DE4132299A1 - Lichtstromkreis fuer fahrzeug-entladungslampe - Google Patents
Lichtstromkreis fuer fahrzeug-entladungslampeInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Lichtstromkreis für eine Fahrzeug-
Entladungslampe und insbesondere einen Lichtstromkreis gemäß
dem Oberbegriff des Anspruchs 1, bei dem die Zeit, die für die Stabilisierung
des von einer Entladungslampe ausgehenden Lichtstroms nach
dem Einschalten derselben erforderlich ist, abgekürzt werden kann.
Seit einiger Zeit wird kompakten Metallhalogenidlampen als Lichtquelle
für Fahrzeuge eine größere Aufmerksamkeit geschenkt. Um den
langsamen Anlaufvorgang solcher Metallhalogenidlampen abzukürzen,
ist vorgeschlagen worden, unmittelbar nach dem Einschalten einer
Entladungslampe an diese einen übermäßigen Lampenstrom, der einige
Male größer als der Lampenstrom im stationären Zustand ist, zu liefern,
um den Glaskolben schnell aufzuwärmen und dadurch den Einschaltvorgang
zu beschleunigen.
In Fig. 1 stellt eine durch eine Strichpunktlinie gegebene Kurve a ein
Beispiel der Steuerung einer Lampenspannung (VL) und eines Lampenstroms
(IL) für den Fall dar, in dem der Einschaltvorgang der Entladungslampe
bei kaltem Glaskolben der Lampe beginnt (dieser Vorgang
wird im folgenden als "Kaltstartvorgang" bezeichnet).
Wie aus der Kurve a ersichtlich, fließt bei niedriger Lampenspannung
VL in einem einen Punkt m erreichenden Bereich A ein übermäßiger
Strom (dessen Effektivwert mit "I₀" bezeichnet wird), wobei der Effektivwert
des Stroms in einem dem Bereich A folgenden Bereich nach
einem Übergang vom Punkt m zum Punkt m′ den Wert Ic annimmt.
Bei einer Metallhalogenidlampe mit einer Nennleistung von beispielsweise
35 W ist in diesem Fall der Effektivwert I₀ ungefähr fünf- bis
zehnmal größer als der Effektivwert Ic.
Die in Fig. 1 mit "Pm" bezeichnete Hyperbel stellt eine durch den
Punkt m verlaufende Linie der stationären Leistung dar.
Wenn bei Beginn des Einschaltvorgangs ein übermäßiger Strom an die
Entladungslampe geliefert wird, steigt der Lichtstrom tatsächlich sehr
stark an; die Lieferung übermäßiger Leistung an die Lampe verstärkt
jedoch das Überschwingen oder Unterschwingen, so daß ein bestimmtes
Zeitintervall erforderlich ist, in dem der von der Lampe ausgehende
Lichtstrom einen stabilen Nennpegel annimmt.
In Fig. 2 stellt eine durch eine gestrichelte Linie gegebene Kuve b auf
schematische Weise eine zeitabhängige Änderung des Lampen-Lichtstroms
(der mit "L" bezeichnet wird) dar, die der durch die Kurve a in
Fig. 1 gezeigten VL-IL-Steuerung entspricht (wobei die Zeit durch "t"
dargestellt wird). Die Kurve b steigt bei t=0 (wobei der Beginn des
Einschaltvorgangs der Lampe als Ursprung genommen wird) zum Wert
Lm, der eine Spitze des Lichtstroms darstellt, stark an, weist ein Überschwingen
o und ein Unterschwingen u auf und wird später beim Wert
Lc, der dem Nennlichtstrom entspricht, stabil.
Hierbei bezeichnet der Ausdruck "Überschwingen" den Betrag des
Lichtstroms, um den der als Bezugswert dienende Nennlichtstrom Lc
überschritten wird, während der Ausdruck "Unterschwingen" den Wert
bezeichnet, um den der Nennlichtstrom Lc unterschritten wird. Ferner
wird die "Lichtstromstabilisierungszeit", in der der Lichtstrom stabil
wird, als dasjenige Zeitintervall definiert, in dem der Lichtstrom L in
das Intervall Lc±α konvergiert (wobei α ein Wert ist, der den in der
Praxis tolerierbaren Bereich des Nennlichtstroms definiert); die Lichtstromstabilisierungszeit
für die Kurve a wird mit "tm" bezeichnet.
Wenn, wie in Fig. 2 gezeigt, gemäß dem obenbeschriebenen Verfahren
bei Beginn des Einschaltvorgangs der Lampe eine erhöhte Leistung an
die Lampe geliefert wird, um die Lichtstromstabilisierungszeit abzukürzen,
nimmt ein Überschwingen o einen übermäßigen Wert an (was
gleichzeitig einen erheblichen Verschleiß der Elektroden bedeutet),
wenn die gelieferte Leistung zu groß ist. Wenn der Übergang in einen
Bereich einer stabilen Leistungssteuerung über den Steuerbereich A, in
dem bei Beginn des Einschaltvorgangs der Lampe viel Leistung geliefert
wird, nicht richtig ausgeführt wird, tritt ein großes Unterschwingen
u auf, was die Lichtstromstabilisierungszeit unerwünscht verlängert.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Lichtstromkreis
für eine Fahrzeug-Entladungslampe zu schaffen, mit dem
die Nachteile des oben beschriebenen Standes der Technik beseitigt
werden können.
Diese Aufgabe wird bei einem Lichtstromkreis der gattungsgemäßen
Art erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale im kennzeichnenden
Teil des Anspruchs 1.
Mit dem erfindungsgemäßen Aufbau kann eine Änderung der an die
Entladungslampe gelieferten Leistung während des Übergangs vom
Einschalt-Beschleunigungsbereich zum Bereich einer stabilen Leistungssteuerung
abgemildert werden, wodurch ein sehr starker Anstieg
des Lichtstroms von der Entladungslampe ermöglicht wird und sowohl
ein Überschwingen zum Zeitpunkt des Anstiegs des Lichtstroms verringert
als auch ein Unterschwingen unterdrückt werden kann,
wodurch das Zeitintervall, indem der von der Lampe ausgehende
Lichtstrom stabil wird, abgekürzt werden kann.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung sind im Nebenanspruch
und in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen
mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert; es zeigt
Fig. 1 einen Graphen, der eine erfindungsgemäße Spannungs-
Strom-Kennlinie der Lampe und eine entsprechende herkömmliche
Kennlinie darstellt,
Fig. 2 einen Graphen, der schematisch die zeitabhängige Änderung
des von einer Entladungslampe ausgehenden Lichtstroms
darstellt,
Fig. 3A-3D Graphen zur beispielhaften Erläuterung der schrittweisen
Prozeduren für den Entwurf der Spannungs-Strom-
Kennlinie der Lampe,
Fig. 4 ein schematisches Blockschaltbild des Lichtstromkreises
für eine Fahrzeug-Entladungslampe gemäß einer ersten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Fig. 5 ein Schaltbild der wesentlichen Teile des Lichtstromkreises
von Fig. 4,
Fig. 6 ein schematisches Wellenformdiagramm,
Fig. 7 ein schematisches Blockschaltbild eines Lichtstromkreises
für eine Fahrzeug-Entladungslampe gemäß einer
zweiten Ausführungsform der Erfindung, und
Fig. 8 ein Schaltbild zur Erläuterung der wesentlichen Teile des
Lichtstromes von Fig. 7.
Nun wird ein erfindungsgemäßer Lichtstromkreis für eine Fahrzeug-
Entladungslampe unter den im folgenden aufgeführten Überschriften im
einzelnen beschrieben.
Steuerverfahren (Fig. 1 bis 3)
VL-IL-Steuerkennlinie (Fig. 1 und 2)
Entwurfsprozeduren (Fig. 3A bis 3D)
VL-IL-Steuerkennlinie (Fig. 1 und 2)
Entwurfsprozeduren (Fig. 3A bis 3D)
Erste Ausführungsform (Fig. 4 bis 6)
Schaltung (Fig. 4 und 5)
Übersicht (Fig. 4)
Schaltungsaufbau der wesentlichen Teile (Fig. 5)
Inverterschaltung
Zündschaltung
V-I-Steuereinrichtung
PWM-Steuereinrichtung
Zeitsignalgenerator
Multiplikationsabschnitt und Treiberschaltung
Betrieb (Fig. 6)
Wirkung
Schaltung (Fig. 4 und 5)
Übersicht (Fig. 4)
Schaltungsaufbau der wesentlichen Teile (Fig. 5)
Inverterschaltung
Zündschaltung
V-I-Steuereinrichtung
PWM-Steuereinrichtung
Zeitsignalgenerator
Multiplikationsabschnitt und Treiberschaltung
Betrieb (Fig. 6)
Wirkung
Zweite Ausführungsform (Fig. 7 und 8)
Übersicht (Fig. 7)
Schaltungsaufbau und wesentliche Teile (Fig. 8)
Gleichspannungs-Verstärkerschatlung
Hochfrequenz-Verstärkerschaltung
Lampenspannungsdetektor
Lampenstromdetektor
PWM-Steuereinrichtung
Übersicht (Fig. 7)
Schaltungsaufbau und wesentliche Teile (Fig. 8)
Gleichspannungs-Verstärkerschatlung
Hochfrequenz-Verstärkerschaltung
Lampenspannungsdetektor
Lampenstromdetektor
PWM-Steuereinrichtung
Nun werden erfindungsgemäße Lichtstromkreise für eine Fahrzeug-
Entladungslampe anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben.
Vor der Beschreibung des Schaltungsaufbaus eines Lichtstromkreises 1
für eine Fahrzeug-Entladungslampe wird das Steuerverfahren beschrieben
und die Beziehung zwischen einer Lampenspannung VL und einem
Lampenstrom IL definiert, um ein Überschwingen und ein Unterschwingen
zu verringern und den Lichtstrom schnell zu stabilisieren.
In Fig. 1 ist als durchgezogene Linie eine Kurve g gezeigt, die dem erfindungsgemäßen
VL-IL-Steuermuster entspricht.
In Fig. 1 fließt in einem Bereich Aa, der sich vom Punkt VL = 0 zu
einem Punkt M erstreckt (der im folgenden als
"Einschaltbeschleunigungsbereich" bezeichnet wird), ein konstanter
Strom IL = I₀ (Linie ga). In einem Bereich Ab, der sich vom Punkt M
zu einem Punkt Q₁ erstreckt (der im folgenden als "Übergangsbereich"
bezeichnet wird), ändert sich der Strom IL linear mit gegebener Steigung
entsprechend dem geradlinigen Linienbereich gb.
Durch den Winkel R zwischen der Verlängerung des geradlinigen Teils
gb und der VL-Achse ist die Steigung des geradlinigen Teils gb durch
tan R gegeben.
Ein Bereich B, der sich vom Punkt Q₁ zu einem Punkt Q₂ erstreckt,
stellt einen Bereich stabiler Leistung dar, in dem die gerade Linie gc,
die zwischen den Punkten Q₁ und Q₂ verläuft, das Ergebnis einer linearen
Approximation einer stabilen Leistungskurve PQ darstellt.
Der Leistungswert der stabilen Leistungskurve PQ stellt die Nennleistung
der Entladungslampe dar, wobei zwischen dieser Kurve PQ und
der stabilen Leistungskurve Pm unzählig viele stabile Leistungskurven
einschließlich einer stabilen Leistungskurve PM liegen.
In einem Bereich C, der beim Punkt Q₂ beginnt, ist der durch die Linie
gd angegebene Strom IL unabhängig von der Spannung VL aus dem
folgenden Grund konstant (IL = Ic): unter der Annahme, daß eine
Steuerkurve im Bereich C durch eine gerade Linie gd′ gegeben ist, die
sich als Verlängerung der Linie gc im Bereich B, die die lineare Approximation
der stabilen Leistung darstellt, ergibt, ergibt der Schnittpunkt
V₀ zwischen der Linie gc und der VL-Achse den maximalen
Lampenspannungswert zum Zeitpunkt des Einschaltens der Lampe; da
einige Lampen eine Lampenspannung VL benötigen, die im Einschaltzeitpunkt
größer als V₀ ist, wird jedoch der Lampenstrom im Bereich
C konstant gesetzt (IL = Ic), um zu verhindern, daß die Steuerkurve
die VL-Achse schneidet. Daher wird zum Zeitpunkt des Einschaltens
der Lampe eine hohe Spannung (<V₀) erzeugt, was die Aktivierung
der Lampe erleichtert.
In dem obenbeschriebenen herkömmlichen Steuerverfahren ist der
Winkel zwischen der stabilen Leistungskurve, die die Kurve a während
des Übergangs vom Punkt m zum Punkt m′ schneidet, und der Linie
m-m′ groß, so daß sich die Leistung schnell zwischen m und m′ ändert.
Da der Lichtstrom von der Lampe im allgemeinen als Funktion der gelieferten
Leistung und der Temperatur des Glaskolbens (die den Lichtemissions-
Wirkungsgrad betrifft) ausgedrückt wird, ergibt eine große
Leistungsänderung eine große Änderung des Lichtstroms.
Erfindungsgemäß wird daher der geradlinige Bereich gb im Bereich Ab
geeignet geneigt (mit einem Winkel R), so daß sich die Steigung zu
tan R ergibt, so daß der geradlinige Bereich gb zwischen dem Punkt M
und dem Punkt Q₁ die stabile Leistungskurve in einem kleineren Winkel
schneidet.
Die zeitabhängige Änderung des Lichtstroms L wird zu einer Kurve
M, wie in Fig. 2 durch die Strichpunktlinie gezeigt ist. Der Spitzenwert
LM des Lichtstroms wird kleiner als der Spitzenwert Lm der Kurve b.
Dadurch wird das Überschwingen o und das Unterschwingen u verringert,
so daß die Lichtstromstabilisierungszeit tM kürzer als tm wird (TM
<tm).
Je geringer die Steigung des geradlinigen Bereichs gb ist, desto stabiler
wird die Leistungsänderung; jedoch besteht hinsichtlich der Verkleinerung
der Steigung eine bestimmte Grenze. Das bedeutet, daß bei einer
Abnahme der Steigung die Leistung im Einschaltbeschleunigungsbereich
Aa, der dem Bereich entspricht, der durch die IL=I₀-Achse und
die VL-Achse festgeleg wird, kleiner wird, so daß die Abstrahlung der
Lampenicht ausreichend beschleunigt wird, wodurch die Lichtstromstabilisierungszeit
länger wird.
Erfindungsgemäß wird außerdem die Steuerkurve zum Zeitpunkt des
Übergangs vom Bereich Aa zum Bereich Ab vorteilhaft angepreßt. Zum
Zeitpunkt des Übergangs vom Bereich Aa, in dem der Lampenstrom IL
kontant ist (I₀), zum Bereich Ab, der durch geradlinigen Teil gb dargestellt
wird, ändert sich die Leistung in hohem Maß. Der Grund hierfür
besteht darin, daß die Leistung zunimmt, wenn sich der Punkt auf
der Linie IL = I₀ in der Figur nach rechts (zum Punkt M) bewegt,
während die Leistung abfällt, wenn sich der Punkt auf dem geradlinigen
Teil gb zum Punkt Q₁ bewegt, wobei beim Punkt M das Maximum
PM vorliegt, so daß in der Nähe des Punktes M eine Änderung der
Leistung (schraffierte Fläche in Fig. 1) bewirkt wird.
Daher wird der Übergang vom Bereich Aa zum Bereich Ab unter Verwendung
einer Kurve h (die in Fig. 1 durch eine unterbrochene Linie
gekennzeichnet ist), die auf einer Leistungskurve PN (<PM) durch
einen Punkt N verläuft, auf einen glatten Verlauf eingesteuert. Das bedeutet,
daß eine starke Änderung der Leistung dadurch unterdrückt
wird, daß sie im Schnittpunkt M zwischen der Linie IL = I₀ und dem
geradlinigen Teil gb an der Grenze zwischen den Bereichen Aa und Ab
keinen scharfen Knick besitzt.
Diese Steuerung bewirkt eine Änderung des Lichtstroms, derart, daß er
ein geringes Überschwingen o′ besitzt, wie in Fig. 2 mittels der
durchgezogenen Linie M′ angezeigt ist (Spitzenwert LN <LM). Dadurch
wird die Lichtstromstabilisierungszeit tN weiter verkürzt (tN <
tM).
In den Fig. 3A bis 3D sind die Entwurfsprozeduren für die VL-IL-
Kennlinie gezeigt, wobei beispielsweise eine Metallhalogenidlampe mit
einer Nennleistung von 35 W verwendet wird.
(1) Definition der VL-IL-Beziehung im Bereich B der stabilen Leistungssteuerung
(siehe Fig. 3A).
Zunächst muß der Bereich B der stabilen Leistungssteuerung anhand
einer als Bezugskurve dienenden Kurve P₃₅ einer stabilen Leistung von
35 W definiert werden. Für die Bestimmung der Größe des Bereichs B
sollte eine Schwankung der Lampenleistung berücksichtigt werden. Da
genauer die Lampenspannung im stabilen Zeitintervall (das mit "VLS"
bezeichnet wird) aufgrund von Qualitätsschwankungen bei der Produktion
der Lampen oder aufgrund von Schwankungen der Lampenleistung,
die von der Gebrauchsdauer der betreffenden Lampe abhängt,
nicht konstant ist,wird die stabile Leistungssteuerung in einem Bereich
±δ um den Wert VLS ausgeführt (d. h. innerhalb des Bereichs VLS-δ
VLVLS+δ).
Wenn beispielsweise gilt, daß VLS = 80 V und δ = 20 V ist, wird die
Gleichung VL · IL = 35 W, die die stabile Leistungskurve P₃₅ darstellt,
unter Verwendung der folgenden linearen Gleichung im Bereich
60VL100 approximiert:
IL = k · (VL-V₀) (I)
wobei gilt: k = -0,0069, V₀ = 137,5. Die Gleichung (I) stellt die gerade
Linie gc dar.
(2) Definition der VL-IL-Beziehung im Übergangsbereich Ab (siehe
Fig. 3B). Hierfür muß die Steigung des geradlinigen Teils gb bestimmt
werden. Zunächst wird das rechte Ende Q₁ des Bereichs Ab so bestimmt,
daß der Punkt Q₁ stetig an das linke Ende des Bereichs B anschließt.
Das bedeutet, daß die Einsetzung VL = 60 in die Gleichung
(I) den Punkt Q₁ (60, 0,535) ergibt. Dieser Punkt Q₁ kann so gewählt
werden, daß er sich in der Nähe eines Punktes auf einer Linie, die sich
in der Figur von der approximierten stabilen Leistungslinie gc nach
links erstreckt, befindet.
Dann wird der linke Endpunkt M des Bereichs Ab bestimmt. Dieser
Punkt wird durch die Lampenspannung VL unmittelbar nach dem Einschalten
der Lampe und durch den Maximalstrom (IMAX), der durch
die Lampe fließen kann, definiert. Wenn beispielsweise IMAX = 4 A
ist, ist bei VL = 25 V der Punkt M (25, 4) auf einer stabilen Leistungskurve
P₁₀₀ von 100 W angesiedelt (Leistungsfaktor = 1).Die
durch die Punkte M und Q₁ verlaufende gerade Linie ist die gerade Linie
gb (im Bereich zwischen 25VL <60), ihre Steigung ist durch
tan⊖ ≈ 0,1 gegeben.
(3) Bestimmen des Stromwertes I₀ im Einschaltbeschleunigungsbereich
Aa (siehe Fig. 3C). Der Stromwert I₀ soll auf den höchstmöglichen
Strom IMAX gesetzt werden, bei dem die Lampe nicht beschädigt
wird (z. B. durch ein Durchbrennen der Elektroden): I₀ = IMAX.
Die Gewinnung der durch eine unterbrochene Linie dargestellten Steuerkurve
h in Fig. 1 wird später beschrieben.
(4) Bestimmung des Stromwertes im Bereich C (siehe Fig. 3D). Im
Konstantstrombereich C wird der Wert von Ic gleich IL ≈ 0,26 A gesetzt.
Dieser Wert wird aus der Einsetzung von VL = 100 in die Gleichung
I erhalten, so daß die Stetigkeit an der Grenze zwischen den Bereichen
B und C gewährleistet ist.
In den Fig. 4bis 6 ist ein Lichtstromkreis für eine Fahrzeug-Entladungslampe
gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
gezeigt. Hierbei wird der Lichtstromkreis 1 auf eine Fahrzeug-
Metallhalogenidlampe angewendet, die ein Rechteckwellen-Beleuchtungssystem
verwendet.
In Fig. 4 ist der Lichtstromkreis 1 schematisch gezeigt.
Der Lichtstromkreis 1 umfaßt eine Batterie 2, eine Schutzschaltung 3,
eine Inverterschaltung 4, einen Stromdetektor 8, einen Spannungsdetektor
9, Zündschaltungen 10 und 10′, eine Strahlauswahleinrichtung
12, eine V-I-Steuereinrichtung 13, eine PWM-Steuereinrichtung 14,
einen Zeitsignalgenerator 20 und eine Impulspausen-Steuereinrichtung/
einen Lampenstrom-Wellenformer 25.
Die Batterie 2 liefert über die Schutzschaltung 3 an die Inverterschaltung
4 eine Batteriespannung. Die Schutzschaltung 3 dient dazu, die
Leistungsversorgung für die nachfolgenden Stufen zu unterbrechen,
wenn sie von der V-I-Steuereinrichtung 13, die später beschrieben
wird, ein Signal empfängt, das eine abnormale Schaltungsbedingnung
anzeigt. Wenn sich die Schaltung im Normalzustand befindet, liefert
die Schutzschaltung 3 bei Empfang der Signale von einem (nicht gezeigten)
Lichtschalter und einem (nicht gezeigten) Strahlauswahlschalter
(wobei "SH" ein Befehlssignal für Fernlicht und "SL" ein Befehlssignal
für Abblendlicht bezeichnet) die Batteriespannung an die in der
nachfolgenden Stufe befindliche Inverterschaltung 4. Die Inverterschaltung
4 umfaßt ein EMI-Filter 5, synchrone Gleichspannungs-
Gleichspannungs-Umformer 6 und 6′ und synchrone Schaltelemente 7
und 7′. Die synchronen Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umformer
6 und 6′ sind in der Stufe, die dem zur Rauschunterdrückung dienenden
EMI-Filter 5 folgt, parallel vorgesehen, wobei die synchronen Schaltelemente
7 und 7′ (die in Fig. 4 durch Schaltersymbole dargestellt sind)
zwischen die positiven Ausgangsanschlüsse der Gleichspannungs-
Gleichspannungs-Umformer 6 und 6′ in Reihe geschaltet sind.
Das Verstärkungsverhältnis der synchronen Gleichspannungs-Gleichspanungs-
Umformer 6 und 6′ wird durch ein Signal von einer (später
beschriebenen) Treiberschaltung gesteuert. Der reziproke Schaltbetrieb
der synchronen Schaltelemente 7 und 7′ wird durch ein Signal gesteuert,
das ebenfalls von der Treibeschaltung ausgegeben wird, jedoch
von dem oben erwähnten Signal von dieser Treiberschaltung verschieden ist.
Der Stromdetektor 8 besitzt einen Eingangsanschluß, der mit den
Masse-Ausgangsanschlüssen der synchronen Gleichspannungs-Gleichspannungs-
Umformer 6 und 6′ verbunden und daher geerdet ist, und
einen weiteren Eingangsanschluß, der zwischen den synchronen Schaltelementen
7 und 7′ angeschlossen ist.
Der Spannungsdtektor 9 ist zwischen den Ausgangsanschlüssen der
Inverterschaltung 4 vorgesehen, um deren Ausgangsspannung zu erfassen.
Die Zündschaltungen 10 und 10′ sind dazu vorgesehen, die Metallhalogenidlampen
11 und 11′ jeweils mit der Nennleistung von 35 W zu aktivieren.
Die Strahlauswahleinrichtung 12 dient dazu, aufgrund der Befehlssignale
SH bzw. SL wahlweise die Zündschaltungen (10 bzw. 10′ zu betreiben.
Wenn in die Strahlauswahleinrichtung 12 das Befehlssignal SH
eingegeben wird, sendet die Zündschaltung 10 an die Fernlicht-Metallhalogenidlampe
11 einen Auslöseimpuls, während bei Eingabe des Befehlssignals
SL in die Strahlauswahleinrichtung 12 die Zündschaltung
10′ an die Abblendlicht-Metallhalogenidlampe 11′ einen Auslöseimpuls
sendet.
Wenn die V-I-Steuereinrichtung 13 vom Spannungsdetektor 9 ein die
Ausgangsspannung der Inverterschaltung 4 betreffendes Erfassungssignal
empfängt, berechnet sie gemäß diesem Erfassungssignal einen
Strombefehlswert und schickt ein Befehlssignal (das mit "SI" bezeichnet
wird) an die später beschriebene PWM-Steuereinrichtung 14. Da
die Beziehung zwischen der Lampenspannung VL und dem Lampenstrom
IL im voraus so festgelegt wird, daß sich die weiter oben mit
Bezug auf Fig. 1 beschriebene Steuerkurve ergibt, führt die V-I-Steuereinrichtung
13 eine Steuerung aus, derart, daß der Lampenstsrom IL
gemäß dem die Ausgangsspannung der Inverterschaltung 4
betreffenden Erfassungssignal fließen kann. Außerdem sendet die V-I-
Steuereinrichtung 13 bei Beginn des Einschaltvorgangs der Lampe an
die PWM-Steuereinrichtung 14 ein Signal aus (das mit "SLIM"
bezeichnet wird), um den Lampenstrom IL so zu begrenzen, daß er
keinen überhöhten Wert (IL <I₀) annimmt.
Die PWM-Steuereinrichtung 14 umfaßt zwei Fehlerverstärker 15 und
15′, einen Komparator 16, einen Dreieckwellenoszillator 17 und einen
Referenzspannungsgenerator 18. Einer der Fehlerverstärker 15 empfängt
das Befehlssignal SI von der VI-Steuereinrichtung 13 und ein Erfassungssignal
vom Stromdetektor 8, während der andere Fehlerverstärker
15′ das Strombegrenzungssignal SLIM von der V-I-Steuereinrichtung
13 und das Erfassungssignal vom Stromdetektor 8 empfängt.
An einen der Eingangsanschlüsse des Komparators 16, der am anderen
Eingangsanschluß einen Dreieckwellenimpuls vom Dreieckwellenoszillator
17 empfängt, wird ein analoges ODER-Signal eingegeben, das
sich aus der ODER-Verknüpfung der Ausgangssignale von den Fehlerverstärkern
15 und 15′ ergibt. Der Komparator 16 vergleicht die empfangenen
Signale miteinander und gibt ein Ausgangssignal, das das
Vergleichsergebnis darstellt, an einen Multiplikationsabschnitt 19 aus.
Der Referenzspannungsgenerator 18 dient dazu, eine stabile Spannung
zu schaffen, die durch eine Änderung der Batteriespannung nicht beeinflußt
wird, und sendet diese stabile Spannung an die einzelnen Schaltungsabschnitte
(V-I-Steuereinrichtung 13 usw.).
Der Zeitsignalgenerator 20 führt an dem von einem Oszillator 21 ausgegebenen
Rechteckwellen-Impulssignal eine Frequenzteilung aus und
erzeugt zwei Zeitsignale mit entgegengesetzten Phasen. Diese Signale
werden an den Multiplikationsabschnitt 19 geschickt, um dort mit dem
Ausgangssignal des Komparators 16 multipliziert zu werden, wobei die
sich ergebenden Signale über Gate-Treiber 23 bzw. 23′ einer Treiberschaltung
22 geschickt werden, in denen sie in Steuersignale für die
jeweiligen snychronen Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umformer 6
bzw. 6′ umgewandelt werden. die zwei Zeitsignale vom Zeitsignalgenerator
20 werden außerdem jeweils ohne Multiplikation über Puffer
24 bzw. 24′ der Treiberschaltung 22 geführt, in denen sie in Steuersignale
für die jeweiligen synchronen Schaltelemente 7 bzw. 7′ umgewandelt
werden.
Der Ausgangsanschluß der Impulspausen-Steuereinrichtung/des Lampenstrom-
Wellenformers 25 ist über eine ODER-Verknüpfung mit den
Ausgangsanschlüssen der Fehlerverstärker 15 und 15′ verbunden, so
daß er die Impulspausenperiode des Ausgangssignals der PMW-Steuereinrichtung
14 steuern kann, um aufgrund des Signals vom Oszillator
21 die Steigung der Anstiegsflanke (oder der fallenden Flanke) des
Lampenstroms zu verringern und bei Empfang eines Strahlauswahlsignals
(das mit "S₁₂" bezeichnet wird) von der Strahlauswahleinrichtung
12 vorübergehend die Ausgangsspannung der PWM-Steuereinrichtung
14 auf den Wert "0" zu setzen. Das heißt, daß das Tastverhältnis
des Ausgangssignals des Komparators 16 durch die Ausgangssignale
der Fehlerverstärker 15 und 15′ und der Impulspausen-Steuereinrichtung/
des Lampenstrom-Wellenformers 25 bestimmt wird.
In Fig. 5 werden wesentliche Teile des Lichtstromkreises 1 im einzelnen
erläutert. Für eine schematische Vereinfachung und ein einfacheres
Verständnis der Schaltungsfunktion sind in Fig. 5 nur eine Schaltung
des Paars von Zündschaltungen, d. h. die Fernlicht-Zündschaltung 10
und deren zugehörige Metallhalogenidlampe 11 gezeigt, während die
anderen Schaltungsteile für das Abblendlicht weggelassen werden, weil
die erstgenannten Elemente die gleiche Funktion wie die letztgenannten
Elemente besitzen (es müssen lediglich die Zündschaltung 10 durch die
Zündschaltung 10′ und die Metallhalogenidlampe 11 durch die Metallhalogenidlampe
11′ ersetzt werden).
In Fig. 5 bezeichnen die Bezugszeichen 26 und 26′ Gleichspannungs-
Eingangsanschlüsse, in die die Batteriespannung über die Schutzschaltung
3 eingegeben wird, wobei der erstere ein positiver Anschluß und
der letztere ein Masseanschluß ist.
Die Inverterschaltung 4 enthält einen Kondensator 27, der zwischen die
Gleichspannungs-Eingangsanschlüsse 26 und 26′ eingesetzt ist, und
eine Spule 28, deren eines Ende mit dem Eingangsanschluß 26 verbunden
ist. Die Inverterschaltung 4 ist in der der Spule 28 folgenden Stufe
in zwei Systeme unterteilt, wobei zwischen die Leistungsversorgungsleitungen
des einen Systems ein Kondensator 29 und zwischen die Leistungsversorgungsleitungen
des anderen Systems ein Kondensator 29′
eingesetzt ist. Diese Schaltungselemente bilden ein EMI-Filter 5 vom
π-Typ.
Für die erwähnten synchronen Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umformer
6 und 6′ werden Umformer vom Vorwärtstyp verwendet, so
daß das gewünschte Verstärkungsverhältnis durch die Änderung des
Tastverhältnisses des Steuerimpulses, der in das auf der Primärwicklungsseite
eines jeden Transformators vorgesehene aktive Schaltelement
eingegeben wird, erzielt werden kann.
Der synchrone Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umformer 6 umfaßt
einen Transformator 30 mit einer Primärwicklung 30a und einer Sekundärwicklung
30b, die in Phase sind. Der Mittelabgriff der Primärwicklung
30a ist mit dem positiven Anschluß des Kondensators 29 verbunden.
Der Drain eines N-Kanal-FET 31 ist mit dem Wicklungsabschlußende
der Primärwicklung 30a verbunden, während die Source dieses Transistors
31 mit dem Massenanschluß des Kondensators 29 verbunden ist.
Der FET 31 empfängt an seinem Gate über einen Widerstand 32 von
einem Gate-Treiber (der später beschrieben wird) ein Steuersignal (das
mit "Sa" bezeichnet wird). Dieses Signal Sa steuert den Schaltbetrieb
des FET 31.
Zwischen das Gate und die Source des FET 31 ist ein Widerstand 33
geschaltet. Die Kathode einer Diode 34 ist mit dem Wicklungsanfangsende
der Primärwicklung 30a verbunden, während die Anode dieser
Diode 34 mit der Source des FET 31 verbunden ist. Auf der Seite
der Sekundärwicklung 30b des Transformators 30 sind Dioden 35 und
36 vorgesehen, wobei die Anode der Diode 35 mit dem Wicklungsanfangsende
der Sekundärwicklung 30b und die Anode der Diode 36 mit
dem Wicklungsabschlußende der Sekundärwicklung 30b verbunden ist.
Die Kathoden dieser Dioden 35 und 36 sind zusammen mit einem Ende
einer Spule 37 verbunden.
Der synhrone Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umformer 6′ besitzt
den gleichen Aufbau wie der obenbeschriebene synchrone Gleichspannungs-
Gleichspannungs-Umformer 6, mit der Ausnahme, daß die Primärwicklung
und die Sekundärwicklung des den Umformer 6′ bildenden
Transformators gegenphasig sind.
Der Transformator 30, dessen Primärwicklung 30a und Sekundärwicklung
30b gleichphasig sind, bildet den synchronen Gleichspannungs-
Gleichspannungs-Umformer 6. Der Mittelabgriff der Primärwicklung
30′a des Transformators 30′ ist mit dem positiven Anschluß
des Kondensators 29′ verbunden. Der Drain eines N-Kanal-FET 31′ ist
mit dem Wicklungsabschlußende der Primärwicklung 30′a verbunden,
während die Source des FET 31′ mit dem Gleichspannungs-Eingangsanschluß
26′ verbunden ist. Das Gate des FET 31′ wird über einen
Widerstand 32′ von einem weiteren Gate-Treiber (der ebenfalls später
beschrieben wird) mit einem Steuersignal (das mit "Sb" bezeichnet
wird) versorgt.
Zwischen das Gate und die Source des FET 31′ ist ein Widerstand 33′
geschaltet. die Kathode einer Diode 34′ ist mit dem Wicklungsanfangsende
der Primärwicklung 30′a verbunden, während die Anode mit
der Source des FET 31′ verbunden ist. Auf der Seite der Sekundärwicklung
30′b des Transformators 30′ sind Dioden 35′ und 36′ vorgesehen,
wobei die Anode der Diode 35′ mit dem Wicklungsanfangsende
der Sekundärwicklung 30′b und die Anode der Diode 36′ mit dem
Wicklungsabschlußende der Sekundärwicklung 30′b verbunden ist. Die
Kathoden der Dioden 35′ und 36′ sind zusammen mit einem Ende einer
Spule 37′ verbunden. Die Anoden der Dioden 36 und 36′ sind beide
geerdet.
Für die synchronen Schaltelemente 7 und 7′ werden jeweils N-Kanal-
FETs 38 und 38′ verwendet, die zwischen den ausgangsseitigen Enden
der Spulen 37 und 37′ in Reihe geschaltet sind. Das heißt, daß der FET
38 dem synchronen Schaltelement 7 entspricht, während der andere
FET 38′ dem synchronen Schaltelement 7′ entspricht. Die Drains der
FETs 38 und 38′ sind jeweils mit den ausgangsseitigen Enden der
Spulen 37 und 37′ verbunden, während ihre Souces beide über einen
Widerstand 39 geerdet sind. Die Gates der FETs 38 und 38′ werden
über Widerstände 40 bzw. 40′ mit Signalen von den entsprechenden
Puffern der Treiberschaltungen (die später beschrieben werden) versorgt,
wobei diese Signale mit "Sc" bzw. mit "Sd" bezeichnet werden.
Der Widerstand 39 entspricht dem Stromdetektor 8, wobei ein
Stromerfassungssignal (das mit "Si" bezeichnet wird), das an einem
Ende (auf der Seite der Source der FETs 38 und 38′) des Widerstandes
39 abgegriffen wird, an die PWM-Steuereinrichtung 14 geschickt wird.
Parallel zu den FETs 38 und 38′ sind Frequenzteiler-Widerstände 41
und 41′ vorgesehen, die den Spannungsdetektor 9 bilden. Diese Widestände
41 und 41′ erzeugen ein Spannungserfassungssignal (das mit
"Se" bezeichnet wird), das an die V-I-Steuereinrichtung 13 geschickt
wird. Parallel zu den Frequenzteilerwiderständen 41 und 41′ ist ein
Kondensator 42 geschaltet.
Die Zündschaltung 10 umfaßt einen Auslöseimpulsgenerator 43 und
einen Auslösetransformator 44.
Die Primärwicklung 44a des Auslösetransformators 44 ist mit der Ausgangsstufe
des Auslöseimpulsgenerators 43 verbunden, während die
Sekundärwicklung 44b auf der leistungsführenden Leitung der Metallhalogenidlampe
11 vorgesehen ist. Zum Zeitpunkt des Beginns der Aktivierung
der Lampe 11 arbeitet die Zündschaltung 10 aufgrund des Signals
von der Strahlauswahleinrichtung 12, um einen Auslöseimpuls zu
erzeugen, der wiederum nach einer Verstärkung durch den Auslösetransformator
44 in die Lampe 11 eingegeben wird.
Die V-I-Steuereinrichtung 13 besitzt einen Eingangsanschluß 45, in den
das von den Frequenzteiler-Widerständen 41 und 41′ erzeugte Spannungserfassungssignal
Se eingegeben wird. Weiterin umfaßt die V-I-
Steuereinrichtung 13 einen Spannungspuffer 46, eine Zenerdiode 49,
eine Diode 50 und ein Doppelsystem darstellende Schaltungen 52 und
53 mit identischem Aufbau.
Der Spannungspuffer 46 umfaßt einen Operationsverstärker 47, dessen
nichtinvertierender Eingangsanschluß über einen Widerstand 48 mit
dem Spannungserfassungssignal-Eingangsanschluß 45 verbunden ist und
dessen invertierender Eingangsanschluß mit seinem eigenen Ausgangsanschluß
verbunden ist. Die Kathode der Zenerdiode 49 ist mit dem
Eingangsanschluß 45 verbunden, während deren Anode geerdet ist.
Die Kathode der Diode 50 ist mit dem nichtinvertierenden Eingangsanschluß
des Operationsverstärkers 47 verbunden, während ihre Anode
mit einem beweglichen Anschluß eines variablen Widestandes 51 verbunden
ist. An diesen variablen Widerstand 51 wird eine Referenzspannung
(die mit "Vref" bezeichnet wird), die vom Referenzspannungsgenerator
18 erzeugt wird, angelegt.
Die Ausgabe des Spannungspuffers 46 wird über die Doppelsystem-
Schaltungen 52 und 53 mit identischem Aufbau in den Fehlerverstärker
15 eingegeben.
Die Schaltung 52 dient dazu, die Leistungssteuerung im Übergangsbereich
Ab auszuführen; sie umfaßt einen Differenzverstärker 54 und in
der nachfolgenden Stufe eine ideale Diodenschaltung 55. Der Differenzverstärker
54, umfaßt ein negativ rückgekoppelten Operationsverstärker 57
dessen invertierender Eingangsanschluß über einen Widerstand
58 mit dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 57
verbunden ist. Der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers
57 wird mit einer vorgegebenen Spannung (V₁) versorgt,
die durch die Einstellung eines variablen Widerstandes 59 auf
der Grundlage der Referenzspannung Vref erzeugt wird.
Die ideale Diodenschaltung 55 umfaßt einen Operationsverstärker 60,
eine Diode 61 und einen Kondensator 62. Der Ausgangsanschluß des
Operationsverstärkers 60 ist mit der Anode der Diode 61 verbunden,
während sein invertierender Eingangsanschluß mit der Kathode der Diode
61 verbunden ist, wobei der Kondensator 62 zwischen den Ausgangsanschluß
und den invertierenden Eingangsanschluß eingesetzt ist.
Der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 60
ist mit dem Ausgangsanschluß des Differenzverstärkers 54 verbunden.
Die Schaltung 53 dient zur Leistungssteuerung im Bereich B einer stabilen
Leistungssteuerung und enthält einen Differenzverstärker 63 und
in der nachfolgenden Stufe eine ideale Diodenschaltung 64. Der Differenzverstärker
63 umfaßt einen negativ rückgekoppelten Operationsverstärker
66 (wobei die negative Rückkopplung von einem Widerstand
65 bewirkt wird), dessen invertierender Eingangsanschluß über einen
Widerstand 67 mit dem Ausgangsanschluß des Spannungspuffers 46
verbunden ist. Der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers
66 wird mit einer Spannung (V₂) versorgt, die durch die
Einstellung eines variablen Widerstandes (68) auf der Grundlage der
Referenzspannung Vref erzeugt wird.
Die ideale Diodenschaltung 64 umfaßt einen Operationsverstärker 69,
eine Diode 70 und einen Kondensator 71. Der Ausgangsanschluß des
Operationsverstärkers 69 ist mit der Anode der Diode 70 verbunden,
während sein invertierender Eingangsanschluß mit der Kathode der Diode
70 verbunden ist, wobei zwischen den Ausgangsanschluß und den
invertierenden Eingangsanschluß der Kondensator 71 eingesetzt ist.
Der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 69
ist mit dem Ausgangsanschluß des Differenzverstärkers 63 verbunden.
Die PWM-Steuereinrichtung 14 umfaßt einen den Fehlerverstärker 15
bildenden Operationsverstärker 72, einen Rückkopplungswiderstand
76, einen Widerstand 77, einen den Fehlerverstärker 15′ bildenden Operationsverstärker
78, einen Rückkopplungswiderstand 81, den obenerwähnten
Komparator 16, den obenerwähnten Dreieckwellen-Oszillator
17 und einen Puffer 82.
Der invertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 72 ist
über einen Widerstnd 73 mit den Ausgangsanschlüssen der idealen
Diodenschaltungen 55 und 64 (d. h. mit den Kathoden der Dioden 61
und 70) verbunden, so daß dieser invertierende Eingangsanschluß das
Befehlssignal SI empfängt. Der nichtinvertierende Eingangsanschluß
des Operationsverstärkers 72 ist über einen Widerstand 74 mit einem
Eingangsanschluß 75 verbunden, über den das Stromerfassungssignal
Si geliefert wird.
Der Rückkopplungswiderstand 76 ist zwischen den invertierenden Eingangsanschluß
und den Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers 72
eingesetzt, während der Widerstand 77 zwischen den invertierenden
Eingangsanschluß und Masse eingesetzt ist.
Der nichtinvertierende Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 78
ist über einen Widerstand 79 mit dem Eingangsanschluß 75 vebunden,
um so das Stromerfassungssignal Si zu empfangen. An den invertierenden
Eingangsanschluß des Operationsverstärkers 78 wird eine vorgegebene
Spannung (die dem Strombegrenzungssignal SLIM entspricht) angelegt.
Diese vorgegebene Spannung wird durch die Einstellung eines
variablen Widerstandes auf der Grundlage der Referenzspannung Vref
abgegriffen.
Der Rückkopplungswiderstand 81 ist zwischen dem invertierenden
Eingangsanschluß und dem Ausgangsanschluß des Operationsverstärkers
78 vorgesehen.
Die Ausgangsanschlüsse der Operationsverstärker 72 und 78 sind mit
dem negativen Eingangsanschluß des Komparators 16 verbunden. Das
heißt, daß die Ausgangsanschlüsse der Fehlerverstärker 15 und 15′ in
Form einer analogen ODER-Verknüpfung mit dem Komparator 16
verbunden sind.
Der Komparator 16 empfängt an seinem positiven Eingangsanschluß
vom Dreieckwellenoszillator 17 einen Dreieckwellenimpuls, dessen
Grundfrequenz ungefähr 300 kHz beträgt. Die Ausgabe des Komparators
16 wird über den Puffer 82 an den Multiplikationsabschnitt 19 geschickt.
Der Zeitsignalgenerator 20 umfaßt ein D-Flip-Flop 83, dessen D-Eingangsanschluß
mit dem ¬Q-Ausgangsanschluß verbunden ist, wodurch
im wesentlichen ein T-Flip-Flop gebildet wird. Der Takt-Eingangsanschluß
des Flip-Flops 83 wird mit einem Rechteckwellensignal vom
Oszillator 21, das eine Grundfrequenz von ungefähr 200 Hz besitzt,
versorgt.
Der Multiplikationsabschnitt 19 umfaßt NAND-Schaltungen 84 und 84′
mit jeweils zwei Eingängen, wobei jeweils ein Eingangsanschluß mit
dem Ausgangssignal (PWM-Signal) der PWM-Steuereinrichtung 14
versorgt wird. Der andere Eingangsanschluß der NAND-Schaltung 84
wird mit der Q-Ausgabe des Flip-Flops 83 versorgt, während der andere
Eingangsanschluß der NAND-Schaltung 84′ mit der ¬Q-Ausgabe
des Flip-Flops 83 versorgt wird.
Die Ausgangssignale der NAND-Schaltungen 84 und 84′ werden über
Gate-Treiber 23 und 23′ als Steuersignale Sa bzw. Sb an die FETs 31
bzw. 31′ der Inverterschaltung 4 geliefert.
Die Bezugszeichen 85 und 85′ bezeichnet NICHT-Schaltungen, von
denen jede eine NAND-Schaltung mit zwei Eingängen umfaßt. Beide
Eingangsanschlüsse der NICHT-Schaltung 85 sind mit dem ¬-Ausgangsanschluß
des Flip-Flops 83 verbunden, während die beiden Eingangsanschlüsse
der NICHT-Schaltung 85′ mit dem Q-Ausgangsanschluß
des Flip-Flops 83 verbunden sind. Die Ausgangssignale der
NICHT-Schaltungen 85 und 85′ werden über die Puffer 24 und 24′ als
Steuersignale Sc bzw. Sd an die synchronen Schaltelemente 7 bzw. 7′
geschickt.
Nun wird mit Bezug auf Fig. 6 der Betrieb des Lichtstromkreises 1 beschrieben.
Zunächst wird der Leistungsversorgungspfad an die Metallhalogenidlampe
11 (11′) beschrieben. Wenn der (nicht gezeigte) Lichtschalter
aktiviert wird, wird die Batteriespannung in die synchronen
Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umformer 6 und 6′, die die Inverterschaltung
4 bilden, eingegeben. Die Schaltoperationen der FETs 31
und 31′ der synchronen Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umformer
6 bzw. 6′ werden durch die von den Gate-Treibern 23 bzw. 23′ ausgegebenen
Steuersignale Sa bzw. Sb gesteuert, wodurch die Ausgangsspannungen
der Umformer 6 und 6′ gesteuert werden.
Die Schaltoperationen der synchronen Schaltelemente 7 und 7′ werden
wechselseitig von den Steuersignalen Sc und Sd von den Puffern 24
bzw. 24′ gesteuert. Wenn das Schaltelement 7′ (FET 38′) im EIN-Zustand
ist und das Schaltelement 7 (FET 38) im AUS-Zustand ist, wird
ein Strompfad von der Spule 37 über die Sekundärwicklung 44b des
Auslösetransformators 44, die Lampe 11 und den FET 38′ zum Widerstand
39 gebildet, um die Ausgabe des synchronen Gleichspannungs-
Gleichspannungs-Umformers 6 als Ausgabe der Inverterschaltung 4 zu
wählen. Wenn anderereits das Schaltelement 7 (FET 38) im EIN-Zustand
ist und das Schaltelement 7′ (FET 38′) im AUS-Zustand ist, wird
ein Strompfad von der Spule 37′ über die Sekundärwicklung 44b des
Auslösetransformators 44, die Lampe 11 und den FET 38 zum Widerstand
39 gebildet, um die Ausgabe des synchronen Gleichspannungs-
Gleichspannungs-Umformers 6′ als Ausgabe der Inverterschaltung 4 zu
wählen.
Eine durch diesen Wechselbetrieb der synchronen Gleichspannungs-
Gleichspannungs-Umformer 6 und 6′ abgegriffene Rechteckwellenspannung
wird an die Metallhalogenidlampe 11 (11′) geliefert.
In dem Wellenformdiagramm von Fig. 6 ist dieser Sachverhalt schematisch
dargestellt; hierbei sind Sa, Sb, Sc und Sd die obenerwähnten
Steuersignale, während F(IL) die Wellenform des Lampenstroms ist.
Wie aus diesem Diagramm ersichtlich, besitzen die Steuersignale Sa
und Sb hochfrequente Wellenformen, deren Tastverhältnisse durch die
V-I-Steuereinrichtung 13 bestimmt und mit einer Periode von 1/100 s
wiederholt werden. Die Signale Sa und Sb besitzen eine Phasendifferenz
von 180°. Die Steuersignale Sc und Sd besitzen Rechteckwellenformen
mit einer Grundfrequenz von 100 Hz und entgegengesetzten
Phasen, wobei Sc mit Sb und Sd mit Sa jeweils ein Paar bildet. Die
Wellenform F(IL) des Lampenstroms besitzt ein hochfrequentes Wellensignal
(300 kHz), das einer niederfrequenten Rechteckwellenform
(100 Hz) überlagert ist.
Nun wird der Betrieb der V-I-Steuerung beschrieben. Für die Steuerung
des Einschaltbeschleunigungsbereichs Aa werden die Diode 50
und der variable Widerstand 51 verwendet.
Wenn die Lampenspannung VL niedrig ist und das Spannungserfassungssignal
Se einen niedrigen Spannungspegel besitzt, wird die Diode
50 in den leitenden Zustand versetzt, so daß die Ausgabe des Spannungspuffers
46 konstant wird. Der Fehlerverstärker 15′ legt die obere
Grenze des Lampenstroms im Bereich Aa fest, wobei die PWM-Steuerung
so ausgeführt wird, daß die Differenz zwischen dem Spannungswert
des Stromerfassungssignals Si bei Beginn des Einschaltvorgangs
der Lampe und der durch den variablen Widerstand 80 bestimmten Referenzspannung
im wesentlichen den Wert "Null" annimmt.
Wenn der Pegel des Spannungserfassungssignals groß wird, tritt die
Spannung über der Diode 50 in den nichtlinearen Bereich der Spannungs-
Strom-Kennlinie in Vorwärtsrichtung der Diode 50 ein und liefert
zum Zeitpunkt des Übergangs vom Bereich Aa in den Bereich Ab
die Steuerkurve h. Das heißt, daß die Kurve h durch die Ausnutzung
der Nichtlinearität der Diodenkennlinie verwirklicht wird.
Die Schaltung 52 erzeugt ein dem geradlinigen Teil gb im Übergangsbereich
Ab zugeordnetes Steuersignal während das Ausgangssignal der
idealen Diodenschaltung 55, das der Differenz zwischen dem Spannungspegel
des über den Spannungspuffer 46 eintretenden Spannungserfassungssignals
Se und dem Referenzpegel V₁ entspricht, an den
Fehlerverstärker 15 geliefert wird. Genauer ist das Ausgangssignal der
idealen Diodenschaltung 55 das Befehlssignal SI, das den Lampenstrom
IL, der in Abhängigkeit von der Lampenspannung VL fließen soll,
festlegt und das mit dem dem tatsächlichen Lampenstrom IL im Fehlerverstärker
15 entsprechenden Stromerfassungssignal Si verglichen
wird, Dies hat zur Folge, daß vom Komparator 16 und dem Dreieckwellenoszillator
17 eine PWM-Welle mit einem der Differenz zwischen
den zwei Signalen entsprechenden Tastverhältnis erzeugt wird. Diese
PWM-Welle wird in den NAND-Schaltungen 84 bzw. 84′ des Multiplikationsabschnittes
19 mit niederfrequenten Rechteckwellen vom Oszillator
21 multipliziert, so daß sich nach dem Durchgang durch die
Gate-Treiber 23 bzw. 23′ die Steuersignale Sa und Sb ergeben.
Die Steuerung des Bereichs B mit stabiler Leistungssteuerung ist leicht
verständlich, weil die diese Steuerung ausführende Schaltung 53 den
gleichen Aufbau wie die obenbeschriebene Schaltung 52 besitzt.
Das Ausgangssignal der idealen Diodenschaltung 55, d. h. das den
Lampenstrom betreffende Befehlsignal SI wird an den Fehlerverstärker
15 geschickt und mit dem dem tatsächlichen Lampenstrom IL entsprechenden
Stromerfassungssignal Si verglichen. Die PWM-Steuerung
wird so ausgeführt, daß die Differenz zwischen diesen beiden Signalen
im wesentlichen auf den Wert "Null" gesetzt wird. Genauer wird die
vom Komparator 16 und vom Dreieckwellenoszillator 17 erfaßte
PWM-Welle im Multiplikationsabschnitt 19 mit niederfrequenten
Rechteckwellen vom Zeitsignalgenerator 20 multipliziert, woraus sich
die Steuersignale Sa und Sb ergeben.
Die Steuerkurve wird entsprechend der Gleichung (I) linear, wobei dieser
lineare Bereich eine Approximation der stabilen Leistungskurve
P₃₅ ist.
Der den Bereich C betreffende Schaltungsteil umfaßt die Zenerdiode
49, die in der dem Spannungspuffer 46 vorhergehenden Stufe vorgesehen
ist. Da die Kathode der Zenerdiode 49 zwischen die Frequenzteilerwiderstände
41 und 41′ geschaltet ist, wird die Eingangsspannung
des Spannungspuffers 46 die Zenerspannung der Zenerdiode 49 (die
mit "VZ" bezeichnet wird) nicht übersteigen, wenn die Lampenspannung
VL groß ist und der Pegel des entsprechenden Spannungserfassungssignals
Se ansteigt, so daß die Ausgangsspannung des Spannungspuffers
46 konstant wird (VZ). Der Punkt des Übergangs vom Bereich
B in den Bereich C ist durch den Zeitpunkt gegeben, in dem der Spannungspegel
des die Ausgangsspannung der Inverterschaltung 4 betreffenden
Erfassungssignals gleich der Zenerspannung VZ wird.
Während eines Kaltstartvorgangs wird im V-I-Steuerbetrieb die Leistungssteuerung
unmittelbar nach der Betätigung des Lichtschalters auf
der Grundlage der Steuerkurve im Bereich C ausgeführt; danach tritt
der Übergang vom Bereich Aa in den Bereich B der stabilen Leistungssteuerung
ein. Bei allen anderen Startvorgängen (die kein Kaltstartvorgang
sind) findet entsprechend der Zeitdauer zwischen der Inaktivierung
der Lampe und dem Aktivieren der Lampe entweder ein
Übergang vom Bereich Ab in den Bereich B statt oder die Steuerung
tritt unmittelbar in den Bereich B ein.
In dem obenbeschriebenen Lichtstromkreis 1 wird die Steuerung so
ausgeführt, daß im Einschaltbeschleunigungsbereich Aa bei Beginn des
Lampeneinschaltvorgangs eine die Nennleistung übersteigende übermäßige
Leistung an die Metallhalogenidlampe geliefert wird, um den Anstieg
des von der Lampe ausgehenden Lichtstroms zu beschleunigen,
wobei sich die stabile Leistungskurve und die im Übergangsbereich Ab
für den Übergang in den Bereich C der stabilen Leistungssteuerung liegende
gerade Linie gb in einem kleinen Winkel schneiden. Diese
Steuerung unterdrückt ein Überschwingen und ein Unterschwingen
beim Anstieg des von der Lampe ausgehenden Lichtstroms, wodurch
die Lichtstromstabilisierungszeit verkürzt wird.
In den Fig. 7 und 8 ist ein Lichtstromkreis 1A für eine Fahrzeug-Entladungslampe
gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung gezeigt, der in einem Sinuswellen-Beleuchtungssystem Anwendung
findet. Diejenigen Teile des Aufbaus der zweiten Ausführungsform
1A, die dieselbe Funktionen wie die entsprechenden Teile
in der ersten Ausführungsform besitzen, erhalten die gleichen Bezugszeichen,
außerdem wird ihre wiederholte Beschreibung weggelassen.
In Fig. 7 ist der allgemeine Aufbau des Lichtstromkreises 1A um einer
einfacheren Darstellung willen nur für eine einzige Metallhalogenidlampe
gezeigt.
Der Lichtstromkreis 1A umfaßt eine Batterie 2, einen Lichtschalter
102, eine Gleichspannungs-Verstärkerschaltung 103, eine Hochfrequenz-
Verstärkerschaltung 105, eine Zündschaltung 106, eine
Zündstarterschaltung 107, einen Lampenspannungsdetektor 109, einen
Lampenstromdetektor 110, eine V-I-Steuereinrichtung 13 und eine
PWM-Steuereinrichtung 14.
Die Batterie 2 ist mit den Gleichspannungseingangsanschlüssen 101
und 101′ verbunden.
Der Lichtschalter 102 ist auf einer positiven Leitung 104 vorgesehen,
die den positiven Anschluß der Gleichspannungs-Verstärkerschaltung
103 und den Gleichspannungseingangsanschluß 101 (d. h. den positiven
Anschluß der Batterie 2) verbindet. Eine Masseleitung 104′ verbindet
den anderen Eingangsanschluß der Gleichspannungs-Verstärkerschaltung
103 mit dem Gleichspannungseingangsanschluß 101′.
Die Hochfrequenz-Verstärkerschaltung 105 wandelt die Gleichspannungsausgabe
der Gleichspannungs-Verstärkerschaltung 103 in eine sinusförmige
Wechselspannung um und gibt die letztere aus.
Die Zündschaltung 106 erzeugt aufgrund eines Signals von der
Zündstartschaltung 107 zum Zeitpunkt der Aktivierung der Lampe 11
einen Auslöseimpuls, überlagert diesen Impuls der Wechselspannungsausgabe
der Hochfrequenz-Verstärkerschaltung 105 und legt das sich
ergebende Signal an die zwischen die Wechselspannungsausgangsanschlüsse
108 und 108′ geschaltete Metallhalogenidlampe 11 an.
Der Lampenspannungsdetektor 109 führt für die an die Wechselspannungsausgangsanschlüsse
108 und 108′ angelegte Spannung eine Frequenzteilung
aus, woraufhin sie die sich ergebende Spannung gleichrichtet,
um so ein die Lampenspannung VL betreffendes Erfassungssignal
Se zu liefern. Dieses Signal Se wird sowohl in die V-I-Steuereinrichtung
13 als auch in die Zündstarterschaltung 107 eingegeben.
Der Lampenstromdetektor 110 führt eine Spannungsumwandlung des
Lampenstroms aus, woraufhin er die sich ergebende Spannung gleichrichtet
und dadurch ein den Lampenstrom IL betreffendes Erfassungssignal
Si liefert. Dieses Signal Si wird in die V-I-Steuereinrichtung 13
eingegeben.
Die V-I-Steuereinrichtung 13 gibt an die PWM-Steuereinrichtung 14
ein Befehlssignal aus. Ein von der PWM-Steuereinrichtung 14 erzeugtes
Steuersignal (d. h. eine PWM-Welle, die mit "PS" bezeichnet wird)
wird über einen Gate-Treiber 111 in die Gleichspannungs-Verstärkerschaltung
103 rückgekoppelt.
In Fig. 8 werden nur die wesentlichen Teile des Lichtstromkreises 1A
im einzelnen erläutert.
Die Gleichspannungs-Verstärkerschaltung 113 umfaßt einen Gleichspannungs-
Gleichspannungs-Umformer vom Zerhackertyp, der eine auf
der positiven Leitung 104 vorgesehene Induktionsspule 112 enthält,
einen N-Kanal-FET 113, eine Gleichrichterdiode 114 und einen Glättungskondensator
115. Der N-Kanal-FET 113 ist in der der Induktionsspule
112 folgenden Stufe zwischen der positiven Leitung 104 und der
Masseleitung 104′ vorgesehen; er wird durch den Steuerimpuls PS, der
über den Gate-Treiber 111 von der PWM-Steuereinrichtung 14 geschickt
wird, geschaltet. Die Anode der auf der positiven Leitung 104
angeordneten Gleichrichterdiode 114 ist mit dem Drain des FET 113
verbunden. Der Glättungskondensator 115 ist zwischen der Kathode
der Diode 114 und der Masseleitung 104′ vorgesehen. In der Gleichspannungs-
Verstärkerschaltung 103 akkumuliert die Induktionsspule
112 Energie, wenn der FET 113 durch den über den Gate-Treiber 111
von der PWM-Steuereinrichtung 14 geschickten Steuerimpuls PS auf
Durchlaß geschaltet ist und entlädt die akkumulierte Energie, wenn der
FET 113 gesperrt wird. Eine der entladenen Energie ensprechende
Spannung wird der Eingangsspannung überlagert, um die Gleichspannung
zu verstärken.
Die Hochfrequenz-Verstärkerschaltung 105 umfaßt eine selbsterregende
Gegentakt-Inverterschaltung, die einen Transformator 116, eine
Drosselspule 117, N-Kanal-FETs 118 und 118′, eine Rückkopplungswicklung
119, Widerstände 120 und 120′, Konstantstromdioden 121
und 121′ und Kondensatoren 122 und 123 enthält. Die Drosselspule
117 ist auf einer Leitung vorgesehen, die den positiven Ausgangsanschluß
der Gleichspannungs-Verstärkerschaltung 103 mit dem Mittelabgriff
der Primärwicklung 116a des Transformtors 116 verbindet.
Der Drain des N-Kanal-FET 118 ist mit einem Wicklungsanfangsende
der Primärwicklung 116a verbunden, während der Drain des N-Kanal-
FET 118′ mit einem Wicklungsabschlußende der Primärwicklung 116a
verbunden ist. Die Sources der FETs 118 und 118′ sind mit der Masseleitung
104′ verbunden. Die Rückkopplungswicklung 119, die auf
der Seite der Primärwicklung des Transformators 116 vorgesehen ist,
ist mit einem Ende über einen Widerstand mit dem Gate des FET 118
und mit dem anderen Ende über einen weiteren Widerstand mit dem
Gate des FET 118′ verbunden. Der Widerstand 120 ist zwischen das
Gate und die Source des FET 118 geschaltet, während der Widerstand
120′ zwischen das Gate und die Source des FET 118′ geschaltet ist.
Die Konstantstrom-Diode 121 ist zwischen das eingangsseitige Ende
der Drosselspule 117 und das Gate des FET 118 geschaltet, während
die Konstantstrom-Diode 121′ zwischen das eingangsseitige Ende der
Drosselspule 117 und das Gate des FET 118′ geschaltet ist.
Der Kondensator 122 ist auf der Seite der Primärwicklung des Transformators
116 vorgesehen, während der Kondensator 123 auf der Seite
der Sekundärwicklung des Transformators 116 vorgesehen ist.
In der Hochfrequenz-Verstärkerschaltung 105 führen die FETs 118 und
118′ aufgrund einer in der Rückkopplungswicklung 119 induzierten
Spannung einen wechselseitigen Schaltbetrieb aus und erzeugen so über
der Sekundärwicklung 116b des Transformators 116 eine sinusförmige
Wechselspannung.
Der Lampenspannungsdetektor 109 umfaßt Frequenzteilerwiderstände
124 und 124′, einenKondensator 125, eine Zenerdiode 126, einen Widerstand
127, eine Zenerdiode 128 und einen Operationsverstärker
129.
Die Frequenzteilerwiderstände 124 und 124′ sind der Lampenspannung
zugeordnet und zwischen den Wechelspannungsausgangsanschlüssen
108 und 108′ vorgesehen.
Der Kondensator 125 und die Zenerdiode 126 sind jeweils parallel zum
Frequenzteilerwiderstand 124′ vorgesehen.
Eine über der Zenerdiode 126 anliegende Spannung wird über den Widerstand
17 und die Zenerdiode 128 in den nichtinvertierenden Eingangsanschluß
des Operationsverstärkers 129 eingegeben. Der Operationsverstärker
129 bildet zusammen mit einer in dessen Ausgangsstufe
vorgesehenen Diode 130 und einem zwischen dem Ausgangsanschluß
und dem invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers 129 vorgesehenen
Kondensator 131 eine ideale Diodenschaltung 132, deren Ausgangssignal
das Lampenspannungserfassungssignal Se ist.
Das Erfassungssignal Se wird in den Eingangsanschluß 45 der V-I-
Steuereinrichtung 13 eingegeben und in den Fehlerverstärker 15 der
PWM-Steuereinrichtung 14 geschickt, nachdem es den Spannungspuffer
46 und die Schaltungen 52 oder 53 durchlaufen hat.
Der Lampenstromdetektor 110 umfaßt einen Widerstand 133 für die
Erfassung des Lampenstroms, einen Kondensator 134, einen Widerstand
135, eine Zenerdiode 136 und einen Operationsverstärker 137.
Der Widerstand 133 ist auf einer Leitung vorgesehen, die das Wicklungsabschlußende
der Sekundärwicklung 116b des Transformators 116
mit dem Wechselspannungsausgangsanschluß 108′ verbindet.
Der Kondensator 134 ist parallel zum Widerstand 133 angeordnet, wobei
eine Spannung über dem Kondensator 134 über den Widerstand 135
und die Zenerdiode 136 in den nichtinvertierenden Eingangsanschluß
des Operationsverstärkers 137 eingegeben wird.
Der Operationsverstärker 137 bildet zusammen mit einer Diode 138
und einem Kondensator 139, die beide in dessen Ausgangsstufe vorgesehen
sind, eine ideale Diodenschaltung 140, deren Ausgangssignal das
den Lampenstrom betreffende Erfassungssignal Se ist. Dieses Erfassungssignal
Se wird über den Eingangsanschluß 75 der V-I-Steuereinrichtung
13 an die Fehlerverstärker 15 und 15′ in der PWM-Steuereinrichtung
14 geschickt.
Die Ausgangssignale der Fehlerverstärker 15 und 15′ werden in den
Komparator 16 eingegeben, indem die Pegel dieser Signale mit dem
Pegel der Dreieckwelle vom Oszillator 17 verglichen werden. Eine
vom Komparator 16 ausgegebene PWM-Welle besitzt ein Tastverhältnis,
das der Ausgangsspannung des Fehlerverstärkers 15 oder 15′ entspricht.
Diese PWM-Welle wid über den Puffer 82 und den Gate-Treiber 111
als Steuersignal PS an das Gate des FET 113 in der Gleichspannungs-
Verstärkerschaltung 103 geschickt.
Claims (8)
1. Lichtstromkreis für eine Fahrzeug-Entladungslampe (11,
11′),
gekennzeichnet durch
eine Gleichspannungs-Wechselspannungs-Umformungseinrichtung (7, 7′) zum Umwandeln einer Gleichspannung in eine Wechselspannung und zum Liefern der Wechselspannung an die Entladungslampe (11, 11′);
einen Lampenspannungsdetektor (9) zum Abgreifen eines die Lampenspannung (VL) der Entladungslampe (11, 11′) betreffenden Erfassungssignals;
einen Lampenstromdetektor (8) zum Abgreifen eines den Lampenstrom der Entladungslampe (11, 11′) betreffenden Erfassungssignals;
eine Spannungs-Strom-Steuereinrichtung (13) für die Erzeugung eines Lampenstrom-Steuerbefehlssignals (SI), das bei Empfang des Erfassungssignals vom Lampenspannungsdetektor (9) in Abhängigkeit von der Lampenspannung (VL) erzeugt wird, und für die Lieferung eines Steuersignals an die Gleichspannungs-Wechelspannungs- Umformungseinrichtung (7, 7′), derart, daß zwischen dem Steuerbefehlssignal (SI) und dem Erfassungssignal vom Lampenstromdetektor (8) keine Differenz verursacht wird, wodurch die Ausgangsspannung der Gleichspannungs-Wechselspannungs-Umformungseinrichtung (7, 7′) gesteuert wird, wobei die Spannungs-Strom-Steuereinrichtung (13) wenigstens einen Einschaltbeschleunigungsbereich (Aa) für die Erzeugung des Lampenstrom-Steuerbefehlssignals (SI) zum Liefern einer Leistung, die größer als die Nennleistung der Entladungslampe (11, 11′) ist, und einen Bereich (B) einer stabilen Leistungssteuerung für die Ausführung einer stabilen Leistungssteuerung der Entladungslampe (11, 11′) bei Nennleistung besitzt, wobei die Gesamtheit dieser Steuerbereiche die Spannungs-Strom-Kennlinie der Lampe (11, 11′) zur Grundlage hat; und
eine Leistungsänderung-Reduktionseinrichtung (52, 53) für die Unterdrückung einer Änderung der Leistungsversorgung an die Entladungslampe (11, 11′) in Abhängigkeit von der Lampenspannung (VL) zum Zeitpunkt des Übergangs vom Einschaltbeschleunigungsbereich (Aa) in den Bereich (B) der stabilen Leistungssteuerung, wodurch die Zeit abgekürzt wird, die für die Stabilisierung des von der Entladungslampe (11, 11′) ausgehenden Lichtstroms erforderlich ist.
eine Gleichspannungs-Wechselspannungs-Umformungseinrichtung (7, 7′) zum Umwandeln einer Gleichspannung in eine Wechselspannung und zum Liefern der Wechselspannung an die Entladungslampe (11, 11′);
einen Lampenspannungsdetektor (9) zum Abgreifen eines die Lampenspannung (VL) der Entladungslampe (11, 11′) betreffenden Erfassungssignals;
einen Lampenstromdetektor (8) zum Abgreifen eines den Lampenstrom der Entladungslampe (11, 11′) betreffenden Erfassungssignals;
eine Spannungs-Strom-Steuereinrichtung (13) für die Erzeugung eines Lampenstrom-Steuerbefehlssignals (SI), das bei Empfang des Erfassungssignals vom Lampenspannungsdetektor (9) in Abhängigkeit von der Lampenspannung (VL) erzeugt wird, und für die Lieferung eines Steuersignals an die Gleichspannungs-Wechelspannungs- Umformungseinrichtung (7, 7′), derart, daß zwischen dem Steuerbefehlssignal (SI) und dem Erfassungssignal vom Lampenstromdetektor (8) keine Differenz verursacht wird, wodurch die Ausgangsspannung der Gleichspannungs-Wechselspannungs-Umformungseinrichtung (7, 7′) gesteuert wird, wobei die Spannungs-Strom-Steuereinrichtung (13) wenigstens einen Einschaltbeschleunigungsbereich (Aa) für die Erzeugung des Lampenstrom-Steuerbefehlssignals (SI) zum Liefern einer Leistung, die größer als die Nennleistung der Entladungslampe (11, 11′) ist, und einen Bereich (B) einer stabilen Leistungssteuerung für die Ausführung einer stabilen Leistungssteuerung der Entladungslampe (11, 11′) bei Nennleistung besitzt, wobei die Gesamtheit dieser Steuerbereiche die Spannungs-Strom-Kennlinie der Lampe (11, 11′) zur Grundlage hat; und
eine Leistungsänderung-Reduktionseinrichtung (52, 53) für die Unterdrückung einer Änderung der Leistungsversorgung an die Entladungslampe (11, 11′) in Abhängigkeit von der Lampenspannung (VL) zum Zeitpunkt des Übergangs vom Einschaltbeschleunigungsbereich (Aa) in den Bereich (B) der stabilen Leistungssteuerung, wodurch die Zeit abgekürzt wird, die für die Stabilisierung des von der Entladungslampe (11, 11′) ausgehenden Lichtstroms erforderlich ist.
2. Lichtstromkreis gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch
eine Schutzschaltung (3) für die Unterbrechung der Leistungsversorgung an die Entladungslampe (11, 11′) bei Empfang eines Signals von der Spannungs-Strom-Steuereinrichtung (13), das einen abnormalen Zustand des Lichtstromkreises (1) anzeigt;
eine Zündeinrichtung (10, 10′) für die Aktivierung der Entladungslampe (11, 11′);
eine Inverterschaltung (4), die zwei synchrone Gleichspannungs- Gleichspannungs-Umformer (6, 6′) und ein synchrones Schaltelement (7, 7′) für die Auswahl einer der Ausgänge der synchronen Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umformer (6, 6′) als Ausgang der Inverterschaltung (4) umfaßt;
eine Impulsdauermodulation-Steuereinrichtung (14) für die Ausführung einer Impulsdauermodulationssteuerung entsprechend den Erfassungssignalen vom Lampenspannungsdetektor und vom Lampenstromdetektor (8);
einen Zeitsignalgenerator (20) für die Erzeugung eines Zeitsignals;
eine Treibereinrichtung (23, 23′) für die Erzeugung von Steuersignalen (Sa, Sb), um die synchronen Gleichspannungs-Gleichspannungs- Umformer (6, 6′) entsprechend dem Zeitsignal vom Zeitsignalgenerator (20) und der Ausgabe der Impulsdauermodulation- Steuereinrichtung (14) zu steuern; und
eine Impulspausen-Steuereinrichtung/einen Lampenstrom- Wellenformer (25) für die Steuerung der Impulspausenperiode eines Ausgangssignals der Impulsdauermodulation-Steuereinrichtung (14).
eine Schutzschaltung (3) für die Unterbrechung der Leistungsversorgung an die Entladungslampe (11, 11′) bei Empfang eines Signals von der Spannungs-Strom-Steuereinrichtung (13), das einen abnormalen Zustand des Lichtstromkreises (1) anzeigt;
eine Zündeinrichtung (10, 10′) für die Aktivierung der Entladungslampe (11, 11′);
eine Inverterschaltung (4), die zwei synchrone Gleichspannungs- Gleichspannungs-Umformer (6, 6′) und ein synchrones Schaltelement (7, 7′) für die Auswahl einer der Ausgänge der synchronen Gleichspannungs-Gleichspannungs-Umformer (6, 6′) als Ausgang der Inverterschaltung (4) umfaßt;
eine Impulsdauermodulation-Steuereinrichtung (14) für die Ausführung einer Impulsdauermodulationssteuerung entsprechend den Erfassungssignalen vom Lampenspannungsdetektor und vom Lampenstromdetektor (8);
einen Zeitsignalgenerator (20) für die Erzeugung eines Zeitsignals;
eine Treibereinrichtung (23, 23′) für die Erzeugung von Steuersignalen (Sa, Sb), um die synchronen Gleichspannungs-Gleichspannungs- Umformer (6, 6′) entsprechend dem Zeitsignal vom Zeitsignalgenerator (20) und der Ausgabe der Impulsdauermodulation- Steuereinrichtung (14) zu steuern; und
eine Impulspausen-Steuereinrichtung/einen Lampenstrom- Wellenformer (25) für die Steuerung der Impulspausenperiode eines Ausgangssignals der Impulsdauermodulation-Steuereinrichtung (14).
3. Lichtstromkreis gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zündeinrichtung zwei Zündschaltungen (10, 10′) umfaßt und
daß eine Strahlauswahleinrichtung (12) vorgesehen ist, um wahlweise
eine der zwei Zündschaltungen (10, 10′) zu aktivieren.
4. Lichtstromkreis gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Impulsdauermodulation-Steuereinrichtung 14 umfaßt:
eine Fehlerverstärkereinrichtung (15, 15′), die von der Spannungs- Strom-Steuereinrichtung (13) das Befehlssignal (SI) und ein Strombegrenzungssignal (SLIM) und vom Lampenstromdetektor (8) das Erfassungssignal empfängt;
einen Dreieckwellengenerator (17), der Dreieckwellenimpulse ausgibt;
eine Komparatoreinrichtung (16), die eine Ausgabe der Fehlerverstärkereinrichtung (15, 15′) mit einer Ausgabe des Dreieckwellengenerators (17) vergleicht und das Vergleichsergebnis an die Treiberschaltung (23, 23′) ausgibt; und
einen Referenzspannungsgenerator (18), der eine stabile Referenzspannung (Vref) erzeugt.
eine Fehlerverstärkereinrichtung (15, 15′), die von der Spannungs- Strom-Steuereinrichtung (13) das Befehlssignal (SI) und ein Strombegrenzungssignal (SLIM) und vom Lampenstromdetektor (8) das Erfassungssignal empfängt;
einen Dreieckwellengenerator (17), der Dreieckwellenimpulse ausgibt;
eine Komparatoreinrichtung (16), die eine Ausgabe der Fehlerverstärkereinrichtung (15, 15′) mit einer Ausgabe des Dreieckwellengenerators (17) vergleicht und das Vergleichsergebnis an die Treiberschaltung (23, 23′) ausgibt; und
einen Referenzspannungsgenerator (18), der eine stabile Referenzspannung (Vref) erzeugt.
5. Lichtstromkreis für eine Fahrzeug-Entladungslampe (11,
11′),
gekennzeichnet durch
eine Gleichspannungs-Verstärkerschaltung (103) zum Verstärken einer Eingangsspannung von einem Gleichspannungs-Eingangsanschluß (101, 101′);
eine Hochfrequenz-Verstärkerschaltung (105) für die Umformung der Gleichspannungsausgabe der Gleichspannungs-Verstärkerschaltung (103) in eine Wechselspannung;
eine Zündschaltung (106) für die Erzeugung eines Auslöseimpulses und für die Überlagerung des Auslöseimpulses mit der Wechselspannung der Hochfrequenz-Verstärkerschaltung (105);
einen Lampenspannungsdetektor (109) für den Abgriff eines die Lampenspannung (VL) der Entladungslampe (11, 11′) betreffenden Erfassungssignals;
einen Lampenstromdetektor (110) für den Abgriff eines den Lampenstrom der Entladungslampe (11, 11′) betreffenden Erfassungssignals; und
eine Spannungs-Strom-Steuereinrichtung (13) für die Erzeugung eines Lampenstrom-Steuerbefehlssignals (SI), das bei Empfang des Erfassungssignals vom Lampenspannungsdetektor (109) in Abhängigkeit von der Lampenspannung (VL) erzeugt wird, und für die Lieferung eines Steuersignals an die Gleichspannungs-Verstärkerschaltung (103), so daß zwischen dem Befehlssignal (SI) und dem Erfassungssignal vom Lampenstromdetektor (110) kein Unterschied verursacht wird, wodurch die Ausgangsspannung der Gleichspannungs-Verstärkungsschaltung (103) gesteuert wird, wobei die Spannungs-Strom- Steuereinrichtung (13) wenigstens einen Einschaltbeschleunigungsbereich (Aa) für die Erzeugung des Lampenstrom-Steuerbefehlssignals (SI) zum Liefern einer Leistung, die größer als die Nennleistung der Entladungslampe (11, 11′) ist, und einen Bereich (B) einer stabilen Leistungssteuerung für die Ausführung einer stabilen Leistungssteuerung der Entladungslampe (11, 11′) bei Nennleistung besitzt, wobei die Gesamtheit der Steuerbereiche die Spannungs-Strom-Kennlinie der Lampe (11, 11′) zur Grundlage hat.
eine Gleichspannungs-Verstärkerschaltung (103) zum Verstärken einer Eingangsspannung von einem Gleichspannungs-Eingangsanschluß (101, 101′);
eine Hochfrequenz-Verstärkerschaltung (105) für die Umformung der Gleichspannungsausgabe der Gleichspannungs-Verstärkerschaltung (103) in eine Wechselspannung;
eine Zündschaltung (106) für die Erzeugung eines Auslöseimpulses und für die Überlagerung des Auslöseimpulses mit der Wechselspannung der Hochfrequenz-Verstärkerschaltung (105);
einen Lampenspannungsdetektor (109) für den Abgriff eines die Lampenspannung (VL) der Entladungslampe (11, 11′) betreffenden Erfassungssignals;
einen Lampenstromdetektor (110) für den Abgriff eines den Lampenstrom der Entladungslampe (11, 11′) betreffenden Erfassungssignals; und
eine Spannungs-Strom-Steuereinrichtung (13) für die Erzeugung eines Lampenstrom-Steuerbefehlssignals (SI), das bei Empfang des Erfassungssignals vom Lampenspannungsdetektor (109) in Abhängigkeit von der Lampenspannung (VL) erzeugt wird, und für die Lieferung eines Steuersignals an die Gleichspannungs-Verstärkerschaltung (103), so daß zwischen dem Befehlssignal (SI) und dem Erfassungssignal vom Lampenstromdetektor (110) kein Unterschied verursacht wird, wodurch die Ausgangsspannung der Gleichspannungs-Verstärkungsschaltung (103) gesteuert wird, wobei die Spannungs-Strom- Steuereinrichtung (13) wenigstens einen Einschaltbeschleunigungsbereich (Aa) für die Erzeugung des Lampenstrom-Steuerbefehlssignals (SI) zum Liefern einer Leistung, die größer als die Nennleistung der Entladungslampe (11, 11′) ist, und einen Bereich (B) einer stabilen Leistungssteuerung für die Ausführung einer stabilen Leistungssteuerung der Entladungslampe (11, 11′) bei Nennleistung besitzt, wobei die Gesamtheit der Steuerbereiche die Spannungs-Strom-Kennlinie der Lampe (11, 11′) zur Grundlage hat.
6. Lichtstromkreis gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Spannungs-Strom-Steuereinrichtung (13) eine Diode (50) umfaßt,
die eine Spannungs-Strom-Kennlinie in Vorwärtsrichtung mit einem
nichtlinearen Bereich besitzt, derart, daß bei einem Ansteigen des
Pegels des die Lampenspannung (VL) betreffenden Erfassungssignals
die Spannung über der Diode (50) in den nichtlinearen Bereich eintritt,
wodurch für das Zeitintervall des Übergangs vom Einschaltbeschleunigungsbereich
(Aa) in einen Übergangsbereich (Ab), in dem sich der
Lampenstrom mit einer gegebenen Steigung linear ändert, eine Steuerkurve
erzeugt wird.
7. Lichtstromkreis gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Spannungs-Strom-Steuereinrichtung (13) eine Zenerdiode (49)
umfaßt, durch die ein Bereich (C) einer konstanten Stromsteuerung geschaffen
wird, in dem der Lampenstrom (IL) unabhängig von der Lampenspannung
(VL) konstant (IC) ist.
8. Lichtstromkreis gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Spannungs-Strom-Steuereinrichtung (13) ein Paar von Schaltungen
(52, 53) mit identischem Aufbau umfaßt, wobei eine (52) dieser
Schaltungen eine Leistungssteuerung im Übergangsbereich (Ab), in
dem sich der Lampenstrom (IL) mit einer gegebenen Steigung linear
ändert, ausführt, während die andere Schaltung (53) eine Leistungssteuerung
im Bereich (B) einer stabilen Leistungssteuerung ausführt.
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