DE102010041830A1 - Control and regulating device for a gas discharge lamp of a motor vehicle headlight - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung (109) für eine Gasentladungslampe (106) eines Kraftfahrzeugscheinwerfers, wobei die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (109) ein Gehäuse und eine im Inneren des Gehäuses angeordnete Steuerelektronik aufweist, die dazu eingerichtet ist, mindestens eine Betriebsgröße der Gasentladungslampe (106) zu regeln. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (109) weist einen im Inneren des Gehäuses angeordneten Lichtsensor (113) auf und ist dazu eingerichtet, von der Gasentladungslampe (106) erzeugtes Licht auf den Lichtsensor (113) einfallen zu lassen und ein aus dem Lichteinfall resultierendes Signal des Lichtsensors (113) als Istwert durch eine Anpassung der Zufuhr elektrischer Leistung zur Gasentladungslampe (106) in einem geschlossenen Regelkreis (200) auf einen Sollwert zu regeln.The present invention relates to a control and / or regulating device (109) for a gas discharge lamp (106) of a motor vehicle headlight, the control and / or regulating device (109) having a housing and control electronics arranged in the interior of the housing and being set up for this purpose to regulate at least one operating variable of the gas discharge lamp (106). The control and / or regulating device (109) has a light sensor (113) arranged in the interior of the housing and is set up to allow light generated by the gas discharge lamp (106) to fall on the light sensor (113) and a result of the incident light To regulate the signal of the light sensor (113) as an actual value by adjusting the supply of electrical power to the gas discharge lamp (106) in a closed control circuit (200) to a desired value.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung für eine Gasentladungslampe eines Kraftfahrzeugscheinwerfers nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6. Eine solches Steuer- und/oder Regeleinrichtung und ein solches Verfahren ist jeweils per se bekannt.The present invention relates to a control and / or regulating device for a gas discharge lamp of a motor vehicle headlight according to the preamble of
Die bekannte Steuer- und/oder Regeleinrichtung weist ein Gehäuse und eine im Inneren des Gehäuses angeordnete Steuerelektronik auf, die dazu eingerichtet ist, mindestens eine Betriebsgröße der Gasentladungslampe zu regeln. Das bekannte Verfahren sieht eine Regelung einer Betriebsgröße einer Gasentladungslampe eines solchen Kraftfahrzeugscheinwerfers vor.The known control and / or regulating device has a housing and a control electronics arranged in the interior of the housing, which is set up to control at least one operating variable of the gas discharge lamp. The known method provides for a regulation of an operating variable of a gas discharge lamp of such a motor vehicle headlight.
Kraftfahrzeugscheinwerfer sind im Frontbereich eines Fahrzeugs angeordnet und dienen der Ausleuchtung der Fahrbahn vor dem Fahrzeug. Die Gasentladungslampe dient dabei als Lichtquelle, deren Licht vom Scheinwerfer in Form einer gewünschten Lichtverteilung, zum Beispiel einer Abblendlichtverteilung oder Fernlichtverteilung, in das Vorfeld des Scheinwerfers und insbesondere auf die Fahrbahn verteilt wird. Gasentladungslampen weisen einen mit Gas gefüllten Glaskolben auf, in dem sich wenigstens zwei Elektroden befinden. Durch Zünden einer Gasentladung wird zwischen den Elektroden ein Licht emittierender Lichtbogen erzeugt, der durch eine kontinuierliche Nachlieferung elektrischer Leistung zu den Elektroden aufrechterhalten wird. Die Steuerung der Zufuhr der elektrischen Leistung erfolgt über eine dazu eingerichtete Steuer- und oder Regeleinrichtung.Motor vehicle headlights are arranged in the front region of a vehicle and serve to illuminate the road ahead of the vehicle. The gas discharge lamp serves as a light source whose light is distributed by the headlight in the form of a desired light distribution, for example, a low beam distribution or high beam distribution in the apron of the headlamp and in particular on the road. Gas discharge lamps have a glass bulb filled with gas, in which there are at least two electrodes. By igniting a gas discharge, a light-emitting arc is generated between the electrodes, which is maintained by a continuous supply of electrical power to the electrodes. The control of the supply of electrical power via a dedicated control and or regulating device.
Die Funktion der Gasentladungslampe im Scheinwerfer und insbesondere der von ihr erzeugte Lichtstrom, wird durch äußere Einflüsse wie Bordnetzschwankungen, mechanische Beschleunigungen, sowie akustische Resonanzen und Alterungseffekte, etc. beeinflusst.The function of the gas discharge lamp in the headlight and in particular the light flux generated by it, is influenced by external influences such as electrical system fluctuations, mechanical accelerations, as well as acoustic resonances and aging effects, etc.
Um diese äußeren Einflüsse zu kompensieren, werden regelungstechnische Maßnahmen ergriffen, die das Ziel haben, den Lichtstrom der Gasentladungslampe möglichst konstant zu halten. Die bisher verwendeten regelungstechnischen Maßnahmen zum Konstanthalten des Lichtstroms basieren auf dem Umweg der Ermittlung und anschließenden Regelung einer elektrischen Lampenleistung auf einen Sollwert, da diese vom Steuergerät einfach zu messen ist.In order to compensate for these external influences, control measures are taken which aim to keep the luminous flux of the gas discharge lamp as constant as possible. The previously used control measures for keeping constant the luminous flux are based on the detour of the determination and subsequent control of an electric lamp power to a target value, as this is easy to measure from the control unit.
Dies setzt jedoch voraus, dass die Gasentladungslampe die ihr zugeführte und auf einen konstanten Wert geregelte elektrische Leistung in allen Betriebsfällen zu gleichen Teilen in Lichtleistung und Wärme umsetzt, so dass der von der Gasentladungslampe ausgehende Lichtstrom immer mit einem konstanten Proportionalitätsfaktor proportional zur elektrischen Leistung ist.However, this presupposes that the gas discharge lamp converts the electric power supplied to it and regulated to a constant value into light output and heat equally in all operating cases, so that the luminous flux emanating from the gas discharge lamp is always proportional to the electric power with a constant proportionality factor.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Übertragungsfunktion zwischen zugeführter elektrischer Leistung und emittierter Lichtleistung nicht immer exakt konstant ist. Als Folge kommt es deshalb trotz einer Regelung der elektrischen Lampenleistung zu unerwünschten Schwankungen des Lichtstroms, beziehungsweise der Lichtleistung der Gasentladungslampe.However, it has been shown that the transfer function between supplied electrical power and emitted light power is not always exactly constant. As a result, therefore, despite a control of the electric lamp power to unwanted fluctuations in the luminous flux, or the light output of the gas discharge lamp.
Die Übertragungsfunktion ändert sich zum Beispiel durch eine Lampenalterung, Schwankungen der Lampentemperatur, mechanische Beschleunigungen und variierende Lichtbogen-Ansatzpunkte an den Elektroden.The transfer function changes, for example, by lamp aging, lamp temperature variations, mechanical accelerations, and varying arc starting points on the electrodes.
So kann beispielsweise ein Glaskolben der Gasentladungslampe durch Salz-Diffusion und/oder Elektrodenabbrand eingetrübt oder sogar geschwärzt werden. Außerdem weist eine kalte beziehungsweise kühle Gasentladungslampe einen schlechten Wirkungsgrad auf und emittiert dadurch weniger Licht bei gleicher elektrischer Leistung als eine Gasentladungslampe, die ihre Betriebstemperatur erreicht hat. Ferner können durch mechanische Beschleunigungen, wie sie bei Erschütterungen oder Vibrationen des Scheinwerfers beim Befahren einer schlechten Wegstrecke auftreten, Lichteffizienzänderungen durch Lichtbogenauslenkungen, Lichtbogenverlängerungen oder durch ein Auskühlen des Lichtbogens beim Anschlagen an den Glaskolben zur Folge haben.Thus, for example, a glass bulb of the gas discharge lamp can be clouded or even blackened by salt diffusion and / or electrode erosion. In addition, a cold or cool gas discharge lamp has a poor efficiency and thereby emits less light at the same electrical power as a gas discharge lamp, which has reached its operating temperature. Furthermore, by mechanical accelerations, such as occur in vibrations or vibrations of the headlamp when driving on a poor road, light efficiency changes by arc deflections, arc extensions or by cooling the arc when hitting the glass bulb result.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine bessere Konstanz des Lichtstroms, der von einer Gasentladungslampe eines Kraftfahrzeugscheinwerfers ausgeht, auch beim Einwirken äußerer Störeinflüsse zu erzielen.Against this background, the object of the invention is to achieve a better constancy of the luminous flux, which emanates from a gas discharge lamp of a motor vehicle headlight, even when exposed to external disturbances.
Diese Aufgabe wird jeweils mit den Merkmalen des Vorrichtungsanspruchs 1 und des unabhängigen Verfahrensanspruchs 6 gelöst.This object is achieved in each case with the features of the
Mit Blick auf ihre Vorrichtungsaspekte zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung einen im Inneren des Gehäuses angeordneten Lichtsensor aufweist und dazu eingerichtet ist, von der Gasentladungslampe erzeugtes Licht auf den Lichtsensor einfallen zu lassen sowie ein aus dem Lichteinfall resultierendes Signal des Lichtsensors als Istwert durch eine Anpassung der Zufuhr elektrischer Leistung zur Gasentladungslampe in einem geschlossenen Regelkreis auf einen Sollwert zu regeln.With regard to its device aspects, the invention is characterized in that the control and / or regulating device has a light sensor arranged in the interior of the housing and is adapted to let light generated by the gas discharge lamp be incident on the light sensor as well as resulting from the incidence of light Signal of the light sensor as an actual value by adjusting the supply of electrical power to the gas discharge lamp in a closed loop to a setpoint to regulate.
Mit Blick auf ihre Verfahrensaspekte zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, dass ein Signal eines Lichtsensors erfasst wird, der im Inneren des Gehäuses so angeordnet ist, dass er von Licht der Gasentladungslampe beleuchtet wird, und dass ein aus dem Lichteinfall resultierendes Signal des Lichtsensors als Istwert durch eine Anpassung der Zufuhr elektrischer Leistung zur Gasentladungslampe in einem geschlossenen Regelkreis auf einen Sollwert geregelt wird. With regard to its method aspects, the invention is characterized in that a signal of a light sensor is detected, which is arranged in the interior of the housing so that it is illuminated by light of the gas discharge lamp, and that resulting from the light signal of the light sensor as an actual value is controlled by adjusting the supply of electrical power to the gas discharge lamp in a closed loop to a desired value.
Der Erfindung liegt die Idee zu Grunde, den emittierten Lichtstrom direkt zu messen und diesen durch eine Regelung konstant zu halten, und ihn nicht über den Umweg einer Regelung der elektrischen Lampenleistung zu beeinflussen. Es wird also eine Lichtregelung anstelle der sonst üblichen Regelung der elektrischen Leistung realisiert.The invention is based on the idea to measure the emitted luminous flux directly and to keep it constant by a regulation, and not to influence it via the detour of a control of the electric lamp power. So it is realized a light control instead of the usual regulation of electrical power.
Der Einfluss eines nicht in jedem Betriebszustand bekannten, beziehungsweise sich dynamisch ändernden Wirkungsgrades der Gasentladungslampe kann so wirkungsvoll eliminiert werden.The influence of a not known in each operating state, or dynamically changing efficiency of the gas discharge lamp can be effectively eliminated.
Die Wirkung äußerer Einflussfaktoren muss dabei nicht bekannt sein. Somit können neben allen bisher bekannten Einflüssen auch alle bisher nicht oder nur durch enormem Software-Mehraufwand schätzbaren Licht-Reaktionen direkt ausgeregelt werden.The effect of external influencing factors does not have to be known. Thus, in addition to all influences known so far, all the light reactions which have not hitherto been estimable or can only be estimated by enormous software overhead can be corrected directly.
Der Vorteil liegt in einer zuverlässigen und direkten Regelung des von der Gasentladungslampe emittierten Lichtstroms, wobei alle Regelungsanforderungen, die insbesondere durch den Einsatz von neu entwickelten, quecksilberfreien Gasentladungslampen noch verschärft wurden, erfüllt werden können.The advantage lies in a reliable and direct regulation of the luminous flux emitted by the gas discharge lamp, whereby all the control requirements, which were made even more stringent by the use of newly developed mercury-free gas discharge lamps, can be met.
Hierbei wird vorteilhafterweise eine Regelungsqualität bei gleichzeitiger Reduzierung des Aufwandes deutlich erhöht.Here, a control quality is advantageously increased while reducing the effort significantly.
Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Steuer- und/oder Regeleinrichtung zum Betreiben der Gasentladungslampe liegen insbesondere in einer schnellen Lichtregelung zur Dämpfung von Lichtschwankungseffekten. Die Erfindung erlaubt insbesondere eine direkte Ausregelung der Einflüsse von langsamen mechanischen Anregungen, insbesondere im Bereich der mechanischen Lampenresonanz um 18 Hz, aber auch von durch mechanische Schläge und/oder Stöße hervorgerufenen Anregungen.Further advantages of the control and / or regulating device according to the invention for operating the gas discharge lamp are in particular in a fast light control for damping light fluctuation effects. In particular, the invention permits a direct compensation of the effects of slow mechanical excitations, in particular in the range of the mechanical lamp resonance around 18 Hz, but also of excitations caused by mechanical impacts and / or shocks.
Darüber hinaus erlaubt die Erfindung eine direkte Ausregelung der Lichtschwankungseffekte, die bei Elektroden-Spotsprüngen (vom diffus- in den spot-mode) oder bei elektrischen Bordnetz-Spannungs-Schwankungen oder aufgrund akustischer Lampenresonanzen auftreten. Akustische Lampenresonanzen werden elektrisch durch den sogenannten Wandlerripple im Bereich von 120 KHz angeregt.In addition, the invention allows a direct compensation of the light fluctuation effects that occur in electrode spot jumps (from diffuse to spot mode) or in electrical system voltage fluctuations or due to acoustic lamp resonances. Acoustic lamp resonances are electrically excited by the so-called converter ripple in the range of 120 KHz.
Die Erfindung erlaubt ferner eine direkte Ausregelung von Lichtschwankungseffekten, die bei langsamen Schwingungen der Lage der Gasentladungslampe auftreten, wie sie zum Beispiel durch mechanische Quer- oder Längsbeschleunigungen bei Kurvenfahrten und/oder Beschleunigungs- und/oder Bremsvorgängen und/oder Verkippungen angeregt werden.The invention also allows direct compensation of light fluctuation effects that occur in slow oscillations of the position of the gas discharge lamp, as they are excited, for example by mechanical transverse or longitudinal accelerations during cornering and / or acceleration and / or braking and / or tilting.
Ferner erlaubt die Erfindung eine verbesserte Reaktion auf ein Auftreten von Stromnullphasen.Furthermore, the invention allows an improved response to an occurrence of zero current phases.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Erfindung eine Kompensation einer langsam über der Lebensdauer der Gasentladungslampe durch Alterung erfolgenden Lichtstromabnahme erlaubt, die sich nicht unbedingt in der elektrischen Lampenleistung abbildet.A further advantage is that the invention allows a compensation of a decrease in luminous flux that occurs slowly over the life of the gas discharge lamp due to aging, which does not necessarily reflect in the electric lamp power.
Vorteilhaft ist auch, dass eine Kaskadierung von Leistungs- und Stromreglern entfällt und durch deutlich einfachere und damit schnellere Reglerstrukturen in der Software ersetzt werden kann.It is also advantageous that a cascading of power and current regulators is eliminated and can be replaced by much simpler and thus faster controller structures in the software.
Ferner ist vorteilhaft, dass eine bei quecksilberfreien Gasentladungslampen softwareseitig extrem aufwändige Gasentladungslampenzustandserkennung und eine daraus abgeleitete Lichtanlauf-Strategie entfallen kann, weil die Gasentladungslampe in ihrer Anlaufphase nach einem Einschalten mit einer direkt auf das von ihr ausgehende Licht als Regelgröße geregelt werden kann.Furthermore, it is advantageous that a mercury-free gas discharge lamps software extremely expensive gas discharge lamp state detection and a derived light-starting strategy can be omitted, because the gas discharge lamp can be controlled in its start-up phase after switching on with a directly outgoing from her light as a controlled variable.
Ein weiterer großer Vorteil besteht darin, dass die Erfindung eine Kompensation einer bei der Herstellung der Gasentladungslampen auftretenden Chargenstreuung bezüglich der bei gegebener elektrischer Leistung erzielten Lichtintensität durch einen Abgleich am Bandende erlaubt. Das bedeutet, dass alle ein Herstellungswerk verlassenden Gasentladungslampen im Auslieferzustand den gleichen Lichtstrom (im Rahmen der Messtoleranz) aufweisen.A further great advantage is that the invention allows a compensation of a charge spread occurring in the manufacture of the gas discharge lamps with respect to the light intensity achieved for a given electrical power by an adjustment at the band end. This means that all gas discharge lamps leaving a production plant have the same luminous flux (as part of the measuring tolerance) when delivered.
Im Übrigen kann eine direkte Regelung eines Lichtanlaufes realisiert werden. Dabei können die an jeweilige Gasentladungslampentypen adaptierten Leistungsanlaufkennlinen entfallen.Incidentally, a direct control of a light startup can be realized. In this case, the power-on characteristics adapted to the respective types of gas discharge lamps can be dispensed with.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Steuer- und/oder Regeleinrichtung bildet diese zusammen mit der Gasentladungslampe eine starre bauliche Einheit. Die Gasentladungslampe bildet dann mit dem zum Zünden der Gasentladungslampe benötigten Zündgerät und mit dem für den Betrieb der Gasentladungslampe benötigten Steuergerät, das einen DC/DC-Wandler und einen zur Ausführung des Verfahrens programmierten Mikroprozessor aufweist, eine integrale Einheit.In a preferred embodiment of the control and / or regulating device, this forms together with the gas discharge lamp a rigid structural unit. The gas discharge lamp then forms with the ignition device required for igniting the gas discharge lamp and with the required for the operation of the gas discharge lamp control unit, which has a DC / DC converter and one for the execution of the Process programmed microprocessor, an integral unit.
Durch die Anordnung des Lichtsensors im Inneren des Gehäuses des in sich starren Verbundes können Schwierigkeiten vermieden werden, wie sie sonst bei einer außerhalb eines solchen starren Verbundes notwendigen Anordnung des Lichtsensors im Bereich des Reflektors auftreten würden. Diese Schwierigkeiten resultieren aus einer dann erforderlichen zusätzlichen Verkabelung inklusive einer aufwändigen Schirmung und der fehlenden thermischen Kopplung von Steuergerät und Sensor.The arrangement of the light sensor inside the housing of the inherently rigid composite difficulties can be avoided, as would otherwise occur in a necessary outside of such a rigid composite arrangement of the light sensor in the region of the reflector. These difficulties result from additional wiring then required, including elaborate shielding and the lack of thermal coupling of the controller and sensor.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Elektronik der Steuer- und Regeleinrichtung in einem starren Verbund mit der Gasentladungslampe werden diese Schwierigkeiten vermieden. Die Erfindung nutzt den Umstand, dass die Gasentladungslampe auch nach hinten, das heißt in die der Hauptabstrahlrichtung des Scheinwerfers entgegengesetzte Richtung, abstrahlt. Ein Teil des von der Gasentladungslampe abgestrahlten Lichtes fällt bei der Erfindung direkt auf die Elektronik der Steuer- und/oder Regeleinrichtung, wo es dann einfach auf der Leiterplatte mit dem Lichtsensor gemessen werden kann.The inventive arrangement of the electronics of the control and regulating device in a rigid composite with the gas discharge lamp, these difficulties are avoided. The invention utilizes the fact that the gas discharge lamp also radiates to the rear, that is to say in the direction opposite the main emission direction of the headlight. Part of the light emitted by the gas discharge lamp falls in the invention directly to the electronics of the control and / or regulating device, where it can then be easily measured on the circuit board with the light sensor.
Alle benötigten Einrichtungen zum Betreiben der Gasentladungslampe können auf einer Platine in einem Gehäuse der Steuer- und/oder Regeleinrichtung angeordnet werden, wobei der Lichtsensor der erfindungsgemäßen Steuer- und/oder Regeleinrichtung auch auf der Platine im Innern des Gehäuses angeordnet ist. Mehrere, zum Beispiel stapelbare Platinen können natürlich auch in dem Gehäuse angeordnet sein. Das Zusammenfassen zur integralen Einheit vereinfacht das Einsetzen und Anschließen der Gasentladungslampe im Scheinwerfer erheblich. Außerdem kann der Lichtsensor wie gewünscht in der Steuer- und/oder Regeleinrichtung positioniert werden.All the required devices for operating the gas discharge lamp can be arranged on a circuit board in a housing of the control and / or regulating device, wherein the light sensor of the control and / or regulating device according to the invention is also arranged on the board in the interior of the housing. Of course, several, for example, stackable boards can of course also be arranged in the housing. The combination of the integral unit greatly simplifies the insertion and connection of the gas discharge lamp in the headlight. In addition, the light sensor can be positioned as desired in the control and / or regulating device.
Durch die direkte Anordnung des Lichtsensors auf der Platine der Steuer- und/oder Regeleinrichtung ergibt sich vorteilhafterweise eine thermische Kopplung zwischen dem Lichtsensor und der Elektronik, die einen Ausgleich von mit der Temperatur driftenden Größen erlaubt. Außerdem haben externe Störquellen, die das empfindliche Analogsignal des Lichtsensors verfälschen könnten, im Wesentlichen keinen Einfluss, da keine langen Verbindungsleitungen nötig sind, die abgeschirmt werden müssten.The direct arrangement of the light sensor on the board of the control and / or regulating device advantageously results in a thermal coupling between the light sensor and the electronics, which allows compensation of variables drifting with the temperature. In addition, external sources of interference that could corrupt the sensitive analog signal of the light sensor have essentially no effect, since there is no need for long connecting lines that would need to be screened.
In der bevorzugten Ausgestaltung der Steuer- und/oder Regeleinrichtung weist die starre bauliche Einheit eine Öffnung auf, die relativ zu einem Brennraum der Gasentladungslampe und zu dem Lichtsensor so angeordnet ist, dass aus dem Brennraum emittiertes Licht teilweise auf den Lichtsensor fällt. Durch die starre bauliche Einheit kann der Lichtsensor genau auf der Platine positioniert werden, so dass ein signifikanter Anteil des von der Gasentladungslampe emittierten Lichts durch die Öffnung direkt auf den Lichtsensor gelangt. Das bedeutet vorteilhafterweise, dass die Steuer- und/oder Regeleinrichtung während des gesamten Betriebs der Gasentladungslampe kontinuierlich den emittierten Lichtstrom überwachen kann. Bei Abweichungen von einem vordefinierten Sollwert kann die Steuer- und/oder Regeleinrichtung den Lichtstrom über ein angepasstes Stellsignal für den DC/DC-Wandler sofort nachregeln. Der DC/DC-Wandler ist dazu eingerichtet, eine Betriebsspannung für die Gasentladungslampe zu erzeugen. Dabei wird eine Spannung des Bordnetzes des Kraftfahrzeuges durch die Steuer- und/oder Regeleinrichtung überwacht, so dass der DC/DC-Wandler ergänzend in Abhängigkeit von den Schwankungen der Bordnetzspannung gesteuert werden kann.In the preferred embodiment of the control and / or regulating device, the rigid structural unit has an opening which is arranged relative to a combustion chamber of the gas discharge lamp and to the light sensor so that light emitted from the combustion chamber partially falls on the light sensor. Due to the rigid structural unit, the light sensor can be positioned exactly on the circuit board, so that a significant portion of the light emitted by the gas discharge lamp passes through the opening directly onto the light sensor. This advantageously means that the control and / or regulating device can continuously monitor the emitted luminous flux during the entire operation of the gas discharge lamp. In the case of deviations from a predefined setpoint, the control and / or regulating device can readjust the luminous flux immediately via an adapted control signal for the DC / DC converter. The DC / DC converter is configured to generate an operating voltage for the gas discharge lamp. In this case, a voltage of the vehicle electrical system of the motor vehicle is monitored by the control and / or regulating device, so that the DC / DC converter can be additionally controlled in dependence on the fluctuations of the vehicle electrical system voltage.
In einer weiteren Ausführungsform kann die erfindungsgemäße Steuer- und/oder Regeleinrichtung einen Lichtleiter aufweisen, der dazu eingerichtet ist, aus dem Brennraum der Gasentladungslampe emittiertes Licht teilweise auf den Lichtsensor zu leiten. Der Lichtleiter arbeitet üblicherweise nach den Regeln der Totalreflexion und weist deshalb auf der Übertragungsstrecke des emittierten Lichts so gut wie keine Verluste auf. Bei Abweichungen von einem vordefinierten Sollwert kann auch hier die Steuer- und/oder Regeleinrichtung den Lichtstrom über ein angepasstes Stellsignal für den DC/DC-Wandler sofort nachregeln.In a further embodiment, the control and / or regulating device according to the invention can have an optical waveguide which is set up to partially guide light emitted from the combustion chamber of the gas discharge lamp to the light sensor. The light guide usually operates according to the rules of total reflection and therefore has virtually no losses on the transmission path of the emitted light. In the event of deviations from a predefined setpoint value, the control and / or regulating device can also immediately readjust the luminous flux via an adapted control signal for the DC / DC converter.
Vorzugsweise geschieht die Regelung mit einem Regler mit einer PI-Regelcharakteristik. Dabei können die Regelparameter (P-Anteil, I-Anteil) so vorbestimmt sein, dass Abweichungen des Istwerts von dem Sollwert in einer Zeitspanne von 1 bis 2 Millisekunden ausgeregelt werden. Um jede mögliche Störung des von der Gasentladungslampe emittierten Lichtstroms so auszuregeln, dass für das menschliche Auge keine sichtbare Beeinträchtigung der Lichtstärke bzw. des Lichtstroms erkennbar ist, ist die Regelung so schnell, dass die dynamische, visuelle Empfindlichkeit des menschlichen Auges unterschritten wird. Die Struktur eines Regelkreises reduziert sich dabei auf einen einfachen PI-Lichtregelkreis mit unterschiedlichen Störeinkopplungen, der ohne großen Aufwand realisiert werden kann.Preferably, the control is done with a controller with a PI control characteristic. In this case, the control parameters (P component, I component) can be predetermined in such a way that deviations of the actual value from the desired value are corrected in a time interval of 1 to 2 milliseconds. In order to correct any possible disturbance of the luminous flux emitted by the gas discharge lamp in such a way that no visible impairment of the luminous intensity or the luminous flux is recognizable to the human eye, the regulation is so fast that the dynamic, visual sensitivity of the human eye is undershot. The structure of a control loop is reduced to a simple PI light control loop with different interference couplings, which can be realized without much effort.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren.Further advantages will be apparent from the dependent claims, the description and the attached figures.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Zeichnungen drawings
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigen, jeweils in schematischer Form:An embodiment of the invention is illustrated in the drawings and will be explained in more detail in the following description. Show, in schematic form:
Gleiche Bezugszeichen bezeichnen dabei durchgehend gleiche oder zumindest ihrer Hauptfunktion nach gleiche Elemente.The same reference numerals designate the same or at least their main function according to the same elements throughout.
Im Einzelnen zeigt die
Im Inneren des Gehäuses
Die Gasentladungslampe
Außerdem ist auf der Platine
Beim Betrieb der Gasentladungslampe
Für die Zündung wird zunächst ein Zündspannungsimpuls an die Elektroden angelegt. Der Zündspannungsimpuls ist sehr kurz und führt zu einer Ionisierung von Gasteilchen im elektrischen Feld zwischen den Elektroden. Die Höhe der impulsförmigen Zündspannung liegt bei handelsüblichen Gasentladungslampen für KFZ-Scheinwerfer zwischen 20 und 30 Kilovolt.For ignition, an ignition voltage pulse is first applied to the electrodes. The ignition voltage pulse is very short and leads to ionization of gas particles in the electric field between the electrodes. The level of the pulsed ignition voltage is between 20 and 30 kilovolts for commercially available gas discharge lamps for motor vehicle headlamps.
In einer als Übernahme bezeichneten Phase wird anschließend eine in einem Booster-Kondensator gespeicherte Energie dazu verwendet, die ionisierten Gasteilchen so stark zu beschleunigen, dass sich durch Stoßionisationen ein lawinenartiger Ladungsdurchbruch zwischen den Elektroden einstellt, der den Lichtbogen zündet und aufrechterhält.In a phase referred to as takeover, an energy stored in a booster capacitor is then used to accelerate the ionized gas particles to such an extent that an avalanche-like charge breakdown occurs between the electrodes by impact ionization, which ignites and sustains the arc.
Dabei nimmt die Spannung des vorher auf ca. 400 Volt aufgeladenen Booster-Kondensators auf eine sich im stabilen Betrieb einstellende Brennspannung ab. Für Hg-haltige Lampen liegt diese bei ca. 80 Volt. Hg-freie Lampen werden mit einer Brennspannung von 43 Volt betrieben. Allgemein gilt, dass die Brennspannung je nach Ausführung der Lampe zwischen 30 Volt und 120 Volt liegen kann. Die Übernahmephase ist zum Beispiel einige hundert Mikrosekunden lang.The voltage of the previously charged to about 400 volts booster capacitor decreases to a set in stable operation burning voltage. For Hg-containing lamps this is about 80 volts. Hg-free lamps are operated with a burning voltage of 43 volts. Generally speaking, the burning voltage can be between 30 volts and 120 volts, depending on the design of the lamp. The acquisition phase, for example, is a few hundred microseconds long.
Im Anschluss an die Übernahme erfolgt ein Anlauf der Gasentladungslampe mit einem vorübergehenden Gleichstrombetrieb, der dem schnellen Aufheizen der Elektroden dient Eine typische Länge einer Gleichstromphase liegt bei 50 Millisekunden. An eine erste Gleichstromphase schließt sich in der Regel eine zweite Gleichstromphase gleicher Länge mit umgekehrter Polarität an.Following the takeover, the gas discharge lamp starts up with a temporary DC operation, which serves to heat the electrodes quickly. A typical length of a DC phase is 50 milliseconds. A first DC phase is usually followed by a second DC phase of the same length with the opposite polarity.
Anschließend wird die Gasentladungslampe im Normalbetrieb mit einer Wechselspannung mit einer Frequenz von 250 Hz bis 800 Hz, insbesondere ca. 400 Hz und einem von der Ausführung der Lampe abhängigen Wert der Brennspannung zwischen den beiden Elektroden betrieben, der zwischen 30 und 120 Volt liegt. Der Betrieb mit Wechselspannung dient einer Begrenzung eines Elektrodenabbrandes. Zu Beginn des Wechselstrombetriebs wird die Gasentladungslampe noch mit einer über ihrer Nennleistung liegenden elektrischen Leistung betrieben, um eine Aufheizung der Elektroden zu bewirken. Die Aufheizung der Elektroden begünstigt die Einstellung eines stabil brennenden Lichtbogens. Die Leistung wird dann allmählich im Verlauf einer Zeitspanne von einigen Sekunden bis zu wenigen Minuten auf die Nennleistung reduziert. Diese Phase wird ebenfalls noch dem Anlauf zugerechnet. Als Anlauf wird damit insgesamt eine Phase bezeichnet, in der die Gasentladungslampe bei einem Einschaltvorgang vorübergehend mit einer im Vergleich zu ihrer Nennleistung erhöhten Leistung betrieben wird.Subsequently, the gas discharge lamp is operated in normal operation with an alternating voltage with a frequency of 250 Hz to 800 Hz, in particular about 400 Hz and a dependent on the execution of the lamp value of the burning voltage between the two electrodes, which is between 30 and 120 volts. Operation with AC voltage serves to limit an electrode burn-off. At the beginning of the AC operation, the gas discharge lamp is still operated with a lying above their rated power electrical power to cause heating of the electrodes. The heating of the electrodes favors the setting of a stable burning arc. The power is then gradually reduced to nominal power over a period of a few seconds to a few minutes. This phase is also added to the startup. As a start, a phase is generally designated, in which the gas discharge lamp is temporarily operated at a switch-on with an increased power compared to their rated power.
Der die Zündgerätfunktion übernehmende Teil der Steuer- und/oder Regeleinrichtung
Die Steuergerätfunktionen übernehmenden Teile der Steuer- und/oder Regeleinrichtung
Im Übrigen ist die Steuer- und Regeleinrichtung
In der dargestellten Ausgestaltung ist zwischen der Steuer- und/oder Regeleinrichtung
Der Sockel
In einer weiteren Ausgestaltung könnte das Licht auch über einen Lichtleiter von der Gasentladungslampe
Das in
Am Rande sei bemerkt, dass das Lichtmodul
An einer Unterseite der Steuer- und/oder Regeleinrichtung
Der Block
Der Lichtbogen
Der Lichtbogen
In einer Verknüpfung
Der Regelalgorithmus ist daher so vorbestimmt, dass die Rückwirkung des Istwerts L_IST auf die Stellgröße dazu führt, dass Abweichungen des Istwertes L_IST vom Sollwert L_SOLL im zeitlichen Mittel verringert werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung besitzt der Regler
Der Block
Es ist ein besonderer Vorteil, dass sich die vorgestellte Regelung der Gasentladungslampe
Die PI-Charakteristik erlaubt ein Ausregeln der genannten Störungen in einer Zeitspanne von ein bis zwei Millisekunden. Diese Zeit ist kürzer als die Reaktionszeit des menschlichen Sehsinns, so dass möglicherweise nach der Ausregelung noch verbleibende Schwankungen der Lichtleistungen nicht wahrgenommen werden.The PI characteristic allows a balancing of said disturbances in a period of one to two milliseconds. This time is shorter than the reaction time of the human visual sense, so that possibly remaining fluctuations of the light outputs are not perceived after the regulation.
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