contains an inductive element 11, a capacitive element 12 and a parasitic loss element 13.
  • the resonant circuit 11, 12, 13 and the lamp 10 are supplied with energy by a switching device 14 for operating the lamp 10, which is provided by an energy source 15.
  • the switching device 14 contains an AC voltage generator 16 for exciting the resonant circuit 11, 12, 13. To switch on the lamp 10, the switching device 14 receives a lamp switch-on signal E.
  • Excitation signal T on the oscillating circuit 11, 12, 13 associated with the lamp 10 are detected by a signal processing arrangement 17 which supplies a control signal 18 to the switching device 14 and which also emits an error signal 19.
  • the signal processing arrangement 17 detects, for example, the voltage U applied to the lamp 10.
  • FIG. 2 shows the time course of the lamp switch-on signal E with which the switching device 14 is to be activated for operating the gas discharge lamp 10.
  • an excitation signal T output by the switching device 14 to the ignition oscillating circuit 11, 12, 13 is shown, and in the lower part of FIG. 2, the decaying oscillation process on the oscillating circuit 11, which is detected by the signal-processing arrangement 17 and triggered by the excitation signal T, is shown , 12, 13 shown.
  • the reference number 20 denotes the envelope of the decaying vibration.
  • the switching on of the gas discharge lamp 10 is triggered by the lamp switch-on signal E, which is supplied to the switching device 14.
  • the switching device 14 then outputs an excitation signal T to the ignition oscillating circuit 11, 12, 13.
  • the excitation signal T can be provided, for example, by the AC voltage generator 16, which is contained in the switching device 14.
  • the resonant circuit 11, 12, 13 assigned to the lamp 10 is entered in FIG. 1 as a series resonant circuit. Further resonant circuit arrangements can be used which lead to an increase in voltage on the lamp 10 if they are excited with a certain frequency.
  • the lamp 10 which has not yet been ignited at this time initially has no influence on the electrical behavior of the arrangement shown in FIG.
  • the excitation signal T excites the oscillating circuit 11, 12, 13 to oscillate, the voltage U of which is measured by the signal processing arrangement 17. Instead of the voltage measurement, a current measurement in the resonant circuit 11, 12, 13 is also possible.
  • the arrangement 17 determines from the waveform U of the oscillation of the oscillating circuit 11, 12, 13 the oscillation amplitude of the sine voltage, which corresponds to its resonance frequency. For the now following ignition process of the lamp 10, the arrangement 17 controls the AC voltage generator 16 of the switching device 14 via the control signal 18 in such a way that the AC voltage generator 16 oscillates at the resonance frequency just determined. After a short test phase, which is used to determine the resonance frequency of the resonant circuit 11, 12, 13, it is immediately possible to excite the ignition resonant circuit 11, 12, 13 with its actual resonance frequency, which leads to rapid ignition of the lamp.
  • the determination of the actual resonance frequency has the advantage that specimen scatterings of the elements 11, 12, 13 and of the further components, which are not shown in FIG.
  • the signal processing arrangement 17 analyzes the decay process of the signal curve U.
  • the arrangement 17 determines, for example, the envelope 20 of the voltage signal U.
  • the decay process arises from the parasitic element 13 of the resonant circuit 11, 12, 13, which is generally not provided as a discrete resistor in the practical embodiment of the resonant circuit 11, 12, 13, but is assigned to the inductive element 11 and / or the capacitive element 12 as a parasitic loss element and effects a corresponding damping of the resonant circuit.
  • the decay constant or another decay key figure can be determined, with which self-diagnosis of the entire lamp arrangement is initially possible.
  • the specification of one or more values of the decay key figure allows the detection of an excessively strong damping, which can signal an error. Defects in the resonant circuit 11, 12, 13 as well as short-circuit or one-sided grounding of the lamp leads can be recognized. If an error occurs, the arrangement 17 can switch off the switching device 14 immediately via the control signal 18. If necessary, an error signal 19 is emitted.
  • the operational safety of the system is also increased by detecting the decay process, since the contact with a live part in the lamp circuit results from
  • the switching device 14 and the signal processing arrangement 17 are largely implemented by software in a microprocessor system.

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  • Lighting Device Outwards From Vehicle And Optical Signal (AREA)
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Description

Verfahren zum Zünden einer Gasentladungslampe
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Zünden einer Gasentladungslampe nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der Patentanmeldung P 38 37 422.6-33 ist ein Verfahren zum Zünden einer Gasentladungslampe bekannt, bei dem zur Lampenzündung eine Spannungsüberhöhung an einem der Gasentladungslampe zugeordneten Schwingkreis herangezogen wird. Die Frequenz der AusgangsSpannung eines zum Betreiben der Gasentladungslampe vorgesehenen Schaltgeräts wird nach dem Einschalten auf einen Startwert festgelegt, der im allgemeinen nicht mit der Resonanzfrequenz des Schwingkreises übereinstimmt. Anschließend wird die Frequenz in Richtung der erwarteten Resonanzfrequenz verändert. Die bekannte adaptive Zündfrequenzermittlung benötigt eine gewisse Zeit, bis die Zündfrequenz oder die Resonanzfrequenz gefunden ist.
Aus dem Buch "Identifikation dynamischer Systeme", Rolf Isermann, Band 1, Springer-Verlag 1988, S. 23-27 sind unterschiedliche Identifikationsmethoden von zu regelnden Prozessen beschrieben, die eine Aufschaltung von Testsignalen auf den zu untersuchenden Prozeß verwenden. Als Testsignale werden beispielsweise Impuls- oder Sprungsignale 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 kennzeichnenden Merkmale in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, daß der Zündschwingkreis, der zum Erzeugen einer Zündspannung der Gasentladungslampe zugeordnet ist, kurze Zeit nach dem Auftreten eines Lampeneinschaltsignals vom Schaltgerät zum Betreiben der Gasentladungslampe sofort mit seiner Resonenzfrequenz betrieben wird. Bauteilestreuungen und Alterungsdriften haben nur noch einen untergeordneten Einfluß auf den Zündvorgang der Gasentladungslampe.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung gibt die signalverarbeitende Anordnung, die den Abklingvorgang der vom Anregungssignal angeregten Schwingungen des Zündschwingkreises erfaßt, beim Überschreiten wenigstens eines vorgebbaren Wertes einer Abkling-Kennzahl ein Signal ab. -Diese Weiterbildung ermöglicht eine Eigendiagnose der gesamten Anordnung um die Gasentladungslampe und schaltet gegebenenfalls das Schaltgerät zum Betreiben der Lampe ab. Ferner ist mit dieser Weiterbildung eine Erhöhung der Betriebssicherheit möglich, da beispielsweise eine Berührung der hochspannungsführenden Lampenanschlüsse durch Wartungspersonal aus dem Abklingvorgang ebenfalls ermittelbar ist und eine entsprechende Warnmeldung und gegebenenfalls 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 Eingangssignals, eines Anregungssignals und einer an einem Schwingkreis auftretenden Spannung.
Fig. 1 zeigt eine Gasentladungslampe 10, der ein Zündschwingkreis zugeordnet ist, der ein induktives Element 11, ein kapazitives Element 12 sowie ein parasitäres Verlustelement 13 enthält. Der
Schwingkreis 11, 12, 13 sowie die Lampe 10 werden von einem Schaltgerät 14 zum Betreiben der Lampe 10 mit Energie versorgt, die von einer Energiequelle 15 bereitgestellt wird. Das Schaltgerät 14 enthält einen Wechselspannungsgenerator 16 zum Anregen des Schwingkreises 11, 12, 13. Zum Einschalten der Lampe 10 erhält das Schaltgerät 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 bei- spielsweise die an der Lampe 10 anliegende Spannung U.
Der obere Teil von Fig. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf des Lampeneinschaltsignals 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 signaiverarbeitenden Anordnung 17 erfaßte, vom Anregungssignal T ausgelöste abklingende Schwingvorgang am Schwingkreis 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 Lampeneinschaltsignal E ausgelöst, das dem Schaltgerät 14 zugeführt ist. Daraufhin gibt das Schaltgerät 14 ein Anregungssignal T an den Zündschwingkreis 11, 12, 13 ab. Das Anregungssignal T kann beispielsweise vom Wechselspannungsgenerator 16 bereitgestellt werden, der im Schaltgerät 14 enthalten ist. Der der Lampe 10 zugeordnete Schwingkreis 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 bestimmten 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 Sinusspannung, 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 ermittelten 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 e.iner Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß die signalverarbeitende Anordnung 17 den Abklingvorgang des Signalverlaufs U analysiert. Die Anordnung 17 ermittelt beispielsweise die Einhüllende 20 des SpannungsSignals U. Der Abklingvorgang 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 Einhüllenden 20 ist beispielsweise die Abklingkonstante oder eine andere Abkling-Kennzahl ermittelbar, mit der zunächst eine Eigendiagnose 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 Kurzschluß 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 Abklingvorgangs 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 Gasentladungslampe 10 als Lampe in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer vorgesehen ist und Wartungen oder Reparaturen am Lampenkreis von Personen vorgenommen werden, die das Auftreten von lebensgefährlichen Hochspannungen 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

Ansprüche
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, dadurch gekennzeichnet,
daß das Schaltgerät (14) den Zündschwingkreis (11, 12, 13 ) mit einem Anregungs signal T beim Auftreten eines Lampeneinschaltsignals E erregt, 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 signal verarbeitende Anordnung ( 17) den Wechselspannungsgenerator (16 ) zum Zünden der Lampe (10) auf die ermittelte
Resonanzfrequenz einstellt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei der die signalverarbeitende Anordnung (17 ) den Abklingvorgang der vom Anregungssignal T angeregten Schwingung des Zündschwingkreises (11, 12, 13) erfaßt und beim Überschreiten 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 Schaltgerät (14) abschaltet.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Anwendung in einem Kraftfahrzeug.
EP90910569A 1989-08-05 1990-07-21 Verfahren zum zünden einer gasentladungslampe Withdrawn EP0485400A1 (de)

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