(19) |
![](https://data.epo.org/publication-server/img/EPO_BL_WORD.jpg) |
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(11) |
EP 2 127 498 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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30.05.2012 Patentblatt 2012/22 |
(22) |
Anmeldetag: 14.02.2008 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
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(86) |
Internationale Anmeldenummer: |
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PCT/EP2008/051773 |
(87) |
Internationale Veröffentlichungsnummer: |
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WO 2008/104461 (04.09.2008 Gazette 2008/36) |
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(54) |
AUSWERTEVORRICHTUNG FÜR DIE ZÜNDENERGIE EINER ENTLADUNGSLAMPE
EVALUATION DEVICE FOR THE IGNITION ENERGY OF A DISCHARGE LAMP
DISPOSITIF D'ÉVALUATION DE L'ÉNERGIE D'ALLUMAGE D'UNE LAMPE À DÉCHARGE
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MT NL NO PL
PT RO SE SI SK TR |
(30) |
Priorität: |
01.03.2007 DE 202007003032 U
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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02.12.2009 Patentblatt 2009/49 |
(73) |
Patentinhaber: OSRAM AG |
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81543 München (DE) |
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(72) |
Erfinder: |
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- WILKEN, Ludger
10713 Berlin (DE)
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(56) |
Entgegenhaltungen: :
DE-A1- 4 421 736 GB-A- 2 352 342
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DE-A1-102004 045 834
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Auswertung der Zündenergie einer
Entladungslampe aus einem Signal das proportional der an der Entladungslampe anliegenden
Spannung und einem Signal das proportional dem durch die Entladungslampe fließenden
Stromes während des Zündvorganges ist.
[0002] An Entladungslampen, insbesondere Hochdruckentladungslampen wird zur Zündung ein
Zündgerät angeschlossen, dass ein oder eine Folge von Hochspannungsimpulsen erzeugt,
um die Entladungslampe zu zünden. Für eine erfolgreiche Zündung müssen die Hochspannungsimpulse
eine gewisse Mindestzündspannung U
Z haben.
Stand der Technik
[0003] Für die Messung der der Hochspannungsimpulses wird üblicherweise ein Hochspannungstastkopf
und ein Oszilloskop verwendet. In Figur 1 wird die an einer 400 W Natriumdampf-Hochdrucklampe
mit einem ersten Zündgerät erzeugte zeitabhängige Spannung U
L(t) gezeigt. Die Zündspannung U
Z ist der Maximalwert der Spannung (U
Z = 3.55 kV). Fig. 2a stellt den Strom- und Spannungsverlauf der Entladungslampe und
die kumulierte eingebrachte Energie in einem weiten Zeitbereich dar. In Figur 2b ist
für ein zweites Zündgerät die zeitabhängige Spannung U
L(t) und die ausgewertete Zündspannung U
Z (U
Z = 3.96 kV) gezeigt. Die Zündspannung kann auch mit einem Spitzenspannungsdetektor
in einfacher und kostengünstiger Art und Weise gemessen werden. In Figur 3 ist ein
Spitzenspannungsdetektor für die Auswertung des positiven Maximalwertes der Spannung
gezeigt. Zur Messerfassung wird ein Analog-Digital-Wandler eingesetzt. Sollen die
Spitzenwerte der eines jeden Impulses für wiederholende Impulse gemessen werden, so
ist es erforderlich den Kondensator zwischen den einzelnen Impulsen wieder zu entladen,
was z.B. durch einen hochohmigen Widerstand erfolgen kann. Das Messerfassungssystem
muss zudem eine ausreichend große Erfassungsrate haben. Es ist möglich die Signale
des Spitzenspannungsdetektors zur Regelung einer Zündvorrichtung zu benutzen.
[0004] Als zweite Messgröße zur Beschreibung der Zündung kann die Energie benutzt werden,
die während des Spannungszusammenbruches in die Entladung eingekoppelt wird. Hierzu
wird mit dem Oszilloskop zusammen mit der Spannung ein Signal, das proportional des
Stromes ist, gemessen. In Figur 1 und Figur 2a und b ist der durch die Lampe fließende
Strom I
L(t), bei dem der Verschiebungsstrom kompensiert wurde, ebenfalls mit eingetragen.
Als Produkt aus Lampenspannung U
L(t) und Strom I
L(t) wird die Leistung berechnet:
![](https://data.epo.org/publication-server/image?imagePath=2012/22/DOC/EPNWB1/EP08716843NWB1/imgb0001)
[0005] Die zeitabhängige Energie wird dann durch die Integration der Leistung PL(t) für
die die Zeit t berechnet:
![](https://data.epo.org/publication-server/image?imagePath=2012/22/DOC/EPNWB1/EP08716843NWB1/imgb0002)
[0006] In Figur 1 und Figur 2 a, b sind die Leistung P
L(t) und die berechnete zeitabhängige Energie E(t) mit eingetragen. Es ist erkennbar,
dass die Energie E (t) nach dem Spannungszusammenbruch und wenn der Strom auf Null
zurückgegangen ist auf einen konstanten Wert verbleibt. Da die Hochspannungsimpulse
in der Regel innerhalb einer bestimmten Zeit abklingen, ist die Energie die während
dieser Zeit eingekoppelt wird die Zündenergie E
Z.
Aufgabe
[0007] Für die Auswertung der Zündenergie beliebiger Entladungslampen soll ein kostengünstiges
Messsystem geschaffen werden. Diese Auswertevorrichtung soll geeignet sein, dass es
in elektronischen Vorschaltgeräten oder in Zündgeräten integriert werden kann. Die
erfindungsgemäße Aufgabe besteht darin eine Vorrichtung zur schaffen, die diesen Anforderungen
genügt.
Darstellung der Erfindung
[0008] Die Vorrichtung besteht aus einer Spannungsmesschaltung (1), aus einer Strommessschaltung
(2) und aus einer Auswerteschaltung (4). In der Auswerteschaltung werden das Strom-
und das Spannungssignal miteinander multipliziert, und das resultierende Leistungssignal
dann integriert, um ein Maß für die Zündenergie zu erhalten. Diese Spannung, die die
Zündenergie repräsentiert, wird von einem schnellen Analog/Digitalwandler gemessen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung(en)
[0009]
- Fig. 1
- Spannung und Strom und die ausgewertete Leistung und Energie eines Hochspannungsimpulses
für die Zündung einer Entladungslampe in einer hohen Zeitauflösung.
- Fig. 2a
- Spannung und Strom und die ausgewertete Leistung und Energie eines Hochspannungsimpulses
für die Zündung einer Entladungslampe in einer geringeren Zeitauflösung.
- Fig. 2b
- Spannung und Strom und die ausgewertete Leistung und Energie eines Hochspannungsimpulses
für die Zündung einer Entladungslampe in einer höheren Zeitauflösung dargestellt in
einem bestimmten Bereich.
- Fig. 3
- Aufbau zur Auswertung der positiven Spitzenspannung bei der Zündung einer Entladungslampe.
- Fig. 4
- Aufbau zur Messung der Zündenergie einer Entladungslampe.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
[0010] Fig. 4 zeigt den erfindungsgemäßen Aufbau der Auswertevorrichtung. Die Netzspannung
wird über eine Drossel (D) und ein Zündgerät (ZG) an die Entladungslampe angeschlossen.
Mit einem geeigneten Spannungsteiler (1) wird eine Signalspannung U
U erzeugt. Mit einem geeigneten Strom-Spannungs-Wandler (2), der vorzugsweise in die
rückführende Leitung eingeschleift wird, wird ein Signal U
I proportional dem durch die Lampe fließenden Stromes erzeugt.
[0011] Das Spannungs- U
U und das Stromsignal U
I werden zusammen mit einer Spannungsversorgung U
S an die Energieauswertevorrichtung (4) angeschlossen. Das Spannungssignal wird an
einem Verstärker angeschlossen, der den Eingang des Schwellenwertdetektors und den
Multiplizierer mit einer ausreichenden Bandbreite treibt. Der Schwellenwertdetektor
oder Komparator liefert ein Signal wenn die anliegende Spannung einen gewissen Schwellenwert
überschreitet. Durch einen einstellbaren Widerstand kann der Schwellenwert eingestellt
werden. Der Schwellenwertdetektor gibt den Zustand an eine Logikbaugruppe.
[0012] Am Eingang des Multiplizierers wird neben dem verstärkten Spannungssignal U
U das Stromsignal U
I angeschlossen. Der Ausgang ist an einen Lastwiderstand angeschlossen und über einen
schnellen Schalter und einen Widerstand an einen Integrationskondensator angeschlossen.
Die Logikbaugruppe schaltet, nachdem die Spannung einen Schwellenwert überschritten
hat, den schnellen Schalter ein und nach einer festgelegten Zeit wieder aus. In dieser
Zeit wird das anliegende Leistungssignal integriert, womit am Integrationskondensator
ein Signal U
EZ proportional der Zündenergie anliegt. Dieses Signal kann von einem Spannungsmesser
gemessen werden. Da Zündgeräte in der Regel eine Folge von Pulsen mit Pulsabständen
erzeugen, ist es erforderlich, um die Energien der Einzelpulse zu messen, ein Meßsystem
einzusetzen, dass eine ausreichend große Erfassungsrate hat. Zudem muss der Integrationskondensator
auch zurückgesetzt werden, was durch einen Kurzschlussschalter realisiert werden kann.
Dieser Schalter kann sein Ansteuersignal von der Logikbaugruppe oder von dem Messerfassungssystem
erhalten. Die Logikbaugruppe gibt hierzu eine festgelegte Zeit nach dem die Spannung
den Schwellenwert überschritten hat ein Signal mit einer kurzen Zeitdauer an diesen
Kurzschlussschalter.
[0013] Diese Vorrichtung arbeitet selbstständig und kann als separat arbeitendes System
aufgebaut werden. Es ist ebenso möglich diese Auswertevorrichtung in ein Zündgerät
oder in ein elektronisches Vorschaltgerät zu integrieren. Für diese Anwendungen ist
es erforderlich die Zeiten der Logikbaugruppe an die Erfordernisse anzupassen.
1. Auswertevorrichtung für die Messung der Zündenergie einer Entladungslampe, die mittels
eines Überlagerungszündgerätes gezündet wird, mit einem Messsignal, das proportional
der Spannung an der Entladung ist und einem Messsignal, das proportional dem durch
die Lampe fließenden Strom ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie die während eines Hochspannungsimpulses in eine Entladungslampe eingekoppelt
wird, mittels einer Kombination aus einer analogen (4) und einer digitalen (5) Schaltung
geeignet ausgewertet wird.
2. Auswertevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Schaltungsanordnung zur Auswertung der Leistung aus dem Spannungs- und Stromsignal
enthält.
3. Auswertevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Schaltungsanordnung für die Integration des Leistungssignals enthält.
4. Auswertevorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen ersten Schalter zwischen der Schaltungsanordnung zur Auswertung der Leistung
und der Schaltungsanordnung für die Integration enthält.
5. Auswertevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen zweiten Schalter am Ausgang der Schaltungsanordnung für die Integration
des Leistungssignals zum Zurücksetzen desselben enthält.
6. Auswertevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Vorrichtung enthält, die das Anliegen des Hochspannungspulses detektiert.
7. Auswertevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet, dass sie einem Komparator enthält, der an das Spannungssignal angeschlossen ist, und ab
einer einstellbaren Schwellenspannung ein Signal ausgibt.
8. Auswertevorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Logikbaugruppe enthält, die an die Vorrichtung zur Detektion des Hochspannungspulses
und an dem ersten Schalter und an dem zweiten Schalter angeschlossen ist.
9. Auswertevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Logikbaugruppe den ersten Schalter, sofort nach der Detektion des Hochspannungspulses
einschaltet und nach einer festgelegten Zeit wieder ausschaltet.
10. Auswertevorrichtung nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Logikbaugruppe den zweiten Schalter nach einer festgelegten Zeit nach Öffnen
des ersten Schalters für eine bestimmte Zeit schließt.
11. Auswertevorrichtung einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messerfassungssystem angeschlossen wird, dass die anliegenden Spannungswerte
in der zeitlichen Abfolge messen kann.
12. Auswertevorrichtung einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie insbesondere für die Zündung von Hochdruckentladungslampen eingesetzt wird.
13. Auswertevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu dieser Vorrichtung ein Spitzenspannungsdetektor eingesetzt wird, dessen
Signale von einem Messerfassungssystem gemessen werden.
1. Evaluation device for measuring the ignition energy of a discharge lamp that is ignited
by means of a superposed ignition unit, with the aid of a measuring signal that is
proportional to the voltage across the discharge, and a measuring signal that is proportional
to the current flowing through the lamp, characterized in that the energy injected into a discharge lamp during a high voltage pulse is suitably
evaluated by means of a combination of an analog circuit (4) and a digital circuit
(5).
2. Evaluation device according to Claim 1, characterized in that it includes a circuit arrangement for evaluating the power from the voltage and current
signals.
3. Evaluation device according to Claim 1 or 2, characterized in that it includes a circuit arrangement for integration of the power signal.
4. Evaluation device according to Claim 1, 2 or 3, characterized in that it includes a first switch between the circuit arrangement for evaluating the power
and the circuit arrangement for the integration.
5. Evaluation device according to one of the preceding claims, characterized in that it includes a second switch at the output of the circuit arrangement for the integration
of the power signal in order to reset same.
6. Evaluation device according to one of the preceding claims, characterized in that it includes a device that detects the application of the high voltage pulse.
7. Evaluation device according to one of the preceding Claims 2 - 6, characterized in that it includes a comparator that is connected to the voltage signal and outputs a signal
starting from a settable threshold voltage.
8. Evaluation device according to Claim 6 or 7, characterized in that it includes a logic module that is connected to the device for detecting the high
voltage pulse and to the first switch and to the second switch.
9. Evaluation device according to Claim 8, characterized in that the logic module switches on the first switch immediately after the detection of
the high voltage pulse and switches it off again after a fixed time.
10. Evaluation device according to either of Claims 8 and 9, characterized in that the logic module closes the second switch after a fixed time after the opening of
the first switch.
11. Evaluation device according to one of the preceding claims, characterized in that a measurement acquisition system is connected that can measure the applied voltage
values in time sequence.
12. Evaluation device according to one of the preceding claims, characterized in that it is used, in particular, for igniting high pressure discharge lamps.
13. Evaluation device according to one of the preceding claims, characterized in that a peak voltage detector whose signals are measured by a measurement acquisition system
is used in parallel with this device.
1. Dispositif d'évaluation pour mesurer l'énergie d'amorçage d'une lampe à décharge qui
s'amorce au moyen d'un appareil d'amorçage à superposition, comprenant un signal de
mesure qui est proportionnel à la tension appliquée à la lampe de décharge et un signal
de mesure qui est proportionnel au courant circulant à travers la lampe, caractérisé en ce que l'énergie qui est injectée dans une lampe à décharge pendant une impulsion haute
tension est évaluée de manière appropriée au moyen d'une combinaison d'un circuit
analogique (4) et d'un circuit numérique (5).
2. Dispositif d'évaluation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un agencement de circuit pour l'évaluation de la puissance à partir du
signal de tension et du signal de courant.
3. Dispositif d'évaluation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un agencement de circuit pour l'intégration du signal de puissance.
4. Dispositif d'évaluation selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte un premier commutateur entre l'agencement de circuit pour l'évaluation
de la puissance et l'agencement de circuit pour l'intégration.
5. Dispositif d'évaluation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un deuxième commutateur en sortie de l'agencement de circuit pour l'intégration
du signal de puissance, servant à réinitialiser ce dernier.
6. Dispositif d'évaluation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif qui détecte l'application de l'impulsion haute tension.
7. Dispositif d'évaluation selon l'une des revendications précédentes 2-6, caractérisé en ce qu'il comporte un comparateur qui est connecté au signal de tension et qui émet un signal
à partir d'une tension seuil réglable.
8. Dispositif d'évaluation selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comporte un module logique qui est connecté au dispositif de détection de l'impulsion
haute pression ainsi qu'au premier commutateur et au deuxième commutateur.
9. Dispositif d'évaluation selon la revendication 8, caractérisé en ce que le module logique active le premier commutateur aussitôt après la détection de l'impulsion
haute tension et le désactive à nouveau après un temps défini.
10. Dispositif d'évaluation selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que le module logique ferme le deuxième commutateur pour un temps déterminé après un
temps défini après ouverture du premier commutateur.
11. Dispositif d'évaluation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on connecte un système de détection de mesure qui est capable de mesurer les valeurs
de tension appliquée dans l'ordre chronologique.
12. Dispositif d'évaluation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on l'utilise notamment pour l'amorçage de lampes à décharge haute pression.
13. Dispositif d'évaluation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on utilise parallèlement à ce dispositif un détecteur de tension de crête dont
les signaux sont mesurés par un système de détection de mesure.