DE4327767A1

DE4327767A1 - Handscheinwerfer

Info

Publication number: DE4327767A1
Application number: DE4327767A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Andrae; Peter Bolz; Matthias Dipl Ing Spaeth
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: R Stahl Schaltgeraete GmbH
Priority date: 1993-05-17
Filing date: 1993-08-18
Publication date: 1994-11-24
Anticipated expiration: 2013-08-19
Also published as: DE4327767C2

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Handscheinwerfer gemäß der Gattung des Hauptanspruchs. Eine derartige Anordnung ist in dem DE-GM 19 61 166 offenbart.

Beim Betrieb eines Handscheinwerfers aus einer Gleichspannungsquelle verändert sich mit der Spannung der Gleichspannungsquelle der durch den Glühfaden einer Glühlampe fließende Strom. Dies führt zu Schwankungen des Lichtstroms. Besonders ausgeprägt sind die Strom spitzenwerte beim Einschalten des Scheinwerfers wobei kurzzeitig ein stark erhöhter Betriebsstrom auftreten kann.

Verwendet man einen voll aufgeladenen Nickel-Cadmium-Akkumulator als Energiequelle, so ist die von dieser Energiequelle gelieferte An fangsspannung höher als die Nennspannung und fällt nach einiger Zeit auf den Nennwert ab. Die Lebensdauer einer für die Nennspannung ausgelegten Glühlampe wird durch die hohe Anfangsleistung deutlich verkürzt. Die Glühlampe verträgt diese Überlastung, wenn sie für die maximal auftretende Akkuspannung ausgelegt wurde, brennt dann aber im Normalbetrieb nicht unter Abstrahlung des vollen, technisch möglichen Lichtstroms.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Lichtstrom für lange Zeit aufrecht zu erhalten und das abgestrahlte Farbspektrum der Glühlampe im Betrieb bei Nennspannung, das ist die maximale Spannung für an dauernden Betrieb, auszunutzen. Zweckmäßig ist eine Ausregelung der Lichtabstrahlung so, daß der Mensch die Beleuchtung mit der Lampe als gleichmäßig hell empfindet. Die Glühlampe soll vor Überlastung durch unverträglich hohe Strom- und/oder Spannungsspitzen geschlitzt, und der Nickel-Cadmium-Akkumulator vor Tiefentladung bewahrt und die Leuchtzeitdauer des Handscheinwerfers maximiert werden.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Handscheinwerfer mit den kennzeichnenden Merk malen des Hauptanspruches hat den Vorteil, bei nach oben begrenzter Betriebsspannung, die Lebensdauer der Glühlampe zu verlängern. Ferner ist es möglich, die Leuchtdauer des Handscheinwerfers zu verlängern, da durch das Abregeln der Lampenspannung auf deren Nennwert bei erhöhter Akkuspannung Energie gespart wird. Da die Glühlampe immer mit Nennspannung betrieben wird, unterbleibt eine unerwünschte Verschiebung des Farbspektrums der Glühlampe, die auf tritt, wenn die Glühlampe auf die maximale Akkuspannung ausgelegt werden muß und die Akkuspannung dann auf ihren Nennwert sinkt. Durch eine Leistungsbegrenzung und/oder Strombegrenzung an der Glühlampe wird eine Überlastung durch überhöhte Akkuspannung und/oder geringen Kaltwiderstand verhindert und die Lebensdauer der Glühlampe erhöht sich. Wird als Glühlampe eine Halogenlampe eingesetzt, so stellt sich das chemische Gleichgewicht des Halogenkreisprozesses innerhalb der Glühlampe sicher ein, da die Glühlampe im Nennbetrieb betrieben wird. Dies wirkt sich ebenfalls positiv auf die Lebensdauer aus.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung erreich bar. Eine Schaltung zur Stabilisierung der Versorgungspannung des Mikroprozessors, beziehungsweise der elektronischen Regelungs schaltung erhöht die Betriebssicherheit des Mikroprozesses, löst gegebenenfalls einen RESET des eingesetzten Mikroprozessors aus und verhindert Programmabstürze.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt. Fig. 1 zeigt eine elektronische Schaltung zur Anpassung der abgegebenen Leistung einer Gleichspannungsquelle an die Leistungs aufnahme einer Glühlampe, Fig. 2 zeigt ein Schaubild zum Tastver hältnis, Fig. 3 zeigt eine Entladekurve eines Nickel-Cadmium-Akku mulators mit den Merkmalen der Erfindung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt ein elektrisches Netzwerk für einen Handscheinwerfer mit einer Gleichspannungsquelle 11, einer Regelungseinrichtung 13, einer Glühlampe 17 und einem Schaltglied 18. Als Regelgröße dient die Spannung U_L an der Glühlampe 17 welche mittels der Meßleitungen 15 und 16 abgegriffen wird. Als Gleichspannungsquelle 11 wurde ein Nickel-Cadmium-Akkumulator mit vier elektrochemischen Zellen benutzt, der eine Nennspannung U_A von 4×1.2 Volt = 4,8 Volt und eine Maximalspannung von 4×1.4 Volt = 5.6 Volt liefert. Die Regelungseinrichtung 13 wird mit einem Mikroprozessor mit eingebauten Analog-Digital-Wandlern 14, 14′ verwirklicht. Als Glühlampe 17 findet eine Glühbirne mit 4.8 Volt Nennspannung Ver wendung und als Schaltglied 18 wird ein Feldeffekttransitor 22 in die elektronische Schaltung eingebaut. Die Pulsweitenmodulation, das heißt das Tastverhältnis x : y wird auf der Verbindungsleitung vom Gateanschluß des Feldeffektransistors zum Mikroprozessor angewandt, wie es das Spannungspegelsymbol in Fig. 1 zeigt. Für die Wandlung der analogen Spannungswerte in digital zu verarbeitende Größe sind Analog-Digital-Umsetzer 14 und 14′ in der Regelungseinrichtung vor handen.

Alternativ gestrichelt in Fig. 1 eingezeichnet ist eine Ausführung mit einem Referenzwiderstand (Shunt) 19 zur Erfassung der Regelgröße I_L. Der durch die Glühlampe fließende Strom I_L ist in diesem Fall der Referenzwert. Der dem Strom I_L proportionale Spannungs abfall am Referenzwiderstand 19 wird über die Meßleitungen 20 und 21 dem Mikroprozessor 13 übermittelt.

Unabhängig vom ausgenutzten Referenzwert kann die Versorgungsspannung des Mikroprozessors 13 durch eine Einrichtung 12 stabilisiert wer den, was in Fig. 1 gestrichelt gezeichnet ist.

Fig. 2 zeigt die Pulsweitenmodulation des Schaltimpulses konstanter Amplitude, das heißt die Schaltspannung U_S, die am Feldeffekt transitor 18 zu verschiedenen Zeiten anliegt, anhand eines Spannungs-Zeit-Diagramms U über t. Bezeichnet x die Impulsdauer und y die konstante Periodendauer, so zeigen die durchgezogenen Balken a ein Tastverhältnis x : y von 0.1 : 1 und die gestrichelten Balken b ein Tastverhältnis x : y = 0.5 : 1, wobei das Tastverhältnis x : y Werte von 0.1 bis 1 annehmen darf. Zu den Balken a gehört der arithmetische Mittelwert c der Schaltspannung U_S und zu den Balken b der arithmetische Mittelwert d. Das Tastverhältnis x : y kann zu jeder Periodendauer y für x einen neuen Wert annehmen, es muß nicht, wie in der Fig. 2 vereinfachend dargestellt ist, für mehrere Impulse konstant bleiben.

Fig. 3 zeigt die Entladekurve für eine Batteriezelle des Nickel-Cadmium-Akkumulators mit einer Maximalspannung von U_max = 1.4 Volt und einer Nennspannung U_N = 1.2 Volt. Die Ein schaltspannung des Handscheinwerfers wird von Beginn an etwa auf die Betriebsspannung von 1.2 Volt gelegt. Die der Fläche A entsprechende elektrische Energie bei konstantem Entladestrom wird zu einem späteren Zeitpunkt am Ende der Entladung der Batteriezelle des Nickel-Cadmium-Akkumulators entnommen, wie dies die Fläche B zeigt. Die Flächen A und B sind gleich groß. Die Entladeschlußspannung U_E = 0.9 Volt wird später erreicht, der Handscheinwerfer ist länger leuchtbereit.

Claims

1. Handscheinwerfer mit einer Gleichspannungsquelle, einer Glühlampe und einem Schaltelement zum Anschluß der Glühlampe an die Gleich spannungsquelle, dadurch gekennzeichnet, daß eine in getaktetem Be trieb arbeitende Regelungseinrichtung (13) den Spannungsabfall an der Glühlampe (17) auf ein Maximum begrenzt.

2. Handscheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein an der Glühlampe (17) auftretender Spannungsabfall (U_L) im wesent lichen konstant gehalten wird.

3. Handscheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungseinrichtung (13) beim Absinken des Spannungsabfalles (U_L) an der Glühlampe (17) unter einen Grenzwert den Handscheinwerfer abschaltet, derart, daß die Regelungseinrichtung (13) als spannungs gesteuerte Schutzvorrichtung (14, 14′, 18) gegen eine Tiefentladung der Gleichspannungsquelle (11) wirkt.

4. Handscheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein an der Glühlampe (17) auftretender Spannungsabfall (U_L) der Regelungseinrichtung (13) als Referenzwert zugeführt wird.

5. Handscheinwerfer, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß ein durch die Glühlampe (17) fließender Strom (I_L), welcher an einem Referenzwiderstand (Shunt) (19) im Glühlampenkreis als Spannung abgreifbar ist, der Regelungseinrichtung (13) als Referenzwert zugeführt wird.

6. Handscheinwerfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Strom (I_L) durch die Glühlampe (17) entsprechende Spannungs abfall am Referenzwiderstand (19) bei der Regelung auf einen Höchst wert begrenzt wird.

7. Handscheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in getaktetem Betrieb arbeitende Regelungs einrichtung (13) die Leistung der Glühlampe (17) konstant hält.

8. Handscheinwerfer nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der getaktete Betrieb der Regelungseinrichtung (13) durch eine Pulsweitenmodulation der Reglerausgangsgröße mit einem Tastverhältnis x : y von 0.1 bis 1 erfolgt, wobei (x) die Impulsdauer und (y) die Periodendauer der Reglerausgangsgröße ist.

9. Handscheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Regelungseinrichtung (13) eine elektronische Schaltung mit einem Mikroprozessor und als Schaltglied (18) ein Transistor (18) vorhanden sind.

10. Handscheinwerfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelungseinrichtung (13) von der Gleichspannungsquelle (11) über eine diese Gleichspannung stabilisierende Einrichtung (12) mit konstanter Gleichspannung versorgt wird.