Zündgerät mit zwei Eingangspolen

Die Erfindung betrifft eine Zündschaltungsanordnung zum Zünden einer Gasentladungslampe, insbesondere zum Zünden einer Hoch- druckgasentladungslampe mit den Merkmalen des Oberbegriffs von

Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Zünden einer solchen Lampe.

Herkömmliche Schaltungsanordnungen zum Zünden einer Gasentladungslampe, der zur Bereitstellung einer Wechselstromversorgungsspannung eine Versorgungsschaltung zugeordnet ist, die zumindest eine seriell zur Gasentladungslampe angeordnete Drossel aufweist, sind als überlagerungszündschaltungen ausgelegt. Eine solche Zündschaltung ist beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift DE 19531622 offenbart. Diese umfasst einen Impulstransformator, dessen Sekundärseite zur übertragung eines Zündimpulses mit der Lampe verbindbar ist und dessen Primärseite mit einer den Zündimpuls auslösenden Zündauslöseschaltung verbunden ist. Dabei umfasst die Zündauslöseschaltung eine Eingangsenergiequelle sowie ein erstes Schaltermittel, das mittels einer elektronischen Steuereinrichtung gesteuert wird.

Die Zeitablaufsteuerung des Zündvorgangs, insbesondere die

Erzeugung der Zündimpulse wird dabei an die Phasenlage der

Wechselstromversorgung gekoppelt um sicherzustellen, dass die

Zündimpulse zu solchen Zeiten erzeugt werden bei welchen die

Lampe aufgrund der momentanen Versorgungsspannung zünden und

brennen kann. Darüber hinaus ist bei herkömmlichen Zündschal- tungsanordnungen teilweise auch vorgesehen nach der Erzeugung erster Zündimpulse abgestimmt auf die Wechselstromversorgung weitere Zündimpulse zu erzeugen oder auch andere, den Zündvor- gang unterstützende Vorgänge einzuleiten.

Insofern besteht während oder kurz nach dem Zünden bei herkömmlichen Zündschaltungsanordnungen der Bedarf, die momentane Phasenlage der Versorgungsspannung zu erfassen, damit wie beschrieben der Zündvorgang daran angepasst werden kann.

Zu diesem Zweck weisen herkömmliche Zündschaltungsanordnungen in der Regel zumindest drei Eingänge auf, welche direkt an die Phase der Wechselstromversorgung, an den Ausgang der Drossel beziehungsweise an den Nullleiter der Versorgung angeschlossen werden. Das Beschriebene gilt für den Anschluss an ein herkömm- liches Einphasen-Netz . Wird die Lampe und damit die Zündschal- tungsanordnung an einem Mehrphasen-Netz betrieben, wird dem entsprechend der erste Eingangsanschluss der herkömmlichen Zündschaltungsanordnung mit dem Ll-Anschluss des Netzes, der zweite Eingangsanschluss der Zündschaltungsanordnung mit dem Ausgang der Drossel und der dritte Eingangsanschluss der Zündschaltungsanordnung mit dem L2-Anschluss der Versorgung verbunden. In beiden Fällen ist damit die Phase der Versorgungsspannung abtastbar, so dass eine zeitlich auf die Netzspannung angepasste Zündsteuerung bereitgestellt werden kann.

Figur 4a zeigt eine solche herkömmliche Zündschaltungsanordnung zur Zündung einer Entladungslampe, welche drei Eingänge B, L, N aufweist. An den Eingangsklemmen L, N liegt die Netzspannung U _N an, wobei die Lampendrossel 110 der Eingangsklemme B vorgeschaltet ist. Der L-Eingang des herkömmlichen Zündgeräts 100 dient einerseits zur Versorgung der internen Steuerschaltung und zum anderen zum Abtasten der VersorgungsSpannung, damit der Zündvorgang mit der Netzspannung synchronisiert werden kann. Ausgangsseitig weist das Zündgerät 100 zwei Klemmen auf, an welche die Entladungslampe 3, beispielsweise eine Hochdruckgas-

entladungslampe angeschlossen wird.

Insbesondere bei solchen Anwendungen, bei welchen die jeweiligen Lampen entfernt zur Drossel der Versorgungsschaltung angeordnet sind, weist diese Anordnung mit einer herkömmlichen Zündschaltung Nachteile auf.

Den Verdrahtungsaufwand bei der Verwendung eines solchen herkömmlichen Zündgerätes ist in Figur 4b am Beispiel einer Flutlichtanlage gezeigt. üblicherweise ist die Lampendrossel 110 in einem Verteilerschrank 105 angeordnet, welcher in der Regel beabstandet zum Leuchtenmast 120 platziert ist und in dem die Versorgungsschaltung der Lampe an die Netzspannung angeschlossen ist. Dabei können der Verteilungsschrank und die Zündschaltung ohne weiteres eine Entfernung von über 100 m aufweisen. Der Mast trägt ein Lampenarray 130, das zugeordnete Zündgerät ist in direkter Nachbarschaft zu den Lampen angeordnet. Wie sich aus der beschriebenen Darstellung ergibt, muss die Leitung 140 zwischen dem Verteilerschrank und der Leuchte 130 dreipolig ausgebildet sein, da das herkömmliche Zündgerät einen Drossel- anschluss sowie die Eingangklemmen L, N für die Netzspannung U _N aufweist.

Der Umstand, dass herkömmliche Zündschaltungsanordnungen in der Regel drei Eingangsanschlüsse aufweisen, bedeutet demnach einen hohen Verkabelungsaufwand.

Somit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, denn beschriebenen Nachteil herkömmlicher Zündschaltungsanordnungen für Gasentladungslampen, insbesondere für Hochdruck- Gasentladungslampen zu beheben bzw. zumindest zu vermindern.

Diese Aufgabe wird auf überraschend einfache Weise vorrich- tungsseitig schon durch eine Zündschaltungsanordnung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Zündschaltungsanordnung zeichnet sich dadurch aus, dass diese ver- sorgungsseitig in der Versorgungsschaltung der Lampe zwischen der Drossel und der Lampe anschließbar ist und ein Mittel vor-

gesehen ist zum Nachbilden des Phasenverlaufs einer Wechselstrom-Versorgungsgröße der Lampe nach dem Zünden der Lampe, insbesondere zur Ermittlung des Null-Durchgangs der Wechselstrom-Versorgungsgröße. Dabei kann diese Wechselstrom- Versorgungsgröße beispielsweise die Netzspannung oder der Netzstrom sein.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Zündschaltungsanord- nung kann eine direkte Kopplung der Zündschaltung an die Wechselstromversorgung entfallen, da die Zündschaltungsanordnung versorgungsseitig innerhalb der Versorgungsschaltung der Lampe zwischen der Drossel und der Lampe anschließbar ist und darüber hinaus der zeitliche Verlauf der Wechselstromversorgung mit entsprechenden Mitteln simuliert werden kann. Durch den Wegfall des L-Anschlusses an der erfindungsgemäßen Zündschaltungsanord- nung kann eine Leitung eingespart werden, beispielsweise zwischen einem Verteilungsschrank, in welchem die Versorgungsdrossel angeordnet ist und einem Flutlichtmasten, an welchem die Lampen und die zugeordnete Zündschaltungsanordnung angeordnet sind.

Der obige Ausdruck „...nach dem Zünden der Lampe" bezeichnet einen Zeitraum bzw. einen Zeitpunkt, bei welchem die Gasentladung in der Lampe zumindest in einem Teilbereich des Gasvolumens gestartet ist, darüber hinaus wird damit auch eine Zündsituation erfasst, bei welcher die Lampe zwar vollständig gezün- det hat, jedoch die Gasentladung noch vergleichsweise instabil ist und somit Gefahr besteht, dass sie die Entladung wieder löscht. Der Zündvorgang mit der erfindungsgemäßen Zündvorrichtung ist insofern erst beendet, wenn die Gasentladung stabil brennt und somit keine Gefahr des Löschens der Entladung mehr besteht. Im Gegensatz zu herkömmlichen Zündschaltungsanordnun- gen, welche nach dem Starten der Gasentladung abgeschaltet werden, kann die erfindungsgemäße Zündschaltungsanordnung auch während der übergangsphase bis zum stabilen Brennen der Gasentladung diese durch die Erzeugung zusätzlicher Zündimpulse sta- bilisiert werden. Dadurch, dass die erfindungsgemäße Zündschal-

tungsanordnung zum Nachbilden des Phasenverlaufs eine Wechselstrom-Versorgungsgröße der Lampe über mehrere Perioden der Wechselstrom-Versorgungsgröße nach dem Zünden der Lampe ausgebildet ist, können diese Zündimpulse auch während der beschrie- benen übergangsphase von einer Teilentladung bis zur stabilen Entladung abgestimmt auf den zeitlichen Verlauf der Wechselstromversorgungsgröße der Lampe erzeugt werden. Diese übergangsphase, innerhalb dessen das Nachbilden des Phasenverlaufs der Wechselstrom-Versorgungsgröße erfolgt, kann an die jeweili- gen Gegebenheiten angepasst werden. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Zündschaltungsanordnung vorteilhaft je nach Ausführungsform ausgebildet sein, den Phasenverlauf der Wechselstrom-Versorgungsgröße der Lampe bis zu 5, 10, 15, 20 oder 30 Perioden oder noch mehr Perioden der Wechselstrom- Versorgungsgröße nach dem Teilzünden der Entladung nachzubilden.

Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Es kann zweckmäßig sein, wenn ein Mittel zum Erfassen des mo- mentanen Wertes einer Wechselstrom-Versorgungsgröße der Lampe, insbesondere einer Spannung wie der Netzspannung oder eines Stroms an einem Erfassungspunkt in der Versorgungsschaltung vorgesehen ist, welcher zwischen der Drossel und der Lampe liegt. Zweckmäßigerweise ist dabei das Erfassungsmittel signal- ausgangsseitig mit einem Signaleingang der Steuereinrichtung verbunden, so dass Letztere das Signal verarbeiten kann. Mit dem Erfassungsmittel kann beispielsweise vor dem Zünden der Lampe die Phasenlage der Netzspannung erfasst werden, wobei diese ermittelte Phasenlage nach oder während dem Zünden der Lampe dann zur zeitlichen Steuerung des Zündvorgangs verwendet werden kann. Darüber hinaus können mit dem Erfassungsmittel auch während des Zündvorgangs aktuelle Betriebsparameter wie die Lampenspannung oder der Lampenstrom ermittelt werden.

Um die Eingangsenergiequelle für die Zündauslöseschaltung bei

der erfindungsgemäßen Zündschaltungsanordnung bereit zu stellen, kann vorgesehen sein, dass in der Versorgungsschaltung der Lampe zwischen der Drossel und der Lampe eine Versorgungsleitung der Eingangsenergiequelle für die Zündauslöseschaltung angeschlossen ist. Ferner kann auch vorgesehen sein, dass die Eingangsenergiequelle für die Zündauslöseschaltung durch die Steuereinrichtung steuerbar ist.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn ein die Gasentladungslampe überbrückender Strompfad zum Laden der Drossel vorgesehen ist, wobei der Strompfad ein durch die Steuereinrichtung angesteuertes zweites Steuermittel umfasst. Durch diese vorrichtungssei- tige Gestaltung kann über die eigentliche Wechselstromversorgung der Lampe hinaus eine zusätzliche elektrische Versorgung der Lampe während des Zündvorgangs bereit gestellt werden, so dass die Entladung in der Lampe häufig schon beim ersten Zündversuch mit einer höheren Wahrscheinlichkeit erzeugt und aufrecht erhalten werden kann. Dabei wird vorteilhafterweise die Ansteuerung des zweiten Schaltermittels mit dem nachgebildeten Phasenverlauf der Wechselstromversorgungsgröße synchronisiert, u.U. wiederum über mehrere Perioden der Wechselstromversorgungsgröße .

Um eine Versorgung der elektronischen Steuereinrichtung unabhängig vom Betriebszustand der Lampe bereit zu stellen, kann es zweckmäßig sein, wenn eine Versorgungsleitung der elektroni- sehen Steuereinrichtung in der Versorgungsschaltung der Lampe zwischen Drossel und Lampe anschließbar und mit einer die Steuereinrichtung speisenden Umrichterschaltung verbunden ist. Diese Umrichterschaltung kann zweckmäßigerweise eingerichtet sein, die vor dem Zünden der Lampe anliegende Netzspannung als auch die nach dem Zünden anliegende, vom Lampenbetrieb abhängige Spannung, in eine vorgegebene, konstante Versorgungsspannung der Steuereinrichtung umzuwandeln.

Wie schon erläutert kann es zweckmäßig sein, wenn die Drossel zur Unterstützung des Zündvorgangs zusätzliche elektrische

Energie bereit stellt. Hierzu kann es zweckmäßig sein, wenn der zweite Schalter nach dem Zünden der Lampe zum Schließen angesteuert ist, wenn die nachgebildete Wechselstromversorgungsgröße etwa den Null-Durchgang erreicht und danach vor Ablauf einer Viertelperiode wieder zum öffnen angesteuert ist. Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn 10 bis 20 Grad vor oder nach Erreichen des Null-Durchgangs der zweite Schalter zum Schließen, höchst zweckmäßigerweise 0 bis 10 Grad vor oder nach Erreichen des Null-Durchgangs der zweite Schalter zum Schließen angesteuert ist. Idealerweise wird der zweite Schalter nach dem Zünden der Lampe zum Schließen etwa 0 bis 5 Grad vor oder nach Erreichen des Null-Durchgangs angesteuert. Die Steuerung des Schalters ist demnach mit der nachgebildeten Wechselstromversorgungsgröße, beispielsweise mit der nachgebildeten Netzspan- nung synchronisiert.

Es hat sich als zweckmäßig heraus gestellt, wenn der zweite Schalter nach dem Zünden der Lampe über mehrere Perioden im Bereich des Nulldurchgangs der nachgebildeten Wechselstrom- Versorgungsgröße jeweils zum Schließen und vor Ablauf einer Viertelperiode zum öffnen angesteuert ist. In einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform kann der zweite Schalter wie beschrieben über bis zu 20 Perioden oder noch länger derartig angesteuert werden. Das beschriebene öffnen und Schließen des zweiten Schalters über mehrere Perioden unterstützt die Entla- düng und führt insofern zum Verkürzen der Zeitdauer, bis die gewünschte stabile Gasentladung in der Lampe vorliegt. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass neben des öffnen und Schließen des zweiten Schalters über eine vorgegebene Zeitdauer auch weitere Zündimpulse wiederum abstimmt auf den nachgebildeten Phasenverlauf der Wechselstrom-Versorgungsgröße der Lampe erzeugt werden.

Zweckmäßigerweise kann das Mittel zum Nachbilden des Phasenverlaufs der Wechselstrom-Versorgungsgröße der Lampe einen einstellbaren Frequenzgenerator umfassen, der beispielsweise sig- nalseitig mit der Steuereinrichtung verbunden oder in dieser

integriert ist. Zweckmäßigerweise kann die Taktfrequenz des Generators vor dem eigentlichen Zündvorgang auf die Netzfrequenz eingestellt und der Generator mit der Netzspannung synchronisiert werden, so dass der Generator während bzw. nach dem Zündvorgang an seinem Ausgang eine Nachbildung der Netzspannung bereit stellt. In diesem Zeitraum, in welchem die Versorgungsspannung der Lampe durch das erfindungsgemäße Zündgerät nicht gemessen werden kann, ist trotzdem sichergestellt, dass die Steuerung des Zündvorgangs mit der Versorgungsspannung der Lampe, d.h. mit der Netzspannung synchronisiert werden kann.

Vorteilhafterweise kann die erfindungsgemäße Zündschaltungsan- ordnung genau zwei, mit unterschiedlichen Eingangspotentialen zu verbindende Eingangsanschlüsse aufweisen, der bei herkömmlichen Zündschaltungsanordnungen vorzusehende L-Anschluss kann entfallen. Darüber hinaus kann es zweckmäßig sein, wenn die erfindungsgemäße Zündschaltungsanordnung auch nur zwei aus- gangsseitige Anschlüsse aufweist, an welche die Lampe anschließbar ist.

Verfahrensseitig löst die Erfindung die obige Aufgabe mit einem Verfahren zum Zünden einer Gasentladungslampe mit den Merkmalen von Anspruch 10. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Zündschaltungsanordnung versorgungsseitig zwischen der Drossel und der Lampe angeschlossen wird, wobei nach dem Zünden der Lampe der Phasenverlauf einer Wechselstrom- Versorgungsgröße, insbesondere die an der Versorgungsschaltung anliegende Wechselspannung nachgebildet wird, z.B. Null- Durchgänge der Wechselstrom-Versorgungsgröße ermittelt werden und die Zeitablaufsteuerung des Zündvorgangs in Abhängigkeit des nachgebildeten Phasenverlaufs der Wechselstrom- Versorgungsgröße gesteuert wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren muss zur Steuerung des Zündvorgangs die Netzspannung, mit welcher die Versorgungsschaltung der Lampe betrieben wird, nicht direkt abgetastet werden, da die nachgebildete Versorgungsgröße hierzu bereit steht. Der zeitliche Verlauf der Wech- selstrom-Versorgungsgröße wird erfindungsgemäß insbesondere zu

solchen Zeitpunkten nachgebildet, bei welchen die Entladung der Lampe schon gestartet, jedoch noch nicht vollständig und stabil ausgebildet ist. Bei einer derartigen Betriebssituation der Lampe ist in der Versorgungsschaltung zwischen der Drossel und der Lampe der zeitliche Verlauf einer Wechselstrom- Versorgungsgröße der Lampe wie der Netzspannung nicht abgreifbar, was durch das erfindungsgemäße Nachbilden des Phasenverlaufs der Wechselstrom-Versorgungsgröße der Lampe kompensiert wird.

Beispielsweise kann die Erzeugung eines Zündimpulses mit der nachgebildeten Wechselstromversorgungsspannung, synchronisiert werden, derartig dass der Zündimpuls erzeugt wird, wenn der Momentanwert der VersorgungsSpannung oberhalb der Lampenbrenn- spannung liegt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich das erfindungsgemäße Verfahren automatisch an die jeweilige Frequenz des Versorgungsnetzes der Entladungslampe anpasst. Hierzu kann vorgesehen sein, dass vor dem Zünden der Lampe die Frequenz der Wechselstrom-Versorgungsspannung abgetastet wird. Diese Abtastung kann vor dem Zünden der Lampe an einem Messpunkt erfolgen, der zwischen der zueinander in Reihe angeordneten Drossel und der Lampe vorgesehen ist, da dann kein Lampenstrom fließt und insofern der Sinus der Versorgungsfrequenz unverfälscht versor- gungsseitig auch hinter der Drossel abgetastet werden kann. Mit dem gleichen Vorteil kann es auch zweckmäßig sein, vor dem Zünden der Lampe die Phasenlage einer Wechselstrom- Versorgungsgröße, beispielsweise die Phasenlage der Netzspannung abzutasten. Auch hier kann aufgrund des fehlenden Lampenstroms vor dem Zünden der Lampe die Versorgungsspannung zwi- sehen Lampe und Drossel abgegriffen werden, so dass die ansonsten notwendige L-Leitung zwischen der Zündschaltungsanordnung und dem die Versorgungsdrossel aufnehmenden Verteilerschrank entfallen kann.

Zweckmäßigerweise kann die abgetastete Phasenlage der Wechsel-

ström-Versorgungsgröße, insbesondere der Wechselstrom- Versorgungsspannung sowie die abgetastet Frequenz genutzt werden, um die Wechselstrom-Versorgungsgröße nachzubilden, so dass diese Nachbildung dann zur Steuerung des Zeitablaufs des Zünd- Vorgangs zur Verfügung steht. Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn ein Frequenzgenerator gestartet wird, der mit der Frequenz der Wechselstrom-Versorgungsspannung betrieben wird, wobei der Frequenzgenerator vor dem Zünden der Lampe mit der Phasenlage der Wechselstrom-Versorgungsgröße, insbesondere mit dem Null-Durchgang der Wechselstrom-Versorgungsgröße synchronisiert wird. Hierzu wird zweckmäßigerweise der Frequenzgenerator mit der abgetasteten Phasenlage und der Frequenz der Wechselstrom-Versorgungsgröße angesteuert, so dass der Ausgang des Frequenzgenerators eine Nachbildung der Wechselstrom- Versorgungsgröße, insbesondere der VersorgungsSpannung abgibt, wobei die Nachbildung Wechselstrom-Versorgungsgröße für die ZeitablaufSteuerung des Zündvorgangs verwendet wird.

Neben der Synchronisation der Zündimpulse an die nachgebildete Wechselstrom-Versorgungsgröße bzw. deren Phasenlage können darüber hinaus auch andere Vorgänge während und/oder nach dem Zünden der Lampe mit der nachgebildeten Wechselstrom- Versorgungsgröße synchronisiert werden. Es sei darauf hingewiesen, dass der Begriff „synchronisieren" allgemein das zeitliche Aufeinander-Abstimmen von Vorgängen bezeichnet. Beispielsweise kann es zweckmäßig sein, wenn zur Unterstützung des Zündvorgangs vor der Erzeugung eines Zündimpulses eine in der Versorgungsschaltung seriell zur Lampe angeordnete Drossel aufgeladen wird und zumindest ein Teil der in der Drossel gespeicherten Energie beim Zündvorgang der Wechselstromversorgung der Lampe überlagert wird. Dabei wird zweckmäßigerweise auch der Beginn bzw. das Ende der Aufladung der Drossel an den nachgebildeten Verlauf der Wechselstrom-Versorgungsgröße angepasst bzw. mit diesem synchronisiert. Hierzu kann es zweckmäßig sein, wenn nach dem Zünden der Lampe ein Ladepfad für die Drossel geschal- tet wird, wenn der Momentanwert der nachgebildeten Wechsel-

strom-Versorgungsgröße einen vorgegebenen Wert, insbesondere den Wert Null erreicht, und innerhalb einer Viertelperiode wieder geöffnet wird.

In ähnlicher Weise kann es zweckmäßig sein, dass Laden einer Eingangsenergiequelle für eine Zündauslöseschaltung der Zünd- schaltungsanordnung zeitlich mit dem nachgebildeten Phasenverlauf der Wechselstrom-Versorgungsgröße der Lampe zu synchronisieren. Dieser Vorgang muss jeweils vor Auslösung eines Zündimpulses erfolgen, wobei das Laden der Eingangsenergiequelle der Zündauslöseschaltung erfindungsgemäß zu solchen Zeitpunkten erfolgt, an welchen die von der Versorgung bereitgestellte Energie nicht vollständig für den Brennbetrieb der Lampe notwendig ist. Hierdurch wird vermieden, dass durch das Laden der Eingangsenergiequelle, deren Energie auch aus der Versorgungs- Schaltung der Lampe entnommen wird, die Lampe unbeabsichtigt gelöscht wird.

Um eventuell vorliegende Verkabelungsfehler beim Anschließen der erfindungsgemäßen Zündschaltungsanordnung an die Lampe zu erfassen, kann es zweckmäßig sein, wenn vor dem Einschalten der erfindungsgemäßen Zündschaltungsanordnung bei anliegender Versorgungsspannung an der Gasentladungslampe ein die Lampe überbrückender Strompfad, insbesondere im Bereich des Null- Durchgangs der Versorgungsspannung durchgeschaltet und der fließende Brückstrom erfasst, beispielsweise gemessen und die Zündschaltungsanordnung blockiert wird, wenn der erfasste Brückstrom im überbrückenden Strompfad einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Dabei entspricht dieser vorbestimmte Schwellwert einem Wert, welcher sich bei einer fehlerhaften Verdrahtung der erfindungsgemäßen Zündschaltungsanordnung an das Netz bzw. die Drossel einstellt. Ein derartiger Verdrahtungsfehler liegt beispielsweise dann vor, wenn der Phasenan- schluss, d.h. der B-Anschluss der Zündschaltungsanordnung nicht am Ausgang der Drossel, sondern direkt mit der Netzspannung (L) verbunden wird. Die dann fehlende Drossel in der Versorgungs- Schaltung der Lampe macht sich durch einen erhöhten Brückstrom

bemerkbar, dessen Erfassung zum Blockieren der Zündschaltungs- anordnung führt. Dabei ist es besonders zweckmäßig, wenn der durchschaltbare Strompfad mit dem oben erwähnten, schaltbaren Strompfad zum Laden der Drossel identisch ist, d.h. ein den Strompfad freigebender Schalter ist erfindungsgemäß für beide Funktionen einsetzbar.

Die Erfindung wird im Folgenden durch das Beschreiben einiger Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren erläutert, wobei

Figur 1 in einer Blockschaltdarstellung eine erfindungsgemäße Zündschaltungsanordnung mit zwei Eingangs- und zwei Ausgangspolen,

Figur 2 eine erfindungsgemäße Zündschaltungsanordnung in einer Detaildarstellung,

Figur 3 eine Oszillograph-Darstellung einer realen Versorgungsspannung und der in der erfindungsgemäßen Zündschaltungsanordnung nachgebildeten Versorgungsspannung;

Figur 4a in einer Blockschaltdarstellung eine herkömmliche mit drei Eingangs- und zwei Ausgangspolen, und

Figur 4b den Verdrahtungsaufwand für eine Flutlichtanlage bei der Verwendung einer herkömmlichen Zündschaltungsanordnung

zeigt .

Ein erfindungsgemäß ausgebildetes Zündgerät 1 zeigt Figur 1. Wie dargestellt weist es nur zwei Eingangsklemmen auf, namentlich zur Verbindung mit der Lampendrossel 10 sowie mit dem N- Leiter der Wechselstromversorgung. Da die Verbindung mit dem L- Leiter der Wechselstromversorgung entfällt, kann bei der in Figur 4b für ein herkömmliches Zündgerät dargestellten Verdrahtung die Leitung 140 statt dreipolig, zweipolig ausgebildet

sein .

Figur 2 zeigt die erfindungsgemäß ausgebildete Zündschaltungs- anordnung in einer detaillierteren Darstellung. Eingangsseitig weist sie die Eingangsklemmen B, N auf. Die Lampendrossel 10 ist in der beschriebenen Ausführungsform außerhalb des Zündgeräts zwischen der Eingangsklemme L der Wechselstromversorgung und der Eingangsklemme B des Zündgeräts 1 angeschlossen. Aus- gangsseitig weist das Zündgerät 1 wiederum zwei Klemmen LP, N auf, an welche die Lampe 3 angeschlossen ist.

Die Zündschaltungsanordnung umfasst einen Zündübertrager 20, welcher mit seiner Primärwicklung 21 Teil einer Zündauslöseschaltung ist, die als wesentliche Bestandteile einen steuerbaren Gleichrichter 31 als Eingangsenergiequelle, die primärsei- tige Spule 21 sowie den Schalter 40 aufweist. Sowohl die Ein- gangsenergiequelle 31 als auch der Schalter 40 werden durch einen Controller 50 mittels der Steuerleitungen STl bzw. ST2 angesteuert. Der Controller 50 stellt den Ausgang der Eingangsenergiequelle 31 ein und initiiert das Erzeugen eines Impulses in der Zündauslöseschaltung durch das Schließen des Schalters 40.

Die primärseitige Spulenwicklung 21 ist über den Zündübertrager 23 an die sekundärseitige Spulenwicklung 22 gekoppelt, welche zur übertragung und Transformation des Impulses dient und mit der Lampe und der Drossel 10 in Reihe geschaltet ist. Demnach umfasst die Versorgungsschaltung der Lampe in der beschriebenen Ausführungsform die Reihenschaltung der Drossel 10, der sekun- därseitigen Spulenwicklung 22 und die Lampe selbst.

Die Eingangsenergiequelle 31 der Zündauslöseschaltung ist in der beschriebenen Ausführungsform mit dem Eingang B des Zündge- räts 1 gekoppelt, d.h. mit dem Ausgang der Drossel 10. Die als steuerbarer Gleichrichter 31 ausgebildete Eingangsenergiequelle für die Zündauslöseschaltung (31, 21, 40) ist so dimensioniert, dass sie die notwendige Energie zur Erzeugung des Zündimpulses bereit stellen kann. In ähnlicher Weise ist der Umrichter 32

mit dem Eingang B der Zündschaltungsanordnung verbunden, welcher die Betriebsversorgung für den Controller 50 bereit stellt.

Der Controller 50 tastet mit der Sensorleitung SLl zwischen der Drossel 10 und der Lampe, in der beschriebenen Ausführungsform an der Klemme B die Momentanspannung ab und mit der Sensorleitung SL2 den Momentanstrom, beispielsweise den fließenden Lampenstrom IL, nachdem die Lampe gezündet hat.

Darüber hinaus weist die in Figur 2 dargestellte Zündschal- tungsanordnung einen die Lampe 3 überbrückenden Strompfad (V3, V4) auf, mit dem unabhängig von der Lampe und der Auslöseschaltung die Drossel 10 durch Betätigung des Schalters 61 mittels der Netzspannung U _n aufladbar ist. Hierzu ist der Controller 50 über den Steuerausgang ST3 mit dem Gate des Schalters 61 ver- bunden.

Darüber hinaus ist eine Parallelschaltung eines Kondensators C3 zur Lampe 3 vorgesehen, welche als Hochfrequenz-Rückschlusskondensatoreinrichtung dient, um die Drossel 10 nicht mit dem Hochspannungszündimpuls zu belasten. Darüber hinaus wird vor der Zündung und nach Ladung der Drossel 10 ein Teil der dort gespeicherten Energie in den Kondensator C3 umgeladen, wobei diese zusätzliche Energie zur Unterstützung des Aufbaus der Entladung in der Lampe 3 während des Zündvorgangs dient.

Die Funktionsweise der in Figur 2 dargestellten erfindungsgemä- ßen Zündschaltungsanordnung soll im Folgenden beschrieben werden. Wie schon oben stehend erläutert wird sowohl der Controller 50 als auch die Eingangsenergiequelle 31 der Zündauslöseschaltung nicht direkt über die Netzversorgungsspannung L betrieben, sondern über einen Anschluss in der Versorgungsschal- tung der Lampe, der zwischen der Drossel 10 und der Lampe 3 angeordnet ist. Dieser Anschluss ist in der beschriebenen Ausführungsform am Ausgang der Drossel 10 angeordnet, der zur Lampe 3 gerichtet ist. Das an diesem Ausgang vorliegende Potential wird erfindungsgemäß zur elektrischen Versorgung der Zünd-

Schaltungsanordnung verwendet.

Die Netzspannung bzw. deren Phasenlage ist über die Sensorleitung SLl nur abtastbar, solange die Lampe 3 noch nicht gezündet ist. Nach dem Zünden erfasst SLl im Wesentlichen die Lampen- Spannung der Entladungslampe. Zur Steuerung des gesamten Zündvorgangs werden jedoch Informationen über die Phasenlage der Netzspannung benötigt, insbesondere Information über den Null- Durchgang der Netzspannung. Zu diesem Zweck bildet in der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung der Controller 50 die Phasenlage der Versorgungsspannung nach.

Hierzu wird zuerst vor dem Zünden der Lampe über die Leitung SLl vom Controller die Netzfrequenz abgetastet und ein interner Frequenzgenerator des Controllers 50 mit der erfassten Netzfrequenz betrieben. Danach erfolgt eine Synchronisation der inter- nen, nachgebildeten Versorgungswechselgröße mit der über die Sensorleitung SLl abgetasteten Netzspannung. Die Netzspannung U _n , beispielsweise eine sinusförmige Wechselspannung mit 50 Hz, wird vollsynchron im Controller 50 nachgebildet, so dass der interne Frequenzgenerator eine entsprechende 50 Hz Sinusfre- quenzSchwingung abgibt, die zu jedem Zeitpunkt mit der Netzschwingung übereinstimmt.

Danach kann der eigentliche Zündvorgang gestartet werden. In der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform wird zur Unterstützung des Zündvorgangs die Lampendrossel 10 über einen vor- gegebenen Zeitraum und damit mit einer vorgegebenen elektrischen Energie aufgeladen, indem der Schalter 61 zum Schließen des Ladepfades (10, V3, 61) angesteuert wird. Dabei steuert der Controller 50 über die Steuerleitung ST3 das Gate des Schalters 61 an. Es fließt ein Ladestrom über den Schalter 61 in die Drossel 10, welche Energie aufnimmt. Nach dem Erreichen einer vorgegebenen Energiemenge wird der Schalter 61 wieder geöffnet. Nachfolgend kann der Kondensator C3 über das Netz und die vorher in der Drossel 10 gespeicherte Energie aufgeladen werden.

Die zeitliche Steuerung der Ladung der Drossel 10 über den

Ladepfad mittels des Schalters 61 sowie die nachfolgende Ladung des Speicherkondensators C3 erfolgt synchron, d. h. in zeitlicher Abstimmung mit der im Controller 50 nachgebildeten Netzspannung U _n . Zu einem Zeitpunkt, zu welchem die im Controller 50 nachgebildete Netzspannung oberhalb der Lampenbrennspannung liegt, wird der Schalter 40 zum einmaligen Schließen und öffnen über einen Zeitraum von etwa einer Mikrosekunde an- und wieder ausgeschaltet. Hierdurch treibt der als Eingangsenergiequelle für die Zündauslöseschaltung arbeitende Umrichter 31 die Zünd- auslöseschaltung über die primärseitige Spulenwicklung 21 des Zündübertragers 20, wodurch ein primärseitiger Impuls erzeugt wird. Die Magnetisierung der primärseitigen Spulenwicklung wird über den Zündübertragerkern 23 auf die sekundärseitige Spulenwicklung 22 mit dem übertragungsverhältnis des Zündübertragers transformiert und der Netzspannung als Zündimpuls überlagert. Ein sekundärseitiger Impuls liegt somit an der Lampe 3 an, so dass diese zünden kann.

Je nach Ausführungsform ist es bei der erfindungsgemäßen Zünd- schaltungsanordnung auch ohne weiteres möglich, mehrere einzel- ne primärseitige Impulse zeitlich abgestimmt auf die im Controller 50 nachgebildete Wechselstrom-Versorgungsgröße zu erzeugen, um den Zündvorgang der Lampe 3 zu erleichtern. Dabei ist es beispielsweise möglich innerhalb einer Halbperiode der nachgebildeten Netzspannung mehrere Zündimpulse zu erzeugen oder auch jeweils mehrere Zündimpulse innerhalb aufeinander folgender Perioden der im Controller 50 nachgebildeten Wechselstrom- Versorgungsgröße zu erzeugen. Ein solches Vorgehen ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der erste Zündimpuls nur eine Teilionisierung des Gases der Entladungslampe 3 erzeugt hat, jedoch noch keine vollständige bzw. stabile Entladung. Je nach Ausführungsform der Erfindung können vorzugsweise über einen Zeitraum von 3, 5, 10, 20 oder noch mehr Perioden nach der Teilionisierung des Gases der Entladungslampe zeitlich abgestimmt auf die nachgebildete Wechselstrom-Versorgungsgröße weitere Zündimpulse erzeugt werden, um die Entladung zu stabi-

lisieren .

Darüber hinaus kann über den Controller 50 durch Einstellen der Ladezeit zum gesteuerten Laden der Drossel 10 abhängig von der Dimensionierung der Drossel und des Kondensators C3 die Energie festgelegt werden, welche zusätzlich beim Zündvorgang für die Entladung bereit steht. Insofern sind die verschiedenen Zündparameter in Abhängigkeit von der angeschlossenen Lampe sehr genau einstellbar, was wiederum ein sicheres Zünden der Lampe mit geringst möglichem Energie- und damit Schaltungsaufwand ermöglicht, unabhängig davon, ob die Lampe kalt oder heiß zu zünden ist. Dabei kann das Zündgerät so ausgebildet sein, dass die Steuerung erkennt, wenn eine Heißzündung notwendig ist und stellt darauf hin Zündparameter wie die Schaltzeiten der beiden Schalter 40, 61, die Anzahl der primärseitigen Impulse, die Höhe der Eingangsspannung der Auslöseschaltung, etc, ein.

Die in Figur 2 dargestellte Zündschaltungsanordnung ist eingerichtet, Zündimpulse innerhalb einer positiven Halbwelle der VersorgungsSpannung U _N ZU erzeugen. Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zündgerätes werden Zündimpulse zu aufeinander folgenden und benachbarten Halbwellen der nachgebildeten Versorgungsspannung erzeugt.

Ferner hat sich herausgestellt, dass der Zündvorgang dadurch weiter verbessert werden kann, dass der zweite Schalter 61 nach dem Zünden der Lampe zum Schließen angesteuert wird, wenn die nachgebildete Wechselstrom-Versorgungsgröße etwa den Null- Durchgang erreicht und danach vor Ablauf einer Viertelperiode der Schalter 61 wieder zum öffnen angesteuert wird. Hierdurch kann die Energie, welche zum Starten bzw. Aufrechterhalten des Entladevorgangs in der Lampe 3 zur Verfügung steht, erhöht werden, so dass sich letztlich das Einstellen der Entladung auch unter widrigen Bedingungen vereinfacht. Bei besonders schwierigen Zündbedingungen kann dieser Vorgang auch über mehrere Perioden der im Controller nachgebildeten Versorgungsspannung durchgeführt werden, d. h. das Ansteuern des Schalters 61

zum Schließen wenn die nachgebildete Wechselgröße etwa den Null-Durchgang erreicht und danach zum öffnen vor Ablauf einer Viertelperiode. Da während des Zündvorgangs an der Sensorleitung SLl die Netzspannung nicht anliegt, sondern dort in etwa die Lampenspannung abtastbar ist, wird erfindungsgemäß die Zeitsteuerung der Zündphase mit der im Controller 50 nachgebildeten Versorgungsspannung U _N synchronisiert, d. h. der Zeitablauf wird an die nachgebildete Wechselgröße angepasst, so dass die erfindungsgemäße Zündschaltungsanordnung ohne einen L- Eingang auskommt.

Figur 3 zeigt ein Oszillogramm der am Punkt B, siehe Figur 2, abgreifbaren Lampenspannung (CH 2) sowie der im Controller 50 nachgebildete Wechselstrom-Versorgungsgröße (CH 1) , welche der Netzspannung U _N entspricht. Vor der Aufnahme der Oszillogramme wurde die nachgebildete Wechselstrom-Versorgungsgröße (CH 1) mit der Netzspannung U _N synchronisiert. Innerhalb des Zeitraums Tl laufen die nachgebildete Wechselstrom-Versorgungsgröße sowie die an B abgetastete Spannung synchron, d.h. die Lampe 3 brennt in diesem Zeitraum nicht. Der Zeitraum T2 beschreibt den ei- gentlichen Zündvorgang. Wie aus Figur 4 ersichtlich ist ein Zeitraum von vielen Netzperioden notwendig, bis die Lampe am Ende von T2 stabil brennt. Innerhalb dieses Zeitraums T2 werden die Schalter 40, 61 der erfindungsgemäßen Zündschaltungsanordnung zum Einstellen der Entladung synchron, d. h. zeitlich abgestimmt mit der im Controller 50 nachgebildeten Versorgungsspannung angesteuert um einerseits mehrere Zündimpulse zu erzeugen und andererseits mittels der Drossel während der Erzeugung dieser Zündimpulse jeweils mehr Energie für die Lampe zur Unterstützung des Zündvorganges bereitzustellen. Nach Ablauf des Zeitraums T2, der in dem angegebenen Beispiel mehr als 30 Perioden der Netzspannung umfasst, hat sich eine stabile Lampenentladung aufgebaut, so dass mit der Beendigung des Zündvorganges die erfindungsgemäße Zündschaltungsanordnung abgeschaltet werden kann.

In ähnlicher Weise wird bei der Zündschaltungsanordnung gemäß

Fig. 2 nach dem Zünden der Lampe das Laden der Eingangsenergiequelle (31) für die Zündauslöseschaltung (21) der Zündschal- tungsanordnung zeitlich mit dem nachgebildeten Phasenverlauf der Wechselstrom-Versorgungsgröße der Lampe synchronisiert. Dieser Vorgang muss jeweils vor Auslösung eines Zündimpulses erfolgen, wobei das Laden der Eingangsenergiequelle der Zündauslöseschaltung erfindungsgemäß zu solchen Zeitpunkten erfolgt, an welchen die von der Versorgung bereitgestellte Energie nicht vollständig für den Brennbetrieb der Lampe notwendig ist. Hierzu steuert der Controller 50 über das Steuersignal ST2 den Gleichrichter 31. Durch diese Maßnahme kann vermieden werden, dass durch das Laden der Eingangsenergiequelle 31, deren Energie auch aus der VersorgungsSchaltung der Lampe entnommen wird, die Lampe unbeabsichtigt löscht.

Um eventuell vorliegende Verkabelungsfehler beim Anschließen der in Fig. 2 dargestellten erfindungsgemäßen Zündschaltungsan- ordnung an die Lampe zu erfassen, wird vor der Erzeugung von Zündimpulsen bei anliegender Versorgungsspannung Ujq- an der

Versorgungsschaltung der Gasentladungslampe ein die Lampe über- brückender Strompfad (V3, V4) im Bereich des Null-Durchgangs der VersorgungsSpannung 1% durchgeschaltet und der fließende

Brückstrom über das Strommessmittel 80 gemessen sowie die Zünd- schaltungsanordnung 1 blockiert, wenn der erfasste Brückstrom im überbrückenden Strompfad einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet. Dieser vorbestimmte Schwellwert stellt sich dann ein, wenn der B-Anschluss der Zündschaltungsanordnung nicht am Ausgang der Drossel 10, sondern direkt mit der Netzspannung (L) verbunden wird. Das Fehlen der Drossel 10 in der Versorgungsschaltung der Lampe 3 macht sich durch einen erhöhten Brück- ström bemerkbar, nach dessen Erfassung die Zündschaltungsanordnung vom Controller 50 blockiert wird, sodass keine Zündimpulse erzeugt werden. Dabei wird der Strompfad (V3, V4) mit dem Schalter 61 geschaltet, der auch zum Laden der Drossel 10 verwendet wird.

Zündgerät mit zwei Eingangspolen

Bezugszeichenliste

1 Zündschaltungsanordnung/Zündgerät

3 Gasentladungslampe

10 Energiespeicher, Lampendrossel

20 Zündübertrager

21 Primärseitige Spulenwicklung/Spule 22 Sekundärseitige Spulenwicklung/Spule

23 Zündübertragerkern

31 Steuerbarer Gleichrichter

32 Steuerbarer Gleichrichter 40 Erstes Schaltermittel 50 Steuermittel, Controller

61 Zweites Schaltermittel, Feldeffekttransistor

70 Erfassungsmittel für den Momentanwert der Netzspannung

80 Erfassungsmittel für den Ladestrom/Lampenstrom 105 Verteilerschrank

110 Lampendrossel

120 Mast

130 Lampenarray I _L Lampenstrom

140 Dreipolige Leitung SLl, SL2 Sensorleitung

STl, ST2,

ST3 Steuerleitung

Tl Zeitraum vor dem Zünden der Lampe

T2 Zeitraum nach dem Zünden der Lampe

U _L Lampenspannung

U _N Netzspannung (sinusförmig)