EP0660994B1 - Vorrichtung zum zünden von gasentladungslampen - Google Patents

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EP0660994B1
EP0660994B1 EP93918987A EP93918987A EP0660994B1 EP 0660994 B1 EP0660994 B1 EP 0660994B1 EP 93918987 A EP93918987 A EP 93918987A EP 93918987 A EP93918987 A EP 93918987A EP 0660994 B1 EP0660994 B1 EP 0660994B1
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voltage
gas discharge
discharge lamps
voltage generator
lamps
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Inge Heller
Wolfgang Jacob
Volker Koelsch
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/02—Details
    • H05B41/04—Starting switches
    • H05B41/042—Starting switches using semiconductor devices

Definitions

  • the invention relates to a device for igniting gas discharge lamps by means of a high-voltage pulse according to the preamble of the main claim.
  • a circuit arrangement for igniting one or more series-connected flash lamps is known, the one flash lamp or the series connection being in series with a triggerable high-voltage switching element, which is also designed as a flash lamp.
  • the previously known circuit initially avoids the circuit previously used with external ignition electrodes, in which there was always a risk of contact.
  • the known circuit also avoids the diode required in the case of an ignition circuit lying in parallel with the flash lamp, which prevents a short circuit of the generated high-voltage pulse via the flash capacitor.
  • DE-OS 24 44 893 provides a further flash lamp as a high-voltage switching element, which is connected in series to one or more flash lamps.
  • a circuit for operating a plurality of gas discharge lamps which manages with a voltage converter.
  • the gas discharge lamps are each ignited with high-voltage pulses, which are coupled into the power supply lines using a transformer.
  • Each gas discharge lamp is assigned its own ignition device.
  • the invention has for its object to reduce the effort in the ignition of several gas discharge lamps.
  • the device according to the invention has the advantage that only one high-voltage generator is required to ignite a plurality of gas discharge lamps.
  • the ignition of individual gas discharge lamps is achieved by means of a triggerable high-voltage switching element located between the high-voltage generator and the lamp to be lit in each case.
  • the high-voltage generator constantly provides a high voltage that is sufficient to ignite gas discharge lamps.
  • the high voltage emitted by the high voltage generator is only provided when required.
  • the high-voltage generator is switched on for a short time at the same time as the trigger pulse which is provided to ignite one of the gas discharge lamps.
  • the triggerable high-voltage switching element is, for example, a switching spark gap, which is unproblematic with regard to the requirement for high-voltage strength.
  • Another advantageous embodiment provides for the use of a flip-flop diode with gate triggering which, when subjected to high voltage, has an unlimited service life within the permissible limits.
  • An advantageous development provides for the use of breakover diodes which can be triggered by means of optical radiation pulses.
  • FIG. 1 a block diagram of a device according to the invention for igniting gas discharge lamps is shown.
  • the figure shows two gas discharge lamps 10, 11, each of which is connected to a power supply circuit 12, 13.
  • High-voltage switching elements 14, 15 each connected to lamps 10, 11 lead to a high-voltage generator 16.
  • the high voltage generator 16 contains a transformer 17 and a switching element 18 which is controlled by an OR link 19.
  • the inputs of the OR link 19 are connected to trigger inputs 20, 21, 22, which each lead to the high-voltage switching elements 14, 15 assigned to them.
  • the transformer 17 of the high-voltage generator 16 and the switching means 18 of the high-voltage generator 16 are connected to an ignition energy source (not shown in the figure) via the connections 23, 24.
  • the high-voltage generator 16 uses the transformer 17 and the switching means 18 to provide a high voltage required to ignite the lamps 10, 11, which is obtained from a comparatively low voltage, for example 12 volts.
  • the low voltage is at the terminals 23, 24, which is not closer to that lead shown ignition energy source.
  • the switching element 18 is preferably implemented as a transistor. Switching pulses at the control input of the transistor 18 lead to a current flow through the primary side of the transmitter 17, the change over time being limited by the inductance of the transmitter 17. Switching off the transistor leads to a voltage surge on the primary side of the transformer 17, which induces a corresponding voltage in the secondary side of the transformer 17.
  • the voltage on the primary side can be a few 100 volts. With a transmission ratio of the transformer 17 of, for example, 1: 100, voltages up to over 10,000 volts are induced on the secondary side, which are sufficient to ignite the lamps 10, 11.
  • control input of the transistor 18 is connected to a generator circuit, not shown in the figure, which constantly switches the transistor 18 on and off.
  • the high voltage is therefore available almost continuously.
  • the high-voltage generator is only in operation during an ignition process of one of the lamps 10, 11.
  • the ignition of the lamps 10, 11 is triggered by a trigger pulse at the trigger inputs 20, 21, 22, which is fed to the high-voltage switching elements 14, 15, respectively.
  • the high-voltage switching elements 14, 15 are implemented, for example, as spark gaps. Spark gaps have the particular advantage that they are insensitive to overvoltages. A spark gap is triggered, for example, via an internal small spark gap, which can be implemented, for example, using a conventional spark plug. In this embodiment, a further small high-voltage generator is required to trigger the spark gaps between the trigger inputs 20, 21, 22 and the high-voltage switching elements.
  • Another advantageous embodiment provides the realization of the high-voltage switching elements 14, 15 as breakover diodes, which can be triggered via a switching input.
  • the special advantage of the breakover diodes is that they are maintenance-free and have a long service life, which corresponds to that of semiconductor components.
  • radiation-triggerable breakover diodes 14, 15 are provided, which can be switched on by optical radiation at the control input.
  • electro-optical converters for example light-emitting diodes, are provided, each of which converts the electrical pulses applied to the trigger inputs 20, 21, 22 into corresponding optical pulses.
  • the particular advantage of this embodiment lies in the electrical isolation between the breakover diodes 14, 15, which are at high voltage potential, and the trigger inputs 20, 21, 22, which are preferably at a low potential, for example 5 or 12 volts.
  • the trigger pulses at the trigger inputs 20, 21, 22 are fed via the OR link 19 to the control input of the switching means 18.
  • a trigger signal for igniting a lamp 10, 11 thus simultaneously puts the high-voltage generator 16 into operation.
  • the high-voltage switching elements 14, 15 can be designed such that a single pulse at the trigger inputs 20, 21, 22 is sufficient to ignite a lamp 10, 11. This is ensured if the high-voltage switching elements 14, 15 switch through with the edge of a trigger signal at which the high ignition voltage occurs in the high-voltage generator 16.
  • the device according to the invention is particularly suitable for igniting gas discharge lamps 10, 11 which are arranged in motor vehicles.
  • the device according to the invention enables the ignition device for the lamps 10, 11 to be produced at low cost, which is advantageous in series production.
  • At least those gas discharge lamps 10, 11 are preferably assigned a high voltage generator 16 which are arranged in a headlight.
  • One lamp 10, 11 is, for example, the driving light lamp, while the other lamp 10, 11 forms, for example, the high beam lamp.

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  • Lighting Device Outwards From Vehicle And Optical Signal (AREA)

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Zünden von Gasentladungslampen (10, 11) mittels eines Hochspannungsimpulses vorgeschlagen, bei der mehreren Lampen (10, 11) ein Hochspannungsgenerator (16) zugeordnet ist. Der Hochspannungsgenerator (16) ist über Hochspannungs-Schaltelemente (14, 15) jeweils mit den zu zündenden Gasentladungslampen (10, 11) verbunden. Die Hochspannungs-Schaltelemente (14, 15) sind vorzugsweise als strahlungstriggerbare Kippdioden realisiert.

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Zünden von Gasentladungslampen mittels eines Hochspannungsimpulses nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der DE-OS 24 44 893 ist eine Schaltungsanordnung zum Zünden von einer oder mehreren, in Reihe geschaltener Blitzlampen bekannt, wobei die eine Blitzlampe oder die Serienschaltung in Reihe mit einem triggerbaren Hochspannungsschaltelement liegen, das ebenfalls als Blitzlampe ausgebildet ist. Die vorbekannte Schaltung vermeidet zunächst die früher verwendete Schaltung mit außenliegenden Zündelektroden, bei denen stets eine Berührungsgefahr bestand. Die vorbekannte Schaltung vermeidet weiterhin die bei einer parallel zur Blitzlampe liegenden Zündschaltung erforderliche Diode, die einen Kurzschluß des erzeugten Hochspannungsimpulses über den Blitzkondensator verhindert. Stattdessen sieht die DE-OS 24 44 893 als Hochspannungs-Schaltelement eine weitere Blitzlampe vor, die in Serie zu einer oder mehreren Blitzlampen geschaltet ist.
  • Weiterhin ist aus US-A 4 404 498 eine Schaltungsanordnung bekannt, bei der mehrere Gasentladungslampen parallel geschaltet sind. Die Gasentladungslampen werden von einer einzigen Leistungs- und Triggereinheit versorgt, während jeder Gasentladungslampe ein eigener Zündkreis vorgeschaltet ist. Eine Auswahl einer bestimmten Gasentladungslampe ist damit nicht möglich.
  • Weiterhin ist aus der DE-OS 41 08 006 eine Schaltung zum Betreiben von mehreren Gasentladungslampen bekannt, die mit einem Spannungswandler auskommt. Die Gasentladunglampen werden jeweils mit Hochspannungsimpulsen gezündet, die in die Stromführungszuleitungen mittels eines Transformators eingekoppelt werden. Jeder Gasentladungslampe ist eine eigene Zündvorrichtung zugeordnet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufwand bei der Zündung von mehreren Gasentladungslampen zu reduzieren.
  • Die Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale gelöst.
    • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist den Vorteil auf, daß zur Zündung von mehreren Gasentladungslampen lediglich ein Hochspannungsgenerator benötigt wird. Die Zündung von einzelnen Gasentladungslampen wird mittels eines zwischen dem Hochspannungsgenerator und der jeweils zu zündenden Lampe liegenden triggerbaren Hochspannungs-Schaltelements erreicht.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus Unteransprüchen.
  • In einer einfachen Ausgestaltung stellt der Hochspannungsgenerator ständig eine zum Zünden von Gasentladungslampen ausreichende Hochspannung zur Verfügung.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird die vom Hochspannungsgenerator abgegebene Hochspannung nur bei Bedarf bereitgestellt. In dieser Ausgestaltung wird gleichzeitig mit dem Triggerimpuls, der zum Zünden einer der Gasentladungslampe vorgesehen ist, der Hochspannungsgenerator für kurze Zeit eingeschaltet.
  • Das triggerbare Hochspannungs-Schaltelement ist beispielsweise eine Schaltfunkenstrecke, die hinsichtlich der Forderung nach Hochspannungsfestigkeit unproblematisch ist.
  • Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung sieht den Einsatz einer Kippdiode mit Gatetriggerung vor, die bei einer Beaufschlagung mit Hochspannung innerhalb der zulässigen Grenzen eine unbegrenzte Lebensdauer aufweist. Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht die Verwendung von Kippdioden vor, die mittels optischer Strahlungsimpulse triggerbar sind.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus weiteren Unteransprüchen in Verbindung mit der folgenden Beschreibung.
    • Zeichnung
  • In der Figur ist ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Zünden von Gasentladungslampen gezeigt.
  • Die Figur zeigt zwei Gasentladungslampen 10, 11, die jeweils mit einer Energieversorgungsschaltung 12, 13 verbunden sind. An die Lampen 10, 11 jeweils angeschlossene Hochspannungs-Schaltelemente 14, 15 führen zu einem Hochspannungsgenerator 16.
  • Der Hochspannungsgenerator 16 enthält einen Übertrager 17 sowie ein Schaltelement 18, das von einer ODER-Verknüpfung 19 angesteuert wird. Die Eingänge der ODER-Verknüpfung 19 sind mit Triggereingängen 20, 21, 22 verbunden, die jeweils zu den ihnen zugeordneten Hochspannungs-Schaltelementen 14, 15 führen.
  • Der Übertrager 17 des Hochspannungsgenerators 16 sowie das Schaltmittel 18 des Hochspannungsgenerators 16 sind mit einer in der Figur nicht gezeigten Zündenergiequelle über die Anschlüsse 23, 24 verbunden.
  • Die in der Figur gezeigte Schaltung arbeitet folgendermaßen:
  • Der Hochspannungsgenerator 16 stellt mittels des Übertragers 17 und des Schaltmittels 18 eine zum Zünden der Lampen 10, 11 erforderliche Hochspannung bereit, die aus einer vergleichsweise niedrigen Spannung, beispielsweise 12 Volt gewonnen wird. Die niedrige Spannung liegt an den Anschlüssen 23, 24, die zu der nicht näher gezeigten Zündenergiequelle führen. Das Schaltelement 18 ist vorzugsweise als Transistor realisiert. Schaltimpulse am Steuereingang des Transistors 18 führen zu einem Stromfluß durch die Primärseite des Ubertragers 17, dessen zeitliche Änderung durch die Induktivität des Übertragers 17 begrenzt ist. Das Abschalten des Transistors führt zu einer Spannungsüberhöhung an der Primärseite des Übertragers 17, die in der Sekundärseite des Übertragers 17 eine entsprechende Spannung induziert. Die Spannung auf der Primärseite kann einige 100 Volt betragen. Bei einem Übersetzungsverhältnis des Übertragers 17 von beispielsweise 1:100 werden auf der Sekundärseite Spannungen bis über 10 000 Volt induziert, die zum Zünden der Lampen 10, 11 ausreichen.
  • In einer ersten Ausgestaltung ist der Steuereingang des Transistors 18 mit einer in der Figur nicht gezeigten Generatorschaltung verbunden, die den Transistor 18 ständig ein- und ausschaltet. Die Hochspannung steht daher quasikontinuierlich zur Verfügung. In einer anderen Ausgestaltung ist der Hochspannungsgenerator nur während eines Zündvorgangs einer der Lampen 10, 11 in Betrieb.
  • Die Zündung der Lampen 10, 11 wird durch einen Triggerimpuls an den Triggereingängen 20, 21, 22 ausgelöst, der den Hochspannungs-Schaltelementen 14, 15 jeweils zugeleitet ist. Die Hochspannungs-Schaltelemente 14, 15 sind beispielsweise als Funkenstrecken realisiert. Funkenstrecken weisen den besonderen Vorteil auf, daß sie unempfindlich gegen Überspannungen sind. Die Triggerung einer Funkenstrecke erfolgt beispielsweise über eine interne kleine Funkenstrecke, die beispielsweise mittels einer herkömmlichen Zündkerze realisierbar ist. Zwischen den Triggereingängen 20, 21, 22 und den Hochspannungs-Schaltelementen ist in dieser Ausgestaltung jeweils ein weiterer kleiner Hochspannungsgenerator zum Triggern der Funkenstrecken erforderlich.
  • Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung sieht die Realisierung der Hochspannungs-Schaltelemente 14, 15 als Kippdioden vor, die über einen Schalteingang triggerbar sind. Der besondere Vorteil der Kippdioden liegt in ihrer Wartungsfreiheit und in ihrer hohen Lebensdauer, die der von Halbleiterbauelementen entspricht. In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung sind strahlungstriggerbare Kippdioden 14, 15 vorgesehen, die durch eine optische Strahlung am Steuereingang einschaltbar sind. In dieser Ausgestaltung sind zwischen den Triggereingängen 20, 21, 22 und den strahlungstriggerbaren Kippdioden 14, 15 elektrooptische Wandler, beispielsweise Leuchtdioden vorgesehen, welche jeweils die an den Triggereingängen 20, 21, 22 anliegenden elektrischen Impulse in entsprechende optische Impulse umsetzen. Der besondere Vorteil dieser Ausgestaltung liegt in der galvanischen Trennung zwischen den auf Hochspannungspotential liegenden Kippdioden 14, 15 und den Triggereingängen 20, 21, 22, die vorzugsweise auf niedrigem Potential, beispielsweise 5 oder 12 Volt liegen.
  • Die an den Triggereingängen 20, 21, 22 liegenden Triggerimpulse werden über die ODER-Verknüpfung 19 dem Steuereingang des Schaltmittels 18 zugeleitet. Ein Triggersignal zum Zünden einer Lampe 10, 11 setzt somit gleichzeitig den Hochspannungsgenerator 16 in Betrieb. Die Hochspannungs-Schaltelemente 14, 15 können in dieser Betriebsart derart ausgelegt werden, daß bereits ein einziger Impuls an den Triggereingängen 20, 21, 22 zum Zünden einer Lampe 10, 11 ausreicht. Dies ist gewährleistet, wenn die Hochspannungs-Schaltelemente 14, 15 mit derjenigen Flanke eines Triggersignals durchschalten, bei der im Hochspannungsgenerator 16 die hohe Zündspannung auftritt.
  • Nach dem Zünden einer der Lampen 10, 11 wird die weitere Energieversorgung von der ihr zugeordneten Energieversorgungsschaltung 12, 13 übernommen.
  • Die in der Figur eingetragenen Punkte im Verlauf der an den Triggereingang 22 führenden Leitung, der an den Anschluß 24 führenden Leitung sowie der mit dem Hochspannungsgenerator 16 verbundenen Leitung sind als Hinweis darauf zu verstehen, daß eine unbegrenzte weitere Anzahl von Gasentladungslampen 10, 11 und Hochspannungs-Schaltelementen 14, 15 vorgesehen sein können.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere zum Zünden von Gasentladungslampen 10, 11, die in Kraftfahrzeugen angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine kostengünstige Realisierung der Zündvorrichtung für die Lampen 10, 11, die sich in der Serienfertigung vorteilhaft bemerkbar macht. Zumindest sind vorzugsweise denjenigen Gasentladungslampen 10, 11 ein Hochspannungsgenerator 16 zugeordnet, die in einem Scheinwerfer angeordnet sind. Eine Lampe 10, 11 ist beispielsweise die Fahrlichtlampe, während die andere Lampe 10, 11 beispielsweise die Fernlichtlampe bildet.

Claims (7)

  1. Vorrichtung zum Zünden von Gasentladungslampen (10, 11) mittels eines Hochspannungsimpulses, mit einem Hochspannungs-Schaltelement (14, 15), das in Serie mit der zu zündenden Gasentladungslampe (10, 11) liegt und mit einem Hochspannungsgenerator (16), dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Serienschaltungen von Gasentladungslampen (10, 11) mit Hochspannungs-Schaltelementen (14, 15) vorgesehen sind, daß die von dem einen Hochspannungsgenerator (16) bereitgestellte Hochspannung zum Zünden der Gasentladungslampen (10, 11) an sämtliche Hochspannungs-Schaltelemente (14, 15) gelegt ist, und daß die Hochspannungs-Schaltelemente (14, 15) unabhängig voneinander triggerbar sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochspannungsgenerator (16) kontinuierlich eine Hochspannung bereitstellt.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochspannungsgenerator (16) nur bei einem an einem Triggereingang (20, 21, 22) liegenden Zündimpuls eine Hochspannung bereitstellt.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Hochspannungs-Schaltelement (14, 15) eine Kippdiode vorgesehen ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine strahlungstriggerbare Kippdiode (14, 15) vorgesehen ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Hochspannungs-Schaltelemente (14, 15) Schaltfunkenstrecken vorgesehen sind.
  7. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Zünend von in Kraftfahrzeugen angeordneten Gasentladungslampen (10, 11).
EP93918987A 1992-09-18 1993-09-13 Vorrichtung zum zünden von gasentladungslampen Expired - Lifetime EP0660994B1 (de)

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DE4231286 1992-09-18
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WO1994007346A1 (de) 1994-03-31
EP0660994A1 (de) 1995-07-05
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