DE19532165B4

DE19532165B4 - Schaltungsanordnung zum Starten und Betreiben einer Entladungslampe

Info

Publication number: DE19532165B4
Application number: DE19532165A
Authority: DE
Inventors: Masayasu Yamashita; Atsushi Toda; Goichi Oda
Original assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Koito Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1994-09-02
Filing date: 1995-08-31
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2015-09-01
Also published as: GB2292843B; JP3197166B2; US5572094A; DE19532165A1; GB9517363D0; GB2292843A; JPH0878175A

Abstract

Schaltungsanordnung zum Starten und Betreiben einer Entladungslampe, enthaltend
– eine steuerbare Gleichspannungsversorgungsschaltung (5) zum Erhöhen und/oder Vermindern einer Gleichspannung;
– einen Wechselrichter (6) zum Umwandeln der Ausgangsspannung der Gleichspannungsversorgungsschaltung (5) in eine Wechselspannung, mit der die Entladungslampe betrieben wird,
– eine Strom/Spannungsdetektoschaltung (11), aufweisend:
– einen Lampenspannungsdetektor (18) zum Erfassen einer der Entladungslampe (8) zugeführten Spannung oder eines dieser entsprechenden Signals;
– einen Lampenstromdetektor (16, 19) zum Erfassen des durch die Entladungslampe (8) fließenden Stroms oder eines diesem entsprechenden Signals;
– eine Steuerschaltung (10) zum Steuern der Gleichspannungsversorgungsschaltung (5) im Sinne einer Veränderung von deren Ausgangsspannung in Abhängigkeit von Signalen vom Lampenspannungsdetektor (18) und vom Lampenstromdetektor (16, 19) und zum Ausführen einer Steuerung der Stromversorgung der Entladungslampe (8) in Übereinstimrung mit einer vorbestimmten Steuerkurve, die eine Charakteristik der Lampenspannung über dem Lampenstrom widerspiegelt, enthaltend:
– einen Dauerleistungssteuerkreis (14) zum Steuern der Stromversorgung der...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Starten und Betreiben einer Entladungslampe, die die Zeit verkürzen kann, die erforderlich ist, um einen stetigen Lichtstrom zu erzielen, wenn die Entladungslampe, sofort nachdem sie ausgeschaltet wurde, wieder eingeschaltet wird.
Neuerdings wird kompakten Halogen-Metalldampflampen, die an die Stelle von Glühlampen treten sollen, eine größere Aufmerksamkeit geschenkt. Eine bekannte Schaltungsanordnung für eine Halogen-Metalldampflampe eines Fahrzeuges ist so gestaltet, daß sie eine Gleichspannungsversorgung verwendet in der Art, daß die zugeführte Gleichspannung, nachdem sie erhöht wurde, in eine Wechselspannung mit einer rechteckigen Wellenform umgewandelt wird, die dann wiederum der Halogen-Metalldampflampe zugeführt wird.
Wegen des langsamen Startens einer solchen Halogen-Metalldampflampe aus dem kalten Zustand heraus (hier im weiteren als "Kaltstart" bezeichnet), wurde bei einem bekannten Steuerungsverfahren zeitweilig eine Leistung, die größer ist als die Nennleistung, zu Beginn des Anschaltens der Halogen-Metalldampflampe zugeführt, um das Anschalten der Lampe zu beschleunigen und somit die ansteigende Charakteristik des Lichtflusses zu verbessern.
13 zeigt beispielhaft eine Lampensteuerkurve a, die auf der horizontalen Achse die Lampenspannung (VL) zeigt und auf der vertikalen Achse den Lampenstrom (IL).
Eine Steuerungskurve a kann bezüglich VL in drei Abschnitte unterteilt werden. In einem Abschnitt Aa, in dem VL minimal ist, wird IL maximal, wohingegen in einem Abschnitt AC, in dem VL groß ist, eine nahezu konstante Leistungssteuerung mit fast der Nennleistung entlang der Steuerlinie, die man durch lineare Näherung einer Kurve konstanter Leistung erhält, durchgeführt wird. Im Diagramm ist mit "Ps" der Betriebspunkt bezeichnet, bei dem Spannung und Strom ihre Nennwerte annehmen.
Im Abschnitt Ab, der sich zwischen den Abschnitten Aa und Ac befindet, wird die Steuerung so durchgeführt, daß IL sinkt, wenn VL steigt.
Wenn die Halogen-Metalldampflampe sofort nach ihrem Ausschalten wieder eingeschaltet wird (hier nachfolgend mit "Warmstart" bezeichnet), benötigt die oben beschriebene Anschaltsteuerung etwas mehr Zeit, bis der Lichtfluß der Halogen-Metalldampflampe den stabilen Pegel erreicht, da die Anschaltbeschleunigungssteuerung im Abschnitt Ab nicht oder nicht wirksam durchgeführt wird.
Wie in 13 gezeigt, wird beim Übergang von Punkt Ph zum Punkt Ps beim Warmstart entlang der Linie konstanter Leistung die Anschaltbeschleunigungssteuerung im Abschnitt Ab nicht durchgeführt und beim Übergang vom Punkt Pi auf der Steuerlinie im Abschnitt Ab zum Punkt Ps ist die Anschaltbeschleunigungssteuerung im Abschnitt Ab unzulänglich. Wie die Kurve b in 14 zeigt, ist die Änderung des Lichtflusses L der Halogen-Metalldampflampe vom ansteigenden Punkt bis zum Punkt, an dem der stabile Pegel erreicht wird, nur sehr allmählich, so daß es Zeit braucht, bis der Lichtfluß den stabilen Pegel erreicht. 14 zeigt ein Beispiel der Änderung des Lichtflusses beim Warmstart, wobei die Zeit t auf der horizontalen Achse angegeben ist und der Lichtfluß L auf der vertikalen Achse (dessen stabiler Pegel ist mit 100% bezeichnet).
Aus der EP 0 536 535 A1 ist eine Schaltungsanordnung zum Starten und Betreiben einer Entladungslampe bekannt, mit einer Steuerschaltung zum Steuern der Stromversorgung der Entladungslampe, die einen Dauerleistungssteuerkreis zum Steuern der Stromversorgung der Lampe in einem Dauerlastbereich, eine erste Anschaltbeschleunigungssteuerung zum Steuern der Lampe bei einem Kaltstart und eine zweite Anschaltbeschleunigungssteuerung zum Steuern der Lampe bei einem Warmstart aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Starten und Betreiben einer Entladungslampe zu schaffen, die auch bei einem Wiedereinschalten nach kurzer Ausschaltdauer einen guten Lichtfluß gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Erfindungsgemäß wird die Steuerung der der Lampe zugeführten Leistung bis zum Erreichen des Niveaus der Dauerlaststeuerung, basierend auf den jeweiligen Ausgängen einer ersten Anschaltbeschleunigungssteuerschaltung und einer zweiten Anschaltbeschleunigungssteuerschaltung so ausgeführt, daß zu Beginn der Aasschaltung unmittelbar nach einer Ausschaltung in einem ersten Ausschalt-Zeitbereich in Abhängigkeit von einer Ausschaltzeitdauer der Lampe die zweite Anschaltbeschleunigungs-Steuerschaltung für eine vorbestimmte Zeit eine Ausgangsspannung abgibt, die größer ist als die Ausgangsspannung der ersten Anschaltbeschleunigungssteuerschaltung und nach Verstreichen der vorbestimmten Zeitperiode die erste Anschaltbeschleunigungssteuerschaltung eine Ausgangsspannung abgibt, die größer als die Ausgangsspannung der zweiten Anschaltbeschleunigungssteuerung ist. Ab Beginn der Anschaltung nach einer Ausschaltzeitdauer in einem zweiten Ausschalt-Zeitbereich, die größer als die Ausschalt-Zeitdauer in einem ersten Ausschalt-Zeitbereich ist, gibt die zweite Anschaltbeschleunigungssteuerschaltung eine Ausgangsspannung ab, die kleiner als die Ausgangsspannung der ersten Anschaltbeschleunigungssteuerung ist. Mit einer solchen Schaltungsanordnung wird ein guter Lichtfluss, auch wenn die Entladungslampe nach einer kurzen Ausschaltdauer wieder eingeschaltet wird, erzielt.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher beschrieben.
1 ist ein Schaltungsblockdiagramm, das die Struktur einer Schaltungsanordnung für eine Entladungslampe gemäß der Erfindung zeigt;
2 ist ein Schaltungsblockdiagramm, das die wesentlichen Teile der Schaltungsanordnung für eine Entladungslampe gemäß der Erfindung zeigt;
3 ist ein Diagramm, das die Struktur eines Ausschaltzeitdetektors zeigt;
4 ist ein Diagramm, das eine andere Struktur eines Ausschaltzeitdetektors zeigt;
5 ist ein Diagram, das eine weitere Struktur eines Ausschaltzeitdetektors zeigt, der sich von denen der 3 und 4 unterscheidet;
6 ist ein Diagramm, das eine weitere Struktur eines Ausschaltungszeitdetektors zeigt, der sich von denen der 3 bis 5 unterscheidet;
Die 7 bis 11 zeigen Kurven, die die zeitabhängigen Änderungen der Ausgangsspannung V12 einer ersten Anschaltbeschleunigungssteuerung und die Ausgangsspannung V13 einer zweiten Anschaltbeschleunigungssteuerung darstellen.
7 ist eine Kurve für die kürzeste Ausschaltzeit einer Halogen-Metalldampflampe;
8 ist eine Kurve, bei der die Ausschaltzeit der Halogen-Metalldampflampe etwas länger ist als in 7;
9 ist eine Kurve, bei der die Ausschaltzeit der Halogen-Metalldampflampe länger ist als in 8;
10 ist eine Kurve, bei der die Ausschaltzeit der Halo- gen-Metalldampflampe länger ist als in 9;
11 zeigt eine Kurve, die die zeitabhängigen Änderungen der Ausgangsspannungen V12 und V13 beim Kaltstart einer Halogen-Metalldampflampe darstellt;
12 zeigt eine Kurve, die schematisch ein Beispiel der zeitabhängigen Änderung des Lichtflusses einer Halogen-Metalldampflampe beim Warmstart unter der Steuerung einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung darstellt;
13 ist eine Kurve, die beispielhaft die Steuerungskurve zeigt, die die Charakteristik der Lampenspannung über dem Lampenstrom festlegt; und
14 zeigt eine Kurve, die schematisch die zeitabhängige Änderung des Lichtflusses beim Warmstart, bei einer konventionellen Schaltungsanordnung darstellt.
Eine Schaltungsanordnung für eine Entladungslampe gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen genau beschrieben.
1 zeigt ein Schaltungsblockdiagramm, das die Gesamtstruktur einer Schaltungsanordnung 1 zeigt. Die Schaltungsanordnung 1 umfaßt eine Batterie 2, die zwischen den Gleichspannungseingangsanschlüssen 3 und 3' angeordnet ist, einen Beleuchtungsschalter 4, der sich in der Leitung befindet, die den positiven Eingangsanschluß einer Gleichspannungsversorgungsschaltung 5 mit dem Gleichspannungseingangsanschluß 3 (dem positiven Anschluß der Batterie 2) verbindet. Die Gieichspannungsversorgungsschaltung 5 kann so gestaltet sein, daß sie neben der Verstärkungssteuerung auch die Spannungsverminderungssteuerung durchführt.
Die Schaltungsanordnung 1 umfaßt ferner einen Wechselrichter 6, eine Zündschaltung 7 und eine Steuerschaltung 10. Der Wechselrichter 6 wandelt die Gleichspannungsausgangsspannung der Gleichspannungsversorgungsschaltung 5 in eine Spannung mit rechteckiger Wellenform. Die Zündungsschaltung 7 erzeugt einen Triggerimpuls, wenn die Halogen-Metalldampflampe 8 aktiviert wird und überlagert diesen Impuls der Ausgangsspannung des Wechselrichters 6. Die Ausgangsspannung der Zündschaltung 7 wird der Halogen-Metalldampflampe 8 zugeführt, die mit den Wechselspannungsausgangsspannungsanschlüssen 9 und 9' verbunden ist.
Die Steuerschaltung 10, die die Ausgangsspannung der Gleichspannungsversorgungsschaltung 5 steuert, weist einen Strom/Spannungsdetektor 11, eine erste Anschaltbeschleunigangssteue rung 12, eine zweite Anschaltbeschleunigungssteuerung 13, eine Dauerleistungssteuerung 14 und einen Pulsbreitenmodulator 15 auf.
Der Strom-/Spannungsdetektor 11 dient dazu, Signale zu detektieren, die dem Lampenstrom und der Lampenspannung entsprechen. Die Ausgangsspannung der Gleichspannungsversorgungsschaltung 5 wird in den Strom-/Spannungsdetektor 11 gegeben. In den Strom-/Spannungsdetektor 11 wird auch das Detektionssignal, das dem Ausgangsstrom der Gleichspannungsversorgungsschaltung entspricht, in einer Spannungsform, die durch einen Stromdetektorwiderstand 16 in der Erdleitung, die die Gleichspannungsversorgungsschaltung 5 mit dem Wechselrichter 6 verbindet, geliefert wird, gegeben. Obwohl die Lampenspannung und der Lampenstrom direkt detektiert werden können, werden in dieser Ausführungsform die ihnen gleichwertigen Signale detektiert.
Die erste Anschaltbeschleunigungssteuerung 12 dient dazu, eine Lichtsteuerung beim Kaltstart während des Übergangs von eifern Punkt, bei dem die Lampenspannung minimal ist, zu einem Punkt, bei dem die Lampenspannung auf den Nennwert für die Dauerleistungssteuerung angestiegen ist (siehe Abschnitt Ab in 13), durchzuführen. Das Spannungsdetektionssignal vom Strom/Spannungsdetektor 11 wird in die erste Anschaltbeschleunigungssteuerung 12 eingegeben.
Die zweite Anschaltbeschleunigungssteuerung 13 dient dazu, Leistung, die gleich oder größer als die Nennleistung ist, der Halogen-Metalldampflampe 8 beim Warmstart zuzuführen.
Die Dauerleistungssteuerung 14 führt eine Steuerung im Dauerleistungsabschnitt durch (entspricht dem Abschnitt Ac in 13). Diese Dauerleistungssteuerung 14 empfängt die Strom- und Spannungsdetektionssignale vom Strom-/Spannungsdetektor 11.
Die Ausgangsspannungen der ersten Anschaltbeschleunigungssteuerung 12, der zweiten Anschaltbeschleunigungssteuerung 13 und der Dauerleistungssteuerung 14 werden zusammengezählt und das sich ergebende Signal wird zum Pulsbreitenmodulator 15 gesandt.
Ein von dem Pulsbreitenmodulator 15 erzeugtes Steuersignal wird zur Gleichspannungsversorgungsschaltung 5 rückgeführt.
2 zeigt schematisch die Struktur des Strom-/Spannungsdetektors 11, der ersten Anschaltbeschleunigungssteuerung 12, der zweiten Anschaltbeschleunigungssteuerung 13 und der Dauerleistungssteuerung 14.
Der Strom-/Spannungsdetektor 11 umfaßt zwei Operationsverstärker 18 und 19. Die Ausgangsspannung der Gleichspannungsversorgungsschaltung 5 wird durch Spannungsteilerwiderstände 17 und 17' geteilt, und die sich ergebende Spannung wird dem Operationsverstärker 18 zugeführt, der als Spannungspuffer ausgeführt ist. Die Anschlußspannung des Stromdetektionswiderstandes 16 wird dem Operationsverstärker 19 zugeführt, der als Differentialverstärker ausgeführt ist. Genauer gesagt, ist ein Ende des Stromdetektionswiderstandes 16 mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 19 über einen Widerstand 20 verbunden, der andere Anschluß des Widerstandes 16 ist über die Widerstände 21 und 21' geerdet und der nicht invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 19 ist zwischen den beiden Widerständen 21 und 21' angeschlossen.
Die erste Anschaltbeschleunigungssteuerung 12 besitzt einen Operationsverstärker 22 und Puffer 23 und 24. Der Operationsverstarker 22, der als invertierender Differenzverstärker ausgeführt ist, besitzt einen invertierenden Eingangsanschluß, der über den Widerstand 25 mit dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 18 verbunden ist und einen nichtinvertierenden Eingangsanschluß, dem von einer Konstantspannungsverstärkung E0 eine Referenzspannung zugeführt ist. Der Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 22 ist mit dem Eingangsanschluß des Puffers 23 verbunden. Eine Konstantzeitschaltung 26 ist in der Ausgangsstufe des Puffers 23 vorgesehen. Die Konstantzeitschaltung 26 besitzt einen Kondensator 27, einen Widerstand 28 und eine parallel dazu angeordnete Serienschaltung eines Widerstandes 29 und einer Zenerdiode 30.
Der parallel angeordnete Kondensator 27 und der Widerstand 28 besitzen ein Ende, das über den Widerstand 31 mit dem Ausgangsanschluß des Puffers 23 verbunden ist. Den anderen Enden des Kondensators 27 und des Widerstandes 28 wird eine Referenzspannung (mit "E1" bezeichnet) zugeführt.
Der Widerstand 29 und die Zenerdioade 30 sind parallel zum Widerstand 28 angeordnet. Die Zenerdiode 30 besitzt eine Kathode, die mit einem Ende des Widerstandes 29 verbunden ist und eine Anode, der die Referenzspannung E1 zugeführt wird.
Der Puffer 24 besitzt einen Eingangsanschluß, der über einen Widerstand 31 mit dem Ausgangsanschluß des Puffers 23 verbunden ist und einen Ausgangsanschluß, der über die Widerstände 32 und 32' geerdet ist. Eine Spannung, die von einem Knoten Pa zwischen den Widerständen 32 und 32' abgeleitet wird, wird zum Pulsbreitenmodulator 15 gesandt.
Die Dauerleistungssteuerung 14 ist als invertierender Differenzverstärker, der einen Operationsverstärker 33 verwendet, ausgeführt. Der invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 33 ist mit dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 19 über einen Widerstand 34 und mit dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 18 über eine Widerstand 35 verbunden. Eine Referenzspannung von einer Konstantspannungsversorgung E2 ist dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 33 zugeführt.
Der Operationsverstärker 33 ist über einen Widerstand 36 mit dem Knoten Pa zwischen den Widerständen 32 und 32' verbunden. Die Ausgangsspannung der ersten Anschaltbeschleunigungssteuerung 12 und die Ausgangsspannung der Dauerleistungssteuerung 14 werden am Knoten Pa addiert und das Ergebnis wird der Pulsbreitenmodulator 15 zugeführt.
Solche Schaltungen funktionieren in der Art, daß der Knoten Pa durch die PWM gesteuerte Rückkopplungssteuerung immer auf konstantem Potential gehalten wird. Unter der Dauerleistungssteuerung mit einer Ausgangsspannung (Vo) der Gleichspannungsversorgungsschaltung 5, die den Nennwert aufweist, wird die Steuerung derart ausgeführt, daß der Wert einer addierenden Gleichung, die durch die lineare Kopplung des Stromdetektionssignals (IS) und des Spannungsdetektionssignals (VS) vom Strom-/Spannungsdetektor 11 gewonnen wird, konstant wird. Anders gesagt, der Ausgangsstrom (Io) der Gleichspannungsversorgungsschaltung 5 und die Ausgangsspannung Vo werden so gegenseitig gesteuert, daß der Wert einer linearen Gleichung, die man durch die lineare Näherung der Dauerleistungskurve erhält, konstant wird. Wenn beispielsweise der Wert von Vo groß ist, wird der Wert von Io kleiner und wenn der Wert von Vo abfällt, steigt der Wert von Io. Wenn der Wert von Vo klein ist, wird die erste Anschaltbeschleunigungssteuerung 12 aktiviert, um das Potential seines Ausgangsanschlusses (Potential an einem Knoten Pb) auf einen größeren Wert zu setzen, als das Potential an Knoten Pa. Daher wird der Wert von Io umso größer, je kleiner der Wert von Vo wird.
Wenn die Konstantzeitschaltung 26 in der ersten Anschaltbeschleunigungssteuerung 12 nicht berücksichtigt wird, wird die Steuerlinie im Abschnitt Ab (siehe die durchgezogene Steuerlinie im Abschnitt Ab in 13) gerade. Das Vorsehen der Konstantzeitschaltung 26 verwandelt jedoch die Steuerlinie im Abschnitt Ab in eine gekrümmte Kurve mit einem exponentiellen Abfall, wobei der Anstieg der Lampenspannung sich sanft gegen die Dauerleistungssteuerlinie im Gebiet Ac annähert, wie das durch die gestrichelte Kurve in 13 angezeigt ist.
Die zweite Anschaltbeschleunigungssteuerung 13 umfaßt einen Ausschaltzeitdetekor 37 und einen Puffer 38, wie das in 2 gezeigt ist.
Der Ausschaltzeitdetektor 37 misst die Zeit von dem Punkt an, an dem die Halogen-Metalldampflampe 8 deaktiviert wird oder von dem Punkt, an dem die Schaltungsanordnung 1 durch Ausschalten des Beleuchtungschalters 4 deaktiviert wird. Für diesen Detektor 37 kann eine Schaltung verwendet werden, die die Entladung eines Kondensators oder einer Batterie verwendet.
Wie beispielsweise in 3 gezeigt ist, wird eine Konstantspannungsversorgung 39 über einen Widerstand 40 und eine Diode 41 mit einem Kondensator 42 verbunden, dessen Anschlußspannung über einen Widerstand 43 zum invertierenden Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers 44 geführt wird, dessen nichtinvertierender Eingangsanschluß mit einer Referenzspannung von einer Konstantspannungsversorgung 45 versorgt wird. Eine Ausgangsspannung (Vout) sollte über eine Diode 46 in der Ausgangsstufe des Operationsverstärkers 44 erhalten werden. Die Kathode der Diode 46 ist über einen Widerstand 47 geerdet und ist mit dem invertierenden Eingangsanschluß über einen Rückkoppelwiderstand 48 verbunden. Die Konstantspannungsversorgungen 39 und 45 sind so ausgelegt, daß sie Referenzspannungen erzeugen, wenn die Schaltungsanordnung 1 sich im Betrieb befindet. Wenn sich die Schaltungsanordnung 1 im Betrieb befindet, wird der Kondensator im Ausschaltzeitdetektor 37 durch die Konstantspannungsversorgung 39 geladen und wenn der Beleuchtungsschalter 4 ausgeschaltet wird, so wird der Kondensator 42 entladen, so daß seine Anschlußspannung mit einer vorgegebenen Zeitkonstante abnimmt. Wenn der Beleuchtungsschalter 4 das nächste mal angeschaltet wird, so wird Vout umso größer, je länger die Ausschaltzeit wird.
Der Ausschaltzeitdetektor 37 kann wie in 4 gezeigt ausgestaltet sein, wobei ein Widerstand 50 parallel zu einem Kondensator 49 liegt, dessen Anschlußspannung über einen Widerstand 51 zum invertierenenden Eingangsanschluß eines Operationsverstärkers 52 geführt wird, dessen nichtinvertierender Eingangsanschluß mit einer Referenzspannung versorgt wird, die durch eine Konstantspannungsversorgung 53 erzeugt wird, wenn die Schaltungsanordnung 1 in Betrieb ist. Eine Ausgangsspannung (Vout) sollte über eine Diode vom Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 52 erhältlich sein. Wenn die Schaltungsanordnung 1 in Betrieb ist, wird der Kondensator 49 über den Rückkoppelwiderstand 54 des Operationsverstärkers 52 und den Widerstand 51 geladen und wenn der Beleuchtungsschalter 4 ausgeschaltet wird, entlädt sich der Kondensator 49 über den Widerstand 50. Wenn der Beleuchtungsschalter 4 das nächste Mal eingeschaltet wird, so wird daher Vout umso größer, je länger die Ausschaltzeit wird.
5 zeigt beispielhaft eine Schaltung, die eine Batterie verwendet, bei der die Versorgungsspannung von einer Batterie 57 zu den Leistungsversorgungsanschlüssen (Vcc) eines Zählers 55 und eines Taktgenerators 56 geführt wird. Ein Zeitsignal vom Taktgenerator 56 wird in den Takteingang (CK) des Zählers 55 eingegeben und ein Rücksetzsignal von einer Konstantspannungsversorgung 58 wird einem Rücksetzanschluß (RST) des Zählers 55 zugeführt, wenn die Schaltungsanordnung 1 in Betrieb ist. Die einzelnen Ausgangsanschlüsse des Zählers 55 sind über entsprechende Widerstände 59 mit einem Ende des Kondensators 60 verbunden, dessen Anschlussspannung als Vout verwendet wird. Wenn die Schaltungsanordnung 1 in Betrieb ist, liefert die Konstantspannungsversorgung 58 das Rücksetzsignal an den Zähler 55, so daß die dargestellte Schaltung nicht arbeitet. Wenn der Beleuchtungsschalter 4 jedoch ausgeschaltet wird, wird das Rücksetzen des Zählers über die Konstantspannungsversorgung 58 gestoppt, was es dem Zähler 55 gestattet, mit dem Zählen zu beginnen. Wenn der Beleuchtungsschalter 4 das nächste Mal angeschaltet wird, so erhält man Vout von der Zählerausgangsspannung, die der Ausschaltzeit der Halogen-Metalldampflampe 8 entspricht.
In einer in 6 gezeigten Schaltung wird eine Referenzspannung von einer Konstantspannungsversorgung 61 durch Widerstände 62 und 62' geteilt und die sich ergebende Spannung wird der Basis eines emittergeerdeten NPN Transistors 63 zugeführt.
Der Kollektor des Transistors 63 ist mit einem Energieversorgungsanschluss 65 über einen Widerstand 64 und über einen Widerstand 66 mit einem Ende des Kondensators 67 verbunden. Die Versorgungsspannung von der Batterie 68 wird dem Energieversorgungsanschluß 65 zugeführt und die Anschlußspannung des Kondensators 67 wird als Spannung Vout genommen. Wenn die Schaltungsanordnung 1 in Betrieb ist, wird der Transistor 63 durch die Spannung von der Konstantspannungsversorgung 61 angeschaltet, so daß der Kondensator 67 nicht geladen wird. Wenn der Beleuchtungsschalter 4 jedoch ausgeschaltet wird, wird der Transistor 63 abgeschaltet und ermöglicht es dem Kondensator, daß er aufgeladen wird. Wenn der Beleuchtungsschalter 4 das nächste mal angeschaltet wird, so erhält man eine Spannung Vout, die der Länge der Ausschaltzeit der Halogen-Metalldampflampe 8 entspricht.
Der Puffer 38 der zweiten Anschaltbeschleunigungssteuerung 13 umfaßt einen Operationsverstärker 69 und eine Diode 70, wie das in 2 gezeigt ist. Das Ausgangssignal des oben beschriebenen Ausschaltzeitdetektors 37 wird dem nicht invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 69 zugeführt. Die Diode 70, die in der Ausgangsstufe des Operationsverstärkers 69 vorgesehen ist, besitzt eine Anode, die mit dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 69 verbunden ist. Die Kathode der Diode 70 ist mit dem invertierenden Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 69 und dem Eingangsanschluß des Puffers 24 der ersten Anschaltbeschleunigungssteuerung 12 über einen Widerstand 71 verbunden.
Die 7 bis 11 zeigen die Ergebnisse des Vergleichs zwischen den zeitabhängigen Änderungen der Ausgangsspannung (V12) der ersten Anschaltbeschleunigungssteuerung 12 und die zeitabhängigen Änderungen der Ausgangsspannung (V13) der zweiten Anschaltbeschleunigungssteuerung 13 unter wechselnden Bedingungen mit verschiedenen Ausschaltzeiten. Die Ausschaltzeiten in den 7, 8, 9 und 10 betragen t1 Sekunden, t2 Sekunden, t3 Sekunden und t4 Sekunden (t1 < t2 < t3 < t4). 11 zeigt eine Spannungsänderung beim Kaltstart. In diesen Diagrammen ist der Ursprung der Zeit t auf der horizontalen Achse der Punkt des Anschaltens der Lampe und die Kurven mit den durchgezogenen Linien zeigen die zeitabhängigen Änderungen von V12 an, während die Kurven mit den unterbrochenen Linien die zeitabhängigen Änderungen von V13 anzeigen.
In 7 arbeitet durch die kurze Ausschaltzeit die erste Anschaltbeschleunigungssteuerung 12 nicht und so wird deren Ausgangsspannung V12 nahezu konstant unabhängig von der verstreichenden Zeit. In einer gewissen Zeitperiode Ta direkt nach dem Wiedereinschalten der Lampe wird V13 ≥ V12 und die zweite Anschaltbeschleunigungssteuerung 13 dominiert über die erste Anschaltbeschleunigungssteuerung 12 bezüglich der Leistungssteuerung, die das Anschalten der Halogen-Metalldampflampe 8 beschleunigt. Nach der Zeitperiode Ta, wird V13 < V12 und die zweite Anschaltbeschleunigungssteuerung 13 tritt gegenüber der ersten Anschaltbeschleunigungssteuerung 12 zurück.
In 8 ist die Zeitperiode Tb länger als die Zeitperiode Ta in 7, so daß die Beschleunigung des Anschaltens der Halogen-Metalldampflampe 8 durch die zweite Anschaltbeschleunigungssteuerung 13 vergrößert wird.
In 9 macht sich das Arbeiten der ersten Anschaltbeschleunigungssteuerung 12 bemerkbar, und die Ausgangsspannung V12 zeigt einen maximalen Wert zur Zeit t = 0 und nähert sich danach allmählich dem Dauerpegel an. Die Ausgangsspannung V13 wird ebenso zur Zeit t = 0 maximal und nimmt danach mit der Zeit ab. V13 ist jedoch größer als V12 in einer Zeitdauer Tc (> Tb) und wird nach dieser Zeitdauer kleiner als V12.
In den 10 und 11 ist V13 immer kleiner als V12, so daß die erste Anschaltbeschleunigungssteuerung 12 über die zweite Anschaltbeschleunigungssteuerung 13 beim Steuern der Leistung dominiert und das Ausgangssignal der zweiten Anschaltbeschleunigungssteuerung 13 verdeckt.
12 zeigt schematisch ein Beispiel der zeitabhängigen Änderung des Lichtflusses der Halogen-Metalldampflampe 8 beim Warmstart unter der Steuerung der Schaltungsanordnung 1, wobei die Zeit t auf der horizontalen Achse angezeigt wird und der Lichtfluß L auf der vertikalen Achse (dessen Dauerpegel mit 100% bezeichnet ist).
Es wird aus der Kurve 72 deutlich, daß der Lichtfluß L stark ansteigt und nach einem leichten Überschwingen schnell den Dauerpegel der stabilen Beleuchtung erreicht. Das trägt zur Erhöhung der Fahrsicherheit beim Fahren eines Fahrzeugs bei.
Wie aus dem obigen deutlich wird, detektiert gemäß der Erfindung beim Warmstart einer Entladungslampe die zweite Anschaltbeschleunigungssteuerung die Ausschaltzeit der Entladungslampe und führt dann eine Steuerung derart durch, daß sie den Betrag des Lampenstromes oder der Leistung, die der Entladungslampe zugeführt in dem Maße erhöht, wie die Ausschaltzeit länger wird. Wenn die erste Anschaltbeschleunigungssteuerung nicht arbeitet oder durch die kurze Ausschaltzeit der Entladungslampe nur unzureichend arbeitet, kann die zweite Anschaltbeschleunigungssteuerung einen Versorgungsstrom oder eine Leistung liefern, die größer ist als der Strom oder die Leistung, die durch die erste Anschaltbeschleunigungssteuerung in einer gewissen Zeitdauer im Anfangsstadium des Anschaltens der Entladungslampe geliefert wird. Weiterhin kann die Länge dieser Zeitdauer in Abhängigkeit von der Aussschaltzeit der Entladungslampe geändert werden. Es ist daher möglich, die ansteigende Charakteristik des Lichtflusses einer Entladungslampe zu verbessern, um die Wiederanschaltzeit zu verkürzen durch Beeinflussen einer Lichtsteuerung, die dem Zustand der Entladungslampe zum Zeitpunkt des Warmstarts angepasst ist.

Claims

Schaltungsanordnung zum Starten und Betreiben einer Entladungslampe, enthaltend – eine steuerbare Gleichspannungsversorgungsschaltung (5) zum Erhöhen und/oder Vermindern einer Gleichspannung; – einen Wechselrichter (6) zum Umwandeln der Ausgangsspannung der Gleichspannungsversorgungsschaltung (5) in eine Wechselspannung, mit der die Entladungslampe betrieben wird, – eine Strom/Spannungsdetektoschaltung (11), aufweisend: – einen Lampenspannungsdetektor (18) zum Erfassen einer der Entladungslampe (8) zugeführten Spannung oder eines dieser entsprechenden Signals; – einen Lampenstromdetektor (16, 19) zum Erfassen des durch die Entladungslampe (8) fließenden Stroms oder eines diesem entsprechenden Signals; – eine Steuerschaltung (10) zum Steuern der Gleichspannungsversorgungsschaltung (5) im Sinne einer Veränderung von deren Ausgangsspannung in Abhängigkeit von Signalen vom Lampenspannungsdetektor (18) und vom Lampenstromdetektor (16, 19) und zum Ausführen einer Steuerung der Stromversorgung der Entladungslampe (8) in Übereinstimrung mit einer vorbestimmten Steuerkurve, die eine Charakteristik der Lampenspannung über dem Lampenstrom widerspiegelt, enthaltend: – einen Dauerleistungssteuerkreis (14) zum Steuern der Stromversorgung der Entladungslampe (8) in einem Dauerlastbereich auf der Grundlage von Strom- und Spannungserfassungssignalen von der Strom/Spannungs-Detektorschaltung (11), – einen Pulsbreitenmodulator (15) zum Ausführen einer Pulsbreitenmodulation eines der Gleichspannungsversorgungsschaltung (5) zugeführten Steuersignals, – eine erste Anschaltbeschleunigungssteuerschaltung (12) mit einem Zeitkonstantenglied, das einen sanften Übergang von einem Beschleunigungssteuerbereich zu einem Dauerlastbereich der Steuerkurve hervorruft und die während eines Übergangs von einem Punkt, wo die Lampenspannung einen Minimalwert hat, zu einem Punkt, wo die Lampenspannung auf das Niveau der Dauerlaststeuerung ansteigt, der Entladungslampe eine Leistung zuführt, die größer als die Nennleistung ist, – eine zweite Anschaltbeschleunigungssteuerschaltung (13), die einen Ausschaltzustand der Entladungslampe (8) erfasst und eine solche Steuerung ausführt, dass mit zunehmender Ausschaltzeit die der Entladungslampe (8) zugeführte Leistung gesteigert wird derart, dass zu Beginn der Anschaltung nach einer Ausschaltung die Zeitdauer, in der der Entladungslampe (8) eine Leistung von der zweiten Anschaltbeschleunigungssteuerschaltung (13) zugeführt wird, die größer ist als die Leistung, die der Entladungslampe (8) von der ersten Anschaltbeschleunigungssteuerschaltung (12) zugeführt wird, in Abhängigkeit von der Länge der vorausgehenden Ausschaltzeit der Entladungslampe (8) verändert wird, wobei die Steuerung der der Entladungslampe (8) zugeführten Leistung bis zum Erreichen des Niveaus der Dauerlaststeuerung basierend auf den jeweiligen Ausgängen der ersten Anschaltbe schleunigungssteuerschaltung (12) und der zweiten Anschaltbeschleunigungssteuerschaltung (13) so ausgeführt wird, – dass zu Beginn der Anschaltung nach einer Ausschaltung in einem ersten Ausschalt-Zeitbereich in Abhängigkeit von einer Ausschalt-Zeitdauer (t1, t2, t3) der Entladungslampe (8) die zweite Anschaltbeschleunigungssteuerschaltung (13) für eine vorbestimmte Zeitperiode (Ta, Tb, Tc) eine Ausgangsspannung (V13) abgibt, die größer ist, als die Ausgangsspannung (V12) der ersten Anschaltbeschleunigungssteuerschaltung (12), und nach Verstreichen der vorbestimmten Zeitperiode (Ta, Tb, Tc) die erste Anschaltbeschleunigungssteuerschaltung (12) eine Ausgangsspannung (V12) abgibt, die größer ist als die Ausgangsspannung (V13) der zweiten Anschaltbeschleunigungssteuerschaltung (13), und – dass zu Beginn der Anschaltung nach einer Ausschalt-Zeitdauer (t4) in einem zweiten Ausschalt-Zeitbereich, die größer als die Ausschalt-Zeitdauer (t1, t2, t3) in dem ersten Ausschalt-Zeitbereich ist, die zweite Anschaltbeschleunigungssteuerschaltung (13) eine Ausgangsspannung (V13) abgibt, die kleiner als die Ausgangsspannung (V12) der ersten Anschaltbeschleunigungssteuerschaltung (12) ist, und wobei die Ausgänge der ersten und zweiten Anschaltbeschleunigungssteuerschaltungen (12, 13) und des Dauerleistungssteuerkreises (14) zueinander addiert als Steuersignal dem Pulsbreitenmodulator (15) zugeführt sind.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der die Strom/Spannungsdetektorschaltung (11) eine Ausgangsspannung von der Gleichspannungsversorgungsschaltung (5) und ein Stromerfassungssignal empfängt, das dem Ausgangsstrom der Gleichspannungsversorgungsschaltung (5) entspricht und von einem von dem Strom durchflossenen Widerstand (16) zwischen der Gleichspannungsversorgungsschaltung (5) und dem Wechselrichter (6) in ein Spannungs signal umgeformt ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, bei der die Strom/Spannungsdetektorschaltung (11) den Lampenstrom und die Lampenspannung direkt erfaßt.
Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Spannungserfassungssignal von der Strom/Spannungsdetektorschaltung (11) der ersten Anschaltbeschleunigungssteuerschaltung (12) zugeführt ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, bei der die Strom/Spannungsdetektorschaltung (11) enthält: einen ersten Operationsverstärker (18), dem die Ausgangsspannung der Gleichspannungsversorgungsschaltung (5) zugeführt ist, nachdem diese durch Spannungsteilerwiderstände (17, 17') geteilt worden ist, einen zweiten Operationsverstärker (19), dem die über dem vom Strom durchflossenen Widerstand (16) abfallende Spannung zugeführt ist, und die erste Anschaltbeschleunigungssteuerschaltung (12) enthält: einen dritten Operationsverstärker (22), dessen invertierender Eingang über einen ersten Widerstand (25) mit dem Ausgang des ersten Operationsverstärkers (18) und dessen nicht-invertierender Eingang mit einer Bezugsspannung (E0) verbunden sind, und erste und zweite Puffer (23, 24), von denen der erste Puffer (23) an seinem Eingang mit dem Ausgang des dritten Operationsverstärkers (22) und an seinem Ausgang über einen zweiten Widerstand (31) mit dem zweiten Puffer (24) verbunden ist, und der Dauerleistungssteuerkreis (14) als invertierender Differenzverstärker unter Verwendung eines Operationsverstärkers (33) aufgebaut ist, und die zweite Anschaltbeschleunigungssteuerschaltung (13) einen Ausschaltzeitdetektor (37) zum Erfassen der Zeit seit der Entaktivierung der Entladungslampe (8) oder der Entaktivierung der gesamten Schaltungsanordnung durch Ausschalten eines Beleuchtungsschalters (4) und einen dritten Puffer (38) enthält.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, bei der der Puffer (38) der zweiten Anschaltbeschleunigungssteuerschaltung (13) enthält: einen Operationsverstärker (69), dessen nicht-invertierender Eingang mit dem Ausgang des Ausschaltzeitdetektors (37) verbunden ist, und eine Diode (70), deren Anodenanschluß mit dem Ausgang des Operationsverstärkers (69) und deren Kathodenanschluß mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers (69) und über einen Widerstand (71) mit dem zweiten Puffer (24) der ersten Anschaltbeschleunigungssteuerschaltung (12) verbunden sind.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, bei der der Ausschaltzeitdetektor (37) enthält: eine erste Konstantspannungsquelle (39), einen Kondensator (42), der über einen Widerstand (40) und eine erste Diode (41) mit der Konstantspannungsquelle (39) verbunden ist, einen vierten Operationsverstärker (44), dessen invertierender Eingang über einen Widerstand (43) mit dem Spannungsanschluß des Kondensators (42) verbunden ist, eine zweite Konstantspannungsquelle (45), die dem nicht-invertierenden Eingang des vierten Operationsverstärkers (44) eine Bezugsspannung zuführt, und eine zweite Diode (46), die mit dem Ausgang des vierten Operationsverstärkers (44) verbunden ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, bei der der Ausschaltzeitdetektor (37) enthält: einen Kondensator (49), einen Widerstand (50), der zu dem Kondensator (49) parallel geschaltet ist, einen fünften Operationsverstärker (52), dessen invertierender Eingang mit dem Spannungsanschluß des Kondensators (49) über einen Widerstand (51) verbunden ist, und eine Konstantspannungsquelle (53), die dem nicht-invertierenden Eingang des fünften Operationsverstärkers (52) eine Bezugsspannung zuführt.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, bei der der Ausschaltzeitdetektor (37) enthält: eine Konstantspannungsquelle (58) zum Erzeugen eines Rücksetzsignals, einen Taktgenerator (56) zum Erzeugen eines Taktsignals, einen Zähler (55) mit einem Takteingang (CK), der mit dem Ausgang des Taktgenerators (56) verbunden ist, und einem Rücksetzeingang (RST), der mit der Konstantspannungsquelle (58) verbunden ist, und eine Batterie (57), die dem Taktgenerator (56) und dem Zähler (55) eine Versorgungsspannung zuführt.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6, bei der der Ausschaltzeitdetektor (37) enthält: eine Batterie (68) zur Abgabe einer Versorgungsspannung, eine Konstantspannungsquelle (61) zur Abgabe einer Bezugsspannung, einen an seinem Emitter geerdeten NPN-Transistor (63), dessen Basis die Bezugs spannung über einen aus Widerständen (62, 62') bestehenden Spannungsteiler zugeführt ist und dessen Kollektor über einen Widerstand (64) mit der Versorgungsspannung sowie über einen anderen Widerstand (66) mit einem Kondensator (67) verbunden ist.