DE4410177A1 - Vorschaltgerät zum Starten und Betreiben von Wechselstrom-Hochdruck-Gasentladungslampen - Google Patents
Vorschaltgerät zum Starten und Betreiben von Wechselstrom-Hochdruck-GasentladungslampenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Vorschaltgerät zum Starten und
Betreiben von Wechselstrom-Hochdruck-Gasentladungslampen, das
aus einer Batterie gespeist wird, mit einer strom- oder
leistungsgeregelten Gleichstromquelle, die einen Regler
beinhaltet und der ein Wechselrichter nachgeschaltet ist, mit
einer Zündeinrichtung, über welche der vom Wechselrichter
abgegebene Wechselstrom der Hochdruck-Gasentladungslampe
zugeführt wird, und mit einer Ansteuerungseinrichtung, welche
dem Regler während der Anlaufphase der
Hochdruck-Gasentladungslampe einen erhöhten Soll-Wert
vorgibt.
Hochdruck-Gasentladungslampen müssen in der Anlaufphase nach
einem Kaltstart mit einem relativ hohen effektiven
Anlaufstrom betrieben werden, wenn ein ausreichend schneller
Anlauf gewährleistet sein soll.
Hierzu ist beispielsweise aus der DE-OS 40 15 398 ein
Vorschaltgerät bekannt, bei welchem die
Anlaufsteuerungseinrichtung dem Regler während der
Anlaufphase einen erhöhten Sollwert vorgibt, so daß die
Hochdruck-Gasentladungslampe zunächst mit einem erhöhten
Lampenstrom betrieben wird, der nach Ablauf einer
vorgegebenen Zeit auf einen niedrigeren Wert abgesenkt wird.
Bei verschiedenen Anwendungen, zum Beispiel als
Kraftfahrzeug-Lichtquelle, wird eine Bestromung der
Wechselstrom-Hochdruck-Gasentladungslampe mit einem
niederfrequenten rechteckförmigen Strom vorgesehen. Eine
Wechselstrom-Hochdruck-Gasentladungslampe, wie sie in
Kraftfahrzeugen betrieben wird, kann nur mit Wechselströmen
betrieben werden, welche eine hohe
Kommutierungsgeschwindigkeit haben, da sonst die Lampe
während des Kommutierungsvorganges verlischt. Will man die
Lampe mit sinusähnlichem Strom betreiben, so ist man auf hohe
Frequenzen beschränkt. Ein rechteckförmiger Lampenstrom hat
aber den Nachteil, daß sein Gleichrichtwert genauso groß
wird, wie der effektive Lampenstrom. Da aber die an den
Lampenelektroden entstehende Verlustleistung im wesentlichen
vom Gleichrichtwert des Lampenstroms abhängt, kann die
Verlustleistung bei den üblicherweise vorgesehenen hohen
effektiven Lampenanlaufströmen so groß werden, daß die
Hochdruck-Gasentladungslampe geschädigt oder sogar gestört
wird.
Angestrebt wird daher ein zahlenmäßig möglichst großes
Verhältnis zwischen dem Effektivwert und dem Gleichrichtwert
des Lampenstroms. Der Zahlenwert für dieses Verhältnis wird
auch als Formfaktor bezeichnet.
Ein sinusförmiger Lampenstrom besitzt einen größeren und
damit günstigeren Formfaktor als ein rechteckförmiger
Lampenstrom, ist aber nur bei hohen Frequenzen (einige KHz)
einsetzbar.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Vorschaltgerät
für eine Hochdruck-Gasentladungslampe zu schaffen, das auf
einfache und kostengünstige Weise einen im wesentlichen
rechteckförmigen Lampenstrom mit einem möglichst hohen
Formfaktor erzeugt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der
Wechselrichter als Brückenschalter ausgeführt ist, daß ein
Impulsgenerator den Wechselrichter mit Impulsen einer ersten
Frequenz steuert und daß der Impulsgenerator die
Anlaufsteuerungseinrichtung mit Impulsen einer zweiten
Frequenz beaufschlagt, die die Anlaufsteuerungseinrichtung
jeweils zur Vorgabe eines erhöhten Sollwertes an den Regler
veranlaßt, wobei die zweite Frequenz doppelt so hoch wie die
erste Frequenz ist.
Die Lösungsidee besteht darin, in der Anlaufphase der
Hochdruck-Gasentladungslampe mit jedem Umschalten des
Brückenschalters die Gleichstromquelle so zu beeinflussen,
daß diese kurzzeitig einen erhöhten Strom liefert. Eine
solche Beeinflussung oder Modulation führt zu einer
Vergrößerung des Lampenstromes. Mit dem Modulationsgrad kann
zum Beispiel der Gleichrichtwert des Lampenstroms bei
konstantem, effektivem Lampenstrom verändert werden. Die
Veränderung des Modulationsgrades kann dabei auf einfache
Weise durch Einstellen der Impulsbreite und-oder der
Impulshöhe der vom Impulsgenerator abgegebenen Impulse durch
ein Einstellelement geschehen.
Der erzielbare Formfaktor kann dabei sogar den Formfaktor
eines sinusförmigen Lampenstromes übertreffen.
Vorteilhaft ist die einfache und kostengünstige
schaltungstechnische Realisierbarkeit des erfindungsgemäßen
Vorschaltgerätes.
Insbesondere muß zur Erzeugung der beiden Frequenzen nur ein
einziger Impulsgenerator vorgesehen werden, da der
Impulsgenerator die Frequenz zur Beaufschlagung der
Anlaufsteuerungseinrichtung selbst erzeugt und zur Erzeugung
der zur Steuerung des Wechselrichters benötigten Frequenz
lediglich ein einfacher Frequenzteiler zwischen
Impulsgenerator und Wechselrichter geschaltet werden muß.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Vorschaltgerätes soll im folgenden anhand der Zeichnung
dargestellt und näher erläutert werden.
Es zeigen
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen
Vorschaltgerätes;
Fig. 2 zwei mögliche Formen des Lampenstromes bei einem
erfindungsgemäßen Vorschaltgerät.
Das in der Fig. 1 als Blockschaltbild dargestellte
Vorschaltgerät für eine Hochdruck-Gasentladungslampe besteht
aus einer strom- oder leistungsgeregelten Gleichstromquelle
(G), die von einer Batterie (B) oder dem Bordnetz eines
Fahrzeuges versorgt wird.
Der Gleichstromquelle (G) nachgeschaltet ist ein
Wechselrichter (W), dessen Ausgang über eine Zündeinrichtung
(Z) mit einer Hochdruck-Gasentladungslampe (GEL) verbunden
ist.
Der Wechselrichter (W) ist als Brückenschalter ausgebildet,
der von einem Impulsgenerator (I) über einen nachgeschalteten
Frequenzteiler (F) getaktet wird.
Das Ausgangssignal des Impulsgenerators (I) wird ebenfalls
einer Anlaufsteuerungseinrichtung (A) zugeführt, welche einer
zur Gleichstromquelle (G) gehörenden Regeleinrichtung (R) den
Strom- oder Leistungssollwert der Gleichstromquelle (G)
vorgibt.
Zum Impulsgenerator (I) gehört weiterhin eine
Einstelleinrichtung (E), mit der die Impulsbreite der vom
Impulsgenerator (I) erzeugten Impulse beeinflußt werden kann.
Im folgenden soll die Funktionsweise des erfindungsgemäßen
Vorschaltgerätes anhand der Zeichnung näher erläutert werden.
Die Gleichstromquelle (G), beispielsweise ausgeführt als
primärgetakteter Schaltregler, wandelt den Batteriestrom (B)
in einen zur Versorgung des Wechselrichters (W) geeigneten
geregelten Strom um, wobei das Regelkriterium ein Strom- oder
Leistungssollwert ist, der dem Regler (R) durch die
Anlaufsteuerungseinrichtung (A) vorgegeben wird.
Die Anlaufsteuerungseinrichtung (A) gibt nach einem Kaltstart
dem Regler für eine vorgegebene Zeit einen ersten höheren
Strom- oder Leistungssollwert vor, um ein schnelles und
sicheres Anlaufen der Hochdruck-Gasentladungslampe zu
gewährleisten und gibt dem Regler (R) nach Ablauf dieser
vorgegebenen Zeit einen zweiten niedrigeren Strom- oder
Leistungssollwert vor, der zum stationären Betrieb der
Hochdruck-Gasentladungslampe (GEL) ausreicht.
Der der Gleichspannungsquelle (G) nachgeschaltete
Wechselrichter (W) erzeugt aus dem von der
Gleichspannungsquelle (G) abgegebenen Gleichstrom den zum
Betrieb der Hochdruck-Gasentladungslampe nötigen
Wechselstrom. Die dem Wechselrichter (W) nachgeschaltete
Zündeinrichtung (Z) versorgt die Hochdruck-Gasentladungslampe
(GEL) mit den zum Zünden nötigen Hochspannungsimpulsen.
Der Impulsgenerator (I) taktet den als Brückenschalter
ausgeführten Wechselrichter (W), wobei der Frequenzteiler (F)
die Impulse des Impulsgenerators (I) im Verhältnis 1 : 2
untersetzt.
Die Impulse des Impulsgenerators (I) werden der
Anlaufsteuerungseinrichtung (A) zugeführt. Die
Anlaufsteuerungseinrichtung (A) überlagert diese Impulse
während der Anlaufphase der Hochdruck-Gasentladungslampe dem
ersten dem Regler (R) zugeführten Sollwert-Signal.
Die Beaufschlagung der Ansteuerungseinrichtung (A) mit,
bezogen auf den Wechselrichter (W), der doppelten Frequenz,
bewirkt, daß das von der Anlaufsteuerungseinrichtung (A)
abgegebene Sollwert-Signal während jeder Halbwelle des
Lampenstromes mit einem Impuls des Impulsgenerators (I)
moduliert wird.
Die durch diese Modulation des Strom- oder
Leistungssollwertes resultierende Form des Lampenstromes
zeigt die Fig. 2.
Die Form des Lampenstromes ist zunächst im wesentlichen
rechteckförmig.
Falls der Regler (R) keine merkliche Regelzeitkonstante
aufweist, besitzt der Lampenstrom etwa die Kurvenform (Fig.
2a). Hierbei weist der Beginn jeder Rechteckhalbwelle eine
Überhöhung durch die überlagerten Impulse des
Impulsgenerators auf.
Bei deutlichem Einfluß der Regelzeitkonstanten des Reglers
(R) weist der Lampenstrom dagegen z. B. die Kurvenform (Fig.
2b) auf. Hierbei klingen die zu Beginn jeder
Rechteckhalbwelle auftretenden Überhöhungen während der
gesamten Dauer jedes Rechteckimpulses ab. Hierdurch weist
jedes Dach der Rechteckhalbwellen eine Abschrägung auf.
Bei beiden Kurvenformen liegt der Formfaktor (das heißt, das
Verhältnis vom effektiven Lampenstrom zu dessen
Gleichrichtwert) deutlich oberhalb von 1 und damit über dem
Wert einer reinen Rechteckschwingung. Die Größe des
Formfaktors kann zudem durch Veränderung der Impulsbreiten
der vom Impulsgenerator (I) erzeugten Impulse beeinflußt
werden.
Durch das erfindungsgemäße Vorschaltgerät kann somit auf
besonders einfache und kostengünstige Weise erreicht werden,
daß die Hochdruck-Gasentladungslampe auch bei Beaufschlagung
durch einen hohen effektiven Anlaufstrom in der Anlaufphase
nicht geschädigt wird.
Bezugszeichenliste
A Anlaufsteuerungseinrichtung
B Batterie
E Einstelleinrichtung
F Frequenzteiler
G Gleichstromquelle
GEL Hochdruck-Gasentladungslampe
I Impulsgenerator
R Regler
W Wechselrichter
Z Zündeinrichtung
B Batterie
E Einstelleinrichtung
F Frequenzteiler
G Gleichstromquelle
GEL Hochdruck-Gasentladungslampe
I Impulsgenerator
R Regler
W Wechselrichter
Z Zündeinrichtung
Claims (3)
1. Vorschaltgerät zum Starten und Betreiben von Wechselstrom-
Hochdruck-Gasentladungslampen, das aus einer Batterie
gespeist wird, mit einer strom- oder leistungsgeregelten
Gleichstromquelle (G), die einen Regler (R) beinhaltet und
der ein Wechselrichter (W) nachgeschaltet ist, mit einer
Zündeinrichtung (Z), über welche der vom Wechselrichter
(W) abgegebene Wechselstrom der
Hochdruck-Gasentladungslampe (GEL) zugeführt wird, und mit
einer Ansteuerungseinrichtung (A), welche dem Regler (R)
während der Anlaufphase der Hochdruck-Gasentladungslampe
(GEL) einen erhöhten Soll-Wert vorgibt, dadurch
gekennzeichnet, daß der Wechselrichter (W) als
Brückenschalter ausgeführt ist, daß ein Impulsgenerator
(I) den Wechselrichter mit Impulsen einer ersten Frequenz
steuert und daß der Impulsgenerator (I) die
Anlaufsteuerungseinrichtung (A) mit Impulsen einer zweiten
Frequenz beaufschlagt, die die Anlaufsteuerungseinrichtung
(A) jeweils zur Vorgabe eines erhöhten Sollwertes an den
Regler (R) veranlaßt, wobei die zweite Frequenz doppelt so
hoch wie die erste Frequenz ist.
2. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Impulsgenerator (I) die zweite Frequenz erzeugt
und daß zwischen dem Impulsgenerator (I) und dem
Wechselrichter (W) ein Frequenzteiler (F) geschaltet ist.
3. Vorschaltgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Impulsbreite des Impulsgenerators (I) durch ein
Einstellelement beeinflußbar ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9422385U DE9422385U1 (de) | 1994-03-24 | 1994-03-24 | Vorschaltgerät zum Starten und Betreiben von Wechselstrom-Hochdruck-Gasentladungslampen |
DE4410177A DE4410177A1 (de) | 1994-03-24 | 1994-03-24 | Vorschaltgerät zum Starten und Betreiben von Wechselstrom-Hochdruck-Gasentladungslampen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4410177A DE4410177A1 (de) | 1994-03-24 | 1994-03-24 | Vorschaltgerät zum Starten und Betreiben von Wechselstrom-Hochdruck-Gasentladungslampen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4410177A1 true DE4410177A1 (de) | 1995-09-28 |
Family
ID=6513710
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4410177A Withdrawn DE4410177A1 (de) | 1994-03-24 | 1994-03-24 | Vorschaltgerät zum Starten und Betreiben von Wechselstrom-Hochdruck-Gasentladungslampen |
Country Status (1)
Country | Link |
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