DE19603044A1 - Blinklichteinrichtung unter Verwendung einer Entladungslichtquelle - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Blinklichtein­ richtung mit einer Entladungslichtquelle, wie beispiels­ weise eine Blinklichteinrichtung, die zur Beleuchtung von Not- bzw. Rettungsfahrzeugen und ähnlichen Arten von Si­ gnal- oder Blinklichtanwendungen verwendet werden kann. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Blink­ lichteinrichtung, die eine Entladungslichtquelle in der Weise verwendet, daß Probleme in Verbindung mit dem Aus­ schalten und dem unmittelbaren Neustarten einer Entladungs­ lichtquelle vermieden werden.

Üblicherweise nutzen Blinklichteinrichtungen zur Verwendung auf Not- bzw. Rettungsfahrzeugen, wie beispiels­ weise Ambulanz-, Feuer- und Polizeifahrzeugen, eine konven­ tionelle Glühlichtquelle, um Licht zu erzeugen, und sorgen dann für entweder ein stroboskopartiges oder pulsierendes Licht, um die "Bewegung" des Lichtes zu erzielen, die für derartige Beleuchtungsanwendungen von Not- bzw. Rettungs­ fahrzeugen erforderlich ist. Blinklichtanwendungen sind auch wichtig für Signallichter, wie sie beispielsweise an Startbahnen von Flughäfen oder in anderen navigatorischen Bereichen, wie beispielsweise Wasserstraßen, gefunden wer­ den. Viele blinkende Signalanwendungen erfordern, daß das Licht mit Geschwindigkeiten zwischen 10 und 200 Blitzen pro Sekunde ein- und ausgeschaltet werden. Wenn eine Wolframha­ logenidlampe für eine derartige Verwendung benutzt wird, besteht eine natürliche Beschränkung bezüglich der Größe der Leistung, die von der gegebenen Lichtquelle geliefert werden kann, d. h. wenn die Lichtquelle eine Nennleistung von 50 Watt hat, würde es nicht möglich sein, die der Lampe zugeführte Leistung zu erhöhen, um eine Lichtabgabe mit hö­ herer Intensität zu erreichen, ohne den Glühfaden der Lampe ernsthaft zu beschädigen.

Aufgrund dieser Leistungseinschränkung für eine Wolframhalogenidlampe als Lichtquelle für ein Blinklichtsy­ stem ist vorgeschlagen worden, daß eine Lampe des Entla­ dungstyps als Lichtquelle verwendet wird. Zu diesem Zweck ist eine Entladungslampe mit einer Xenonfüllung für eine derartige Blinklichtanwendung verwendet worden. Das Problem mit einer derartigen Xenonlichtquelle besteht jedoch darin, daß der Stroboskop-Effekt, der zur Erzielung des Blinkens verwendet worden ist, sich als störend für einzelne Perso­ nen erwiesen haben, insbesondere bei den älteren und sol­ chen mit schlechterem Augenlicht, wo es sich gezeigt hat, daß dieses Blinken Schatten in ihrem Bild herbeiführt, die über die Zeit hinaus andauern können, während der das Blinklicht gesehen wurde.

Um eine konventionelle Metallhalogenidlampe in ei­ ner Weise zu betreiben, die sie für eine Blinklichtanwen­ dung geeignet macht, wurde gefunden, daß ein wiederholtes Ein- und Ausschalten der Metallhalogenidlampe ein Zerstäu­ ben des Elektrodenmaterials der Lampe zur Folge hat, wobei dieses Zerstäuben eine unerwünschte Verkürzung der Lebens­ dauer der Lampe zur Folge hat. Weiterhin ist es bei einer Metallhalogenidlampe, um den schnellen Neustart nach einem Ausschaltzustand herbeizuführen, notwendig, für eine Lam­ penvorschaltanordnung zu sorgen, die einen Hochspannungs- Rückzündpuls liefern kann, aber derartige Vorschaltanord­ nungen sind teuer.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Blinklampenein­ richtung zu schaffen, die eine Entladungslichtquelle ver­ wendet und bei der die Möglichkeit besteht, die Intensität bei einer Erhöhung der zugeführten Leistung zu vergrößern, aber gleichzeitig dafür zu sorgen, daß ein Zerstäuben der Lampenelektroden vermieden wird und daß die Kosten der Vor­ schaltanordnung zum Betreiben der Lampe angemessen und ver­ nünftig bleiben.

Erfindungsgemäß wird eine Blinklichteinrichtung ge­ schaffen zur Verwendung bei Not- bzw. Rettungsfahrzeugen und anderen Signal-Blinklichtanwendungen, die eine Licht­ quelle des Entladungstyps verwenden. Eine derartige Entla­ dungslichtquelle wird in einer Weise verwendet, daß Pro­ bleme vermieden werden, die üblicherweise beim Ein- und Ausschalten von Entladungslampen in einer blitzenden bzw. blinkenden Weise auftreten, wie beispielsweise das Erfor­ dernis zum Schaffen einer teuren Vorschaltanordnung, um einen Hochspannungspuls zum Rückzünden der Lampe zu lie­ fern, und das Zerstäuben des Elektrodenmaterials aufgrund der wiederholten Ein- und Ausschaltzustände.

Gemäß der Erfindung wird eine Blinklichteinrichtung geschaffen, die eine Entladungslichtquelle, die eine zuge­ ordnete nominelle Nennleistung hat, und eine Vorschaltan­ ordnung enthält, die ein Betriebssignal erzeugt, um die Entladungslampe bei ihrer Betriebsfrequenz zu betreiben. Das Betriebssignal hat eine zugeordnete Periodizität, die die Größe der der Lichtquelle zugeführten Leistung steuert. Die Periodizität des Betriebssignals wird geändert, um so die Größe der der Lichtquelle zugeführten Leistung zwischen einem ersten und einem zweiten Leistungswert zu ändern. Der erste Leistungswert ist auf einem minimalen Wert, der we­ sentlich unter der nominalen Nennleistung der Lichtquelle liegt, der aber genügend über Null liegt, um so sicherzu­ stellen, daß die Lichtquelle nicht ausschaltet während Pe­ rioden, in denen der Lichtquelle Leistung auf dem ersten Leistungswert zugeführt wird. Der zweite der Lichtquelle zugeführte Leistungswert ist wesentlich oberhalb der nomi­ nellen Nennleistung der Lichtquelle und ermöglicht, daß die Lichtquelle einen Lichtblitz hoher Helligkeit abgibt. Eine durchschnittliche Leistung, die der Lichtquelle während ei­ ner Periode zugeführt wird, die aus Betriebssignalen mit einem ersten und einem zweiten Leistungspegel besteht, überschreitet nicht die nominale Nennleistung der Licht­ quelle.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausfüh­ rungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung von einer Lichtquelle und einer Vorschaltanordnung, die gemäß einem Ausführungsbeispiel von einer Blinklichteinrichtung gemäß der Erfindung aufgebaut ist.

Fig. 1a und 1b sind graphische Darstellungen von den Eingangsleistungs- und Lichtabgabecharakteristiken der Blinklichteinrichtung gemäß Fig. 1.

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung von einer Blinklichteinrichtung gemäß einem anderen Ausführungsbei­ spiel der Erfindung.

Fig. 2a und 2b sind graphische Darstellungen von den Eingangsleistungs- und Lichtabgabecharakteristiken der Blinklichteinrichtung gemäß Fig. 2.

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm von einer erfindungs­ gemäß aufgebauten Vorschaltanordnung.

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung von der Blinksteuerschaltung gemäß der Erfindung.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, arbeitet eine Blinklichteinrichtung 10, die eine Entladungslichtquelle 12 und eine Vorschaltanordnung 14 verwendet, mit einer Ein­ gangsleistungskurve, wie sie in Fig. 1a gezeigt ist. Die Lichtquelle 12 gemäß Fig. 1 kann durch eine Xenon-Metall­ halogenid-Lichtquelle gebildet sein, wie sie in US-A-5 239 230, erteilt am 24. August 1993, beschrieben ist, deren Of­ fenbarung in die vorliegende Beschreibung auf genommen wird. Die Vorschaltanordnung 14 gemäß Fig. 1 ist eine modifi­ zierte Version der Vorschaltanordnung, die in US-A-5 317 237, erteilt am 31. Mai 1994, beschrieben ist, deren Offen­ barung in die vorliegende Beschreibung auf genommen wird. Die Abwandlung dieser Vorschaltanordnung wird anhand der Fig. 3 und 4 näher beschrieben.

Wie aus Fig. 1b ersichtlich ist, wechselt bei der in Fig. 1a gezeigten Eingangsleistung die Lichtabgabe von der Blinklichteinrichtung 10 zwischen einem ersten Abgabe­ wert und einem zweiten Abgabewert entsprechend einem nied­ rigen Zustand, währenddessen es den Anschein hat, als wäre die Lichtquelle nicht eingeschaltet, und einem hohen Zu­ stand, währenddessen die Lichtabgabe wesentlich höher ist als die nominale Nennleistung der Lichtquelle 12. Zu Zei­ ten, zu denen die Leistungszufuhr zur Lichtquelle 12 nicht verändert wird, um den Blinklichtbetrieb zu erzielen, kann der Lichtquelle 12 Leistung bei ihrer nominalen Nennlei­ stung zugeführt werden, die in Fig. 1a mit "r" bezeichnet ist. Wenn die Lampe mit ihrer nominalen Nennleistung ge­ speist wird, ist die Intensität des abgegebenen Lichtes we­ sentlich kleiner als im Einschaltzustand des Blinkens.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Blinklichteinrichtung 10 gemäß Fig. 1 so aufgebaut, daß ein Reflektorteil 22 vorgesehen ist. Das Reflektorteil 22 hat die Funktion, das von der Lichtquelle 12 abgegebene Licht auf einen zweiten optischen Brennpunkt zu fokussieren, der dem Reflektorteil 22 zuge­ ordnet ist. Ein optischer Wandler 24 oder eine andere Lichtfortpflanzungsvorrichtung ist an diesem zweiten opti­ schen Brennpunkt angeordnet zum Empfangen des abgegebenen Lichtes und um dieses abgegebene Licht entweder zu kondi­ tionieren (d. h. das Bündelmuster in der einen Richtung zu verteilen und es in einer anderen Richtung zu komprimieren) oder um dieses abgegebene Licht einfach durchzulassen zu einer Stelle entfernt von der Lichtquelle 12.

Aus Fig. 3, in der die Vorschaltanordnung 14 mit weiteren Einzelheiten dargestellt ist, ist ersichtlich, daß die Schaltungsanordnung einen spannungsgespeisten Lei­ stungswandlerabschnitt 26, einen Steuerlogikabschnitt 28, einen Hochspannungs-Starterabschnitt 30 und einen Abtast- bzw. Samplingabschnitt 32 enthalten kann, um für eine Rück­ führung zu dem Steuerlogikabschnitt 28 zu sorgen, die die Betriebscharakteristiken der Lichtquelle 12 angibt. In dem spannungsgespeisten Leistungswandler 26 ist ein Eingangs­ filter 34 und eine Zusatz-Wandlerschaltung 36 enthalten. Der Steuerlogikabschnitt 28 enthält ein Schaltungselement, das das Betriebssignal reguliert, d. h. der Pulsbreitenmodu­ lator 38 steuert den Zusatz-Wandler an als Antwort auf Be­ triebszustände, wie beispielsweise die abgetasteten Span­ nungs- und Stromsignale von der Abtastschaltung 32 und dem Blinksteuersignal von der Blinksteuerschaltung 40. Weiter­ hin sind in dem Steuerlogikabschnitt Schaltungselemente 42, 44, 46 und 48 enthalten, die Fehlerzustände überwachen und gestatten, daß der Lampenbetrieb unter gewissen Umständen ausgeschaltet wird. Für eine detaillierte Erörterung des Betriebes von diesen Schaltungsanordnungen wird auf die be­ reits genannte US-A-5 317 237 verwiesen.

Um die bekannte Vorschaltanordnung gemäß US-A-5 317 237 zu verbessern, um den Blitz- bzw. Blinkbetrieb gemäß der vorliegenden Erfindung zu gestatten, liefert die Blink­ steuerschaltung 40 ein Eingangssignal an die Steuerlogik­ schaltung 28 gemäß Fig. 3. Die Blinksteuerschaltung 40 wird ihrerseits durch einen externen Blitz- bzw. Blinkpro­ zessor 50 gesteuert, der programmierbar ist, um einen Über­ gang zwischen den verschiedenen blinkenden und nicht-blin­ kenden Zuständen zu ermöglichen, die üblicherweise für bei­ spielsweise die Beleuchtung von einem Not- bzw. Rettungs­ fahrzeug erforderlich sind. Beispielsweise könnte ein Blinkbetrieb von einem Not- bzw. Rettungsfahrzeug eine Blinkrate zwischen 10 und 200 Blitzen oder Aufleuchtsigna­ len pro Sekunde erfordern, und der Blinkprozessor 50 sollte eine Wahl von jeder Blitz- bzw. Blinkrate innerhalb dieses Bereiches gestatten. Zusätzlich sollte der Blinkprozessor 50 gestatten, daß zu gewissen Zeiten die Lichtquelle 12 bei ihrer nominalen Nennleistung anstatt bei einer Blink- bzw. Blitzrate betrieben wird.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, hat die Blinksteu­ erschaltung 40 Eingangsanschlüsse 52, 54 und 56, wobei der Anschluß 52 mit der "niedrige" Eingangsanschluß bezeichnet ist, der Anschluß 54 als der "gemeinsame" Anschluß bezeich­ net ist und der Anschluß 56 als der "hohe" Anschluß be­ zeichnet ist. Für einen Blink- bzw. Blitzbetrieb liefert der Blinkprozessor ein alternierendes Signal an die hohen und niedrigen Anschlüsse, um so die Eingangsleistungskurven zu erreichen, die in den Fig. 1a und 2a gezeigt sind, d. h. wenn ein 12 V Signal an dem niedrigen Anschluß 52 an­ liegt, wird der niedrige Leistungswert an dem Ausgangsan­ schluß 60 der Blinkschaltung 40 generiert, und wenn das 12 V Signal alternierend an dem hohen Anschluß 56 anliegt, wird der hohe Leistungswert an dem Ausgangsanschluß 60 der Blinkschaltung 40 generiert. Wenn kein Signal an entweder dem hohen oder dem niedrigen Eingangsanschluß 52 oder 56 anliegt, wird die Lichtquelle 12 bei ihrer nominalen Nenn­ leistung betrieben.

Eingangssignale zu der Blinkschaltung 40 werden über Widerstandselemente 62, 64 zu entsprechenden Opto-Kopplervorrichtungen 66, 68 mit einem hohen bzw. niedrigen Eingang geleitet. Auf diese Weise wird eine Störung oder ein Nebensprechen zwischen der Vorschaltanordnung 14 und dem Blinkprozessor 50 weitgehend verhindert. Weiterhin ge­ stattet die Verwendung der Opto-Kopplervorrichtungen 66, 68, daß der Blinkprozessor in einem gewissen Abstand rela­ tiv zu der Vorschaltanordnung angeordnet werden kann, wie es aus praktischen Gründen in bezug auf einen Befestigungs­ raum auf einem Not- bzw. Rettungsfahrzeug notwendig sein kann. Von den Opto-Kopplern 66, 68 sind die entsprechenden Ausgänge mit entsprechenden Transistor-Treiberschaltungen 70, 72 verbunden, die in der Weise geschaltet sind, daß sie einen gemeinsamen Ausgang haben, der mit dem Ausgangsan­ schluß 60 verbunden ist. Die Transistor-Treiberschaltungen 70 und 72 enthalten jeweils ein Stellwiderstandselement 74, 76, das eine Änderung der Ein- und Auszeiten von hohen und niedrigen Leistungswerten gestattet. Durch eine derartige Änderung kann das Tastverhältnis, d. h. die Zeit des kleinen Wertes und des hohen Wertes in jeder Periode des Leistungs­ signals, verändert werden, um so zu verhindern, daß die durchschnittliche Leistung die nominale Nennleistung der Lichtquelle 12 überschreitet.

Claims (14)

1. Beleuchtungseinrichtung mit einer Blink- bzw. Blitzlichtabgabe, gekennzeichnet durch:
eine Entladungslichtquelle (12) mit einer zugeord­ neten nominalen Nennleistung,
eine Vorschaltanordnung (14) zum Erzeugen eines Be­ triebssignals als Treibersignal für die Lichtquelle, wobei das Betriebssignal eine zugeordnete Periodizität hat zum Steuern der Größe der der Lichtquelle zugeführten Leistung,
wobei die Periodizität des Betriebssignals verän­ derbar ist zum Verändern der Größe der der Lichtquelle zu­ geführten Leistung zwischen wenigstens einem niedrigen und einem hohen Leistungswert,
wobei der niedrige Leistungswert auf einem minima­ len Wert wesentlich unterhalb der nominalen Nennleistung der Lichtquelle ist, aber ausreichend oberhalb Null, um sicherzustellen, daß die Lichtquelle nicht während Perioden ausschaltet, wenn der Lichtquelle der niedrige Leistungs­ wert zugeführt wird,
wobei der hohe Leistungswert wesentlich über der nominalen Nennleistung der Lichtquelle liegt und der Licht­ quelle ermöglicht, ein Blink- bzw. Blitzlicht hoher Hellig­ keit abzugeben, und
wobei eine durchschnittliche Leistung, die der Lichtquelle während einer Periode zugeführt ist, die aus einem der niedrigen und einem der hohen Leistungswerte be­ steht, die nominale Nennleistung der Lichtquelle nicht überschreitet.

2. Blinklichteinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß der zweite Leistungswert wenig­ stens zweimal größer ist als der erste Leistungswert.

3. Blinklichteinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß der erste Leistungswert für eine längere Zeitperiode als der zweite Leistungswert während der Periode zugeführt ist, die aus einem der ersten und ei­ nem der zweiten Leistungswerte besteht.

4. Blinklichteinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (12) in einem Re­ flektorteil (22) angeordnet ist, das das abgegebene Licht auf einen optischen Brennpunkt fokussiert.

5. Blinklichteinrichtung nach Anspruch 4, da­ durch gekennzeichnet, daß eine optische Vorrichtung, die aus wenigstens einem Opto-Koppler, einer zylindrischen Linse und/oder einem Lichtleiter besteht, an dem optischen Brennpunkt des Reflektorteils (22) angeordnet ist.

6. Blinklichteinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Vorschaltanordnung eine Zu­ satzwandlerschaltung (36) aufweist zum Generieren des Be­ triebssignals.

7. Blinklichteinrichtung nach Anspruch 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Vorschaltanordnung eine Blinksteuerschaltung (40) aufweist zum Erzeugen eines Steu­ ersignals, das einen Übergang zwischen dem ersten Lei­ stungswert und dem zweiten Leistungswert des Betriebssi­ gnals steuert.

8. Blinklichteinrichtung nach Anspruch 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Blinksteuerschaltung (40) Opto-Koppler (66, 68) aufweist, die eine elektrische Stö­ rung zwischen der Vorschaltanordnung und einer Prozessor­ vorrichtung (50) verhindert, die die Blink- bzw. Blitzrate der Blinklichteinrichtung steuert.

9. Blinklichteinrichtung nach Anspruch 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der erste Leistungswert weniger als die Hälfte der nominalen Nennleistung der Lichtquelle beträgt und der zweite Leistungswert größer als das 1,5fache der nominalen Nennleistung der Lichtquelle ist.

10. Blinklichteinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß zu Zeiten, in denen das Betriebs­ signal nicht gesteuert wird, um zwischen den hohen und niedrigen Leistungspegeln zu wechseln, die Entladungslicht­ quelle bei der nominalen Nennleistung betrieben wird.

11. Beleuchtungseinrichtung mit einer Blitz- bzw. Blinklichtabgabe, die bei wenigstens zwei unterschied­ lichen Helligkeitswerten betreibbar ist, gekennzeichnet durch:
eine Entladungslichtquelle (12) mit einer zugeord­ neten nominalen Nennleistung,
eine Vorschaltanordnung (14), die mit der Licht­ quelle gekoppelt ist und die Lichtquelle bei wenigstens zwei unterschiedlichen Leistungswerten speisen kann, um zwei unterschiedliche Helligkeitswerte der Lichtquelle zu erzielen,
wobei einer der wenigstens zwei unterschiedlichen Leistungswerte ein niedriger Leistungswert ist, der wesent­ lich kleiner als die nominale Nennleistung der Lichtquelle ist, aber ausreichend über Null ist, um sicherzustellen, daß die Lichtquelle nicht während Perioden ausschaltet, wenn der Lichtquelle der kleinere Leistungswert zugeführt ist,
wobei eine durchschnittliche Leistung, die der Lichtquelle während einer Standardbetriebsperiode zugeführt ist, nicht größer als die nominale Nennleistung der Licht­ quelle ist.

12. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei unter­ schiedlichen Leistungswerte eine Leistung enthalten, die der nominalen Nennleistung im wesentlichen äquivalent ist.

13. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei unter­ schiedlichen Leistungswerte einen dritten Leistungswert aufweisen, der wesentlich größer als die nominale Nennlei­ stung der Lichtquelle ist.

14. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Standardbetriebsperiode diejenige Zeit ist, während der ein vollständiger Blink- bzw. Blitzzyklus auftritt.