DE19859253B4

DE19859253B4 - Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Gasentladungslampe

Info

Publication number: DE19859253B4
Application number: DE19859253A
Authority: DE
Inventors: Lothar Borho
Original assignee: Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 2005-07-21
Anticipated expiration: 2018-12-23
Also published as: DE19859253A1

Abstract

Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Gasentladungslampe (5) mit einem Ansteuerzweig (2, 3, 4) und einem Rückkopplungszweig (10, 7, 11, 8, 6), mit dem eine Kenngröße (U_) des Ansteuerzweigs (2, 3, 4) erfassbar und nach Umformung auf den Ans teuerzweig (2, 3, 4) rückkoppelbar ist, wobei der Rückkopplungszweig (10, 7, 11, 8, 6) einen Mikrorechner (7) aufweist, in dem oder in dessen Umgebung den Betriebszustand der Lampe (5) bezeichnende Daten und Tabellenwerte zum derartigen Einwirken auf den Ans teuerzweig (2, 3, 4) gespeichert sind, dass optimale Betriebsbedingungen eingehalten werden, wobei der Rückkopplungszweig (10, 7, 11, 8, 6) im Anschluss an den Mikrorechner (7) einen Komparator (8) und eine Steuerschaltung (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansteuerzweig (2, 3, 4) eine Übertragungseinrichtung (2) mit einem eine Primärwicklung (2.1) umfassenden Primärkreis (2.1, 2.2, 2.3) und einem eine Sekundärwicklung (2.4) umfassenden Sekundärkreis (2.4) aufweist,
dass die Kenngröße (U_) an oder hinter dem Sekundärkreis...

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Gasentladungslampe mit einem Ansteuerzweig und einem Rückkopplungszweig, mit dem eine Kenngröße des Ansteuerzweigs erfassbar und nach Umformung auf den Ansteuerzweig zum Aufrechterhalten optimaler Betriebsbedingungen der Lampe rückkoppelbar ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der DE 195 26 786 A1 bekannt. Bei der bekannten Schaltungsanordnung wird eine Gasentladungslampe über einen Ansteuerzweig unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Anforderungen während einer Anlaufphase und Brennphase mit elektrischer Leistung versorgt. Zur Aufrechterhaltung und Stabilisierung der Betriebsbedingungen der Lampe ist ein einen Mikrorechner aufweisender Rückkopplungszweig vorgesehen, dem repräsentative Werte für die Lampenspannung und den Lampenstrom aus dem Ansteuerzweig zugeführt werden, um zum Aufrechterhalten optimaler Betriebsbedingungen der Lampe auf eine Eingangsstufe des Ansteuerzweiges einzuwirken. In dem Rückkopplungszweig sind zum Einwirken auf die Eingangsstufe Tabellenwerte abgelegt. Durch die Erfassung von Strom und Spannung in dem der Eingangsstufe nachfolgenden Schaltungsteil des Ansteuerzweiges wird offensichtlich auf die Steuerung dieser Größen in dem auf die Eingangsstufe folgenden Schaltungsteil durch das Einwirken auf die Eingangsstufe abgezielt. Entsprechend sind offensichtlich auch die Tabellenwerte ausgelegt.

Aus der DE 196 54 539 A1 und der DE 43 31 952 A1 geht hervor, bei einer Ansteuerschaltung für eine Entladungslampe einen Primärkreis und einen Sekundärkreis einer Übertragungseinrichtung vorzusehen, wobei eine sekundärseitige Erfassung von Spannung und Strom bzw. einer Leistung beschrieben ist. Zwar ist in der DE 196 54 539 A1 auch eine Erfassung des Primärstroms angegeben, jedoch wird dieser unmittelbar einer Pulsweitenmodulationsschaltung zugeführt.

In der US 4,240,009 ist angegeben, in einem Rückkopplungszweig einer Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Gasentladungslampe mittels einer Leistungsmesserschaltung einen primärseitigen Strom und eine primärseitige Spannung zu erfassen und ein Leistungssignal zu bilden und im Weiteren mit einem im Sekundärkreis erfassten Strom zu verknüpfen, um auf den Primärkreis zur Steuerung der der Gasentladungslampe zur Verfügung gestellten Leistung einzuwirken. Ein Mikrorechner und eine Einbeziehung von Tabellenwerten sind nicht erwähnt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit der bei möglichst einfachem Aufbau optimale Betriebsbedingungen für die Gasentladungslampe eingestellt und aufrechterhalten werden.

Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Der Rückkopplungszweig weist einen Mikrorechner auf, in dem oder in dessen Umgebung den Betriebszustand der Lampe bezeichnende Daten und Tabellenwerte zum derartigen Einwirken auf den Ansteuerzweig gespeichert sind, dass die optimalen Betriebsbedingungen eingehalten werden. Aufgrund der erfassten Kenngröße wird der Betriebszustand der Lampe eindeutig festgestellt und in Abhängigkeit dieser den Betriebszustand bezeichnenden Daten die in dem Mikrorechner oder dessen Umgebung gespeicherten, zugeordneten Tabellenwerte aktiviert, die dann auf den Ansteuerzweig zurückwirken. Auf diese Weise werden die optimalen Betriebsbedingungen zum Betreiben der Gasentladungslampe mit relativ einfachen Mitteln aufrechterhalten. Dadurch werden die Funktionssicherheit der Lampe und eine hohe Lebensdauer gewährleistet.

Eine wirkungsvolle Regelung der Betriebsbedingungen bei einfachem Aufbau wird dadurch unterstützt, dass der Ansteuerzweig eine Übertragungseinrichtung mit einem Primärkreis und einem Sekundärkreis aufweist und dass die Kenngröße an oder hinter dem Sekundärkreis abgenommen ist, während das Einwirken auf den Ansteuerzweig im Primärkreis erfolgt.

Eine Maßnahme für eine möglichst gute Regelung besteht darin, dass mittels der Tabellenwerte der Strom in dem Primärkreis gesteuert wird. Der jeweilige Betriebszustand der Lampe kann dadurch genauer erfasst und die Regelung kann dadurch verfeinert werden, dass dem Mikrorechner zusätzlich zu der Kenngröße ein Istwert des Primärkreis-Stroms und/oder eine Batteriespannung zugeführt wird, mit der auch der Primärkreis beaufschlagt wird. Der Mikrorechner gibt an einen Eingang des Komparators einen Sollwert für den Primärkreis-Strom ab, während an einem weiteren Eingang des Komparators ein Maß für den Istwert des Primärkreis- Stroms angelegt ist.

Eine wesentliche Einflussnahme auf den Betrieb der Lampe wird bereits dadurch erzielt, dass mittels der den Betriebszustand bezeichnenden Daten zumindest zwischen einer Anlaufphase und einer Brennphase der Lampe unterscheidbar ist und dass mittels des Mikrorechners den beiden Phasen entsprechende Tabellenwerte auslesbar sind.

Eine vorteilhafte Maßnahme für eine möglichst gute Regelung besteht darin, dass die Kenngröße die Lampenbrennspannung ist.

Ein für die sichere Funktionsweise vorteilhafter Aufbau besteht darin, dass der Ansteuerzweig im Anschluss an die Übertragungseinrichtung eine Ansteuerstufe und ein nachfolgendes Zündteil aufweist, und dass die Kenngröße zwischen der Übertragungseinrichtung und der Ansteuerstufe abgenommen ist. Für einen einfachen Aufbau und eine einfache wirkungsvolle Regelung sind weiterhin die Maßnahmen günstig, dass der Primärkreis eine Primärwicklung, ein Schaltglied sowie einen Widerstand aufweist und dass der Istwert des Primärkreis-Stroms zwischen der Primärwicklung und dem Widerstand abgegriffen ist. Eine zusätzliche Vereinfachung ergibt sich dabei dadurch, dass das Schaltglied ein Feldeffekttransistor und der Widerstand dessen Bahnwiderstand ist. Dabei wird der Feldeffekttransistor gleichzeitig als Schaltglied und als Widerstandselement ausgenutzt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
In der Figur ist ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung 1 zum Betreiben einer Gasentladungslampe 5 dargestellt. Die Schaltungsanordnung 1 weist im wesentlichen einen Ansteuerzweig mit einer Übertragungseinrichtung 2, sowie einer daran angeschlossenen Ansteuerstufe 3 und einem anschließenden Zündteil 4 auf, das zur Erzeugung einer Zündspannung für die Lampe 5 während einer anfänglichen Zündphase dient, und weiterhin einen Rückkopplungszweig mit einem Mikrorechner 7, einem nachfolgenden Komparator 8 und einer anschließenden Steuerschaltung 6 auf, die auf einen Primärkreis der Übertragungseinrichtung 2 zurückwirkt.
Es geht darum, die Lampe 5 unter möglichst guten Betriebsbedingungen zu betreiben, um einen sicheren Brennbetrieb zu gewährleisten, der einen gleichmäßigen Lichtstrom der Lampe, eine möglichst konstante spektrale Verteilung des abgegebenen Lichts und eine möglichst hohe Lebensdauer der Lampe 5 ergibt.
Zur Regelung der Betriebsbedingungen ist in einem Sekundärkreis bzw. anschließend an den Sekundärkreis der Übertragungseinrichtung 2 eine Lampenbrennspannung U_ als Kenngröße für den Betriebszustand der Lampe 5 abgegriffen und dem Mikrorechner 7 zugeführt. Aufgrund der Lampenbrennspannung wird in dem Mikrorechner 7 erkannt, in welchem Betriebszustand sich die Lampe 5 gerade befindet. Dabei sind eine Anlaufphase mit einer Zündphase, während der eine hohe Spannung auftritt, und eine Brennphase, während der im Anschluss an eine relativ kurze Übergangsphase die Lampe sich in einem stabilen Brennzustand befindet, unterscheidbar, wobei in dem Mikrorechner 7 bzw. in dessen Umgebung die die verschiedenen Betriebszustände bezeichnenden Daten abgelegt sind. Außerdem sind in dem Mikrorechner Tabellenwerte gespeichert, die für eine jeweilige Lampe oder einen jeweiligen Lampentyp optimale Werte für die Regelung der Betriebsbedingungen der Lampe beinhalten. Insbesondere handelt es sich hierbei um Werte, die den Sollwert des Primärkreis-Stroms bestimmen und über einen Anschluss 11 einem Eingang des Komparators 8 zugeführt werden. Einem weiteren Eingang des Komparators 8 wird der Istwert des Primärkreis-Stroms über eine Verbindung 9 zugeführt. Das Ausgangssignal des Komparators 8 wird der Steuerschaltung 6 zugeleitet, die zum Erhöhen oder Erniedrigen des Primärkreis-Stroms auf einen Schalter 2.2 des Primärkreises einwirkt. Der Primärkreis weist eine Primärwicklung 2.1 der Übertragungseinrichtung 2 auf, anschließend den Schalter 2.2 und einen Widerstand 2.3. Zwischen der Primärwicklung 2.1 und dem Widerstand 2.3 ist der dem Komparator 8 zugeführte Istwert des Primärkreis-Stroms abgegriffen. Der Schalter 2.2 ist vorzugsweise ein Feldeffekttransistor und der Widerstand 2.3 dessen Bahnwiderstand, so dass sich ein zusätzlicher getrennter Widerstand erübrigt. Mit der so verwirklichten Regelung des Primärkreis-Stroms in Abhängigkeit von der über einen Anschluss 10 angelegten Lampenbrennspannung U_ und das einfache Auslesen der entsprechenden Tabellenwerte aus dem Mikrorechner 7 wird die erforderliche elektrische Leistung zum Ansteuern der Lampe 5 und zum Aufrechterhalten optimaler Betriebsbedingungen zuverlässig bereitgestellt:
Zum Erhöhen der Auswertegenauigkeit der jeweiligen Ist-Betriebszustände und der Verfeinerung der Regelung werden dem Mikrorechner 7 außer der Lampenbrennspannung U_ zusätzlich der über die Verbindung 9 erfasste Istwert des Primärkreis-Stroms und eine Batteriespannung UB zugeführt. Aufgrund dieser Daten kann dann die Auswahl der gespeicherten Tabellenwerte noch genauer vorgenommen werden.
Für den Betrieb der Lampe 5 ist vorteilhaft vorgesehen, dass die an eine Sekundärwicklung 2.4 der Übertragungseinrichtung 2 angeschlossene Ansteuerstufe 3 als H-Brücke ausgebildet ist, über die einerseits die hohe Zünder-Vorsorgungsspannung geschaltet wird und andererseits zeitlich anschließend eine Rechteckspannung für den Brennbetrieb der Lampe gesteuert wird.
Die beschriebene Schaltungsanordnung 1 ist insbesondere geeignet für den Betrieb von Gasentladungslampen 5, in einem Kraftfahrzeug. Hierbei wird die Schaltungsanordnung 1 insbesondere infolge der beschriebenen Rückkopplungsschaltung hinsichtlich des schaltungstechnischen Aufwands verhältnismäßig einfach, so dass auf der Schaltungsplatine für die Schaltungsanordnung 1 gegenüber bisherigen Schaltungsausführungen nicht nur Platz, sondern auch Kosten eingespart werden, zumal der Mikrorechner 7 für die Steuerung ohnehin vorhanden ist.

Claims

Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Gasentladungslampe (5) mit einem Ansteuerzweig (2, 3, 4) und einem Rückkopplungszweig (10, 7, 11, 8, 6), mit dem eine Kenngröße (U_) des Ansteuerzweigs (2, 3, 4) erfassbar und nach Umformung auf den Ans teuerzweig (2, 3, 4) rückkoppelbar ist, wobei der Rückkopplungszweig (10, 7, 11, 8, 6) einen Mikrorechner (7) aufweist, in dem oder in dessen Umgebung den Betriebszustand der Lampe (5) bezeichnende Daten und Tabellenwerte zum derartigen Einwirken auf den Ans teuerzweig (2, 3, 4) gespeichert sind, dass optimale Betriebsbedingungen eingehalten werden, wobei der Rückkopplungszweig (10, 7, 11, 8, 6) im Anschluss an den Mikrorechner (7) einen Komparator (8) und eine Steuerschaltung (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansteuerzweig (2, 3, 4) eine Übertragungseinrichtung (2) mit einem eine Primärwicklung (2.1) umfassenden Primärkreis (2.1, 2.2, 2.3) und einem eine Sekundärwicklung (2.4) umfassenden Sekundärkreis (2.4) aufweist, dass die Kenngröße (U_) an oder hinter dem Sekundärkreis (2.4) abgenommen ist, während das Einwirken auf den Ans teuerzweig (2, 3, 4) im Primärkreis (2.1, 2.2, 2.3) erfolgt, wobei mittels der Tabellenwerte der Strom in dem Primärkreis (2.1, 2.2, 2.3) gesteuert wird, dass dem Mikrorechner (7) zusätzlich zu der Kenngröße (U_) ein Istwert des Primärkreis-Stroms und/oder eine Batteriespannung (U_B) zugeführt wird, mit der auch der Primärkreis (2.1, 2.2, 2.3) beaufschlagt wird, und dass der Mikrorechner (7) an einen Eingang des Komparators (8) einen Sollwert für den Primärkreis-Strom abgibt, während an einem weiteren Eingang des Komparators (8) ein Maß für den Istwert des Primärkreis-Stroms (2.1, 2.2, 2.3) angelegt ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der den Betriebszustand bezeichnenden Daten zumindest zwischen einer Anlaufphase und einer Brennphase der Lampe (5) unterscheidbar ist und dass mittels des Mikrorechners (7) den beiden Phasen entsprechende Tabellenwerte auslesbar sind.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kenngröße (U_) die Lampenbrennspannung ist.
Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansteuerzweig (2, 3, 4) im Anschluss an die Übertragungseinrichtung (2) eine Ansteuerstufe (3) und ein nachfolgendes Zündteil (4) aufweist, und dass die Kenngröße (U_) zwischen der Übertragungseinrichtung (2) und der Ansteuerstufe (3) abgenommen ist.
Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Primärkreis die Primärwicklung (2.1), ein Schaltglied (2.2) sowie einen Widerstand (2.3) aufweist und dass der Istwert des Primärkreis-Stroms zwischen der Primärwicklung (2.1) und dem Widerstand (2.3) abgegriffen ist.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltglied (2.2) ein Feldeffekttransistor und der Widerstand (2.3) dessen Bahnwiderstand ist.