DE4423275A1 - Zündvorrichtung für Gasentladungslampen, insbesondere für Kraftfahrzeugleuchten - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Zündvorrichtung für Gasentladungs­ lampen, insbesondere für Kraftfahrzeugleuchten, nach der Gat­ tung des Hauptanspruchs.

In jüngster Zeit wurden vermehrt Vorschläge gemacht, Gasentla­ dungslampen in Kraftfahrzeugen einzusetzen, insbesondere in Scheinwerfern. Neben einer höheren Lebensdauer ergeben sich auch Vorteile hinsichtlich des Wirkungsgrades. So kann bei­ spielsweise dieselbe Leuchtstärke mit wesentlich geringerer Energie erreicht werden.

Zum Einschalten von Gasentladungslampen sind Zündvorrichtungen bzw. Zündschaltungen erforderlich, die die nötige hohe Zünd­ spannung erzeugen. Derartige Zündvorrichtungen sind beispiels­ weise aus "Lamps and Lighting", Third Edition 1983, Edward Ar­ nold, S. 292, 293 bekannt. Dort ist eine zwei Transformatoren aufweisende Zündvorrichtung beschrieben, wobei die Versor­ gungsgleichspannung durch eine Anordnung mit steuerbaren Schaltern in eine getaktete Spannung zur Speisung der Primär­ wicklung des ersten Transformators umgewandelt wird. Ein Pro­ blem dabei ist die Störanfälligkeit und Baugröße, da im rauhen Betrieb des Kraftfahrzeuges störungsunanfällige Bauteile und Baugruppen mit geringem Platzbedarf erforderlich sind.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Zündvorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß die verwen­ dete Funkenstrecke bei hoher Lebensdauer sehr zuverlässig ist und auch für höhere Temperaturen - im Gegensatz zu Halbleiter­ schaltern - geeignet ist. Eine besondere Ansteuerschaltung ist nicht erforderlich.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Haupt­ anspruch angegebenen Zündvorrichtung möglich.

Zur Erzeugung des Ladestroms für den Kondensator liegt in ein­ facher und kostengünstiger Weise die Versorgungsgleichspannung an der Reihenschaltung dieses Kondensators mit einem Ladewi­ derstand an. Zweckmäßigerweise ist dabei ein Glättungskonden­ sator zwischen die Anschlußklemmen für die Versorgungsgleich­ spannung geschaltet.

Um die erforderliche hohe Zündspannung sicher zu erreichen, ist in vorteilhafter Weise der Sekundärwicklung des ersten Transformators wenigstens eine weitere Spannungserhöhungsstufe nachgeschaltet. Hierzu ist die Sekundärwicklung des ersten Transformators zur Aufladung eines weiteren Kondensators aus­ gebildet, der in der weiteren Spannungserhöhungsstufe zusammen mit einem Schalter und der Primärwicklung eines zweiten Trans­ formators einen Stromkreis bildet, wobei die Sekundärwicklung dieses zweiten Transformators die erhöhte Spannung zur Verfü­ gung stellt. Dieser Schalter ist dabei zweckmäßigerweise eben­ falls als weitere Funkenstrecke ausgebildet, die ab einem vor­ bestimmten Ladezustand des weiteren Kondensators durchbricht.

Um die Baugröße der Transformatoren trotz hoher Zündspannung kleinhalten zu können, ist der Kondensator Bestandteil einer zusätzlichen Spannungsvervielfachungsstufe. Vorzugsweise bil­ det dabei der Kondensator zusammen mit zwei Dioden eine Span­ nungsverdopplerstufe. Diese Dioden dienen dabei gleichzeitig zur Erzeugung der Ladegleichspannung für den weiteren Konden­ sator. Diese Anordnung kann auch vorteilhaft in Zündvorrich­ tungen eingesetzt werden, bei der die primärseitige Wechsel­ spannung für den ersten Transformator auf andere Weise erzeugt wird.

Zur Erhöhung der Betriebssicherheit wird der Entladestrom durch die Lampe während der Übernahme durch eine Strombegren­ zungseinrichtung begrenzt, vorzugsweise durch eine Induktivi­ tät.

In vorteilhafter Weise sind wenigstens zwei der induktiven Bauelemente in einer induktiven Baueinheit zusammengefaßt, insbesondere dadurch, daß diese Bauelemente in ein an einer Seite offenes Kunststoffgehäuse eingesetzt und dann mit einer das Kunststoffgehäuse ausfüllenden Vergußmasse vergossen wer­ den. Hierdurch erhält man ein hochspannungsseitig gut isolier­ tes, kleines und kompaktes Bauteil. Bei diesem kann zur Erhö­ hung der Spannungssicherheit noch ein ausgangsseitiger Hoch­ spannungsanschluß an einer Seite der Baueinheit und die übri­ gen, mit einer niedrigeren Spannung beaufschlagten Anschlüsse an einer gegenüberliegenden Seite der Baueinheit herausgeführt sein. Eine solche induktive Baueinheit kann auch in vorteil­ hafter Weise für andere Zwecke eingesetzt werden, bei denen mehrere induktive Bauelemente vorgesehen sind.

ZEICHNUNG

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläu­ tert. Die einzige Figur zeigt ein Schaltbild eines Ausfüh­ rungsbeispiels der Zündvorrichtung.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in der einzigen Figur dargestellte Zündvorrichtung ist als Baueinheit 10 ausgebildet, die beispielsweise ein Gehäuse oder ein Vergußblock sein kann. Die in der Baueinheit 10 enthaltene Schaltung der Zündvorrichtung besitzt zwei Gleichspannungs- Versorgungsanschlüsse 11, 12, zwischen denen ein Glättungskon­ densator 13 geschaltet ist. Bei einer Anwendung im Kraftfahr­ zeug liegt an den Versorgungsanschlüssen 11, 12 beispielsweise eine Gleichspannung von 330 Volt an, die von einem vorgeschal­ teten, nicht dargestellten Steuergerät erzeugt werden.

Parallel zum Glättungskondensator 13 ist die Reihenschaltung eines Kondensators 14 mit einem Ladewiderstand 15 geschaltet, wobei die Reihenschaltung einer ersten Funkenstrecke 16 mit der Primärwicklung eines ersten Transformators 17 parallel zum Kondensator 14 geschaltet ist. Der Kondensator 14 bildet zu­ sammen mit dem Ladewiderstand 15 und der ersten Funkenstrecke 16 eine gepulste Spannung bzw. Wechselspannung zum Betrieb des ersten Transformators 17.

Die an den positiven Versorgungsanschluß 11 angeschlossene Se­ kundärwicklung des ersten Transformators 17 ist mit ihrem zweiten Anschluß über einen Glättungskondensator 18 an eine Gleichrichter- und Spannungsverdopplerstufe angeschlossen, die aus zwei Dioden 19, 20 und einem weiteren Kondensator 21 be­ steht. Dabei ist die Anode der Diode 19 und ein Anschluß des Kondensators 21 mit dem positiven Versorgungsanschluß 11 ver­ bunden, und die Kathode der Diode 19 ist an den Verknüpfungs­ punkt zwischen dem Glättungskondensator 18 und der Anode der anderen Diode 20 angeschlossen, deren Kathode mit dem zweiten Anschluß des Kondensators 21 verbunden ist.

Der Kondensator 21 bildet zusammen mit einer zweiten Funken­ strecke 22 und der Primärwicklung eines zweiten Transformators 23 einen geschlossenen Stromkreis. Die an den Verknüpfungs­ punkt zwischen der Primärwicklung und der zweiten Funkenstrec­ ke 22 angeschlossene Sekundärwicklung des zweiten Transforma­ tors 23 ist mit ihrem zweiten Anschluß über eine Induktivität 24 oder Drossel mit einem ersten Ausgangsanschluß 25 verbun­ den. Ein zweiter Ausgangsanschluß 26 ist mit dem negativen Versorgungsanschluß 12 verbunden.

Eine Gasentladungslampe 27 kann zwischen die beiden Ausgangs­ anschlüsse 25, 26 geschaltet werden. Dies ist durch gestrich­ elte Linien dargestellt.

Die beiden Transformatoren 17, 23 und die Induktivität 24 sind innerhalb der Baueinheit 10 wiederum in einer Baueinheit 28 zusammengefaßt.

Durch Anlegen einer Gleichspannung an die Versorgungsanschlüs­ se 11, 12 wird der Kondensator 14 über den Ladewiderstand 15 geladen. Bei Erreichen der Schaltspannung der ersten Funken­ strecke 16 bricht diese durch, und der Kondensator 14 entlädt sich über die Primärwicklung des ersten Transformators 17. Da­ nach beginnt ein erneuter Ladevorgang. Hierdurch wird die Gleichspannung getaktet, und es entsteht in Verbindung mit der Induktivität des ersten Transformators 17 eine spezielle Wech­ selspannung.

Aufgrund des Übersetzungsverhältnisses des ersten Transforma­ tors 17 entsteht auf dessen Sekundärseite eine wesentlich hö­ here Sekundärspannung. Diese bewirkt infolge der durch die Di­ oden 19, 20 und den Kondensator 21 gebildeten Gleichrichter- und Spannungsverdopplerstufe eine Aufladung des Kondensators 21 mit einer noch höheren Spannung. Dabei werden infolge der beiden Dioden 19, 20 beide "Halbwellen" der gebildeten Wech­ selspannung ausgenutzt.

Erreicht nun die Kondensatorspannung des Kondensators 21 wie­ derum die gegenüber der der ersten Funkenstrecke 16 wesentlich höhere Schaltspannung der zweiten Funkenstrecke 22, so bricht diese durch, und der Kondensator 21 entlädt sich über die Pri­ märwicklung des zweiten Transformators 23. Auf der Sekundär­ seite des zweiten Transformators 23 wird dadurch in Abhängig­ keit des Übersetzungsverhältnisses eine noch höhere Sekundär­ spannung erzeugt, die als Zündspannung der Gasentladungslampe 27 zugeführt wird. Durch die Induktivität 24 wird dabei der Entladestrom durch die Gasentladungslampe 27 begrenzt.

In einer vereinfachten Ausführung der Zündvorrichtung könnte auf die Gleichrichter- und Spannungsverdopplerstufe sowie auf den zweiten Transformator 23 verzichtet werden, d. h., die Sekundärwicklung des ersten Transformators 17 wäre dann mit dem Ausgang bzw. der Induktivität 24 verbunden.

Es ist auch möglich, die Gleichrichter- und Spannungsverdop­ plerstufe in Verbindung mit den beiden Transformatoren 17 und 23 auch für Zündvorrichtungen für Gasentladungslampen einzu­ setzen, bei denen die eingangsseitige Umwandlung von Gleich­ spannung in eine getaktete oder Wechselspannung auf andere Weise erfolgt, als dies im Ausführungsbeispiel beschrieben ist.

Zur Bildung der Baueinheit 28 dient ein nur schematisch durch strichpunktierte Linien dargestelltes Kunststoffgehäuse, das eine offene Seite aufweist. In dieses Kunststoffgehäuse werden die beiden Transformatoren 17 und 23 und die Induktivität 24 eingesetzt und danach durch Ausgießen des Kunststoffgehäuses mit einer Vergußmasse vergossen. Der ausgangsseitige Transfor­ mator 23 wird schon vor dem Einsetzen in das Kunststoffgehäuse mit der Induktivität 24 elektrisch verbunden, so daß nach dem Vergießen die elektrische Verbindung innerhalb der Vergußmasse angeordnet ist. Das Kunststoffgehäuse wird beispielsweise so strukturiert und gestaltet, daß die eingesetzten Bauteile an den entsprechenden Stellen oder Kammern sicher positioniert sind und ihre Position während des Vergießens beibehalten.

Der mit dem Ausgangsanschluß 25 zu verbindende Ausgangsan­ schluß der Baueinheit 28 ist mit einer Hochspannung beauf­ schlagt und daher an einer Stelle der Baueinheit herausge­ führt, die den übrigen Anschlüssen gegenüberliegt. Diese übri­ gen Anschlüsse sind beispielsweise als Lötanschlüsse für eine Leiterplatte ausgebildet, so daß die gesamte Baueinheit mit einer Leiterplatte verlötet werden kann und lediglich der Hochspannungsanschluß an einem von der Leiterplatte entgegen­ gesetzten Endbereich der Baueinheit angeordnet ist. Es ist selbstverständlich auch möglich, daß die Baueinheit beispiels­ weise nur den ausgangsseitigen Transformator 23 und die Induk­ tivität 24 enthält, und der andere Transformator 17 als sepa­ rates Bauteil ausgebildet ist.

Claims (18)

1. Zündvorrichtung für Gasentladungslampen, insbesondere für Kraftfahrzeugleuchten, mit einem ersten Transformator, aus dessen Sekundärspannung die Gasentladungs-Zündspannung gebil­ det wird und dem primärseitig eine aus einer Versorgungs­ gleichspannung gebildete Wechselspannung zugeführt ist, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Wechselspannung ein mit einem Ladestrom beaufschlagter Kondensator (14) zusammen mit der Primärwicklung des ersten Transformators (17) und ei­ ner Funkenstrecke (16) einen geschlossenen Stromkreis bilden, wobei die Funkenstrecke (16) bei einem vorbestimmten Ladezu­ stand des Kondensators (14) durchbricht.

2. Zündvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsgleichspannung an der Reihenschaltung des Kondensators (14) mit einem Ladewiderstand (15) anliegt.

3. Zündvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Glättungskondensator (13) zwischen Anschluß­ klemmen (11, 12) für die Versorgungsgleichspannung geschaltet ist.

4. Zündvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärwicklung des ersten Transformators (17) wenigstens eine weitere Spannungserhö­ hungsstufe nachgeschaltet ist.

5. Zündvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung des ersten Transformators (17) zur Aufladung eines weiteren Kondensators (21) ausgebildet ist, der in der weiteren Spannungserhöhungsstufe zusammen mit einem Schalter (22) und der Primärwicklung eines zweiten Transforma­ tors (23) einen geschlossenen Stromkreis bildet, wobei die Se­ kundärwicklung dieses zweiten Transformators (23) die erhöhte Spannung zur Verfügung stellt.

6. Zündvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (22) als weitere Funkenstrecke ausgebildet ist, die ab einem vorbestimmten Ladezustand des weiteren Kon­ densators (21) durchbricht.

7. Zündvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der weitere Kondensator (21) Bestandteil einer zusätzlichen Spannungsvervielfachungsstufe ist.

8. Zündvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Kondensator (21) zusammen mit zwei Dioden (19, 20) eine Spannungsverdopplerstufe bildet.

9. Zündvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung des ersten Transformators (17) über einen Glättungskondensator (18) mit der Spannungsverdoppler­ stufe verbunden ist.

10. Zündvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine ausgangsseitige, in Reihe mit der zu steuernden Gasentladungslampe (27) geschaltete Strombegren­ zungseinrichtung (24).

11. Zündvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Strombegrenzungseinrichtung (24) als Induktivität aus­ gebildet ist.

12. Induktive Baueinheit, insbesondere für eine Zündvorrich­ tung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens zwei der induktiven Bauelemente (17, 23, 24) in einer Baueinheit (28) zusammengefaßt sind.

13. Induktive Baueinheit nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß wenigstens der ausgangsseitige Transformator (23) und die nachgeschaltete induktive Strombegrenzungsein­ richtung (24) in der Baueinheit (28) zusammengefaßt sind.

14. Induktive Baueinheit nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die elektrische Verbindung zwischen dem ein­ gangsseitigen Transformator (23) und der induktiven Strombe­ grenzungseinrichtung (24) innerhalb der Baueinheit (28) ange­ ordnet ist.

15. Induktive Baueinheit nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit (28) aus einem an einer Seite offenen Kunststoffgehäuse, den wenigstens zwei darin angeordneten induktiven Bauelementen (17, 23, 24) und einer das Kunststoffgehäuse ausfüllenden Vergußmasse besteht.

16. Induktive Baueinheit nach Anspruch 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das leere Kunststoffgehäuse eine die sichere Po­ sitionierung der einzubringenden induktiven Bauelemente (17, 23, 24) gestattende Gestalt und Strukturierung aufweist.

17. Induktive Baueinheit nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein ausgangsseitiger Hochspan­ nungsanschluß an einer Seite der Baueinheit (28) und die übri­ gen, mit einer niedrigeren Spannung beaufschlagten Anschlüsse an einer gegenüberliegenden Seite der Baueinheit (28) heraus­ geführt sind.

18. Induktive Baueinheit nach Anspruch 16, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die übrigen Anschlüsse als Lötanschlüsse für eine Leiterplatte ausgebildet sind.