DE19804539A1 - Schaltung zur Stabilisierung der Spannung an einer Lampe, insbesondere für Scheinwerferlampen eines Kraftfahrzeuges - Google Patents
Schaltung zur Stabilisierung der Spannung an einer Lampe, insbesondere für Scheinwerferlampen eines KraftfahrzeugesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Stabilisierung der Spannung an einer
mittels Lichtschalter ein- und ausschaltbaren Lampe, die von einer schwan
kenden Versorgungsspannung gespeist wird, insbesondere für Scheinwerfer
lampen eines Kraftfahrzeuges.
Gerade bei Kraftfahrzeugen hat die Versorgungsspannung aus dem Bordnetz teil
weise erhöhte Spannungswerte gegenüber der Nenn-Brennspannung der Lam
pen. Zur Regelung der Spannung an der Lampe wären grundsätzlich elektro
nische Spannungsregler, wie Linearregler, geeignet. Diese aber scheiden
aufgrund der erzeugten Verlustleistung für diesen Einsatz aus. Zudem enthalten
geschaltete Step-Down-Regler oft großvolumige Induktivitäten.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schaltung der eingangs erwähnten Art zu
schaffen, die einfach und raumsparend im Aufbau ist und keine nennenswerte
Verlustleistung erzeugt.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß in den Lampen
stromkreis ein zusätzlicher, mittels einer Ansteuerschaltung steuerbarer Zeit
schalter einbezogen ist, daß bei einer Versorgungsspannung kleiner als die vor
gegebene Nenn-Brennspannung der Lampe die Ansteuerschaltung den Zeitschal
ter dauernd eingeschaltet hält, und daß bei einer Versorgungsspannung größer
als die Nenn-Brennspannung der Lampe die Ansteuerschaltung den Zeitschalter
periodisch ein- und ausschaltet, wobei das Verhältnis Einschaltdauer zu
Periodendauer gleich dem Quadrat des Verhältnisses Nenn-Brennspannung zu
anstehender Versorgungsspannung ist.
Die Ansteuerschaltung mit der Referenzschaltung und der Zeitschalter können
mit elektronischen Bauelementen in raumsparender Bauweise realisiert werden.
Der Zeitschalter wird abhängig vom Verhältnis Nenn-Brennspannung zu Versor
gungsspannung im Dauer- oder Tastbetrieb so gesteuert, daß die Spannung an
der Lampe konstant der Nenn-Brennspannung entspricht. Auf diese Weise wird
auf einfache Art erreicht, daß die Lampe nicht außerhalb der Spezifikation
betrieben wird. Da der Zeitschalter vorzugsweise mit einem elektronischen Bau
teil, wie Feldeffekt- oder Bipolartransistor, realisiert werden kann, ergeben sich
steile Schaltflanken, was sich in kleiner Verlustleistung auswirkt.
Darüberhinaus wird eine erhöhte Temperatur im Bereich der Lampe vermieden,
die zu Schäden an den die Lampe aufnehmenden und umgebenden Teilen führen
könnte. Ist die Lampe als Scheinwerferlampe in einem Kraftfahrzeug verwendet,
dann läßt sich bei erhöhter Versorgungsspannung eine Blendung des Gegenver
kehrs vermeiden. Durch die konstant auf dem Nennwert gehaltene mittlere
Brennspannung wird zudem die Lebensdauer der Lampe verlängert.
Beim Tastbetrieb wird eine erkennbare Helligkeitsschwankung der Lampe da
durch verhindert, daß die die Periodendauer bestimmende Frequenz des Steuer
signals der Ansteuerschaltung größer als 100 Hz gewählt ist. Dabei wird nach
einer Ausgestaltung die Frequenz des Steuersignals vorzugsweise mit 500 Hz
gewählt. Die thermische Trägheit der Lampe unterdrückt das Auftreten von Hellig
keitsschwankungen zusätzlich.
Die Ansteuerung des Zeitschalters ist nach einer Ausgestaltung so ausgeführt,
daß der Ansteuerschaltung eine Referenzschaltung zugeordnet ist, die ein der
Nenn-Brennspannung entsprechendes Referenzsignal abgibt, daß der Ansteuer
schaltung der Spannungsabfall an der Lampe zugeführt ist und daß die Ansteuer
schaltung in Abhängigkeit des Referenzsignals und des Spannungsabfalls ein die
Einschaltdauer veränderndes Steuersignal an den Zeitschalter weiterleitet. Für
das Steuersignal bedeutet dies, daß die Referenzschaltung an die Ansteuerschal
tung ein Dauereinschaltsignal abgibt, wenn die anliegende Versorgungsspannung
kleiner ist als die vorgegebene Nenn-Brennspannung und daß die Ansteuerschal
tung mit zunehmender Versorgungsspannung die Einschaltdauer des Zeitschal
ters so verkürzt, daß der Mittelwert der Leistung an der Lampe konstant bleibt
und der Nenn-Brennspannung der Lampe entspricht.
Der Lampenstromkreis kann als Reihenschaltung so aufgebaut sein, daß der
Zeitschalter im Lampenstromkreis der Lampe vorgeschaltet ist oder daß der Zeit
schalter im Lampenstromkreis der Lampe nachgeschaltet ist.
Ist darüberhinaus vorgesehen, daß dem Lampenstromkreis ein Kondensator pa
rallelgeschaltet ist, dann können Stromspitzen beim Einschalten des Lampen
stromkreises und Rückwirkungen auf die Versorgungsspannung vermieden wer
den. Dies wirkt sich auf die Bordnetzwelligkeit bei einem Kraftfahrzeug und die
Aussendung von Funkstörungen günstig aus, da diese zwangsläufig verringert
werden.
Der Lichtschalter ist in der Regel so einbezogen, daß der Lichtschalter dem
Lampenstromkreis aus Lampe und Zeitschalter vorgeschaltet ist und die Versor
gungsspannung an den Lampenstromkreis anschaltet.
Ist dagegen vorgesehen, daß die Versorgungsspannung dauernd an dem Lam
penstromkreis aus Lampe und Zeitschalter angeschaltet ist und daß der Licht
schalter die Ansteuerschaltung mit der Referenzschaltung aktiviert, dann hat
selbst ein Massekurzschluß an der Lampe keinen negativen Einfluß auf die An
steuerung.
Über einen Lampenkontrollausgang der Ansteuerschaltung kann auf an sich
bekannte Weise ein den Schaltzustand der Lampe anzeigendes Signal abge
griffen werden.
Die Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungs
beispielen näher erläutert. Es zeigen jeweils als Blockschaltbild:
Fig. 1 eine Schaltung mit der Lampe vorgeschalteter Reihenschaltung aus
Zeitschalter und Lichtschalter,
Fig. 2 eine Schaltung mit der Lampe vorgeschaltetem Lichtschalter und
nachgeschaltetem Zeitschalter,
Fig. 3 eine Schaltung mit der Lampe vorgeschaltetem Zeitschalter, bei der
der Lichtschalter die Referenzschaltung und die Ansteuerschaltung
aktiviert und
Fig. 4 eine Schaltung mit der Lampe nachgeschaltetem Zeitschalter, bei
der der Lichtschalter die Referenzschaltung und die Ansteuer
schaltung aktiviert.
Wie Fig. 1 zeigt, besteht der Lampenstromkreis aus einer Reihenschaltung eines
Lichtschalters LiS, eines Zeitschalters Sch und der Lampe L, die von der Versor
gungsspannung UB, z. B. dem Bordnetz eines Kraftfahrzeuges, gespeist wird.
Eine dem Lampenstromkreis parallelgeschaltete Referenzschaltung R vergleicht
in Verbindung mit einer Ansteuerschaltung A die anstehende Versorgungs
spannung UB mit der fest vorgegebenen Nenn-Brennspannung UL der Lampe L.
Ist die Versorgungsspannung UB kleiner als die Nenn-Brennspannung UL, dann
wird über die Ansteuerschaltung A der Zeitschalter auf Dauerbetrieb, d. h. Dauer
schaltstellung, gesteuert. Die Spannung an der Lampe L entspricht praktisch der
Versorgungsspannung UB, da der Spannungsabfall an dem durchgeschalteten,
als elektronischer Schalter ausgebildeten Zeitschalter Sch vernachlässigt werden
kann.
Übersteigt die Versorgungsspannung UB die Nenn-Brennspannung UL, dann gibt
die Referenzschaltung R ein entsprechend der Abweichung bemessenes Steuer
signal an die Ansteuerschaltung A, die den Zeitschalter Sch im Taktbetrieb
steuert. Der Taktbetrieb erfolgt dabei mit einer Frequenz größer als 100 Hz, z. B.
500 Hz, um keine erkennbaren Helligkeitsschwankungen an der Lampe L erken
nen zu können. Die Periodendauer T wird im Taktbetrieb mit einer Einschaltdauer
te belegt, die vom Verhältnis Nenn-Brennspannung UL zur Versorgungsspannung
UB wie folgt abhängt:
Beträgt die Nenn-Brennspannung z. B. 12,8 V und die Versorgungsspannung UB
=14,2 V, dann ergibt sich für
Der Zeitschalter Sch ist in diesem Fall während der Periodendauer T zu 81%
geschlossen und zu 19% offen. Damit wird bei sich verändernder Versorgungs
spannung UB<UL stets erreicht, daß mit entsprechender Veränderung der
Einschaltdauer te die Leistung an der Lampe L auf einem dem Wert der
Nenn-Brennspannung UL entsprechenden Wert konstant gehalten wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist nur der Lichtschalter LiS der Lampe
L vorgeschaltet, während der Zeitschalter Sch der Lampe L im Lampenstromkreis
nachgeschaltet ist. Die Schaltung arbeitet jedoch in derselben Art wie die Schal
tung nach Fig. 1. Es wird erreicht, daß ein Massekurzschluß an der Lampe L,
z. B. beim Service, keinen negativen Einfluß auf die Ansteuerschaltung A und Re
ferenzschaltung R hat.
Wie die Fig. 3 zeigt, kann die Schaltung nach Fig. 1 so abgewandelt werden,
daß der Lichtschalter LiS nicht mehr in den Lampenstromkreis einbezogen ist
und nur noch die Referenzschaltung R und die Ansteuerschaltung A aktiviert.
Würde bei der Schaltung nach Fig. 1 der Lichtschalter durch einen Leistungs
schalter unterstützt, dann kann dieser bei der Schaltung nach Fig. 3 eingespart
werden, da der Lichtschalter LiS direkt die Referenzschaltung R und die An
steuerschaltung A aktivieren kann. Die Schaltfunktionen des Zeitschalters Sch
bleiben bei dieser Schaltung unverändert.
In Fig. 4 wird bei gleichbleibender Funktion der Schaltung die Referenzschaltung
R und die Ansteuerschaltung A ebenfalls direkt durch den Lichtschalter LiS
aktiviert. Der Lichtschalter LiS ist gegenüber der Schaltung nach Fig. 2 wieder
nicht mehr im Lampenstromkreis angeordnet. Die Aktivierung der Referenzschal
tung R und der Ansteuerschaltung A erfolgt durch Anschaltung des +-Poten
tials der Versorgungsspannung UB, wie bei der Schaltung nach Fig. 3, wodurch
diese Schaltungen ihre Vergleichs- und Steuerfunktionen ausüben können.
An den Ansteuerschaltungen A aller Schaltungen nach Fig. 1 bis 4 kann an
einem Lampenkontrollausgang LKA der Schaltzustand der Lampe L in bestimmter
Weise abgeleitet werden.
Da in der Einschaltphase der Widerstand des Glühfadens der Lampe L klein ist,
besteht die Gefahr des Auftretens von Stromspitzen, die zu Überlastungen
führen können, sieht die Erfindung zudem vor, daß die Lampe in der Einschalt
phase über die Ansteuerschaltung im Soft-Start auf die Nennleistung bring bar
ist. Der Soft-Start kann solange gewählt werden, daß der Glühfaden der Lampe
L erwärmt ist und durch den der Nennleistung entsprechenden Widerstand auf
weist.
Claims (14)
1. Schaltung zur Stabilisierung der Spannung an einer mittels Lichtschalter
ein- und ausschaltbaren Lampe, die von einer schwankenden Versor
gungsspannung gespeist wird, insbesondere für Scheinwerferlampen
eines Kraftfahrzeuges,
dadurch gekennzeichnet,
daß in den Lampenstromkreis ein zusätzlicher, mittels einer Ansteuer schaltung (A) steuerbarer Zeitschalter (Sch) einbezogen ist,
daß bei einer Versorgungsspannung (UB) kleiner als die vorgegebene Nenn-Brennspannung (UL) der Lampe (L) die Ansteuerschaltung (A) den Zeitschalter (Sch) dauernd eingeschaltet hält, und
daß bei einer Versorgungsspannung (UB) größer als die Nenn-Brenn spannung (UL) der Lampe (L) die Ansteuerschaltung (A) den Zeitschalter (Sch) periodisch ein- und ausschaltet, wobei das Verhältnis Einschaltdauer (te) zu Periodendauer (T) gleich dem Quadrat des dem Verhältnisses Nenn-Brennspannung (UL) zu anstehenden Versorgungsspannung (UB) ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß in den Lampenstromkreis ein zusätzlicher, mittels einer Ansteuer schaltung (A) steuerbarer Zeitschalter (Sch) einbezogen ist,
daß bei einer Versorgungsspannung (UB) kleiner als die vorgegebene Nenn-Brennspannung (UL) der Lampe (L) die Ansteuerschaltung (A) den Zeitschalter (Sch) dauernd eingeschaltet hält, und
daß bei einer Versorgungsspannung (UB) größer als die Nenn-Brenn spannung (UL) der Lampe (L) die Ansteuerschaltung (A) den Zeitschalter (Sch) periodisch ein- und ausschaltet, wobei das Verhältnis Einschaltdauer (te) zu Periodendauer (T) gleich dem Quadrat des dem Verhältnisses Nenn-Brennspannung (UL) zu anstehenden Versorgungsspannung (UB) ist.
2. Schaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die die Periodendauer (T) bestimmende Frequenz des Steuersignals
der Ansteuerschaltung (A) größer als 100 Hz gewählt ist.
3. Schaltung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Frequenz des Steuersignals 500 Hz beträgt.
4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ansteuerschaltung (A) eine Referenzschaltung (R) zugeordnet ist, die ein der Nenn-Brennspannung (UL) entsprechendes Referenzsignal ab gibt,
daß der Ansteuerschaltung (A) der Spannungsabfall an der Lampe (L) zugeführt ist und
daß die Ansteuerschaltung (A) in Abhängigkeit des Referenzsignals und des Spannungsabfalls ein die Einschaltdauer (te) veränderndes Steuer signal an den Zeitschalter (Sch) weiterleitet.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ansteuerschaltung (A) eine Referenzschaltung (R) zugeordnet ist, die ein der Nenn-Brennspannung (UL) entsprechendes Referenzsignal ab gibt,
daß der Ansteuerschaltung (A) der Spannungsabfall an der Lampe (L) zugeführt ist und
daß die Ansteuerschaltung (A) in Abhängigkeit des Referenzsignals und des Spannungsabfalls ein die Einschaltdauer (te) veränderndes Steuer signal an den Zeitschalter (Sch) weiterleitet.
5. Schaltung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Referenzschaltung (R) an die Ansteuerschaltung (A) ein Dauer
einschaltsignal abgibt, wenn die anliegende Versorgungsspannung (UB)
kleiner ist als die vorgegebene Nenn-Brennspannung (UL).
6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ansteuerschaltung (A) mit zunehmender Versorgungsspannung
(UB) die Einschaltdauer (te) des Zeitschalters (Sch) so verkürzt, daß der
Mittelwert der Leistung an der Lampe (L) konstant bleibt und der
Nenn-Brennspannung der Lampe (L) entspricht.
7. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zeitschalter (Sch) im Lampenstromkreis der Lampe (L) vorge
schaltet ist (Fig. 1 und 3).
8. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zeitschalter (Sch) im Lampenstromkreis der Lampe (L) nachge
schaltet ist (Fig. 2 und 4).
9. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Lampenstromkreis ein Kondensator (C) parallelgeschaltet ist.
10. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Lichtschalter (LiS) den Lampenstromkreis aus Lampe (L) und Zeit
schalter (Sch) vorgeschaltet ist und die Versorgungsspannung (UB) an
den Lampenstromkreis anschaltet (Fig. 1 und 3).
11. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Versorgungsspannung (UB) dauernd an dem Lampenstromkreis aus Lampe (L) und Zeitschalter (Sch) angeschaltet ist und
daß der Lichtschalter (LiS) die Ansteuerschaltung (A) mit der Referenz schaltung aktiviert.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Versorgungsspannung (UB) dauernd an dem Lampenstromkreis aus Lampe (L) und Zeitschalter (Sch) angeschaltet ist und
daß der Lichtschalter (LiS) die Ansteuerschaltung (A) mit der Referenz schaltung aktiviert.
12. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zeitschalter (Sch) als elektronischer Schalter, wie Feldeffekt- oder
Bipolartransistor, ausgebildet ist.
13. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ansteuerschaltung (A) mit einem Lampenkontrollausgang (LKA)
versehen ist.
14. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lampe (L) in der Einschaltphase über die Ansteuerschaltung (A)
im Soft-Start auf die Nennleistung bringbar ist.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19804539A DE19804539A1 (de) | 1998-02-05 | 1998-02-05 | Schaltung zur Stabilisierung der Spannung an einer Lampe, insbesondere für Scheinwerferlampen eines Kraftfahrzeuges |
EP99100633A EP0935404B1 (de) | 1998-02-05 | 1999-01-14 | Schaltung zur Stabilisierung der Spannung an einer Lampe, insbesondere für Scheinwerferlampen eines Kraftfahrzeuges |
DE1999510784 DE59910784D1 (de) | 1998-02-05 | 1999-01-14 | Schaltung zur Stabilisierung der Spannung an einer Lampe, insbesondere für Scheinwerferlampen eines Kraftfahrzeuges |
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DE19804539A DE19804539A1 (de) | 1998-02-05 | 1998-02-05 | Schaltung zur Stabilisierung der Spannung an einer Lampe, insbesondere für Scheinwerferlampen eines Kraftfahrzeuges |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: AUTOMOTIVE LIGHTING REUTLINGEN GMBH, 72762 REUTLIN |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |