DE102006010703B4

DE102006010703B4 - Schaltungsanordnung und Verfahren zur Steuerung einer Zusatzleistung beim Einschalten einer Hochdruckgasentladungslampe

Info

Publication number: DE102006010703B4
Application number: DE102006010703.9A
Authority: DE
Inventors: Stefan Möller
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2006-03-08
Filing date: 2006-03-08
Publication date: 2015-08-20
Anticipated expiration: 2026-03-09
Also published as: DE102006010703A1

Abstract

Schaltungsanordnung für eine Hochdruckgasentladungslampe, – mit der eine Steuerspannung erzeugt wird, in deren Abhängigkeit eine Zusatzleistung gesteuert wird, – die ein RC-Glied (R1, C) aus zumindest einem Kondensator (C) und zumindest einem ohmschen Widerstand (R1) aufweist, und – die eine Referenzspannungsquelle (Uref) aufweist, die über den Widerstand (R1) mit dem Kondensator (C) verbunden ist, so dass ein Ladepfad für den Kondensator (C) über den Widerstand (R1) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Referenzspannungsquelle (Uref) abgeschaltet ist, wenn die Hochdruckgasentladungslampe ausgeschaltet ist, so dass die Aufladung der Kondensators (C) erst beim Einschalten der Hochdruckgasentladungslampe und somit auch der Schaltungsanordnung erfolgt, – die Schaltungsanordnung ein gesteuertes Schaltelement (S) aufweist, wobei in einer ersten Stellung des Schaltelements (S) die Steuerspannung der am Kondensator (C) anliegenden Spannung und in einer zweiten Stellung des Schaltelements (S) die Steuerspannung einer Referenzspannung (Vref) entspricht, – ein Schaltglied des gesteuerten Schaltelementes zwischen einem mit dem Kondensator (C) verbundenen ersten Schaltkontakt und einem mit der Referenzspannungsquelle (Uref) verbundenen zweiten Schaltkontakt geschaltet wird und – die Steuerspannung an einem dritten Schaltkontakt des gesteuerten Schaltelementes abgegriffen wird.

Description

STAND DER TECHNIK
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zur Steuerung einer Zusatzleistung beim Einschalten einer Hochdruckgasentladungslampe, insbesondere in Kraftfahrzeugen, wobei die Schaltungsanordnung geeignet und eingerichtet ist, in Abhängigkeit einer Steuerspannung die Zusatzleistung zu steuern und wobei die Schaltungsanordnung ein RC-Glied aus zumindest einem Kondensator und zumindest einem ohmschen Widerstand und eine Spannungsquelle zur Aufladung des Kondensators über den Widerstand nach dem Einschalten der Schaltungsanordnung aufweist.
Derartige Schaltungsanordnungen und Verfahren sind beispielsweise aus den Druckschriften mit den Veröffentlichungsnummern US 5 751 121 A , EP 0 459 126 B1 , EP 0 644 710 B1 , EP 0 644 709 B1 , EP 0 602 368 B1 , DE 39 28 810 A1 und EP 0 534 280 B1 bekannt.
Die Zusatzleistung wird während des Startens einer Hochdruckgasentladungslampe aufgebracht, damit von Anfang an noch vor Erreichen eines stationären Zustandes der Hochdruckgasentladungslampe, insbesondere stationärer Temperaturverhältnisse in der Gasentladungslampe, die volle gewünschte Lichtleistung zur Verfügung steht. Die Zusatzleistung wird in Abhängigkeit der Zeit, die durch das RC-Glied vorgegeben wird, vermindert, bis schließlich die Zusatzleistung vollständig entfällt.
Zur Steuerung der Zusatzleistung wird bisher das erwähnte RC-Glied verwendet. Der Nachteil bei der Verwendung solcher RC-Glieder ist, dass zur Einhaltung der erforderlichen Zeitkonstanten und Umgebungsbedingungen hohe Anforderungen an die Schaltungsteile der RC-Kombination insbesondere bezüglich eines Leckstroms in den Kondensatoren der RC-Kombination gestellt werden. Durch die hohen Umgebungstemperaturen im Bereich der Gasentladungslampen steigt die Leckrate der Kondensatoren häufig an, wodurch Fehler im Ladeverhalten der RC-Kombination erzeugt werden. Die Spannung im stationären Zustand der Kondensatoren wird durch die Leckströme herabgesetzt, was zu einer dauerhaften Zusatzleistung auch während des stationären Betriebes der Hochdruckgasentladungslampen führt. Um dies zu vermeiden, bedürfen die auftretenden Leckströme einer genauen Spezifikation, Kontrolle und Messung während der Herstellung der Kondensatoren. Trotz der zur Zeit verwendeten grundsätzlich sehr zuverlässig arbeitenden Tantalkondensatoren ist eine vollständige Vermeidung der Fehler insbesondere einer dauerhaften Zusatzleistung während des stationären Betriebs der Hochdruckgasentladungslampe nicht zu vermeiden.
Auch bei der Schaltung gemäß der Druckschrift US 5 751 121 A wird der Kondensator aufgeladen. Mit zunehmender Spannung wird die Zusatzleistung reduziert. Das Aufladen des Kondensators beginnt zu einem Zeitpunkt t2 mit dem Schließen eines ersten Schalters und endet vor einem Zeitpunkt t3. Durch ein Schließen des ersten Schalters zum Zeitpunkt t3 wird der Kondensator noch weiter aufgeladen, um einen Leckstrom im Kondensator zu kompensieren. Die durch das weitere Aufladen erreichte Kondensatorspannung entspricht aber nicht der an einem Anschluss der Schaltung der Druckschrift US 5 751 121 A anliegenden Referenzspannung Vcc, da nach dem Schließen des ersten Schalters zum Zeitpunkt t3 auch noch ein weiterer Schalter geschlossen ist. Es fließt daher ein Strom über den weiteren Schalter und den Widerstand am RC-Glied vorbei, der die Spannung über dem Kondensator gegenüber der Referenzspannung Vcc vermindert. Die am nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers anliegende Steuerspannung Vc entspricht daher auch bei geschlossenem ersten Schalter nicht der Referenzspannung Vcc.
Die Schaltung gemäß der Druckschrift US 5 751 121 A löst das Problem eines Leckstroms im Kondensator des RC-Gliedes übrigens nicht. Durch das Erhöhen der Spannung über dem Kondensator mittels des Schließens des ersten Schalters kann zwar eine geringe Herabsetzung der Spannung am Kondensator durch geringe Leckströme ausgeglichen werden, was dann zu einer Verhinderung einer dauerhaften Zusatzleistung führt. Die Schaltung vermag aber nicht grundsätzlich zu verhindern, dass Leckströme eine Auswirkung auf die Zusatzleistung haben, da die Spannung über dem Kondensator, die die Steuerspannung bestimmende Spannung bleibt. Größere Leckströme, die zu einer reduzierten Spannung am Kondensator führen, können nicht durch das Schließen des ersten Schalters kompensiert werden. In diesen Fällen kann dann eine dauerhafte Zusatzleistung nicht mehr ausgeschlossen werden.
Die in der bereits genannten Druckschrift EP 0 534 280 B1 offenbarte Schaltung weist ebenfalls ein RC-Glied auf, dass der Steuerung der Zusatzleistung dient. Der Kondensator wird aber im ausgeschalteten Zustand der Gasentladungslampen aufgeladen. Wenn die Lampen eingeschaltet werden, wird der Kondensator dann entladen. Leckströme, die durch den Kondensator fließen, können daher keine dauerhafte Zusatzleistung zur Folge haben.
Stattdessen muss der Kondensator bei ausgeschalteten Gasentladungslampen im geladenen Zustand gehalten werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, mit einfachen Mitteln während des Betriebes eine dauerhafte Zusatzleistung aufgrund eines Leckstroms im Kondensator des RC-Gliedes vermieden werden kann.
VORTEILE DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Schaltungsanordnung ein gesteuertes Schaltelement aufweist, wobei in einer ersten Stellung beziehungsweise einem ersten Zustand des Schaltelements die Steuerspannung der am Kondensator anliegenden Spannung und in einer zweiten Stellung beziehungsweise in einem zweiten Zustand des Schaltelements die Steuerspannung einer Referenzspannung entspricht. Die Referenzspannung kann dabei von der Spannungsquelle aufgebracht sein und der Ausgangsspannung der Spannungsquelle entsprechen.
Eine besonders einfache Realisierung der Schaltungsanordnung ist möglich, wenn das Schaltelement zeitgesteuert ist. Das bedeutet insbesondere, dass es möglich ist, dass das Schaltelement aus dem ersten Zustand in den zweiten Zustand wechselt, nachdem eine vorbestimmte Zeit nach dem Einschalten der Schaltungsanordnung beziehungsweise der Hochdruckgasentladungslampe abgelaufen ist.
Ebenso ist es möglich, dass das Schaltelement in Abhängigkeit der Änderung der Kondensatorspannung gesteuert wird. Sobald die Kondensatorspannung einen stationären oder fast stationären Zustand erreicht hat und somit keine Änderung der Kondensatorspannung in einem nennenswerten Umfang erfolgt, wird das Schaltelement selbsttätig umgeschaltet.
Die Steuerspannung, die von der Schaltungsanordnung zur Verfügung gestellt wird, kann über einen hochohmigen Ausgang der Schaltungsanordnung abgegriffen werden.
Die Schaltungsanordnung kann parallel zu dem RC-Glied einen zweiten ohmschen Widerstand aufweisen, der an die Spannungsquelle angeschlossen ist.
Das Verfahren betreffend wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Steuerspannung zunächst nach dem Einschalten der Hochdruckgasentladungslampe über dem Kondensator des RC-Gliedes abgegriffen wird und der Kondensator von der Spannungsquelle aufgeladen wird, und dass die Steuerspannung anschließend vom Kondensator auf eine Referenzspannungsquelle umgeschaltete wird, so dass im Dauerbetrieb die Steuerspannung einer Referenzspannung entspricht. Die Referenzspannung wird dabei vorzugsweise von der Spannungsquelle aufgebracht.
ZEICHNUNGEN
Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung näher erläutert. Es zeigt
1 ein schematisiertes Schaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und
2 den Verlauf der Steuerspannung über der Zeit.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die in 1 dargestellte Schaltungsanordnung zur Steuerung einer Zusatzleistung beim Einschalten einer Hochdruckgasentladungslampe umfasst einen integrierten Schaltkreis 4 (nur zum Teil dargestellt). Die einzustellende Zusatzleistung hängt antiproportional von der Steuerspannung ab, die von der Schaltungsanordnung erzeugt wird.
Zu dem integrierten Schaltkreis 4 weist die Schaltungsanordnung eine äußere Beschaltung des Schaltkreises 4 auf, die zusammen mit Elementen des integrierten Schaltkreises 4 die Schaltungsanordnung bildet.
Die Schaltungsanordnung weist eine Referenzspannungsquelle U_Ref auf, die innerhalb des integrierten Schaltkreises 4 vorgesehen ist. Die von der Referenzspannungsquelle U_Ref bereitgestellte Spannung ist an Anschlüssen 2, 3 des integrierten Schaltkreises abgreifbar. Zwischen den Anschlüssen 2, 3 des integrierten Schaltkreises ist als Teil der äußeren Beschaltung ein RC-Glied aus einem Kondensator C und einem ersten ohmschen Widerstand R1 geschaltet. Parallel dazu liegt ein zweiter ohmscher Widerstand R2. Der Anschluss 3 des integrierten Schaltkreises und damit das negative Potential der Referenzspannung U_Ref liegt auf Massepotential.
Der Sternpunkt zwischen dem Kondensator C und dem ersten ohmschen Widerstand R1 ist mit einem Anschluss 1 des integrierten Schaltkreises verbunden. Von diesem Anschluss 1 des integrierten Schaltkreises 1 ist eine Verbindung zu einem Schaltkontakt eines Schaltelements S innerhalb des integrierten Schaltkreises vorgesehen. Das Schaltelement S weist ferner einen zweiten Schaltkontakt auf, der mit dem positiven Potential der Referenzspannungsquelle U_Ref und mit dem Anschluss 2 des integrierten Schaltkreises 4 verbunden ist. Schließlich weist das Schaltelement S einen dritten Schaltkontakt auf, an dem die Steuerspannung abgreifbar ist. Ein Schaltglied des Schaltelementes S verbindet entweder das von dem Kondensator zum Anschluss 1 des integrierten Schaltkreises 4 geführte Potential mit der Steuerspannung oder aber es verbindet in der zweiten Stellung des Schaltgliedes die positive Referenzspannung mit der Steuerspannung. Es liegt als Steuerspannung somit entweder die Kondensatorspannung oder aber die Referenzspannung an.
Das Schaltelement S wird von einem Zeitglied T gesteuert.
Die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung ist folgendermaßen:
Nach dem Einschalten der Hochdruckgasentladungslampe – und somit auch der Schaltungsanordnung – ist das Schaltglied des Schaltelementes S zunächst in der Darstellung der 1 in seiner oberen Stellung und verbindet den Ausgang für die Steuerspannung mit dem Anschluss 1, d. h. mit der Kondensatorspannung. Gleichzeitig mit dem Einschalten der Schaltungsanordnung, wird der Kondensator C über den Widerstand R1 aufgeladen.
Nach dem Ablauf einer Zeit t1 wechselt das Schaltglied des Schaltelements S seine untere Stellung und verbindet das positive Potential der Referenzspannung U_Ref mit dem Ausgang für die Steuerspannung. Es liegt dann die konstante Spannung der Referenzspannungsquelle U_Ref als Steuerspannung am Ausgang für die Steuerspannung an. Die an dem Kondensator C anliegende Spannung ist dann für den weiteren Betrieb unerheblich.
Wird die Schaltungsanordnung und die Hochdruckgasentladungslampe ausgeschaltet, wird auch die Referenzspannungsquelle U_Ref abgeschaltet. Der Kondensator C kann sich dann über den ersten Widerstand R1 und den zweiten Widerstand R2 entladen. Wird vor einer vollständigen Entladung des Kondensators C die Hochdruckgasentladungslampe und auch die Schaltungsanordnung wieder eingeschaltet, beginnt der Ladevorgang des Kondensators erneut, er startet jedoch von einen höheren Spannungsniveau am Kondensator. D. h. ein relativ stationärer Zustand der Kondensatorspannung ist schneller erreicht. Dieses entspricht dem tatsächlichen Zustand der Hochdruckgasentladungslampe, deren Verhalten durch die äußere Beschaltung mittels des RC-Gliedes nachgebildet werden soll. Der Ladezustand des Kondensators entspricht in etwa der Temperatur der Hochdruck-Gasentladungslampe.
Durch das Umschalten der Steuerspannung von der Kondensatorspannung auf die Referenzspannung V_Ref nach dem Ablauf der Zeit t1 wird im Dauerbetrieb die Zusatzleistung durch die Referenzspannungsquelle bestimmt. Die Spannung über dem Kondensator spielt keine Rolle. D. h., dass auch eventuelle Leckströme im Kondensator keine Rolle spielen. Eine dadurch gegebenenfalls wegen der geringeren stationären Kondensatorspannung erzeugte Zusatzleistung die zu einer schnelleren Alterung der Hochdruckgasentladungslampe führen würde, entfällt.
Tritt jedoch während der Einschaltphase der Schaltungsanordnung ein Leckstrom auf, wird bei der Aufladung des Kondensators C ein geringerer Wert der Spannung U erreicht, was beim Umschalten auf die Referenzspannung U_ref zu einem Sprung führen kann.

Claims

Schaltungsanordnung für eine Hochdruckgasentladungslampe, – mit der eine Steuerspannung erzeugt wird, in deren Abhängigkeit eine Zusatzleistung gesteuert wird, – die ein RC-Glied (R1, C) aus zumindest einem Kondensator (C) und zumindest einem ohmschen Widerstand (R₁) aufweist, und – die eine Referenzspannungsquelle (U_ref) aufweist, die über den Widerstand (R₁) mit dem Kondensator (C) verbunden ist, so dass ein Ladepfad für den Kondensator (C) über den Widerstand (R₁) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Referenzspannungsquelle (U_ref) abgeschaltet ist, wenn die Hochdruckgasentladungslampe ausgeschaltet ist, so dass die Aufladung der Kondensators (C) erst beim Einschalten der Hochdruckgasentladungslampe und somit auch der Schaltungsanordnung erfolgt, – die Schaltungsanordnung ein gesteuertes Schaltelement (S) aufweist, wobei in einer ersten Stellung des Schaltelements (S) die Steuerspannung der am Kondensator (C) anliegenden Spannung und in einer zweiten Stellung des Schaltelements (S) die Steuerspannung einer Referenzspannung (V_ref) entspricht, – ein Schaltglied des gesteuerten Schaltelementes zwischen einem mit dem Kondensator (C) verbundenen ersten Schaltkontakt und einem mit der Referenzspannungsquelle (U_ref) verbundenen zweiten Schaltkontakt geschaltet wird und – die Steuerspannung an einem dritten Schaltkontakt des gesteuerten Schaltelementes abgegriffen wird.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzspannung (V_ref) von der Referenzspannungsquelle (U_ref) aufgebracht wird.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (S) zeitgesteuert ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (S) in Abhängigkeit von der Änderung der Kondensatorspannung gesteuert wird.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerspannung über einen hochohmigen Ausgang der Schaltungsanordnung abgegriffen wird.
Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu dem RC-Glied (R₁, C) ein zweiter ohmscher Widerstand (R₂) an die Referenzspannungsquelle (U_ref) angeschlossen ist.
Verfahren zum Steuern einer Zusatzleistung beim Einschalten einer Hochdruckgasentladungslampe wobei ein Kondensator (C) eines RC-Glieds (R₁, C) aus dem Kondensator (C) und zumindest einem ohmschen Widerstand (R₁) von einer Referenzspannungsquelle (U_ref) aufgeladen wird, gekennzeichnet dadurch, dass die Referenzspannungsquelle (U_ref) dann abgeschaltet wird, wenn die Hochdruckgasentladungslampe ausgeschaltet wird, so dass die Aufladung des Kondensators (C) erst beim Einschalten der Hochdruckgasentladungslampe und somit auch der Schaltungsanordnung erfolgt, die Steuerspannung nach dem Einschalten der Hochdruckgasentladungslampe und somit auch der Schaltungsanordnung zunächst über den Kondensator (C) abgegriffen wird, die Steuerspannung anschließend vom Kondensator (C) auf eine Referenzspannungsquelle (U_ref) umgeschaltet wird, so dass im Dauerbetrieb die Steuerspannung einer Referenzspannung (V_ref) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschalten zu einem vorbestimmten Zeitpunkt nach dem Einschalten der Hochdruckgasentladungslampe erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschalten dann erfolgt, wenn die Änderung der Kondensatorspannung einen vorbestimmten Betrag unterschreitet.