EP2351468A1 - Integrated gas discharge lamp having constant light emission during the burning time - Google Patents

Integrated gas discharge lamp having constant light emission during the burning time

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EP2351468A1
EP2351468A1 EP09752377A EP09752377A EP2351468A1 EP 2351468 A1 EP2351468 A1 EP 2351468A1 EP 09752377 A EP09752377 A EP 09752377A EP 09752377 A EP09752377 A EP 09752377A EP 2351468 A1 EP2351468 A1 EP 2351468A1
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EP
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gas discharge
discharge lamp
burner
integrated gas
lamp
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Abstract

The invention relates to an integrated gas discharge lamp, wherein a gas discharge lamp burner and operating electronics for the gas discharge lamp burner are integrated in a lamp, wherein the operating electronics control the power of the gas discharge lamp burner according to the burning time thereof in such a way that the level of the light emission of the integrated gas discharge lamp follows a target value curve (I).

Description

Beschreibung description
INTEGRIERTE . GASENTLADUNGSLAMEE MIT KONSTANTER LICHTABGABE WÄHREND DERINTEGRATED. GAS DISCHARGE LAMEE WITH CONSTANT LIGHT DURATION DURING THE
BRENNDAUERBURN TIME
Technisches GebietTechnical area
Die Erfindung betrifft eine integrierte Gasentladungslampe, bei der ein Gasentladungslampenbrenner sowie eine Betriebselektronik für den Gasentladungslampenbrenner in einer Lampe integriert sind.The invention relates to an integrated gas discharge lamp in which a gas discharge lamp burner and an operating electronics for the gas discharge lamp burner are integrated in a lamp.
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer integrierten Gasentladungslampe, bei der ein Gasentladungslampenbrenner sowie eine Betriebselektronik für den Gasentladungslampenbrenner in einer Lampe integriert sind nach der Gattung des Hauptanspruchs .The invention is based on an integrated gas discharge lamp, in which a gas discharge lamp burner and an operating electronics for the gas discharge lamp burner are integrated in a lamp according to the preamble of the main claim.
Aus der DE 195 29 460 ist ein Verfahren zur Stabilisierung und Steuerung der photometrischen Eigenschaften vom Metallhalogenid-Hochdruckentladungslampen bekannt. Bei dem Verfahren wird aus dem dynamischen Verhalten der Lampe auf die photometrischen Daten zurückgeschlossen und die photometrischen Daten werden durch eine entsprechende Regelung gemäß den Vorgaben eingestellt.From DE 195 29 460 a method for stabilizing and controlling the photometric properties of metal halide high-pressure discharge lamps is known. In the method is derived from the dynamic behavior of the lamp on the photometric data and the photometric data are adjusted by an appropriate regulation according to the specifications.
Das Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass ein komplexes Modell notwendig ist, um die photometrischen Daten zu berechnen. Weiterhin ist eine vergleichsweise aufwändige Schaltungsanordnung notwendig, um ausreichend genaue Messwerte für das dynamische Verhalten der Lampe zu bekommenHowever, the method has the disadvantage that a complex model is necessary to calculate the photometric data. Furthermore, a comparatively complicated circuit arrangement is necessary in order to obtain sufficiently accurate measured values for the dynamic behavior of the lamp
Aufgabe Es ist Aufgabe der Erfindung, eine integrierte Gasentladungslampe anzugeben, bei der ein Gasentladungslampenbrenner sowie eine Betriebselektronik für den Gasentladungslampenbrenner in einer Lampe integriert sind, die ein einfacheres Verfahren zur Einstellung photometrischer Daten ausführt.task It is an object of the invention to provide an integrated gas discharge lamp in which a gas discharge lamp burner and an operating electronics for the gas discharge lamp burner are integrated in a lamp which performs a simpler method for setting photometric data.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit einer Integrierte Gasentladungslampe, bei der ein Gasentla- dungslampenbrenner sowie eine Betriebselektronik für den Gasentladungslampenbrenner in einer Lampe integriert sind, wobei die Betriebselektronik die Leistung des Gasentladungslampenbrenners in Abhängigkeit seiner Brenndauer so steuert, dass die Höhe der Lichtabgabe der integrierten Gasentladungslampe einer Sollwertkurve φ„ ,, (-^) folgt . Dies stellt eine einfache und kostengüns-The object is achieved according to the invention with an integrated gas discharge lamp, in which a Gasentla- dungslampenbrenner and operating electronics for the gas discharge lamp burner are integrated in a lamp, the operating electronics controls the performance of the gas discharge lamp burner depending on its burning time so that the height of the light output of the integrated Gas discharge lamp of a setpoint curve φ ",, (- ^) follows. This represents a simple and cost-effective
tige Steuerung der photometrischen Daten der Lampe sicher. Bevorzugt ist dabei der Sollwert über der gesamten Lebensdauer der integrierten Gasentladungslampe immer gleich groß ist.tiger control of the photometric data of the lamp safely. Preference is given to the setpoint over the entire life of the integrated gas discharge lamp is always the same size.
Die Betriebselektronik der integrierten Gasentladungslampe weist dabei bevorzugt einen nichtflüchtigen Speicher auf, und erfasst die Brenndauer des Gasentladungslampenbrenners, summiert sie auf und legt sie als kumulierte Brenndauer in den nichtflüchtigen Speicher der Betriebselektronik ab. Damit kann sie jederzeit auf die kumulierte Brenndauer des Gasentladungslampenbrenners zurückgreifen . Die Betriebselektronik berechnet die an den Gasentladungslampenbrenner abzugebende Leistung mindestens aus den folgenden in einem nichtflüchtigen Speicher abgelegten Daten: - der kumulierten Brenndauer,The operating electronics of the integrated gas discharge lamp preferably has a nonvolatile memory, and detects the burning time of the gas discharge lamp burner, sums it up and stores it as a cumulative burning time in the nonvolatile memory of the operating electronics. Thus, it can always rely on the cumulative burning time of the gas discharge lamp burner. The operating electronics calculates the power to be delivered to the gas discharge lamp burner at least from the following data stored in a non-volatile memory: the cumulative burning time,
- den von der Betriebselektronik gezählten Brennerstarts,- the burner starts counted by the operating electronics,
- den Gasentladungslampenbrennerdaten- the gas discharge lamp burner data
- einer Kompensationsfunktion. Durch diese Maßnahme können die photometrischen Eigenschaften des Gasentladungslampenbrenners der integrierte Gasentladungslampe sehr genau eingestellt werden.- a compensation function. By this measure, the photometric properties of the gas discharge lamp burner of the integrated gas discharge lamp can be set very accurately.
Während der Produktion der integrierten Gasentladungslampe werden die die Gasentladungslampenbrennerdaten bevor- zugt in den nichtflüchtigen Speicher geschrieben. Dadurch kann während des Betriebs auf diese Daten zurückgegriffen werden und die Präzision der photometrischen Daten weiter verfeinert werden.During the production of the integrated gas discharge lamp, the gas discharge lamp data is preferably written in the nonvolatile memory. As a result, these data can be used during operation and the precision of the photometric data can be further refined.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die integrier- te Gasentladungslampe eine Kommunikationsschnittstelle auf. Dadurch können auch nach der Produktion Daten in die Lampe geschrieben und Daten aus der Lampe herausgelesen werden. Ddie integrierte Gasentladungslampe ist dabei bevorzugt über die Kommunikationsschnittstelle mit einem übergeordneten Steuersystem verbunden und wird von diesem gesteuert. Dadurch kann die integrierte Gasentladungslampe Vorgabewerte empfangen und diese Einstellen. Wenn die integrierte Gasentladungslampe über die Kommunikationsschnittstelle Daten über ein optisches System, an dem sie betrieben wird, empfängt und diese Daten in die Berech- nung der an den Gasentladungslampenbrenner abzugebenden Leistung einfließen lässt, kann sie nicht nur die photometrischen Daten des Brenners über der Lebensdauer genau einstellen sondern auch die photometrishen Daten des Gesamtsystems.In a preferred embodiment, the integrated gas discharge lamp has a communication interface. As a result, data can be written to the lamp even after production and data can be read out of the lamp. The integrated gas discharge lamp is preferably connected via the communication interface with a higher-level control system and is controlled by the latter. This allows the integrated gas discharge lamp to receive default values and adjust these. If the integrated gas discharge lamp receives data via the communication interface via an optical system on which it is operated and these data are included in the calculation. When the power to be supplied to the gas discharge lamp burner is used, it can not only precisely adjust the burner's photometric data over the service life, but also the photometric data of the entire system.
Wenn die integrierte Gasentladungslampe eine Kommunikationsschnittstelle aufweist, können die Gasentladungslam- penbrennerdaten während der Produktion der integrierten Gasentladungslampe über die Kommunikationsschnittstelle in den nichtflüchtigen Speicher geschrieben werden. Dabei kann gleich die Funktionsfähigkeit des Speichers während der Produktion mitgetestet werden. Da die integrierte Gasentladungslampe Informationen über den Betrieb des Gasentladungslampenbrenners im nichtflüchtigen Speicher ablegen kann, können diese Informationen vom übergeordneten Steuersystem abgefragt werden. Das Steuersystem ist damit immer über den Zustand der integrierten Gasentladungslampe informiert.If the integrated gas discharge lamp has a communication interface, the gas discharge torch data can be written into the nonvolatile memory via the communication interface during the production of the integrated gas discharge lamp. The functionality of the memory can be tested during production. Since the integrated gas discharge lamp can store information about the operation of the gas discharge lamp burner in the non-volatile memory, this information can be queried by the higher-level control system. The control system is thus always informed about the state of the integrated gas discharge lamp.
Bevorzugt wird die kumulierte Brenndauer mit einer Ge- wichtungsfunktion zu einer kumulierten gewichteten Brenndauer gewichtet. Dies erhöht die Präzision der Lebensdau- ervorraussage der integrierten Gasentladungslampe erheblich, vor allem wenn die integrierte Gasentladungslampe dazu ausgelegt ist, den Gasentladungslampenbrenner mit Über- oder Unterleistung zu betreiben.Preferably, the cumulative burn time is weighted with a weighting function to a cumulative weighted burn time. This considerably increases the precision of the life expectancy of the integrated gas discharge lamp, especially if the integrated gas discharge lamp is designed to operate the gas discharge lamp burner with over- or underpower.
Die integrierte Gasentladungslampe berechnet in Abhängigkeit von:The integrated gas discharge lamp calculates depending on:
- der kumulierten gewichteten Brenndauer,- the cumulative weighted burning time,
- den von der Betriebselektronik gezählten Brennerstarts, - den Gasentladungslampenbrennerdaten,- the burner starts counted by the operating electronics, the gas discharge lamp burner data,
- einer Kompensationsfunktion, und- a compensation function, and
- einer Dimmkurve eine Leistung, die an den Gasentladungslampenbrenner (50) angelegt wird in Abhängigkeit von einem übergeordneten Steuersystem das einen Solllichtstrom vorgeben kann. Damit ist für das übergeordnete Steuersystem eine einfache Steuerung der Lichtabgabe des optischen Gesamtsystems möglich.- A dimming curve, a power which is applied to the gas discharge lamp burner (50) in response to a higher-level control system which can specify a desired luminous flux. This is a simple control of the light output of the overall optical system possible for the parent control system.
Die Dimmkurve kann dabei ein dreidimensionales Kennfeld sein sie kann aber auch eine Funktion sein, aus der das dreidimensionale Kennfeld errechnet werden kann. Dies ist bei einer einfachen Schaltungsanordnung mit wenig Speicherplatz im MikroController von Vorteil.The dimming curve can be a three-dimensional map but it can also be a function from which the three-dimensional map can be calculated. This is in a simple circuit arrangement with little storage space in the microcontroller advantage.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen integrierten Gasentladungslampe ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.Further advantageous developments and refinements of the integrated gas discharge lamp according to the invention will become apparent from further dependent claims and from the following description.
Kurze Beschreibung der Zeichnung (en)Short description of the drawing (s)
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments and with reference to the drawings, in which the same or functionally identical elements are provided with identical reference numerals. Showing:
Fig. 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen integrierten Gasentladungslampe in einer ersten Ausführungsform, Fig. 2 eine Explosionsansicht der mechanischen Bauteile der integrierten Gasentladungslampe in der ersten Ausführungsform,1 is a sectional view of an integrated gas discharge lamp according to the invention in a first embodiment, FIG. 2 is an exploded view of the mechanical components of the integrated gas discharge lamp in the first embodiment; FIG.
Fig. 3 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen integrierten Gasentladungslampe in einer zweiten Ausführungsform,3 shows a sectional view of an integrated gas discharge lamp according to the invention in a second embodiment,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen integrierten Gasentladungslampe in einer zweiten Ausführungsform,4 shows a perspective view of an integrated gas discharge lamp according to the invention in a second embodiment,
Fig. 5 eine Ansicht der Schnittstelle Scheinwerfer/Gasentladungslampe,5 is a view of the interface headlight / gas discharge lamp,
Fig. 6 eine Detailansicht der elektrischen Kontaktie- rung,6 shows a detailed view of the electrical contacting,
Fig. 7 eine Detailansicht der mechanischen Kontaktie- rung,7 shows a detailed view of the mechanical contacting,
Fig. 8 eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der integrierten Gasentladungslampe,8 is a sectional view of a third embodiment of the integrated gas discharge lamp,
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen integrierten Gasentladungslampe in ei- ner vierten Ausführungsform,9 shows a perspective view of an integrated gas discharge lamp according to the invention in a fourth embodiment,
Fig. 10 eine perspektivische Ansicht eines Zündtransformators der integrierten Gasentladungslampe,10 is a perspective view of an ignition transformer of the integrated gas discharge lamp,
Fig. 11 eine perspektivische Ansicht des oberen Teils des Zündtransformators,11 is a perspective view of the upper part of the ignition transformer,
Fig. 12 eine perspektivische Ansicht des unteren Teils des Zündtransformators, Fig. 13 eine perspektivische Ansicht des unteren Teils des Zündtransformators mit sichtbarer Sekundärwicklung,12 is a perspective view of the lower part of the ignition transformer, 13 is a perspective view of the lower part of the ignition transformer with visible secondary winding,
Fig. 14 eine Explosionsansicht des Zündtransformators in einer zweiten runden Ausführungsform,14 is an exploded view of the ignition transformer in a second round embodiment,
Fig. 15 eine Schnittansicht des Zündtransformators in einer zweiten runden Ausführungsform,15 is a sectional view of the ignition transformer in a second round embodiment,
Fig. 16 eine Explosionsansicht des Zündtransformators in einer dritten runden Ausführungsform mit zweiwindiger Primärwicklung,16 is an exploded view of the ignition transformer in a third round embodiment with two-winding primary winding,
Fig. 17 eine Schnittansicht des Zündtransformators in einer dritten runden Ausführungsform mit zweiwindiger Primärwicklung,17 is a sectional view of the ignition transformer in a third round embodiment with two-winding primary winding,
Fig. 18a ein schematisches Schaltbild einer unsymmetri- sehen Impulszündung nach dem Stand der Technik,18a is a schematic circuit diagram of a non-symmetrical pulse ignition according to the prior art,
Fig. 18b ein schematisches Schaltbild eines symmetrischen Impulszündgerätes nach dem Stand der Technik,18b is a schematic circuit diagram of a symmetrical Impulsekündgerätes according to the prior art,
Fig. 19 ein schematisches Schaltbild eines asymmetri- sehen Impulszündgerätes,19 is a schematic diagram of an asymmetric see pulse ignition device,
Fig. 20 ein schematisches Schaltbild einer erweiterten Schaltung der integrierten Gasentladungslampe,20 is a schematic circuit diagram of an extended circuit of the integrated gas discharge lamp,
Fig. 21 eine Schnittansicht des Gasentladungslampenbrenners der integrierten Gasentladungslampe mit der Sockelkonstruktion, Fig. 22 ein Diagramm der Betriebsfrequenz des Gasentladungslampenbrenners über seiner Brenndauer,21 is a sectional view of the gas discharge lamp burner of the integrated gas discharge lamp with the base construction, 22 shows a diagram of the operating frequency of the gas discharge lamp burner over its burning time,
Fig. 23 eine Schaltungstopologie für eine Betriebsweise mit begradigtem Entladungsbogen in einer ersten Ausführungsform,FIG. 23 is a circuit topology for a straight arc discharge operation in a first embodiment; FIG.
Fig. 24 eine Schaltungstopologie für eine Betriebsweise mit begradigtem Entladungsbogen in einer zweiten Ausführungsform,24 is a circuit topology for a straight arc discharge operation in a second embodiment;
Fig. 25 eine Schaltungstopologie für eine Betriebsweise mit begradigtem Entladungsbogen in einer dritten Ausführungsform,25 is a circuit topology for a straight arc discharge operation in a third embodiment;
Fig. 26 eine Schaltungstopologie für eine vereinfachte Betriebsweise eines Gleichspannungswandlers,26 shows a circuit topology for a simplified operation of a DC-DC converter,
Fig. 27 eine Graphik, die den funktionalen Zusammenhang zwischen der normierten Sollbrennleistung und der kumulierten gewichteten Brenndauer des Gasentladungslampenbrenners darstellt,FIG. 27 is a graph showing the functional relationship between the normalized target burn power and the cumulative weighted burn time of the gas discharge lamp burner. FIG.
Fig. 28 eine graphische Darstellung der Gewichtsfunktion γ,28 is a graphical representation of the weighting function γ,
Fig. 29 eine graphische Darstellung der Funktion α,29 is a graphical representation of the function α,
Fig. 30 eine graphische Darstellung des normierten Solllichtstromes in Abhängigkeit von der normierten kumulierten Brenndauer des Gasentladungslampenbrenners,30 is a graphical representation of the normalized nominal luminous flux as a function of the normalized cumulative burning time of the gas discharge lamp burner,
Fig. 31 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen integrierten Gasentladungslampe in einer fünften Ausführungsform, Fig. 32 ein Ablaufdiagramm einer Variante einer ersten Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben einer integrierten Gasentladungslampe,31 is a sectional view of an integrated gas discharge lamp according to the invention in a fifth embodiment, 32 shows a flow chart of a variant of a first embodiment of a method for operating an integrated gas discharge lamp,
Fig. 33 ein Ablaufdiagramm einer weiteren Variante der ersten Ausführungsform des Verfahrens zum33 is a flow chart of another variant of the first embodiment of the method for
Betreiben einer integrierten Gasentladungslampe,Operating an integrated gas discharge lamp,
Fig. 34 ein Ablaufdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben einer in- tegrierten Gasentladungslampe.34 is a flow chart of a second embodiment of a method for operating an integrated gas discharge lamp.
Bevorzugte Ausführung der ErfindungPreferred embodiment of the invention
Mechanische IntegrationMechanical integration
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer ersten Ausfüh- rungsform der integrierten Gasentladungslampe 5. Als integrierte Gasentladungslampe 5 wird im Folgenden eine Gasentladungslampe 5 bezeichnet, die sowohl die Zündelektronik als auch die Betriebselektronik im Lampensockel der Gasentladungslampe 5 integriert hat. Die integ- rierte Gasentladungslampe 5 weist also nach außen hin keine spezifische Lampenschnittstelle mehr auf, sondern kann direkt an allgemein übliche und weit verbreitete Energieversorgungsnetze angeschlossen werden. In einer Ausgestaltung als Automobilscheinwerferlampe ist die Schnittstelle der integrierten Gasentladungslampe 5 somit die herkömmliche 12 V Versorgung des Automobilbordnetzes. In einer anderen Ausgestaltung als Automobillampe kann die Schnittstelle der integrierten Gasentladungslampe 5 auch eine zukünftige 42V-Versorgung eines modernen Auto- mobil-Bordnetzes sein. Die integrierte Gasentladungslampe 5 kann aber ebenso dazu ausgelegt sein, an das Hochvoltbordnetz eines Elektroautos mit einer Akkuspannung von z.B. 48V, 96V, 120V bis hinauf zu beispielhaften 360V angeschlossen zu werden. Weiterhin kann die integrierte Gasentladungslampe dazu ausgelegt sein, an einer Notstromversorgung mit einem batteriegepufferten Niedervoltnetz zu arbeiten. Ebenso kann diese Lampe in Niedervolt- Inselnetzen zum Einsatz kommen, wie sie z.B. auf Berghüt- ten verwendet werden. Auch konventionelle Niedervoltsysteme, in denen bisher Niedervolt-Halogenlampen zum Einsatz kamen sind hier als Anwendung denkbar. Selbst in tragbaren geraten wie Taschenlampen ist solch eine Lampe von Vorteil, da keine Verkabelung zwischen Lampe und Betriebsgerät notwendig ist. Dadurch, dass das Kabel entfällt, entfallen zusätzliche Kosten, Verkabelungsaufwand und unnötige Fehlerquellen. Als integrierte Gasentladungslampe 5 ist also im Folgenden eine Gasentladungslampe gemeint, die sämtliche zum Betrieb notwendige Elektronik in der Lampe selbst integriert hat, so dass sie direkt an eine konventionelle Netzversorgung angeschlossen werden kann.1 shows a sectional view of a first embodiment of the integrated gas discharge lamp 5. In the following, a gas discharge lamp 5 is referred to as an integrated gas discharge lamp 5, which has integrated both the ignition electronics and the operating electronics in the lamp base of the gas discharge lamp 5. The integrated gas discharge lamp 5 thus has no specific lamp interface to the outside, but can be connected directly to common and widespread power grids. In one embodiment, as an automobile headlamp, the interface of the integrated gas discharge lamp 5 is thus the conventional 12 V supply of the automotive on-board network. In another embodiment as an automotive lamp, the interface of the integrated gas discharge lamp 5 can also be a future 42V supply of a modern car mobile electrical system. However, the integrated gas discharge lamp 5 can also be designed to be connected to the high-voltage electrical system of an electric car with a battery voltage of eg 48V, 96V, 120V up to exemplary 360V. Furthermore, the integrated gas discharge lamp can be designed to work on an emergency power supply with a battery-backed low-voltage network. Likewise, this lamp can be used in low-voltage island networks, as used for example on mountain cottages. Even conventional low-voltage systems, in which low-voltage halogen lamps used to date, are conceivable as an application here. Even in portable such as flashlights such a lamp is an advantage, since no wiring between the lamp and the control gear is necessary. The fact that the cable is omitted, eliminating additional costs, cabling and unnecessary sources of error. As an integrated gas discharge lamp 5, a gas discharge lamp is thus meant below, which has integrated all necessary for the operation electronics in the lamp itself, so that it can be connected directly to a conventional power supply.
Ein Lampenbrenner 50 wird von einer Metallklammer 52 gehaltert, die an 4 Halteblechen 53 angebracht ist. Die Haltebleche 53 sind in einen Lampensockel 70 eingegossen beziehungsweise eingespritzt. Der Lampensockel 70 besteht vorzugsweise aus Kunststoff, und wird über ein Spritzgussverfahren oder über ein Gießverfahren hergestellt. Um die elektrische Abschirmung zu verbessern, kann der Kunststoff des Lampensockels 70 elektrisch leitfähig oder metallisiert sein. Besonders vorteilhaft ist eine Metal- lisierung des Lampensockels auf der Außenseite, folglich auf dem der Zünd- und Betriebselektronik 910, 920 abgewandten Seite. Neben einer Metallisierung ist auch das Umspritzen von metallischen Leitern oder eines metalli- sehen Geflechts möglich, so dass eine in der Wand des Lampensockels 70 befindliche elektrisch leitende Haut entsteht. Wird kein leitfähiger oder metallisierter Kunststoff verwendet, so ist der Kunststoffsockel mit einem elektrisch leitfähigen Gehäuse 72 aus einem leitfä- higen Material wie z.B. Metall umschlossen. Das Metall kann z.B. ein korrosionsgeschütztes Eisenblech oder aber auch ein Buntmetall wie Aluminium, Magnesium oder Messing sein. Am brennerseitigen Abschluss des elektrisch leitfähigen Gehäuses 72 sitzt ein Dichtring 71, landläufig auch als O-Ring bezeichnet, der eine Abdichtung zum Reflektor hin bewerkstelligt. Durch diese Maßnahme kann ein dichtes Scheinwerfersystem aufgebaut werden, ohne die Lampe komplett in einen abgedichteten Scheinwerfer einbauen zu müssen. Dadurch, dass die Lampe außen am Scheinwerfer sitzt, ist die Kühlung einer im Sockel befindlichen Zünd- und Betriebselektronik 910, 920 bedeutend besser und einfacher als mit einem herkömmlichen Aufbau, bei dem die Gasentladungslampe 5 in einen dichten Scheinwerfer eingebaut wird, bei dem nur eine schwach ausgeprägte kühlende Konvektion stattfinden kann. Die näherungsweise stehende Luft innerhalb des beschriebenen, dichten Scheinwerfers bedingt einen sogenannten Wärmestau, der zu deutlich höheren Temperaturen der Betriebselektronik führt, als in der vorgeschlagenen Ausführung, bei der die Lampe auf der von der Lichtaustrittsfläche abgewandten Seite ins Freie, beispielsweise in den Motorraum, steht. Der Sockel 70 wird auf der dem Lampenbrenner 50 abgewandten Seite von einer Sockelplatte 74 abgeschlossen. Die Sockelplatte 74 besteht vorzugsweise aus einem thermisch wie elektrisch gut leitfähigem Material wie z.B. Alumini- um oder Magnesium. Um eine mechanische Verbindung mit dem Sockel 70 sowie eine elektrische Verbindung mit dem elektrisch leitfähigen Gehäuse 72 herzustellen, weist dieses an der dem Lampenbrenner 50 abgewandten Seite mehrere Laschen 722 auf, die beim Zusammenbau der integ- rierten Gasentladungslampe 5 auf die Sockelplatte 74 umgebördelt werden, und so die benötigten Verbindungen herstellen. Unter anderem durch diese Art der Verbindungstechnik werden Lampenbrenner 50, Zündelektronik 910 und Betriebselektronik 920 untrennbar miteinander zu einer integrierten Gasentladungslampe 5 verbunden. Dies hat für den Kraftfahrzeug-Hersteller den Vorteil, dass im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen, die aus Betriebsgerät und Gasentladungslampe bestehen, die integrierte Gasentladungslampe 5 von Seiten der Logistik als auch bei der Montage nur noch ein Teil ist, die geringere Komplexität führt zu reduzierten Kosten und eine Verwechslungsgefahr zwischen Komponenten mit gleicher Funktion aber unterschiedlicher Ausgestaltung, wie etwa unterschiedlichen Produktversionen der Betriebsgeräte, ist eliminiert. Für den Endkunden, beispielsweise den Fahrzeugeigentümer, ergibt sich hieraus der Vorteil, dass die reduzierte Komplexität den Austausch einer defekten integrierten Gasentladungslampe gegenüber dem Stand der Technik deutlich vereinfacht und beschleunigt, die Fehlersuche er- leichtert und geringere Kenntnisse und Fähigkeiten für die Durchführung eines Lampenwechsels erforderlich sind. Der Wegfall der Kabel sowie Steckverbinder zwischen den Komponenten reduziert zudem die Kosten, erhöht die Zuverlässigkeit und reduziert das Gewicht.A lamp burner 50 is supported by a metal bracket 52 which is attached to 4 retaining plates 53. The retaining plates 53 are cast or injected into a lamp cap 70. The lamp cap 70 is preferably made of plastic, and is manufactured by an injection molding method or a casting method. In order to improve the electrical shield, the plastic of the lamp cap 70 may be electrically conductive or metallized. Particularly advantageous is a metal Lization of the lamp cap on the outside, consequently on the ignition and operating electronics 910, 920 side facing away. In addition to a metallization, the encapsulation of metallic conductors or a metallic mesh is also possible, so that an electrically conductive skin located in the wall of the lamp cap 70 is formed. If no conductive or metallized plastic is used, the plastic base is enclosed by an electrically conductive housing 72 made of a conductive material, such as metal. The metal may be, for example, a corrosion-protected sheet iron or even a non-ferrous metal such as aluminum, magnesium or brass. At the burner end of the electrically conductive housing 72 sits a sealing ring 71, commonly referred to as an O-ring, which accomplishes a seal towards the reflector. By this measure, a dense headlight system can be constructed without having to install the lamp completely in a sealed headlight. The fact that the lamp is located on the outside of the headlamp, the cooling of a base located in the ignition and operating electronics 910, 920 is significantly better and easier than with a conventional structure in which the gas discharge lamp 5 is installed in a dense headlight, in which only one weak cooling convection can take place. The approximately stationary air within the described, dense headlamp causes a so-called heat accumulation, which leads to significantly higher temperatures of the operating electronics, as in the proposed embodiment, in which the lamp is on the side facing away from the light exit surface side into the open, for example in the engine compartment , The base 70 is closed on the lamp burner 50 side facing away from a base plate 74. The base plate 74 is preferably made of a thermally and electrically good conductive material such as aluminum or magnesium. In order to establish a mechanical connection with the base 70 and an electrical connection to the electrically conductive housing 72, this has a plurality of tabs 722 on the side facing away from the lamp burner 50, which are flanged onto the base plate 74 during assembly of the integrated gas discharge lamp 5, and make the necessary connections. Among other things, this type of connection technology lamp torch 50, 910 ignition electronics and 920 operating electronics are inseparably connected to an integrated gas discharge lamp 5. This has the advantage for the motor vehicle manufacturer that in contrast to conventional systems consisting of operating device and gas discharge lamp, the integrated gas discharge lamp 5 from the logistics as well as during assembly is only one part, the lower complexity leads to reduced costs and a risk of confusion between components with the same function but different design, such as different product versions of the operating devices is eliminated. For the end customer, for example the vehicle owner, this results in the advantage that the reduced complexity considerably simplifies and accelerates the replacement of a defective integrated gas discharge lamp compared with the prior art, facilitates troubleshooting and requires less knowledge and skills for carrying out a lamp replacement are. The omission of the cables and connectors between the Components also reduce costs, increase reliability and reduce weight.
Die Sockelplatte ist bevorzugt aus Aluminiumdruckguss oder aus Magnesiumdruckguss ausgeführt. Dies ist eine ebenso kostengünstige wie mechanisch sowie elektrisch hochwertige Variante. Eine elektrisch gut leitfähige Verbindung zwischen dem zumindest oberflächlich elektrisch leitfähigen Lampensockel 70 oder dem elektrisch leitfähigen Gehäuse 72 und der ebenfalls elektrisch leitfähigen Sockelplatte 74 ist insbesondere für eine gute elektromagnetische Abschirmung erforderlich. Diese Abschirmung verhindert die Störung benachbarter elektrischer oder elektronischer Baugruppen. Darüber hinaus gewährleistet die Abschirmung, dass die Baugruppen keinen negativen Einfluss auf die Funktion der Zünd- und Betriebselektronik 910, 920 haben. Zwischen die Sockelplatte 74 und den Sockel 70 ist ein Dichtungsring 73 angeordnet, der eine wasser- und luftdichte Verbindung zwischen dem Sockel 70 und der Sockelplatte 74 gewährleistet. In einer alternativen Ausführungsform ist der Sockel 70 sowie die Sockelplatte 74 derart ausgebildet, dass beide Teile ineinander einrastbar sind und in Rastlage gleichzeitig ein oder mehrere Kontaktpunkte zwischen dem elektrisch leitfähigem Gehäuse 72 und der Sockelplatte 74 bestehen, um eine gute Anbindung für die elektrischeThe base plate is preferably made of die-cast aluminum or die-cast magnesium. This is an inexpensive as well as mechanically and electrically high-quality variant. An electrically good conductive connection between the at least superficially electrically conductive lamp base 70 or the electrically conductive housing 72 and the likewise electrically conductive base plate 74 is particularly required for a good electromagnetic shielding. This shield prevents the interference of adjacent electrical or electronic assemblies. In addition, the shield ensures that the modules have no negative impact on the function of the 910, 920 Ignition and Operating Electronics. Between the base plate 74 and the base 70, a sealing ring 73 is arranged, which ensures a water- and airtight connection between the base 70 and the base plate 74. In an alternative embodiment, the base 70 and the base plate 74 is formed such that both parts are latched into each other and in detent position simultaneously one or more contact points between the electrically conductive housing 72 and the base plate 74 are made to a good connection for the electrical
Abschirmung zu generieren. Auch hier ist wieder zwischen Sockel und Sockelplatte ein Dichtungsring angeordnet, der die Dichtheit des Sockels auf der dem Gasentladungslampenbrenner 50 abgewandten Seite gewährleistet . Im Inneren des Sockels 70 sind zwei Ebenen vorgesehen, die die Zünd- und Betriebselektronik aufnehmen. Eine erste kleinere Ebene, die dem Lampenbrenner 50 am nächsten liegt, nimmt die Zündelektronik 910 mit dem Zündtransformator 80 auf. Auf die Konstruktion des Zündtransformators 80 wird später noch eingegangen werden. Eine zweite größere Ebene nimmt die für den Betrieb des Entladungslampenbrenners 50 notwendige Betriebselektronik 920 auf. Die Zünd- sowie die Betriebselektronik kann auf jeder geeigneten Art von Leiterplatte, auch Platine genannt, angesiedelt sein. In Frage kommen konventionelle Leiterplatten, Metallkernlei- terplatten, Leiterplatten in LTCC-Technologie, oxidierte oder beschichtete Metallplatten mit Leiterbahnen in Dickschichttechnik, Kunststoffleiterplatten in MID oder MID Heißprägetechnik oder geeignete andere mögliche Technologien zur Herstellung von temperaturfesten Leiter- platten. Die elektronischen Komponenten und Bauelemente welche die Zünd- und Betriebselektronik bilden, können sich dabei jeweils auf der Ober- und Unterseite sowie im Inneren der beiden Leiterplatten befinden. In der Figur 1 sind der Übersichtlichkeit halber außer dem Transformator 80 keine weiteren elektronischen Komponenten oder Bauelemente, auf der Leiterplatte dargestellt. Sofern die Leiterplatte für die Zündelektronik 910 und die Leiterplatte für die Betriebselektronik 920 aus demselben Material bestehen, können sie vorteilhafter Weise auf demselben Nutzen gefertigt werden. Dabei können zwischen den Platinen Brücken bestückt werden, die beim Vereinzeln und Einbringen in den Lampensockel 70 als elektrische Verbindungen zwischen den Platinen dienen. Als Brücken können beispielsweise Einzeldrähte, Flachbandleitungen oder starr-flexible Leiterplatten dienen. Die elektrische Verbindung der beiden Leiterplatten wird dabei so ausgeführt, dass sie eine Abstandsänderung zwischen den beiden Leiterplatten der Zünd- und Betriebselektronik durch thermische Ausdehnung, insbesondere durch eine thermische Zyklenbeanspruchung, unbeschadet übersteht. Hierzu sind beispielsweise die Drähte mit ausreichender Länge und entsprechender Verlegung innerhalb des Gehäuses zu versehen. Alternativ können beispielsweise eine oder mehrere Stift- und Buchsenleisten verwendet werden, die so bemessen und angeordnet sind, dass sie eine thermische Ausdehnung in Richtung der Längsachse des Gasentladungslampen- brenners der beiden Leiterplatten zulassen und dennoch in allen Fällen eine elektrische Verbindung gewährleisten. Hierzu sind beispielsweise die Stifte der Stiftleiste senkrecht zur jeweiligen Leiterplattenoberfläche angeordnet und die Einführlänge der Buchsen so bemessen, dass sie mehr Weg für die Stifte zur Verfügung stellen, als diese bedingt durch die thermische Ausdehnung innerhalb der Buchsen benötigen.Shielding to generate. Again, between the base and base plate, a sealing ring is arranged, which ensures the tightness of the base on the gas discharge lamp burner 50 side facing away. Inside the base 70, two levels are provided, which receive the ignition and operating electronics. A first smaller one Level closest to the lamp burner 50 receives the ignition electronics 910 with the ignition transformer 80. The construction of the ignition transformer 80 will be discussed later. A second, larger level accommodates the operating electronics 920 necessary for the operation of the discharge lamp burner 50. The ignition and the operating electronics can be located on any suitable type of circuit board, also called circuit board. Conventional printed circuit boards, metal core circuit boards, LTCC technology boards, oxidized or coated metal plates with thick-film conductor tracks, plastic PCBs in MID or MID hot stamping technology, or other suitable technologies for the production of temperature-resistant printed circuit boards are possible. The electronic components and components that make up the ignition and operating electronics can each be located on the top and bottom as well as inside the two printed circuit boards. In FIG. 1, for the sake of clarity, apart from the transformer 80, no further electronic components or components are shown on the printed circuit board. Insofar as the circuit board for the ignition electronics 910 and the circuit board for the operating electronics 920 are made of the same material, they can advantageously be manufactured on the same basis. In this case, bridges can be fitted between the boards, which serve as electrical connections between the boards during separation and introduction into the lamp cap 70. As bridges, for example, single wires, ribbon cables or rigid-flexible circuit boards can be used. The electrical connection of the two circuit boards is carried out so that they change the distance between the two Printed circuit boards of the ignition and operating electronics by thermal expansion, in particular by a thermal cycle stress, unscathed. For this purpose, for example, the wires are to be provided with sufficient length and appropriate installation within the housing. Alternatively, for example, one or more male and female headers may be used which are sized and arranged to allow for thermal expansion in the direction of the longitudinal axis of the gas discharge lamp burner of the two circuit boards and still provide electrical connection in all cases. For this purpose, for example, the pins of the pin header are arranged perpendicular to the respective circuit board surface and the insertion length of the sockets dimensioned so that they provide more path for the pins available, as they require due to the thermal expansion within the sockets.
Die Leiterplatte für die Zündelektronik 910 weist auf der der Betriebselektronik zugewandten Seite eine elektrisch leitende Abschirmfläche auf, um Störungen, die durch die Hochspannung in der Zündelektronik zustande kommen, möglichst von der Betriebselektronik fernzuhalten. Bei einer metallischen oder Metallkernplatine ist diese Fläche inhärent vorhanden, bei anderen Platinenmateria- lien wird vorzugsweise eine Kupferfläche oder Ähnliches auf dieser Seite aufgebracht. Wird eine Metallkernplatine verwendet, so kann mit dieser auch der Zündtransformator 80 gekühlt werden, der aufgrund der Nähe zum Gasentladungslampenbrenner 50 einer besonders hohen thermischen Belastung ausgesetzt ist. Eine elektrisch leitende Abschirmfläche zwischen der Zündelektronik 910 und der Betriebselektronik 920 kann alternativ auch durch ein metallisches Blech erfolgen, das zwischen den beiden Leiterplatten eingebracht ist und vorteilhafter Weise elektrisch leitend mit dem elektrisch leitfähigen Gehäuse 72 verbunden ist. Soll diese Abschirmfläche auch zurThe circuit board for the ignition electronics 910 has on the side facing the operating electronics on an electrically conductive shielding to disturbances caused by the high voltage in the ignition electronics, as far as possible to keep away from the operating electronics. In the case of a metal or metal core board, this surface is inherently present; in the case of other board materials, preferably a copper surface or the like is applied to this side. If a metal core board is used, it can also be used to cool the ignition transformer 80, which is exposed to a particularly high thermal load due to its proximity to the gas discharge lamp burner 50. An electrically conductive shielding surface between the ignition electronics 910 and Alternatively, operating electronics 920 can also be implemented by means of a metallic sheet which is introduced between the two circuit boards and is advantageously electrically conductively connected to the electrically conductive housing 72. Should this shielding also for
Kühlung des Zündtransformators 80 dienen, so ist es von Vorteil, wenn das metallische Blech auch eine gute thermische Anbindung beispielsweise durch eine Wärmeleitfolie oder Wärmeleitpaste an das elektrisch leitfähige Gehäuse 72 aufweist.Cooling of the ignition transformer 80, it is advantageous if the metallic sheet also has a good thermal connection, for example, by a heat conducting foil or thermal paste to the electrically conductive housing 72.
Die Leiterplatte für die Betriebselektronik 920 ist zwischen dem Sockel 70 und der Sockelplatte 74 eingeklemmt. Die Leiterplatte für die Betriebselektronik 920 weist an Ihrem Umfang jeweils auf der Ober- und Untersei- te eine umlaufende Masseleiterbahn, so genannte Masseringe auf, die aufgrund von Durchkontaktierungen elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Diese Durchkontaktierungen werden üblicherweise als Vias bezeichnet, und sind elektrische Kontaktierungen, die durch die Leiter- platte verlaufen. Diese Masseringe stellen durch dieThe printed circuit board for the operating electronics 920 is clamped between the base 70 and the base plate 74. The printed circuit board for the operating electronics 920 has on its circumference in each case on the upper and lower side a circumferential ground conductor track, so-called ground rings, which are connected to each other in an electrically conductive manner due to plated-through holes. These vias are commonly referred to as vias, and are electrical contacts that run through the circuit board. These Masseringe put through the
Einklemmung zwischen dem Sockel 70 und der Sockelplatte 74 einen elektrischen Kontakt zur Sockelplatte 74 her, wodurch die Masseanbindung der Betriebselektronik 920 zum elektrisch leitfähigem Gehäuse 72 über die umgebördelten Laschen 722 gewährleistet ist.Einklemmung between the base 70 and the base plate 74 an electrical contact to the base plate 74 ago, whereby the ground connection of the operating electronics 920 is ensured to the electrically conductive housing 72 via the flanged tabs 722.
Fig. 2 zeigt eine Explosionsansicht der mechanischen Bauteile der integrierten Gasentladungslampe 5 in der ersten Ausführungsform. Hier ist der Sockel quadratisch, im Prinzip kann er aber auch viele andere geeignete Formen aufweisen. Besonders günstige weitere Ausführungsformen wären rund, sechseckig, achteckig oder rechteckig. Zur Bestimmung der Außenkontur der Ausführungsform wird in Gedanken ein Schnitt senkrecht zur Längsachse des Gasentladungslampenbrenners 50 durch das die Elektronik beinhaltende Gehäuseteil durchgeführt, und die sich ergebende Außenkontur betrachtet, wobei Rundungen an den Gehäusekanten zu vernachlässigen sind. Im Fall der in Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Ausführungsform ergeben sich abhängig davon ob sich die gewählte Schnittfläche näher bei der Zündelektronik 910 oder näher bei der der Betriebselektronik 920 befindet, zwei Quadrate. Bei der ersten Ausführungsform handelt es sich deshalb um eine quadratische Ausführungsform. Die erste sich ergebende Außenkontur in der Nähe der Zündelektronik 910 ist kleiner als die zweite, was im Wesentlichen dadurch bedingt ist, dass die Leiterplatte der Zündelektronik 920 geringere Abmessungen besitzt als die der Betriebelektronik 910. Dies muss jedoch nicht zwingend der Fall sein und eine Ausführungsform in der beiden Außenkonturen die gleiche Größe besitzen und es folglich nur eine Einzige Außenkontur gibt, ist möglich. Auch müssen die beiden2 shows an exploded view of the mechanical components of the integrated gas discharge lamp 5 in the first embodiment. Here the pedestal is square, but in principle it can also have many other suitable shapes. Particularly favorable further embodiments would be round, hexagonal, octagonal or rectangular. In order to determine the outer contour of the embodiment, a section perpendicular to the longitudinal axis of the gas discharge lamp burner 50 is carried out by the housing part containing the electronics, and the resulting outer contour is considered, wherein roundings at the edges of the housing are negligible. In the case of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, depending on whether the selected cut surface is closer to the ignition electronics 910 or closer to the operating electronics 920, there are two squares. The first embodiment is therefore a quadratic embodiment. The first resulting outer contour in the vicinity of the ignition electronics 910 is smaller than the second, which is essentially due to the fact that the circuit board of the ignition electronics 920 smaller dimensions than that of the operating electronics 910. However, this is not necessarily the case and an embodiment in the two outer contours have the same size and therefore there is only a single outer contour is possible. Also, the two have to
Geometrien der Außenkonturen in den verschiedenen Bereichen nicht identisch sein. Insbesondere eine im Bereich der Zündelektronik kleine, runde und eine im Bereich der Betriebselektronik größere, sechseckige Außenkontur erscheint als eine besonders vorteilhafte Ausführungsform.Geometries of the outer contours in the different areas may not be identical. In particular, in the field of ignition electronics small, round and larger in the field of operating electronics, hexagonal outer contour appears as a particularly advantageous embodiment.
Die Platine für die Betriebselektronik 920 ist dabei, wie oben schon dargelegt, zwischen den Sockel 70 und die Sockelplatte 74 eingeklemmt. Der Dichtungsring 73 kommt wie die Leiterplatte für die Betriebselektronik 920 zwischen dem Sockel 70 und der Sockelplatte 74 zu liegen, und ist außerhalb der Leiterplatte für die Betriebselektronik 920 angeordnet.The board for the operating electronics 920 is, as already stated above, clamped between the base 70 and the base plate 74. The sealing ring 73 comes to lie like the printed circuit board for the operating electronics 920 between the base 70 and the base plate 74, and is disposed outside the operating electronics board 920.
Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der integrierten Gasentladungslampe 5. Die zweite Ausführungsform ist ähnlich zur ersten Ausführungsform, es werden daher lediglich die Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben. In der zweiten Ausführungsform sind die Zündelektronik 910 und die Betriebselektronik 920 in einer gemeinsamen Ebene auf einer Leiterplatte als Gesamtbetriebselektronik 930 angeordnet. Durch diese Maßnahme kann der Sockel der erfindungsgemäßen Gasentladungslampe 5 flacher Ausfallen, wodurch auch ein Scheinwerfer, der diese Gasentladungslampe 5 verwendet ebenfalls weniger Tiefe zeigt. Der Zündtransformator 80 sitzt dabei mittig unter dem Gasentladungslampenbrenner 50. Dabei liegt der Mittelpunkt des Zündtransformators 80 bevorzugt in der Längsachse des Gasentladungslampenbrenners 50. Die Stromzuführung für die sockelnahe Gasentladungslampenbrennerelektrode ragt dabei in den mittleren Teil des Zündtransformators hinein. Der Zündtransformator ist nicht auf der Leiterplatte montiert, sondern sitzt mit seinem gasentladungslampenbrennerfernen Ende in etwa auf gleicher Höhe wie die gasentladungslam- penbrennerabgewandte Seite der Leiterplatte. Die Leiter- platte der Gesamtbetriebselektronik 930 ist dazu an dieser Stelle ausgespart, so dass der Zündtransformator 80 in die Leiterplatte der Gesamtbetriebselektronik 930 eingesetzt ist. Zur Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit kann das Gehäuse, beispielsweise durch Stege aus Aluminiumblech oder Mu-Metall, mit Wänden und Kammern versehen sein und hierdurch eine elektrische, magnetische und elektromagnetische Schirmung von unterschiedlichen Schaltungsteilen gegeneinander sowie gegen die Umgebung erfolgen. Die Schirmung kann auch durch andere Maßnahmen erzielt werden, insbesondere ist die Ausbildung von Kavitäten in der Sockelplatte 74 sowie im Lampensockel 70 im Rahmen des Spritzgussverfahrens leicht realisierbar .Fig. 3 shows a sectional view of a second embodiment of the integrated gas discharge lamp 5. The second embodiment is similar to the first embodiment, therefore, only the differences from the first embodiment will be described. In the second embodiment, the ignition electronics 910 and the operating electronics 920 are arranged in a common plane on a printed circuit board as the overall operating electronics 930. By this measure, the base of the gas discharge lamp according to the invention 5 flat precipitation, whereby a headlamp that uses this gas discharge lamp 5 also shows less depth. The ignition transformer 80 sits centrally under the gas discharge lamp burner 50. The center of the ignition transformer 80 is preferably in the longitudinal axis of the gas discharge lamp burner 50. The power supply for the sockelnahe gas discharge lamp burner electrode protrudes into the central part of the ignition transformer. The ignition transformer is not mounted on the printed circuit board, but sits with its end remote from the gas discharge lamp burner at approximately the same level as the side of the printed circuit board remote from the gas discharge lamp burner. The printed circuit board of the overall operating electronics 930 is recessed at this point, so that the ignition transformer 80 is inserted into the circuit board of the overall operating electronics 930. To improve the electromagnetic compatibility, the housing, for example by webs of aluminum sheet or mu-metal, be provided with walls and chambers and thereby an electrical, magnetic and electromagnetic shielding of different circuit parts against each other and against the environment done. The shielding can also be achieved by other measures, in particular, the formation of cavities in the base plate 74 and in the lamp cap 70 in the context of the injection molding process is easily feasible.
Die verbleibenden Hohlräume innerhalb des Gehäuses der integrierten Gasentladungslampe 5, insbesondere um den Zündtransformator 80 und auf beiden Seiten der Gesamtbetriebselektronik 930, sind mit Vergussmasse ausgefüllt. Dies hat mehrere Vorteile, so werden beispielsweise elektrische Überschläge, insbesondere durch die vom Zündtransformator erzeugte Hochspannung, sicher verhin- dert, eine gute Entwärmung der Elektronik gewährleistet, sowie eine mechanisch sehr robuste Einheit geschaffen, die insbesondere Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit und hohen Beschleunigungen sehr gut widersteht. Insbesondere zur Reduktion des Gewichts kann jedoch auch nur ein teilweiser Verguss, beispielsweise im Bereich des Zündtransformators 80, realisiert werden.The remaining cavities within the housing of the integrated gas discharge lamp 5, in particular around the ignition transformer 80 and on both sides of the overall operating electronics 930, are filled with potting compound. This has several advantages, such as electrical flashovers, in particular by the high voltage generated by the ignition transformer safely prevented, ensures good cooling of the electronics, as well as a mechanically very robust unit created that very well withstands environmental influences such as moisture and high accelerations , In particular, in order to reduce the weight, however, only a partial encapsulation, for example in the region of the ignition transformer 80, can be realized.
Fig. 8 zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen integrierten Gasentladungslampe 5. Die dritte Ausführungsform ist ähnlich zur ersten Ausführungsform, daher werden nur die Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben. In der dritten Ausführungsform ist die Sockelplatte 74 auf ihrer Außenseite mit Kühlrippen versehen. Es ist auch denkbar, dass auch der Lampensockel 70 und das elektrisch leitfähige Gehäuse 72 jeweils mit Kühlrippen versehen werden. Zudem wird die Funktion der Leiterplatte der Betriebselektronik 920 ebenfalls durch die Sockelplatte erfüllt, da diese auf ihrer Innenseite elektrisch nicht leitende Bereiche aufweist, beispielsweise Bereiche aus anodisch oxidiertem Aluminium, die mit leitenden Strukturen versehen sind, beispielsweise Lei- terbahnen in Dickschichttechnik, und die mit den Bauelementen der Gesamtbetriebselektronik elektrisch leitend, beispielsweise durch Löten, verbunden sind. Durch diese Maßnahme wird die Betriebselektronik 920 besonders gut gekühlt, da sie direkt auf einem Kühlkörper aufgebracht ist. Die Kühlrippen sind vorzugsweise so ausgestaltet, dass eine natürliche Konvektion in Einbaulage der integrierten Gasentladungslampe 5 begünstigt wird. Soll die integrierte Gasentladungslampe 5 in verschiedenen Einbaulagen betrieben werden können, so kann die kühlende Oberfläche auch dementsprechend ausgestaltet sein und z.B. aus runden, Hexagonalen, quadratischen oder rechteckigen Fingern bestehen, so dass eine natürliche Konvektion in mehreren Raumrichtungen stattfinden kann. Die Zündelektronik 910 findet wie bei der ersten Ausführungs- form auf einer darüber liegenden Leiterplatte Platz, und ist mit der Betriebselektronik 920 durch geeignete Maßnahmen elektrisch verbunden. Dies kann durch Federkontakte oder Steckkontakte bewerkstelligt werden, aber auch durch in dem Sockel verlaufende Leiterbahnen oder auf der Innenseite des Sockels aufgeprägte Leiterbahnen, die mit der Zündelektronik 910 und der Betriebselektronik 920 verbunden werden.Fig. 8 shows a third embodiment of the integrated gas discharge lamp 5 according to the invention. The third embodiment is similar to the first embodiment, therefore, only the differences from the first embodiment will be described. In the third embodiment, the base plate 74 is provided on its outside with cooling fins. It is also conceivable that the lamp base 70 and the electrically conductive housing 72 are each provided with cooling fins. In addition, the function of the printed circuit board of the operating electronics 920 is also through the baseplate is met, since it has electrically nonconductive regions on its inside, for example regions of anodized aluminum, which are provided with conductive structures, for example printed conductors in thick-film technology, and which are electrically conductive with the components of the overall operating electronics, for example by soldering, are connected. By this measure, the operating electronics 920 cooled particularly well, since it is applied directly to a heat sink. The cooling fins are preferably designed such that natural convection in the installation position of the integrated gas discharge lamp 5 is favored. If the integrated gas discharge lamp 5 can be operated in different installation positions, then the cooling surface can also be configured accordingly and consist of round, hexagonal, square or rectangular fingers, for example, so that natural convection can take place in several spatial directions. As in the first embodiment, the ignition electronics 910 fit on an overlying printed circuit board, and are electrically connected to the operating electronics 920 by suitable measures. This can be accomplished by spring contacts or plug contacts, but also by running in the socket traces or on the inside of the base printed conductors, which are connected to the ignition electronics 910 and the operating electronics 920.
Fig. 9 zeigt eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen integrierten Gasentladungslampe 5. Die vierte Ausführungsform ist ähnlich zur zweiten Ausführungsform, daher werden nur die Unterschiede zur zweiten Ausfüh- rungsform beschrieben. In der vierten Ausführungsform wird die Sockelplatte 74 durch eine auf der Innenseite, und damit wie im vorherigen Ausführungsbeispiel ebenfalls einseitig, bestückte Metallkernplatine realisiert. Die Sockelplatte 74 ist jedoch keine Platte wie in Fig. 4 mehr sondern ein Sockelbecher mit hochgezogenen Seitenwänden. Im Folgenden wird die Sockelplatte daher aus Gründen der Übersichtlichkeit als Sockelbecher bezeichnet. Der Sockelbecher kann ebenfalls aus einem thermisch gut leitfähigem Material bestehen. Besonders gut geeignet sind Metalllegierungen, die gut, z.B. durch Tiefziehen, umgeformt werden können. Ebenfalls gut geeignet ist ein thermisch gut leitender Kunststoff, der durch Spritzgießen in Form gebracht werden kann. Der Sockel 70 mit dem Referenzring 702 und den Referenznoppen 703 besteht in dieser Ausführungsform im wesentlichen aus einer hexago- nalen Platte, auf der der Brenner innerhalb des Referenzrings einjustiert und befestigt ist. Der Sockelbecher beherbergt die Gesamtbetriebselektronik 930, die auf einer eigenen Leiterplatte oder am Innenboden des Sockelbechers Platz findet. An den Stromzuführungen 56, 57 des Gasentladungslampenbrenners 50 sind Steckkontakte angebracht, die beim Zusammenbau des Sockelbechers und des Sockels 70 in entsprechende Gegenkontakte des Sockelbe- chers eingreifen und einen zuverlässigen Kontakt herstellen .9 shows a fourth embodiment of the integrated gas discharge lamp 5 according to the invention. The fourth embodiment is similar to the second embodiment, therefore only the differences from the second embodiment are shown. described form. In the fourth embodiment, the base plate 74 is realized by a on the inside, and thus, as in the previous embodiment, also on one side, stocked metal core board. However, the base plate 74 is not a plate as in Fig. 4 but a base cup with raised side walls. Hereinafter, the base plate is therefore referred to for clarity as a socket cup. The base cup may also consist of a thermally highly conductive material. Particularly suitable are metal alloys, which can be well formed, for example by deep drawing. Also suitable is a thermally well conductive plastic that can be brought into shape by injection molding. The base 70 with the reference ring 702 and the reference knobs 703 in this embodiment consists essentially of a hexagonal plate on which the burner within the reference ring is adjusted and fixed. The base cup houses the total operating electronics 930, which fits on a separate circuit board or on the inner bottom of the base cup. At the power supply lines 56, 57 of the gas discharge lamp burner 50 plug contacts are mounted, which engage in the assembly of the socket cup and the base 70 in corresponding mating contacts of the Sockelbe- cher and establish a reliable contact.
Sind der Sockelbecher und der Sockel 70 aus Metall, so können die beiden Teile durch Umbördeln wie bei einer Kaffeedose oder Konservendose verbunden werden. Es können aber auch, wie in der Fig. 9 gezeigt, lediglich mehrere Laschen des Sockelbechers auf den Sockel aufgebördelt werden, um eine mechanisch wie elektrisch gute Verbindung zu erzeugen. Zur Herstellung der Verbindung können aber auch die bekannten Löt- und Schweißverfahren verwendet werden .Are the base cup and the base 70 made of metal, the two parts can be connected by crimping as a coffee can or tin. But it can also, as shown in FIG. 9, only a plurality of flaps of the base cup crimped onto the base be used to create a mechanically and electrically good connection. For the preparation of the compound but also the known soldering and welding methods can be used.
Sind der Sockelbecher und der Sockel 70 aus Kunststoff, so kann die Verbindung bevorzugt durch Ultraschallschweißen erfolgen. Dies hat eine zuverlässige und feste Verbindung zur Folge, die im Falle eines leitfähigen Kunststoffes auch eine leitfähige Verbindung nach sich zieht. Die Verbindung kann aber ebenso durch entsprechende Verrastungen erfolgen, dazu sind dann am Sockelbecher beziehungsweise dem Sockel 70 entsprechende Rastnasen beziehungsweise Vertiefungen vorzusehen.If the base cup and the base 70 are made of plastic, then the connection can preferably be effected by ultrasonic welding. This results in a reliable and firm connection, which in the case of a conductive plastic also leads to a conductive connection. However, the connection can also take place by means of corresponding latching, for this purpose corresponding latching lugs or depressions are then to be provided on the base cup or the base 70.
Im Folgenden soll der Durchmesser (D) und die Höhe (h) der integrierten Gasentladungslampe 5 weitgehend unabhängig von der Geometrie definiert werden, um in eine einfachere Beschreibung vornehmem zu können. Unter der Höhe (h) der integrierten Gasentladungslampe wird der maximale Abstand der Referenzebene, auf die weiter unten näher eingegangen wird, zur brennerabgewandten Außenseite der Sockelplatte (74) verstanden. Unter dem Durchmesser (D) wird die längste Strecke innerhalb der integrierten Gasentladungslampe verstanden, wobei die Stecke innerhalb einer beliebigen Ebene liegt, wobei diese Ebene parallel zur Referenzebene verläuft.In the following, the diameter (D) and the height (h) of the integrated gas discharge lamp 5 are to be defined largely independently of the geometry, in order to be able to make a simpler description. Under the height (h) of the integrated gas discharge lamp, the maximum distance of the reference plane, which will be discussed in more detail below, to the burner facing away outside of the base plate (74) understood. The diameter (D) is understood to mean the longest distance within the integrated gas discharge lamp, the plug lying within an arbitrary plane, this plane extending parallel to the reference plane.
Nachfolgende Tabelle zeigt einige geometrische Größen verschiedener Ausgestaltungen der in Fig. 9 dargestellten vierten Ausführungsform der Gasentladungslampe 5:The following table shows some geometric variables of different embodiments of the fourth embodiment of the gas discharge lamp 5 shown in FIG. 9:
Durchmesser Länge bzw. Höhe h Volumen Masse D/hDiameter length or height h volume mass D / h
A. 50W-Lampe 100 35 275 510 2,86A. 50W lamp 100 35 275 510 2.86
B. 35W-LampeB. 35W lamp
100 25 196 178 4,00100 25 196 178 4.00
C. 25W-Lampe, Variante StandardC. 25W lamp, standard version
70 25 99 139 2,8070 25 99 139 2.80
D. 18W-Lampe, Variante superflachD. 18W lamp, variant super flat
100 15 120 168 6,67100 15 120 168 6.67
E. 45W-Lampe, Variante KaffeedoseE. 45W lamp, variant coffee can
40 50 63 52 0,8040 50 63 52 0.80
F. 7W-Lampe, für Einsatz in TaschenlampeF. 7W lamp, for use in flashlight
40 35 44 36 1 ,1440 35 44 36 1, 14
Die in der Tabelle aufgeführten elektrischen Leistungen von 7 W bis 50 W der unterschiedlichen Ausgestaltungen beziehen sich auf die nominelle elektrische Leistung des Gasentladungslampenbrenners. Dabei werden unterschiedliche Geometrien und Größen des bauartgleichen Gasentladungslampenbrenners verwendet.The listed in the table electrical power from 7 W to 50 W of different configurations relate to the nominal electric power of the gas discharge lamp burner. Different geometries and sizes of the same type gas discharge lamp burner are used.
Wie in Fig. 4 gut zu sehen ist, weist der Lampensockel der integrierten Gasentladungslampe 5 gemäß der zweiten und der vierten Ausführungsform eine hexagonale Form auf, die mehrere Vorteile mit sich bringt. Einerseits ist die integrierte Gasentladungslampe 5 so gut zu greifen, um sie an ihrem Bestimmungsort einzusetzen. Andererseits kann der Nutzen der Leiterplatte der integrierten Gesamt- betriebselektronik 930 so gestaltet werden, dass ein nur geringer Verschnitt auftritt und so eine gute Kosteneffizienz möglich wird. Durch die flache Ausgestaltung des Sockels kann ein sehr kurz bauender Scheinwerfer gestal- tet werden, was insbesondere bei modernen Kraftfahrzeugen von Vorteil ist. Die punktsymmetrische hexagonale Form genießt in dieser Anwendung alle Vorteile einer runden Form, ohne aber deren Nachteile aufzuweisen.As can be clearly seen in Fig. 4, the lamp base of the integrated gas discharge lamp 5 according to the second and fourth embodiments has a hexagonal shape, which brings several advantages. On the one hand, the integrated gas discharge lamp 5 is so easy to grasp to use it at its destination. On the other hand, the utility of the integrated operating electronics integrated circuit board 930 may be such that there is little waste and thus good cost efficiency becomes possible. Due to the flat design of the base, a very short-built headlight can be designed. tet, which is particularly advantageous in modern motor vehicles. The point-symmetric hexagonal shape enjoys in this application all the advantages of a round shape, but without having their disadvantages.
Wie in Fig. 3 und 4 dargestellt, ragen an einer Seite des Sockels 70 der Lampe Kontakte 210, 220 radial zur Längsachse des Gasentladungslampenbrenners 50 aus dem Sockel heraus. Sie dienen der elektrischen Kontaktierung der integrierten Gasentladungslampe 5 mit einem Scheinwerfer. Diese Kontakte werden bei der Herstellung des Lampensockels 70 in Rahmen eines Kunststoff-Spritzguss-Verfahrens umspritzt. Dies hat den Vorteil, dass kein besonders Steckersystem erforderlich ist, aber dennoch die wasser- und luftdichte Kapselung, wie sie bereits weiter oben beschrieben wurde, gewährleistet werden kann.As shown in FIGS. 3 and 4, on one side of the base 70 of the lamp, contacts 210, 220 protrude radially outward from the base to the longitudinal axis of the gas discharge lamp burner 50. They serve the electrical contacting of the integrated gas discharge lamp 5 with a headlight. These contacts are encapsulated in the manufacture of the lamp cap 70 in a plastic injection molding process. This has the advantage that no particular plug system is required, but nevertheless the water and airtight enclosure, as has already been described above, can be guaranteed.
ScheinwerferschnittstelleDas Zusammenspiel zwischen integrierter Gasentladungslampe 5 und Scheinwerfer 3 ist in Fig. 5 gezeigt. Die Gasentladungslampe 5 in der zweiten Ausführungsform besitzt eine spezielle elektrische Schnittstelle, über die sie mit elektrischer Leistung versorgt wird. Die elektrische Schnittstelle ist derart ausgebildet, dass beim Einsetzen der Gasentladungslampe 5 in einen Scheinwerfer 3 diese nicht nur mechanisch mit dem Scheinwerfer 3 verbunden wird, sondern auch gleich- zeitig elektrisch. Eine ähnlich aufgebaute Schnittstelle wird auch in modernen Halogenglühlampen für Automobilscheinwerfer verwendet und z.B. von der Fa. Osram unter dem Namen „Snap Lite" vertrieben. Wird die integrierte Gasentladungslampe 5 also in einen Reflektor oder Schein- werfer eingesetzt, so werden beim Vorgang des Einsetzens alle für den ordnungsgemäßen Betrieb benötigten mechani- sehen und elektrischen Kontakte mit ihren im Scheinwerfer 3 vorhandenen entsprechenden Gegenkontakten verbunden. Der Sockel 70 weist an seiner Schnittstelle zum Scheinwerfer 3 aus einem Referenzring 702 heraustretende Noppen 703 auf, die eine Referenzebene definieren. Eine Detaildarstellung ist in Fig. 7 gezeigt. Diese drei Noppen liegen beim Einsetzen der integrierten Gasentladungslampe 5 am entsprechenden Gegenstück des Scheinwerfers 3 an. Die Elektroden beziehungsweise der Entladungsbogen des Gasentladungslampenbrenners 50 werden im Fertigungspro- zess der integrierten Gasentladungslampe 5 gegenüber der Referenzebene justiert. Dadurch nimmt der Lichtbogen der integrierten Gasentladungslampe 5 im Reflektor bei ihrem Einsetzen in den Scheinwerfer eine definierte Position ein, die eine präzise optische Abbildung ermöglicht. Das Einsetzen in den Scheinwerfer erfolgt in der zweiten Ausführungsform nach Fig. 3 & 4 durch ein Hindurchstecken der vom Referenzring lateral abstehenden Laschen 704 durch den Reflektorboden eines Reflektors 33 des Schein- werfers 3. Danach erfolgt eine Drehung der integrierteHeadlamp Interface The interaction between integrated gas discharge lamp 5 and headlamp 3 is shown in FIG. The gas discharge lamp 5 in the second embodiment has a special electrical interface through which it is supplied with electric power. The electrical interface is designed such that upon insertion of the gas discharge lamp 5 into a headlight 3, it is not only mechanically connected to the headlight 3, but also electrically at the same time. A similarly constructed interface is also used in modern halogen incandescent lamps for automobile headlamps and sold, for example, by Osram under the name "Snap Lite." If the integrated gas discharge lamp 5 is thus inserted in a reflector or headlight, then all of them are used in the process of insertion necessary for proper operation. see and connected electrical contacts with their existing in the headlight 3 corresponding mating contacts. The base 70 has at its interface to the headlight 3 from a reference ring 702 emerging nubs 703, which define a reference plane. A detailed illustration is shown in FIG. 7. These three nubs are at the onset of the integrated gas discharge lamp 5 on the corresponding counterpart of the headlamp 3. The electrodes or the discharge arc of the gas discharge lamp burner 50 are adjusted in the manufacturing process of the integrated gas discharge lamp 5 with respect to the reference plane. As a result, the arc of the integrated gas discharge lamp 5 in the reflector assumes a defined position when it is inserted into the headlight, which enables a precise optical imaging. Insertion into the headlight takes place in the second embodiment according to FIGS. 3 & 4 by inserting the tabs 704 protruding laterally from the reference ring through the reflector bottom of a reflector 33 of the headlight 3. Thereafter, the integrated shaft rotates
Gasentladungslampe 5 relativ zum Reflektor 33, woraufhin die Noppen 703, die an der sockelseitigen Fläche der Laschen 704 angebracht sind, die integrierte Gasentladungslampe nach innen ziehen und am Ende der Drehung in dafür vorgesehene Referenzflächen am Reflektorgrund einrasten. Der Dichtungsring 71 wird dabei zusammenge- presst und hält das System so auf Spannung, dass die Noppen 703 gegen die im Reflektorgrund befindlichen Referenzflächen gedrückt werden. Damit ist die Lage der integrierten Gasentladungslampe 5 und damit des Entla- dungsbogens des Gasentladungslampenbrenners 50 gegenüber dem Reflektor 33 präzise justiert und fixiert. Die hohe Wiederholgenauigkeit der mechanischen Positionierung von typischerweise besser als 0,1mm in allen drei Raumrichtungen der beschriebenen Scheinwerferschnittstelle ermöglicht die Realisierung eines optisch hervorragenden Scheinwerfersystems. Ein solches Scheinwerfersystem kann insbesondere in einem Kraftfahrzeug Anwendung finden, nachdem es sich in der entsprechenden Ausgestaltung durch eine ausgeprägte und wohl definierte Hell-Dunkel-Grenze auszeichnet .Gas discharge lamp 5 relative to the reflector 33, whereupon the studs 703, which are attached to the base-side surface of the tabs 704 pull the integrated gas discharge lamp inwardly and engage at the end of the rotation in designated reference surfaces on the reflector base. The sealing ring 71 is pressed together and keeps the system tension so that the studs 703 are pressed against the reference surfaces located in the reflector base. Thus, the position of the integrated gas discharge lamp 5 and thus of the discharge arc of the gas discharge lamp burner 50 relative to the reflector 33 is precisely adjusted and fixed. The height Repeat accuracy of the mechanical positioning of typically better than 0.1 mm in all three spatial directions of the described headlight interface allows the realization of an optically excellent headlamp system. Such a headlamp system can be found in particular in a motor vehicle application, after it is characterized in the corresponding embodiment by a pronounced and well-defined cut-off.
Ein geeigneter Scheinwerfer 3 weist hierzu ein Lichtlenkmittel in Form eines Reflektors 33, eine Aufnahme für die integrierte Gasentladungslampe 5, und ein Trägerteil 35 auf, wobei auf dem Trägerteil ein mit Gegenkontakten für die elektrischen Kontakte 210, 220, 230, 240 der integ- rierten Gasentladungslampe 5 versehenes Anschlusselement angeordnet ist. Die elektrischen Kontakte 210, 220, 230, 240 der integrierten Gasentladungslampe 5 ragen radial zur Längsachse des Gasentladungslampenbrenners 50 aus dem Lampensockel 70 heraus. Sie dienen der Versorgung der Gesamtbetriebselektronik 930 mit elektrischer Energie.A suitable headlight 3 has for this purpose a light-guiding means in the form of a reflector 33, a receptacle for the integrated gas discharge lamp 5, and a support part 35, wherein on the support part with an mating contacts for the electrical contacts 210, 220, 230, 240 of the integrated Gas discharge lamp 5 provided connecting element is arranged. The electrical contacts 210, 220, 230, 240 of the integrated gas discharge lamp 5 protrude radially outward from the lamp cap 70 to the longitudinal axis of the gas discharge lamp burner 50. They serve to supply the total operating electronics 930 with electrical energy.
Nach der Montage der integrierten Gasentladungslampe 5 im Scheinwerfer durch einen Montagevorgang, der im Wesentlichen auf einer Steckbewegung gefolgt von einer Rechts- Drehbewegung beruht, sind ihre Kontakte 210, 220, 230, 240 in den Schlitzen 351, 352 des Anschlusselements 35 angeordnet, wie in der Detailzeichnung in Fig. 6 zu sehen ist. Bei diesen Schlitzen 351, 352 handelt es sich um die Schlitze für die elektrischen Gegenkontakte 350 zu den Kontakten 210, 220, 230, 240 der integrierten Gasentla- dungslampe 5. Dadurch entfallen die mit Anschlusskabeln versehenen Stecker zur Kontaktierung der integrierten Gasentladungslampe 5 im Scheinwerfer gemäß dem Stand der Technik. Insbesondere werden die elektrischen Kontakte der integrierten Gasentladungslampe 5 beim Einsetzen in den Scheinwerfer unmittelbar mit ihren Gegenkontakten 350 des Anschlusselements auf dem Trägerteil 35 kontaktiert. Dadurch wird die mechanische Belastung der elektrischen Anschlüsse durch frei schwingende Kabel reduziert. Ferner wird die Anzahl der benötigten Anschlusskabel pro Scheinwerfer verringert und damit auch die Verwechslungsgefahr während der Fertigung reduziert. Zusätzlich ermöglicht diese Maßnahme auch einen höheren Automatisierungsgrad bei der Fertigung des Scheinwerfers, da weniger Kabel von Hand montiert werden müssen. Anstatt wie bisher gemäß dem Stand der Technik alle Lichtquellen im Scheinwerfer mittels einem auf den Lampensockel aufgesteckten und einem Anschlusskabel versehenen Stecker mit Energie zu versorgen, genügt es, beim erfindungsgemäßen Scheinwerfer, vorhandene elektrische Versorgungskontakte des Scheinwerfers an die Bordnetzspannung anzuschließen, um die integrierte Gasentladungslampe 5 mit Energie zu versorgen. Die Versorgung der im Scheinwerfer vorhandenen Lampen durch die Versorgungskontakte des Scheinwerfers ist durch eine feste Verdrahtung im Scheinwerfer gegeben. Dadurch wird die Verkabelung des Scheinwerfers 3 bzw. der integrierten Gasentladungslampe 5 erheblich vereinfacht.After mounting the integrated gas discharge lamp 5 in the headlamp by a mounting operation based essentially on a mating motion followed by a rightward rotation, its contacts 210, 220, 230, 240 are disposed in the slots 351, 352 of the terminal 35, as in FIG the detail drawing in Fig. 6 can be seen. These slots 351, 352 are the slots for the electrical mating contacts 350 to the contacts 210, 220, 230, 240 of the integrated gas discharge lamp 5. This eliminates the provided with connecting cables connector for contacting the integrated Gas discharge lamp 5 in the headlamp according to the prior art. In particular, the electrical contacts of the integrated gas discharge lamp 5 when inserted into the headlight are contacted directly with their mating contacts 350 of the connection element on the carrier part 35. As a result, the mechanical load on the electrical connections is reduced by freely oscillating cables. Furthermore, the number of required connection cables per headlamp is reduced, thereby reducing the risk of confusion during manufacture. In addition, this measure also allows a higher degree of automation in the production of the headlamp, since fewer cables must be assembled by hand. Instead of supplying all the light sources in the headlight by means of a plugged onto the lamp base and a connection cable plug with energy, it is sufficient in the inventive headlight to connect existing electrical supply contacts of the headlamp to the vehicle electrical system voltage to the integrated gas discharge lamp. 5 to provide energy. The supply of existing lamps in the headlamps through the supply contacts of the headlamp is given by a fixed wiring in the headlamp. As a result, the wiring of the headlamp 3 and the integrated gas discharge lamp 5 is considerably simplified.
Eine andere Variante der mechanischen Justierung zeigt die erste Ausführungsform der Lampe in den Fig. 1 & 2. Hier sind die Noppen 703 an der dem Gasentladungslampenbrenner 50 zugewandten Seite des Referenzringes 702 angeordnet. In dieser Variante kommen die Noppen 703 auf entsprechenden Gegenflächen an der Rückseite des Reflek- tors zu liegen, um dadurch die Lage der integrierten Gasentladungslampe 5 gegenüber dem Reflektor 33 zu definieren. Die integrierte Gasentladungslampe 5 wird dabei von hinten an die Referenzflächen des Reflektors 33 gepresst. Diese Variante birgt aber den Nachteil, dass die Lage zwischen der optisch wirksamen Reflektorinnenseite und den Referenzflächen an der Rückseite des Reflektors sehr genau toleriert sein muss, um eine präzise optische Abbildung zu erreichen.Another variant of the mechanical adjustment shows the first embodiment of the lamp in Figs. 1 & 2. Here, the studs 703 are arranged on the gas discharge lamp burner 50 side facing the reference ring 702. In this variant, the knobs 703 come on corresponding mating surfaces on the back of the reflector. tor, thereby defining the position of the integrated gas discharge lamp 5 with respect to the reflector 33. The integrated gas discharge lamp 5 is pressed from behind against the reference surfaces of the reflector 33. However, this variant has the disadvantage that the position between the optically effective reflector inside and the reference surfaces on the back of the reflector must be tolerated very accurately in order to achieve a precise optical imaging.
Das System der Scheinwerferschnittstelle der zweitenThe system of the headlight interface of the second
Ausführungsform ist ebenfalls geeignet, in modernen Bus- Systemen eine weiter vereinfachte Verkabelung zu realisieren. So besitzt die integrierte Gasentladungslampe 5 neben den beiden elektrischen Kontakten 210, 220 weitere Kontakte 230, 240, über die eine Kommunikation mit derEmbodiment is also suitable to realize a further simplified wiring in modern bus systems. Thus, the integrated gas discharge lamp 5 next to the two electrical contacts 210, 220 further contacts 230, 240, via the communication with the
Bordelektronik des Kraftfahrzeugs erfolgt. Das Anschlusselement 35 besitzt zwei Schlitze 351, 352 mit entsprechend je 2 Gegenkontakten. In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel sind nur drei elektrische Kontakte an der Lampe vorhanden, zwei die im Wesentlichen zur Zuführung der elektrischen Lampenleistung dienen, und ein Logik-Eingang, auch als Remote-Enable-Pin bezeichnet, mit dessen Hilfe die Lampe durch die Bordelektronik des Kraftfahrzeugs nahezu leistungslos ein- und ausgeschaltet werden kann.On-board electronics of the motor vehicle takes place. The connecting element 35 has two slots 351, 352 with correspondingly 2 mating contacts. In a further embodiment, not shown, only three electrical contacts on the lamp are present, two are essentially used to supply the electrical lamp power, and a logic input, also referred to as a remote enable pin, with the help of the lamp by the on-board electronics of the motor vehicle can be switched on and off almost without power.
Diese „Snap Lite"-Schnittstelle weist neben dem Vorteil dass ein vertauschen von elektrischen Anschlüssen ausgeschlossen ist noch einen weiteren Vorteil auf: Dadurch, dass die Lampe erst dann mit Leistung versorgt wird wenn sie sich an ihrem bestimmungsgemäßen Platz im Scheinwer- fer befindet, kann die dem Sockel abgewandte Stromzuführung 57 des Gasentladungslampenbrenners 50 nur dann berührt werden, wenn die integrierte Gasentladungslampe 5 sicher außer Betrieb ist. Die Sicherheit im Umgang mit solch einer Hochdruckentladungslampe wird dadurch drastisch erhöht. Durch die einfache Installation der integrierten Gasentladungslampe 5 im Scheinwerfer 3 wird der Endkunde in die Lage versetzt, eine solche Lampe zu ersetzen. Dadurch ist die integrierte Gasentladungslampe 5 für den Endkunden kostengünstiger, da zum Lampenwechsel keine Werkstatt aufgesucht werden muss.This "snap-lite" interface has, in addition to the advantage that a swapping of electrical connections is excluded, another advantage: The fact that the lamp is only supplied with power when they are in their proper place in the headlight fer, the socket facing away from the power supply 57 of the gas discharge lamp burner 50 can only be touched when the integrated gas discharge lamp 5 is safely out of service. The safety in dealing with such a high-pressure discharge lamp is thereby increased drastically. The simple installation of the integrated gas discharge lamp 5 in the headlight 3 enables the end customer to replace such a lamp. As a result, the integrated gas discharge lamp 5 is more cost-effective for the end customer, since no workshop has to be visited to change the lamp.
Durch das Einsetzen der integrierten Gasentladungslampe 5 in den Reflektor 33 wird zudem die Masseanbindung der Lampe mit dem Scheinwerfergehäuse realisiert. Dies kann beispielsweise durch am Reflektor 33 befestigte und mit dem Massepotenzial des Fahrzeugs verbundene Federblechstreifen realisiert werden. Beim Einsetzen der Lampe in den Schweinwerfer berühren die Federblechstreifen die elektrisch leitende Gehäuseoberfläche der integrierten Gasentladungslampe 5 und stellen eine elektrische Verbindung zwischen der Fahrzeugmasse und der internen Masse bzw. dem Masseschirm der integrierten Gasentladungslampe her. Diese Kontaktierung kann beispielsweise an der Seitenwand oder an der Stirnseite des Gehäuses 72 erfol- gen. Im vorliegenden Falle erfolgt die Masseanbindung mittels des Dichtringes 71, der leitfähig ist. Ist die Gehäuseoberfläche nicht oder nicht vollständig elektrisch leitfähig, erfolgt die Kontaktierung der Federblechstreifen an einer Kontaktfläche auf der Gehäuseoberfläche der integrierten Gasentladungslampe. Diese Kontaktfläche oder diese Kontaktflächen weisen eine elektrisch leitende Verbindung zur internen Masse bzw. dem Masseschirm der integrierten Gasentladungslampe auf.By inserting the integrated gas discharge lamp 5 in the reflector 33, the ground connection of the lamp is also realized with the spotlight housing. This can be achieved, for example, by means of spring strip fastened to the reflector 33 and connected to the ground potential of the vehicle. Upon insertion of the lamp into the headlamp, the spring strip contacts the electrically conductive housing surface of the integrated gas discharge lamp 5 and establishes an electrical connection between the vehicle mass and the internal ground of the integrated gas discharge lamp. This contacting can take place, for example, on the side wall or on the front side of the housing 72. In the present case, the ground connection is effected by means of the sealing ring 71, which is conductive. If the housing surface is not or not completely electrically conductive, the contacting of the spring strip on a contact surface on the housing surface of the integrated gas discharge lamp. This contact surface or these contact surfaces have an electrically conductive Connection to the internal ground or the ground shield of the integrated gas discharge lamp.
Eine weitere fünfte Ausführungsform mit einer konventionellen Schnittstelle zum Scheinwerfer zeigt Fig. 31. Hier wird die integrierte Gasentladungslampe 5 mit der Referenzfläche 702 mittels einer Halteklammer 705 auf eine entsprechende Gegenfläche der Scheinwerferaufnahme gedrückt. Die Integrierte Gasentladungslampe 5 wird in konventioneller Weise elektrisch mit dem Scheinwerfer verbunden. Der Haltebügel 705 sorgt dafür, dass die integrierte Gasentladungslampe 5 mit ihrer Referenzfläche 702 gut an die Aufnahme im Scheinwerfer angebunden ist, und damit eine präzise Ausrichtung der Elektroden im optischen System des Scheinwerfers gegeben ist. Die Elektroden 504 des Gasentladungslampenbrenners 50 der integrierten Gasentladungslampe 5 werden im Fertigungs- prozess der integrierten Gasentladungslampe 5 gegenüber der Referenzfläche 702 justiert. Dadurch nimmt der Lichtbogen der integrierten Gasentladungslampe 5 im Reflektor bei ihrem Einsetzen in den Scheinwerfer eine definierte Position ein, die eine präzise optische Abbildung ermöglicht. Durch die Federwirkung der Halteklammer 705 wird diese Abbildung auch bei erschwerten Bedingungen wie Vibrationen, die in einem Automobilscheinwerfer auftreten können, sichergestellt. Die Halteklammer wiederum istFIG. 31 shows a further fifth embodiment with a conventional interface to the headlight. Here, the integrated gas discharge lamp 5 with the reference surface 702 is pressed by means of a retaining clip 705 onto a corresponding mating surface of the headlight receptacle. The integrated gas discharge lamp 5 is electrically connected to the headlight in a conventional manner. The bracket 705 ensures that the integrated gas discharge lamp 5 is well connected with its reference surface 702 to the recording in the headlight, and thus a precise alignment of the electrodes is given in the optical system of the headlamp. The electrodes 504 of the gas discharge lamp burner 50 of the integrated gas discharge lamp 5 are adjusted in the manufacturing process of the integrated gas discharge lamp 5 with respect to the reference surface 702. As a result, the arc of the integrated gas discharge lamp 5 in the reflector assumes a defined position when it is inserted into the headlight, which enables a precise optical imaging. Due to the spring action of the retaining clip 705, this image is ensured even under difficult conditions, such as vibrations, which can occur in an automobile headlight. The retaining clip is in turn
Scheinwerferseitig in einer Nut 7051 eingehakt, die sie sicher hält, aus der sie bei Lampenwechsel aber trotzdem leicht ausgehakt werden kann. Bodenseitig greift die Halteklammer 705 mit zwei Ausbuchtungen 7053 in die Sockelplatte 74 ein. Es ist aber auch denkbar, dass die Halteklammer 705 keine Ausbuchtungen aufweist und daher auf den Rippen der Sockelplatte aufliegt. Mit der fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gasentladungslampe 5 ist eine einfache und kostengünstige Anbindung an einen Scheinwerfer realisierbar, die bezüglich der Positionier- genauigkeit im optischen System des Scheinwerfers keinerlei Einschränkungen aufweist.Headlight side hooked in a groove 7051, which holds them securely, from which they can be easily unhooked at lamp replacement. On the bottom side, the retaining clip 705 engages with two bulges 7053 in the base plate 74 a. But it is also conceivable that the retaining clip 705 has no bulges and therefore rests on the ribs of the base plate. With the fifth embodiment of the gas discharge lamp 5 according to the invention, a simple and cost-effective connection to a headlight can be realized, which has no restrictions with respect to the positioning accuracy in the optical system of the headlight.
Zündtransformatorignition transformer
Im Folgenden wird nun die Konstruktion des Zündtransformators 80 der integrierten Gasentladungslampe 5 erklärt. Fig. 10 zeigt eine perspektivische Ansicht des Zündtransformators 80 in einer ersten Ausführungsform, in der der Zündtransformator 80 eine quadratische flache Form hat. Es sind jedoch auch andere Ausführungsformen denkbar, in denen der Zündtransformator 80 eine runde, sechseckige, achteckige oder eine andere geeignete Form haben kann. Weitere Ausführungsformen werden weiter unten beschrieben. Unter der Form wird hierbei die Form der Grundfläche der im Wesentlichen prismatischen Außenabmessungen des Zündtransformators verstanden, wobei die Rundungen an den Körperkanten vernachlässigt werden. In der hier dargestellten besonders vorteilhaften Ausführungsform besitzt das Prisma eine geringe Höhe, insbesondere eine Höhe die kleiner als 1/3 der Diagonalen bzw. dem Durchmesser der die Grundfläche bildenden Geometrie ist.The construction of the ignition transformer 80 of the integrated gas discharge lamp 5 will now be explained below. 10 shows a perspective view of the ignition transformer 80 in a first embodiment in which the ignition transformer 80 has a square flat shape. However, other embodiments are conceivable in which the ignition transformer 80 may have a round, hexagonal, octagonal or other suitable shape. Other embodiments will be described below. In this case, the shape is understood to be the shape of the base area of the essentially prismatic outer dimensions of the ignition transformer, the curves at the body edges being neglected. In the particularly advantageous embodiment shown here, the prism has a small height, in particular a height which is smaller than 1/3 of the diagonal or the diameter of the base surface forming geometry.
Der Zündtransformator 80 weist einen Ferritkern 81 auf, der aus einer ersten Ferritkernhälfte 811 und einer identischen zweiten Ferritkernhälfte 812 zusammengesetzt ist. Der Zündtransformator 80 weist an den Seiten mehrere nach außen weisende Laschen 868, 869 auf, die der mecha- nischen Befestigung des Zündtransformators 80 dienen. Fig. 11 zeigt eine perspektivische Ansicht des oberen Teils des Zündtransformators, bei der die Primärwicklung und die zweite Ferritkernhälfte 812 nicht sichtbar sind. Die erste Ferritkernhälfte 811 ist aus einer quadrati- sehen Seitenwand 8112 aufgebaut, aus der mittig nach innen ein halber Hohlzylinder 8110 herausragt. Die Innenseite der quadratischen Seitenwand 8112 weist von außen nach innen verlaufende längliche Vertiefungen 81121 auf der der Wicklung zugewandten Seite auf. Durch diese Vertiefungen kann ein Tränklack oder eine Vergussmasse, in den oder die der Zündtransformator 80 nach Komplettierung zur Hochspannungsisolierung eingebracht wird, von außen nach innen in den Zündtransformator 80 eindringen, um alle Windungen des Zündtransformators 80 gleichmäßig zu benetzen.The ignition transformer 80 has a ferrite core 81 composed of a first ferrite core half 811 and an identical second ferrite core half 812. The ignition transformer 80 has on the sides a plurality of outwardly facing tabs 868, 869, which serve for the mechanical fastening of the ignition transformer 80. 11 shows a perspective view of the top of the ignition transformer, in which the primary winding and the second ferrite core half 812 are not visible. The first ferrite core half 811 is constructed from a square side wall 8112, from which a half hollow cylinder 8110 protrudes centrally inwards. The inside of the square side wall 8112 has outward-inwardly extending elongated recesses 81121 on the winding-facing side. Through these depressions, a impregnating varnish or a potting compound into which or the ignition transformer 80 is introduced after completion for high-voltage insulation, penetrate from outside to inside the ignition transformer 80 to evenly wet all turns of the ignition transformer 80.
Am äußeren Rand zwischen den beiden Ferritkernhälften 811, 812 sitzt eine Primärwicklung 86, die aus einem aus Blech geformten Stanzbiegeteil besteht. Das Blech ist vorzugsweise aus einem Buntmetall wie Kupfer, Bronze oder Messing gefertigt. Das Blech ist dabei bevorzugt elastisch verformbar und federnd. Die Primärwicklung 86 ist im Wesentlichen ein langes Band, das außen zwischen beiden Ferritkernhälften 811 und 812 verläuft. Die Primärwicklung 86 geht in einer ersten Variante mit nur einer Windung über 3 Ecken des Zündtransformators 80, die vierte Ecke ist offen. Das Blechband der Primärwicklung 86 ist also eine dreiviertel Windung um die Außenkontur des Zündtransformators herumgelegt und endet jeweils ein Stückchen vor der vierten Ecke. Das Blechband der Primär- wicklung 86 weist die oben schon erwähnten Laschen 866, 867, 868 und 869 auf, die in lateraler Richtung des Blechbandes angebracht sind. Die vier Laschen dienen der mechanischen Befestigung des Zündtransformators 80, dazu können sie z.B. auf eine Platine der Zündelektronik 910 als flache SMD-Lasche oder Lötfahne aufgelötet werden. Die Laschen können aber auch eine weitere 90°-Biegung aufweisen, wobei die Laschen dann durch die Platine der Zündelektronik 910 hindurch gesteckt werden, und auf der anderen Seite verclincht, verdreht oder verlötet werden, wie dies in Fig. 12 gezeigt ist. Die beiden Enden des Blechbandes der Primärwicklung 86 sind mit einem Radius um etwa 180° nach Außen umgebogen, so dass die Enden wieder von der vierten Ecke weg weisen. In Fig. 12 sind die beiden Enden um ca. 90° nach Außen gebogen und die Radien mit 8620 beziehungsweise 8640 gekennzeichnet. Am äußeren Ende des Blechbandes ist je eine lateral abstehende Lasche 862, 864 angebracht, die der elektrischen Kontaktierung dient. In Fig. 12 ist eine alternative Ausführungsform der beiden Laschen 862, 864 gezeigt. Durch die weiche Anbindung mittels des 180° Radius der beiden Radien 8620 beziehungsweise 8640 werden Spannungen in der Verbindung zwischen Primärwicklung und Platine, die durch Temperaturschwankungen entstehen können, aufgefangen. Die Laschen werden bevorzugt wie ein SMD- Bauelement auf die Platine der Zündelektronik 910 aufge- lötet. Durch die zuvor beschriebene 180° Biegung desAt the outer edge between the two ferrite core halves 811, 812 sits a primary winding 86, which consists of a formed from sheet metal stamped and bent part. The sheet is preferably made of a non-ferrous metal such as copper, bronze or brass. The sheet is preferably elastically deformable and resilient. The primary winding 86 is essentially a long band extending externally between both ferrite core halves 811 and 812. The primary winding 86 is in a first variant with only one turn over 3 corners of the ignition transformer 80, the fourth corner is open. The sheet metal strip of the primary winding 86 is thus wrapped around a three-quarters turn around the outer contour of the ignition transformer and ends in each case a small piece in front of the fourth corner. The sheet-metal strip of the primary winding 86 has the above-mentioned tabs 866, 867, 868 and 869, which in the lateral direction of Blechbandes are attached. The four tabs are used for mechanical attachment of the ignition transformer 80, this can be soldered to a board of the ignition electronics 910 as a flat SMD tab or Lötfahne. But the tabs can also have a further 90 ° bend, the tabs are then inserted through the board of the ignition electronics 910, and on the other side verclincht, twisted or soldered, as shown in Fig. 12. The two ends of the sheet metal strip of the primary winding 86 are bent with a radius of about 180 ° to the outside, so that the ends again point away from the fourth corner. In Fig. 12, the two ends are bent by about 90 ° to the outside and the radii are marked 8620 and 8640 respectively. At the outer end of the sheet metal strip each a laterally projecting tab 862, 864 is mounted, which serves the electrical contact. In Fig. 12, an alternative embodiment of the two tabs 862, 864 is shown. The soft connection by means of the 180 ° radius of the two radii 8620 and 8640 voltages in the connection between the primary winding and the circuit board, which can be caused by temperature fluctuations, collected. The tabs are preferably soldered onto the board of the ignition electronics 910 like an SMD component. By the above-described 180 ° bend of the
Blechbandes wird die Lötstelle nicht mit den beschriebenen mechanischen Spannungen belastet, und die Bruch- und Ermüdungsgefahr der Lötstelle ist sehr stark vermindert. Die alternative Ausführungsform der Laschen 862, 864 hat einen weiteren 270° Radius in der Lasche selbst, der die mechanischen Spannungen im zusammengebauten Zustand weiter vermindert. In der Mitte des hohlzylindrischen inneren Teils des Ferritkerns ist ein Kontaktkörper 85 eingebracht, der den elektrischen Kontakt zwischen dem Gasentladungslampenbrenner 50 und dem inneren Ende der Sekundärwicklung 87 (nicht gezeigt) herstellt. Der Kontaktkörper 85 besteht aus einem gebogenen Blechteil, welches mit der sockelnahen Stromzuführung 56 des Gasentladungslampenbrenners 50 verbunden ist. Der Kontaktkörper 85 weist an seinem brennerfernen Ende zwei Dachflächen zum Kontaktieren der Hochdruckentladungslampenelektrode auf. Bevorzugt weist der Kontaktkörper 85 an zwei gegenüberliegenden Seiten des brennerfernen Endes zwei Dachflächen 851 und 852 auf, die satteldachförmig gegeneinander geneigt sind, und an den Enden, an denen sich die beiden Dachflächen berühren so ausgeformt sind, dass ein Stromzuführungsdraht 56 des Hochdruckgasentladungslampenbrenners 50 zentriert geklemmt wird. Dazu sind die beiden Dachflächen 851 und 852 an den Enden, an denen sich die beiden Dachflächen 851, 852 berühren, mit einer V-förmigen Kontur versehen. Die Kontur kann aber ebenso rund oder in einer anderen geeigneten Weise ausgearbeitet sein. Zur Montage wird der Stromzuführungsdraht 56 durch den Kontaktkörper 85 hindurch gesteckt, auf einen vorbestimmten Überstand abgelängt, und dann bevorzugterweise mittels Laser mit dem Kontaktkörper 85 verschweißt.Blechbandes the solder joint is not burdened with the described mechanical stresses, and the risk of breakage and fatigue of the solder joint is greatly reduced. The alternative embodiment of the tabs 862, 864 has a further 270 ° radius in the tab itself which further reduces the mechanical stresses in the assembled condition. In the center of the hollow cylindrical inner part of the ferrite core, a contact body 85 is introduced, which establishes the electrical contact between the gas discharge lamp burner 50 and the inner end of the secondary winding 87 (not shown). The contact body 85 consists of a bent sheet-metal part, which is connected to the socket-near power supply 56 of the gas discharge lamp burner 50. The contact body 85 has at its burner remote end two roof surfaces for contacting the high-pressure discharge lamp electrode. Preferably, the contact body 85 has on two opposite sides of the burner distal end two roof surfaces 851 and 852 which are tilted saddle-roof-shaped against each other, and at the ends where the two roof surfaces touch are formed so that a power supply wire 56 of the high-pressure gas discharge lamp burner 50 centered clamped becomes. For this purpose, the two roof surfaces 851 and 852 are provided with a V-shaped contour at the ends, at which the two roof surfaces 851, 852 touch. However, the contour can also be worked round or in some other suitable way. For mounting, the power supply wire 56 is inserted through the contact body 85 through, cut to a predetermined supernatant, and then preferably welded by laser to the contact body 85.
Fig. 12 zeigt eine perspektivische Ansicht des unteren Teils des Zündtransformators. Die Figur zeigt unter anderem die zweite Ferritkernhälfte 812, die identisch zur ersten Ferritkernhälfte 811 geformt ist. Auch sie ist aus einer quadratischen Seitenwand 8122 aufgebaut, aus der mittig nach innen ein halber Hohlzylinder 8120 her- ausragt. Die Innenseite der quadratischen Seitenwand 8122 weist von außen nach innen verlaufende längliche Vertiefungen 81221 auf. In der Figur ist die brennernahe Seite des Kontaktkörpers 85, mit seiner hexagonalen offenen Form, und dem hindurchlaufenden Stromzuführungsdraht 56 sichtbar. Werden die beiden Hälften zusammengesetzt, entsteht innen ein Hohlzylinder, in den der Kontaktkörper eingebracht ist. Der Ferritkern 81 besitzt nach dem Zusammensetzen die Form einer Tonband- oder Filmspule, nur dass die Außenkontur nicht rund ist, sondern quadratisch mit abgerundeten Ecken.Fig. 12 shows a perspective view of the lower part of the ignition transformer. The figure shows, inter alia, the second ferrite core half 812, which is shaped identically to the first ferrite core half 811. It too is made up of a square side wall 8122, from which half a hollow cylinder 8120 springs in the middle inwards. protrudes. The inside of the square side wall 8122 has outwardly inwardly extending elongated recesses 81221. In the figure, the burner near side of the contact body 85, with its hexagonal open shape, and the passing power supply wire 56 is visible. If the two halves are assembled, a hollow cylinder is formed inside, into which the contact body is inserted. The ferrite core 81 has the shape of a tape or film spool after assembly, except that the outer contour is not round, but square with rounded corners.
An der ersten Ecke weist der Zündtransformator einen ersten Rückschlussferrit 814 auf. Die zweite sowie dritte Ecke ist ebenfalls mit einem zweiten Rückschlussferrit 815 sowie dritten Rückschlussferrit 816 versehen. Die drei Rückschlussferrite werden von der Primärwicklung 86 gehalten. Dazu weist das Blechband der Primärwicklung 86 an den drei Ecken zylinderförmige, nach innen weisende Rundungen 861, 863 und 865 auf, in die die Rückschluss- ferrite 814-816 eingeklemmt sind. Durch das federnd elastisch verformbare Material bleiben die drei Rückschlussferrite 814-816 während der Produktion sicher an ihrem Platz. Die Rückschlussferrite stellen den magnetischen Rückschluss des Zündtransformators 80 dar, durch den die magnetischen Feldlinien im Magnetmaterial gehalten werden, und somit keine Störungen außerhalb des Zündtransformators verursachen können. Dies erhöht zudem die Effizienz des Zündtransformators, insbesondere auch die Höhe der erreichbaren Zündspannung deutlich.At the first corner, the ignition transformer has a first return ferrite 814. The second and third corners are also provided with a second return ferrite 815 and third return ferrite 816. The three return ferrites are held by the primary winding 86. For this purpose, the sheet metal strip of the primary winding 86 at the three corners cylindrical, inwardly facing curves 861, 863 and 865, in which the return ferrite 814-816 are clamped. The spring elastically deformable material keeps the three 814-816 return ferrite securely in place during production. The return ferrites represent the magnetic return of the ignition transformer 80, by which the magnetic field lines are held in the magnetic material, and thus can not cause disturbances outside of the ignition transformer. This also increases the efficiency of the ignition transformer, in particular the amount of achievable ignition significantly.
Fig. 13 zeigt eine perspektivische Ansicht des unterenFig. 13 is a perspective view of the lower one
Teils des Zündtransformators 80 mit sichtbarer Sekundär- wicklung 87, wie sie in die zweite Ferritkernhälfte 812 des Zündtransformators 80 eingelegt ist. Die Sekundärwicklung 87 besteht aus einem isolierten Metallband, das wie ein Film mit einer vorbestimmten Windungszahl auf den filmspulenförmigen Ferritkern aufgewickelt wird, wobei das hochspannungsführende Ende innen zu liegen kommt, durch den Mittelkern des filmspulenförmigen Ferritkerns hindurchgeführt ist und elektrisch leitend mit dem Kontaktkörper 85 verbunden wird. Die Isolation kann allsei- tig auf das Metallband aufgebracht sein, sie kann aber auch aus einer isolierenden Folie bestehen, die mit dem Metallband zusammen aufgewickelt wird. Die isolierende Folie ist dabei vorzugsweise breiter als das Metallband, um einen ausreichenden Isolationsabstand zu gewährleis- ten. Die Metallfolie ist dabei so mit der isolierendenPart of ignition transformer 80 with visible secondary winding 87, as it is inserted into the second ferrite core half 812 of the ignition transformer 80. The secondary winding 87 is made of an insulated metal strip which is wound on the film coil ferrite core like a film having a predetermined number of turns, the high voltage leading end being inside, passed through the center core of the ferrule core and electrically connected to the contact body 85 , The insulation can be applied on all sides to the metal strip, but it can also consist of an insulating film which is wound together with the metal strip. The insulating film is preferably wider than the metal strip, in order to ensure a sufficient insulation distance. The metal foil is thus with the insulating
Folie aufgewickelt, dass sie in der Mitte der isolierenden Folie zum liegen kommt. Dadurch entsteht im Wickelkörper ein spiralförmiger Spalt, der nach dem Tränken beziehungsweise Vergießen mit dem Tränklack beziehungs- weise der Vergussmasse gefüllt ist und so eine exzellente Isolierung der Sekundärwicklung 87 bewirkt.Foil wrapped so that it comes to rest in the middle of the insulating film. This results in the winding body, a spiral gap, which is filled after impregnation or potting with the impregnating lacquer or the potting compound and thus causes an excellent insulation of the secondary winding 87.
Die Sekundärwicklung 87 ist an ihrem inneren hochspannungsführenden Ende 871 mit dem Kontaktkörper 85 verbunden. Das äußere niederspannungsführende Ende 872 der Sekundärwicklung 87 ist mit der Primärwicklung 86 verbunden. Die Verbindungen können durch Löten, Schweißen oder eine andere geeignete Verbindungsart hergestellt werden. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Verbindungen lasergeschweißt. Dazu werden pro Ende vorzugsweise zwei Schweißpunkte appliziert, die die beiden Teile sicher und elektrisch leitend miteinander verbinden. Das innere Ende 871 der Sekundärwicklung 87 geht dabei durch die beiden Hohlzylinderhälften 8110, 8120 des Ferritkerns 81 hindurch, und wird von ihnen beklemmt. Das äußere Ende 872 der Sekundärwicklung 87 ist dabei so mit dem Ende der Primärwicklung 86 verbunden, dass der Wickelsinn derThe secondary winding 87 is connected at its inner high-voltage-carrying end 871 with the contact body 85. The outer low-voltage-carrying end 872 of the secondary winding 87 is connected to the primary winding 86. The connections can be made by soldering, welding or other suitable connection method. In the present embodiment, the joints are laser welded. For this purpose, preferably two welding points are applied per end, which connect the two parts safely and electrically conductive with each other. The inner end 871 of the secondary winding 87 passes through the two hollow cylinder halves 8110, 8120 of the ferrite core 81 therethrough, and is clamped by them. The outer end 872 of the secondary winding 87 is connected to the end of the primary winding 86, that the Wickelsinn the
Sekundärwicklung 87 dem Wickelsinn der Primärwicklung 86 entgegen gerichtet ist. Je nach Anforderung kann das äußere Ende der Sekundärwicklung 87 aber auch mit dem anderen Ende der Primärwicklung 86 verbunden werden, so dass der Wickelsinn der Primär- und der Sekundärwicklung gleich ist.Secondary winding 87 is directed against the winding sense of the primary winding 86 opposite. Depending on the requirement, however, the outer end of the secondary winding 87 can also be connected to the other end of the primary winding 86, so that the winding sense of the primary and the secondary winding is the same.
Im Folgenden soll der Durchmesser und die Höhe des Zündtransformators 80 welcher in der der integrierten Gasentladungslampe 5 untergebracht ist, weitgehend unabhängig von seiner Geometrie und basierend auf den Abmessungen des Ferritkerns definiert werden, um eine einfachere Beschreibung vornehmem zu können. Unter der Höhe des Zündtransformators wird der Abstand zwischen den beiden jeweils wicklungsfernen Außenflächen der beiden Seiten- wände verstanden, was näherungsweise der Summe aus der doppelten Dicke einer Seitenwand sowie der Wicklungsbreite entspricht. Unter dem Durchmesser des Zündtransformators 80 wird im Folgenden unabhängig von der Form der Seitenwände die längste Strecke innerhalb einer der beiden Seitenwände verstanden, wobei die Stecke innerhalb einer beliebigen Ebene liegt, wobei diese Ebene parallel zur Außenfläche der jeweiligen Seitenwand verläuft.Hereinafter, the diameter and the height of the ignition transformer 80 which is housed in the integrated gas discharge lamp 5, largely independent of its geometry and based on the dimensions of the ferrite core to be defined, for a simpler description distinguished. The height of the ignition transformer is understood to be the distance between the two outer surfaces of the two side walls which are remote from the winding, which corresponds approximately to the sum of twice the thickness of a side wall and the width of the winding. Below the diameter of the ignition transformer 80 is understood below regardless of the shape of the side walls, the longest distance within one of the two side walls, wherein the Stecke lies within any plane, said plane being parallel to the outer surface of the respective side wall.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung besitzt der Ferritkern des Zündtransformators eine Höhe von 8 mm und einen Durchmesser von 26 mm. Dabei besitzen die Seitenwände einen Durchmesser von 26 mm und eine Dicke von 2 mm und der Mittelkern einen Durchmesser von 11,5 mm bei einer Höhe von 6 mm. Die Sekundärwicklung besteht aus 42 Windungen einer Kaptonfolie mit 5,5 mm Breite und 55 μm Dicke auf die eine in Längsrichtung zentrierte 4 mm breite und 35 μm dicke Kupferschicht aufgebracht ist. In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführung wird die Sekundärwicklung aus zwei getrennten, über einander gelegten Folien gewickelt, wobei eine 75 μm dicke Kupferfolie und eine 50 μm dicke Kaptonfolie verwendet wird. In beiden Ausführungen ist die Sekundärwicklung elektrisch leitend mit der eine Windung umfassenden Primärwicklung verbunden, wobei die Primärwicklung mit einer eine 800 V Funkenstrecke umfassenden Impulserzeugungseinheit angesteuert wird.In a particularly advantageous embodiment, the ferrite core of the ignition transformer has a height of 8 mm and a diameter of 26 mm. The side walls have a diameter of 26 mm and a thickness of 2 mm and the center core has a diameter of 11.5 mm at a height of 6 mm. The secondary winding consists of 42 turns of a Kapton film 5.5 mm wide and 55 microns thick on a centered in the longitudinal direction 4 mm wide and 35 microns thick copper layer is applied. In a further particularly advantageous embodiment, the secondary winding is wound from two separate, superimposed films, wherein a 75 micron thick copper foil and a 50 micron thick Kapton foil is used. In both embodiments, the secondary winding is electrically connected to the primary winding comprising one turn, the primary winding being driven by a pulse generation unit comprising a 800 V spark gap.
Fig. 14 zeigt eine Explosionsansicht des Zündtransformators 80 in einer zweiten Ausführungsform. Da die zweite Ausführungsform ähnlich zur ersten Ausführungsform des Zündtransformators 80 ist, werden im Folgenden lediglich die Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben. Der Zündtransformator 80 in der zweiten Ausführungsform hat eine runde Form, ähnlich wie bei einer Filmspule. Durch die runde Form entfallen die Rückschlussferrite 814-816, und die Primärwicklung 86 weist eine einfachere Form auf. Die Lateral abstehenden Laschen für die mecha- nische Befestigung des Transformators sind hier als SMD- Laschen ausgeführt, die eine 270°-Biegung aufweisen, um die Lötstellen vor zu großen mechanischen Spannungen zu schützen. Die beiden Laschen 862, 864 zur elektrischen Kontaktierung sind in gleicher Weise ausgeführt und radial am Umfang des Zündtransformators 80 angeordnet. Der Ferritkern 82 der zweiten Ausführungsform ist drei- teilig ausgeführt, er weist einen hohlzylinderförmigen Mittelkern 821 auf, der an seinen beiden Enden von runden Platten 822 abgeschlossen wird. Die runden Platten 822 kommen zentrisch auf dem Hohlzylinder 821 zu liegen, somit ergibt sich die oben beschriebene Filmspulenform. Der Hohlzylinder weist einen Schlitz 823 auf (in der Fig. nicht zu sehen) , um das Innere Ende der Sekundärwicklung 87 ins Innere des Hohlzylinders hindurchführen zu können.14 shows an exploded view of the ignition transformer 80 in a second embodiment. Since the second embodiment is similar to the first embodiment of the ignition transformer 80, only the differences from the first embodiment will be described below. The ignition transformer 80 in the second embodiment has a round shape, similar to a film coil. The round shape eliminates the return ferrite 814-816, and the primary winding 86 has a simpler shape. The laterally protruding tabs for the mechanical fastening of the transformer are here designed as SMD tabs which have a 270 ° bend in order to protect the solder joints from excessive mechanical stresses. The two tabs 862, 864 for electrical contacting are designed in the same way and arranged radially on the circumference of the ignition transformer 80. The ferrite core 82 of the second embodiment is three it has a hollow cylindrical central core 821, which is closed at its two ends by round plates 822. The circular plates 822 come to lie centrally on the hollow cylinder 821, thus resulting in the above-described film coil form. The hollow cylinder has a slot 823 (not visible in the figure) in order to be able to pass the inner end of the secondary winding 87 into the interior of the hollow cylinder.
Fig. 15 zeigt eine Schnittansicht der zweiten Ausfüh- rungsform des Zündtransformators 80. Hier ist der Aufbau des Ferritkerns 81 gut nachzuvollziehen . In dieser Ansicht ist auch der Schlitz 823 zu erkennen, durch den das innere Ende der Sekundärwicklung 87 hindurchgeführt wird.15 shows a sectional view of the second embodiment of the ignition transformer 80. Here, the structure of the ferrite core 81 is easy to understand. In this view, the slot 823 can be seen, through which the inner end of the secondary winding 87 is passed.
Fig. 16 zeigt eine Explosionsansicht des Zündtransforma- tors in einer dritten runden Ausführungsform mit zweiwindiger Primärwicklung. Da die dritte Ausführungsform sehr ähnlich zur zweiten Ausführungsform des Zündtransformators 80 ist, werden im Folgenden lediglich die Unterschiede zur zweiten Ausführungsform beschrieben. In der dritten Ausführungsform weist der Zündtransformator 80 eine Primärwicklung mit zwei Windungen auf. Das Metallband der Primärwicklung 86 geht also knapp zweimal um den Zündtransformator herum. An den beiden Enden sind wiederum Laschen zur elektrischen Kontaktierung des Zündtrans- formators 80 angebracht, die als SMD-Variante ausgeführt sind. Die Laschen zur mechanischen Befestigung des Zündtransformators 80 fehlen in dieser Ausführungsform, der Zündtransformator 80 muss also anderweitig mechanisch fixiert werden. Dies kann zum Beispiel durch eine Ein- klemmung des Zündtransformators 80 bewerkstelligt werden, wie dies in Fig. 3 angedeutet ist. Der Zündtransformator 80 ist hier zwischen den Sockel 70 und die Sockelplatte 74 geklemmt. Die Sockelplatte 74 weist hierzu einen Sockelplattendom 741 auf, eine Erhöhung auf der Sockelplatte, die den Zündtransformator 80 im eingebauten Zustand beklemmt. Der Vorteil dieser Bauweise ist die gute Entwärmung des Zündtransformators 80. Dieser kann im Betrieb sehr heiß werden, da er sehr nahe am Gasentladungslampenbrenner 50 der integrierten Gasentladungslampe 5 sitzt. Durch die thermisch gut leitfähige Sockelplatte 74 kann ein Teil der Wärme, die vom Gasentladungslampenbrenner 50 in den Zündtransformator 80 eingebracht wird, wieder abgeführt werden und der Zündtransformator 80 wirksam gekühlt werden.16 shows an exploded view of the ignition transformer in a third round embodiment with a two-winding primary winding. Since the third embodiment is very similar to the second embodiment of the ignition transformer 80, only the differences from the second embodiment will be described below. In the third embodiment, the ignition transformer 80 has a primary winding with two turns. The metal strip of the primary winding 86 thus passes almost twice around the ignition transformer. At the two ends in turn tabs for electrical contacting of the ignition transformer 80 are mounted, which are designed as an SMD variant. The tabs for mechanical attachment of the ignition transformer 80 are missing in this embodiment, the ignition transformer 80 must therefore be otherwise mechanically fixed. This can be achieved, for example, by clamping the ignition transformer 80, as indicated in FIG. 3. The ignition transformer 80 is clamped here between the base 70 and the base plate 74. The base plate 74 has for this purpose a base plate dome 741, an increase on the base plate, which clamps the ignition transformer 80 in the installed state. The advantage of this design is the good heat dissipation of the ignition transformer 80. This can be very hot during operation because it sits very close to the gas discharge lamp burner 50 of the integrated gas discharge lamp 5. By the thermally well conductive base plate 74, a portion of the heat that is introduced from the gas discharge lamp burner 50 in the ignition transformer 80, be discharged again and the ignition transformer 80 are effectively cooled.
Fig. 17 zeigt eine Schnittansicht des Zündtransformators 80 in einer dritten runden Ausführungsform mit zweiwindiger Primärwicklung. Diese Schnittansicht zeigt wiederum sehr gut den Kernaufbau des Ferritkerns 82. Der Ferritkern 82 ist wie in der zweiten Ausführungsform aus drei Teilen aufgebaut, aus einem Mittelkern 824 und zwei Platten 825, 826. Der Mittelkern 824 ist ebenfalls Hohl- zylindrisch und weist an einem Ende einen Absatz 827 auf, der in einen runden Ausschnitt der ersten Platte 825 eingreift und diese auf dem Mittelkern 824 fixiert. Eine zweite Platte 826 weist ebenfalls einen runden Ausschnitt auf, dessen Innenradius dem Außenradius des Mittelkerns 824 entspricht. Diese Platte wird nach der Montage der Sekundär- und der Primärwicklung auf dem Mittelkern aufgesteckt und dadurch fixiert. Die Platte wird soweit aufgesteckt, bis sie auf der Sekundärwicklung zu liegen kommt, um einen möglichst guten magnetischen Fluss im Zündtransformator 80 zu erreichen. Asymmetrischer ZündpulsFig. 17 shows a sectional view of the ignition transformer 80 in a third round embodiment with two-winding primary winding. Again, this sectional view shows very well the core structure of the ferrite core 82. The ferrite core 82 is composed of three parts, as in the second embodiment, a center core 824 and two plates 825, 826. The center core 824 is also hollow cylindrical and has one end a shoulder 827 which engages a round cutout of the first plate 825 and fixes it on the center core 824. A second plate 826 also has a round cutout whose inner radius corresponds to the outer radius of the center core 824. This plate is attached after mounting the secondary and the primary winding on the center core and thereby fixed. The plate is plugged in until it comes to rest on the secondary winding in order to achieve the best possible magnetic flux in the ignition transformer 80. Asymmetrical ignition pulse
Im Folgenden wird die Arbeitsweise des Zündgerätes der integrierten Gasentladungslampe 5 erklärt.The operation of the ignitor of the integrated gas discharge lamp 5 will be explained below.
Fig. 18a zeigt das schematische Schaltbild eines unsym- metrischen Impulszündgerätes nach dem Stand der Technik. Beim unsymmetrischen Zündgerät ist der Zündtransformator TIP in eine der Zuleitungen des Gasentladungslampenbrenners 50, der hier als Ersatzschaltbild dargestellt ist, geschaltet. Dies hat einen Zündpuls zur Folge, der vom Massebezugspotential, das meistens mit der anderen Zuleitung des Gasentladungslampenbrenners verbunden ist, nur in eine , Richtung' eine Spannung erzeugt; es wird also entweder ein gegenüber dem Massebezugspotential positiver Spannungspuls oder ein gegenüber dem Massebezugspotential negativer Spannungspuls erzeugt. Die Funktionsweise eines unsymmetrischen Impulszündgerätes ist weithin bekannt und soll hier nicht weiter erläutert werden. Die unsymmetrische Spannung ist für einseitig gesockelte Lampen gut geeignet, da die Zündspannung lediglich an einer der beiden Gasentladungslampenbrennerelektroden anliegt.FIG. 18 a shows the schematic circuit diagram of an asymmetrical pulse ignition device according to the prior art. In the case of the asymmetrical ignitor, the ignition transformer T IP is connected to one of the supply lines of the gas discharge lamp burner 50, which is shown here as an equivalent circuit diagram. This results in a firing pulse which produces voltage only in one 'direction' from the ground reference potential, which is usually connected to the other supply line of the gas discharge lamp burner; In other words, either a voltage pulse which is positive with respect to the ground reference potential or a voltage pulse which is negative with respect to the ground reference potential is generated. The operation of an unbalanced pulse ignition device is well known and will not be explained further here. The unbalanced voltage is well suited for single-ended lamps, as the ignition voltage is applied only to one of the two gas discharge lamp burner electrodes.
Hierfür wird regelmäßig die sockelnahe Elektrode gewählt, da sie nicht berührbar ist und somit bei einer unsachgemäßen Nutzung kein Gefährdungspotential für den Menschen darstellt. Am üblicherweise offen geführten Rückleiter liegt keine für den Menschen gefährliche Spannung an, somit gewährleistet eine mit einem unsymmetrischen Zündgerät betriebene Lampe eine gewisse Sicherheit. Das unsymmetrische Zündgerät weist jedoch den Nachteil auf, die komplette Zündspannung an eine Gasentladungslampen- elektrode anzulegen. Damit steigen die Verluste durch Koronaentladungen und andere durch die Hochspannung bedingten Effekte. Dies bedeutet, dass nur ein Teil der erzeugten Zündspannung wirklich am Gasentladungslampenbrenner 50 anliegt. Es muss somit eine höhere Zündspannung erzeugt werden als notwendig, was aufwendig und teuer ist.For this purpose, the pedestal near electrode is chosen regularly, since it is not touchable and thus in case of improper use is no hazard to humans. At the normally open guided return conductor is not dangerous for humans voltage, thus ensuring a powered with a single-ended ignitor lamp ensures a certain security. However, the asymmetrical ignitor has the disadvantage of applying the complete ignition voltage to a gas discharge lamp electrode. Thus, the losses increase by corona discharges and others by the high voltage conditional effects. This means that only part of the generated ignition voltage is actually applied to the gas discharge lamp burner 50. It must therefore be generated a higher ignition voltage than necessary, which is complicated and expensive.
Fig. 18b zeigt das schematische Schaltbild eines symmetrischen Impulszündgerätes nach dem Stand der Technik. Das symmetrische Impulszündgerät weist einen Zündtransformator TIP auf, der zwei Sekundärwicklungen besitzt, die zusammen mit der Primärwicklung magnetisch gekoppelt sind. Die beiden Sekundärwicklungen sind so orientiert, dass sich die erzeugte Spannung beider Sekundärwicklungen an der Lampe aufaddiert. Damit ist die Spannung in etwa hälftig auf die beiden Gasentladungslampenelektroden verteilt.Fig. 18b shows the schematic diagram of a symmetrical Impulszündgerätes according to the prior art. The symmetrical pulse ignition device has an ignition transformer T IP , which has two secondary windings, which are magnetically coupled together with the primary winding. The two secondary windings are oriented so that the generated voltage of both secondary windings adds to the lamp. Thus, the voltage is distributed in about half of the two gas discharge lamp electrodes.
Wie oben schon erwähnt, verringern sich damit die Verluste durch Koronaentladungen und andere parasitäre Effekte. Die Ursache für die i. A. höhere Zündspannung bei der symmetrischen Impulszündung wird erst bei einer näheren Betrachtung der parasitären Kapazitäten ersichtlich. Dazu wird das Lampenersatzschaltbild des Gasentladungslampenbrenners 50 in Fig. 18b betrachtet. Ein großer, wenn nicht sogar der größte Anteil der parasitären Lampenkapazität CLa wird nicht durch die Lampe selbst, sondern durch die Verbindung zwischen Lampe und Zündeinheit verursacht, beispielsweise durch die Lampenleitungen. Diese besitzen jedoch nicht nur parasitäre Kapazitäten von Leiter zu Leiter, sondern auch zwischen Leiter und Umgebung. Geht man vereinfachend von einer Beschreibung mit konzentrierten Energiespeichern aus, lassen sich die parasitären Kapazitäten zwischen den beiden Leitern bzw. den beiden Gasentladungslampenelektrode zu CLa,2 zusammenfassen, wie in Fig. 18b gezeigt. Die jeweils zwischen Leiter und Umgebung vorhandenen parasitären Kapazitäten werden durch CLa,i bzw. CLa,3 modelliert. Im Folgenden wird das Potential der Umgebung, beispielsweise des Gehäuses, als räumlich konstant angesehen und durch das Erdungssymbol dargestellt, auch wenn dies nicht mit dem PE bzw. PEN im Sinne eines Niederspannungsnetzes übereinstimmen muss. Darüber hinaus soll von einem symmetrischen Aufbau und damit von CLa,i = CLa,3 ausgegangen werden. Die parasitäre Lampenkapazität ergibt sich nach dem erweiterten Ersatzschaltbild zu CLa,2 + 1/2 CLa,i.As mentioned above, the losses are reduced by corona discharges and other parasitic effects. The cause of the i. A. Higher ignition voltage in the case of symmetrical pulse ignition is only apparent after a closer look at the parasitic capacitances. For this purpose, the lamp equivalent circuit diagram of the gas discharge lamp burner 50 is considered in FIG. 18b. A large, if not the largest portion of the parasitic lamp capacitance C La is not caused by the lamp itself, but by the connection between the lamp and the ignition unit, for example by the lamp lines. However, these not only have parasitic capacitances from conductor to conductor, but also between conductor and environment. If one assumes a simplification of a description with concentrated energy storage, the parasitic capacitances between the two conductors or the two gas discharge lamp electrode to C La , 2 summarize, as shown in Fig. 18b. The respective parasitic capacitances present between the conductor and the environment are modeled by C La , i and C La , 3, respectively. In the following, the potential of the environment, for example of the housing, is regarded as spatially constant and represented by the grounding symbol, even if this does not have to match the PE or PEN in the sense of a low-voltage network. In addition, it should be assumed that a symmetrical structure and thus of C La , i = C La , 3. The parasitic lamp capacitance results according to the extended equivalent circuit diagram for C La , 2 + 1/2 C La , i.
Der Unterschied zwischen der unsymmetrischen Impulszündung und der symmetrischen Impulszündung wird deutlich, wenn man berücksichtigt, dass auch der Wandler sowie die Zündeinheit parasitäre Kapazitäten gegenüber der Umgebung aufweisen. Diese werden teilweise absichtlich erhöht (z. B. Netzfilter) und sind im Allgemeinen wesentlich größer als die oben betrachteten parasitären Kapazitäten der Lampe gegenüber der Umgebung, und daher kann vereinfachend für die Betrachtung der Zündung von einer auf Umgebungspotential befindlichen Elektronik ausgegangen werden. Unter Vernachlässigung der Spannung UW sind damit im Fall der unsymmetrischen Zündung CLa,i und CLa,2 auf die Zündspannung aufzuladen, wohingegen bei der symmetrischen Zündung CLa,2 auf die Zündspannung und CLa,i sowie CLa,3 jeweils auf die halbe Zündspannung aufzuladen sind. Unter der Annahme eines symmetrischen Aufbaus, d.h. CLa,i = CLa,3, ist damit für die Aufladung der parasitären Kapazi- täten bei der symmetrischen Impulszündung weniger Energie erforderlich als für die unsymmetrische Variante. Im Extremfall CLa,i = CLa,3 >> CLa,2 hat die Zündeinheit nach Fig. 18a, verglichen mit der nach Fig. 18b, nahezu die doppelte Energie bereit zu stellen.The difference between the unbalanced pulse ignition and the symmetrical pulse ignition is clear, taking into account that the converter and the ignition unit also have parasitic capacitances with respect to the environment. These are in part intentionally increased (eg, line filters) and are generally much larger than the parasitic capacitances of the lamp as viewed above with respect to the environment, and therefore, for simplicity, consideration can be given to ignition from ambient potential electronics. Neglecting the voltage UW, in the case of the asymmetrical ignition C La , i and C La , 2 are therefore charged to the ignition voltage, whereas in the case of the symmetrical ignition C La , 2 to the ignition voltage and C La , i and C La , 3 respectively are to be charged half the ignition voltage. Assuming a symmetrical structure, ie C La , i = C La , 3, less energy is required for the charging of the parasitic capacitances in the symmetric pulse ignition than for the asymmetrical variant. in the Extreme case C La , i = C La , 3 >> C La , 2, the ignition unit of Fig. 18a, compared to that of Fig. 18b, to provide almost twice the energy.
Ein weiterer Vorteil der symmetrischen Zündung liegt in der geringeren erforderlichen Isolationsfestigkeit gegenüber der Umgebung, da die auftretenden Spannungen Uisoi,i und Uisoi,2 nur den halben Wert im Vergleich zur Spannung Uisoi im Fall der unsymmetrischen Zündung aufweisen. Dies zeigt zugleich den Nachteil der symmetrischen Impulszün- düng und den Grund dafür, weshalb sie häufig nicht eingesetzt werden kann: Im Fall der symmetrischen Zündung führen beide Lampenanschlüsse Hochspannung, was oftmals aus Sicherheitsgründen unzulässig ist, da bei vielen Lampen- bzw. Sockelkonstruktionen einer der beiden Lam- penanschlüsse, üblicherweise der Lampenferne, der dann als „Lampenrückleiter" bezeichnet wird, berührt werden kann .Another advantage of the symmetrical ignition is the lower required insulation resistance to the environment, since the occurring voltages Ui so i, i and Ui so i, 2 have only half the value compared to the voltage Ui so i in the case of asymmetrical ignition. This also shows the disadvantage of symmetrical pulse ignition and the reason why it can not be used frequently. In the case of symmetrical ignition, both lamp terminals carry high voltage, which is often inadmissible for safety reasons, since in many lamp or base constructions one of the both lamp terminals, usually the lamp remote, which is then called "lamp return", can be touched.
Dies zeigt, dass das symmetrische Zündverfahren optimal für zweiseitig gesockelte Gasentladungslampen geeignet ist, die schon vom mechanischen Aufbau her symmetrisch ausgelegt sind. Bei einer einseitig gesockelten Gasentladungslampe besteht, wie vorher schon erwähnt, das Problem der Zündspannung, die an der offenen, vom Benutzer erreichbaren sockelfernen Gasentladungslampenelektrode anliegt. Ein weiteres Problem ist die an der sockelfernen Gasentladungslampenelektrode anliegende Spannung bezüglich des Potentials des Reflektors. Der Reflektor, in den die Gasentladungslampe eingebaut ist, ist üblicherweise geerdet. Somit liegt im Zündmoment eine hohe Spannung zwischen dem Rückleiter der sockelfernen Elektrode und dem Reflektor an. Dies kann zu Überschlägen auf den Reflektor führen, die Fehlfunktionen zur Folge haben. Aus diesen Gründen ist eine symmetrische Zündung für einseitig gesockelte Gasentladungslampen ungeeignet.This shows that the symmetrical ignition method is optimally suited for double-ended gas discharge lamps, which are designed to be symmetrical in terms of mechanical design. In a single ended gas discharge lamp, as previously mentioned, there is the problem of ignition voltage applied to the open user-reachable gas discharge lamp electrode. Another problem is the voltage applied to the remote base gas discharge lamp electrode voltage with respect to the potential of the reflector. The reflector in which the gas discharge lamp is installed is usually grounded. Thus, a high voltage between the return conductor of the base remote electrode and the reflector is in the ignition. This can lead to rollovers on the Reflector lead that cause malfunction. For these reasons, symmetrical ignition is unsuitable for single capped gas discharge lamps.
Darüber hinaus ist anzumerken, dass der Isolationsaufwand nichtlinear mit der zu isolierenden Spannung ansteigt.In addition, it should be noted that the insulation effort increases non-linearly with the voltage to be isolated.
Bedingt durch nichtlineare Effekte in Isolierstoffen muss typischerweise bei einer Verdoppelung der Spannung der Abstand zwischen zwei Leitern mehr verdoppelt werden um keinen Überschlag/Durchschlag zu erhalten.Due to non-linear effects in insulating materials, when the voltage is doubled, the distance between two conductors typically has to be doubled more in order to avoid flashover.
Neben dem oben betrachteten, rein kapazitiven Verhalten der Umgebung bzw. der beteiligten Isolierstoffe, kann, ab einer bestimmten Spannung bzw. den sich ergebenden Feldstärken in den Isolierstoffen sowie an deren Grenzflächen, eine Wirkleistungsumsetzung in den Isolierstoffen z.B. durch Koronaentladungen, Teilentladungen etc. nicht mehr vernachlässigt werden. In den obigen Ersatzschaltbildern sind parallel zu den Kapazitäten zusätzliche nichtlineare Widerstände zu ergänzen. Auch unter diesem Aspekt ist die symmetrische Impulszündung der unsymmetri- sehen vorzuziehen.In addition to the above-considered, purely capacitive behavior of the environment or the insulating materials involved, can, starting from a certain voltage or the resulting field strengths in the insulating materials and at their interfaces, a real power conversion in the insulating materials, e.g. Corona discharges, partial discharges, etc. are no longer neglected. In the above equivalent circuit diagrams, additional non-linear resistors are to be added parallel to the capacitances. From this point of view, the symmetrical impulse ignition is preferable to the asymmetrical one.
Abschließend sei die Beobachtung angeführt, dass ab einer bestimmten Spannungsbelastung des Isolierstoffes dieser erheblich schneller altert und daher im Fall einer geringfügigen Spannungsreduktion bereits mit einer deutlich erhöhten Lebensdauer gerechnet werden kann.Finally, the observation is given that, starting from a certain stress load of the insulating material, it ages considerably faster and, in the case of a slight reduction in stress, a significantly increased service life can therefore already be expected.
Einen guten Kompromiss, der die Vorteile beider Zündverfahren in sich vereint, stellt die asymmetrische Impulszündung dar, wie sie in Fig. 19 in schematischer Darstellung zu sehen ist. Sie besitzt einen ähnlichen Aufbau wie eine symmetrische Zündung, allerdings besitzen die beiden Sekundärwicklungen unterschiedlich große Windungszahlen. Der Nachteil des symmetrischen Zündverfahrens ist ja vor allem, dass ein versehentliches Berühren des Rückleiters während der Zündung und damit die Berührung eines hoch- spannungsführenden Metallteils durch den Anwender nicht ausgeschlossen werden kann. Bei der integrierten Gasentladungslampe 5, die die oben beschriebene Scheinwerferschnittstelle nach Fig. 5 aufweist, kann dies ausgeschlossen werden, da die Spannungsversorgung der Elektro- nik erst mit dem Einsetzen in den Scheinwerfer erfolgt. Somit ist es unmöglich, bei intaktem Scheinwerfer den Rückleiter der sockelfernen Elektrode zu berühren, wenn er Spannung führt. Wie oben schon erwähnt, ist eine symmetrische Zündung auch hier nicht möglich, da Über- schlage auf den üblicherweise geerdeten Reflektor befürchtet werden müssen. Es wird daher eine asymmetrische Zündung vorgeschlagen, die z.B. Η der Zündspannung auf die sockelnahe Elektrode gibt, und z.B. 1^ der Zündspannung auf die sockelferne Elektrode. Das genaue Spannungs- Verhältnis zwischen den Elektroden des Gasentladungslampenbrenners 50, also der der sockelnahen ersten Lampenelektrode und der sockelfernen zweiten Lampenelektrode hängt dabei von vielen Faktoren, der Lampengröße und der Sockelkonstruktion ab. Das Spannungsverhältnis zwischen der sockelnahen ersten Lampenelektrode und der sockelfernen zweiten Lampenelektrode kann dabei von 22:1 bis zu 5:4 reichen. Über der Rückleiter-Sekundärwicklung IPSR des Zündtransformators TΣP werden bevorzugt Spannungen von 2..8 kV erzeugt, und über der Hinleiter- Sekundärwicklung IPSH des Zündtransformators TΣP werden bevorzugt Spannungen von 23..17 kV erzeugt. Damit ergeben sich bevorzugte Übersetzungsverhältnisse zwischen den beiden Sekundärwicklungen ungleich 1, nämlich niPSR : niPSH = 2:23 ... 8:17. Dies kann auch als Gleichung nIPSR = 0, 04..0, 8*nipSH ausgedrückt werden. Damit ist der Aufbau zwar dem eines symmetrischen Zünders ähnlich, allerdings sind die Sekundärwicklungen nicht gleichmäßig verteilt.A good compromise, which combines the advantages of both ignition methods in itself, represents the asymmetric pulse ignition, as can be seen in Fig. 19 in a schematic representation. It has a similar structure as a symmetrical ignition, but the two have Secondary windings different numbers of turns. The disadvantage of the symmetrical ignition method is, above all, that an accidental contact with the return conductor during ignition and thus the contact of a high-voltage-carrying metal part by the user can not be excluded. In the case of the integrated gas discharge lamp 5, which has the above-described headlight interface according to FIG. 5, this can be ruled out since the power supply of the electronics does not take place until it has been inserted into the headlight. Thus, it is impossible to touch the return conductor of the remote base electrode with intact headlight when it leads to voltage. As already mentioned above, a symmetrical ignition is not possible here as well, since surges on the usually grounded reflector must be feared. It is therefore proposed an asymmetric ignition, for example, Η the ignition voltage on the base near the electrode, and eg 1 ^ the ignition voltage to the base remote electrode. The exact voltage ratio between the electrodes of the gas discharge lamp burner 50, that is, the socket near the first lamp electrode and the socket remote second lamp electrode depends on many factors, the lamp size and the base construction. The voltage ratio between the sockelahen first lamp electrode and the sockelfernen second lamp electrode can range from 22: 1 to 5: 4. On the return conductor secondary winding of the ignition transformer T IPSR ΣP voltages from 2..8 kV are preferably generated, and the Hinleiter- secondary winding of the ignition transformer T IPSH ΣP voltages of 23..17 kV are preferably generated. This results in preferred transmission ratios between the two secondary windings not equal to 1, namely ni PSR : ni PSH = 2:23 ... 8:17. This can also be expressed as equation n IPSR = 0, 04..0, 8 * nip S H. Thus, the structure is similar to that of a symmetrical igniter, but the secondary windings are not evenly distributed.
Die Zahl der Primärwindungen np des Zündtransformators TΣP liegt dabei bevorzugt zwischen 1 und 4, die Summe der Windungszahlen beider Sekundärwicklungen IPSH und IPSR liegt bevorzugt zwischen 40 und 380.The number of primary windings n p of the ignition transformer T ΣP is preferably between 1 and 4, the sum of the number of turns of both secondary windings IPSH and IPSR is preferably between 40 and 380.
Die Impulszündeinheit Z in Fig. 19 ist aus dem Stand der Technik weithin bekannt und wird hier somit nicht näher erläutert. Sie besteht dabei aus mindestens einem Kondensator, welcher über ein Schaltelement an die Primärwicklung des Zündtransformators geschaltet wird. Dabei wird bevorzugt ein Schaltelement mit einer Nenn-The pulse ignition unit Z in FIG. 19 is well known from the prior art and will therefore not be explained in detail here. It consists of at least one capacitor which is connected via a switching element to the primary winding of the ignition transformer. In this case, a switching element with a nominal
Auslösespannung zwischen 350V und 1300V verwendet. Dies kann eine Schaltfunkenstrecke oder ein Thyristor mit entsprechender Ansteuerschaltung sein. In der vorliegenden ersten Ausführungsform besitzt der Zündtransformator TIP ein Übersetzungsverhältnis niPP: nipSR: niPSH von 1:50:150 Windungen, der mit einer Zündeinheit Z basierend auf einer 400 V Funkenstrecke, das heißt mit einer Funkenstrecke mit einer nominellen Auslösespannung von 400 V, betrieben wird. Der Zündtransformator TΣP liefert an der sockelfernen Elektrode des Gasentladungslampenbrenners 50 eine Spitzenspannung von +5 kV gegen Erde und an der sockelnahen Elektrode des Gasentladungslampenbrenners 50 eine Spitzenspannung von -15 kV gegen Erde.Trigger voltage between 350V and 1300V used. This can be a switching spark gap or a thyristor with a corresponding drive circuit. In the present first embodiment, the ignition transformer T IP has a transmission ratio ni PP : nip SR : ni PSH of 1: 50: 150 turns, with an ignition unit Z based on a 400 V spark gap, ie with a spark gap with a nominal tripping voltage of 400 V, is operated. The ignition transformer T ΣP supplies a peak voltage of +5 kV to earth at the non-pedestal electrode of the gas discharge lamp burner 50 and a peak voltage of -15 kV to ground at the base near the electrode of the gas discharge lamp burner 50.
In einer weiteren zweiten Ausführungsform ist der Zünd- transformator mit einem Übersetzungsverhältnis von 3:50:100 Windungen ausgeführt, und wird mit einer Zündeinheit Z basierend auf einer 800 V Funkenstrecke betrieben. Dieser liefert an der sockelfernen Elektrode des Gasentladungslampenbrenners 50 eine Spitzenspannung von - 8 kV gegen Erde und an der sockelnahen Elektrode desIn a further second embodiment, the ignition transformer with a transmission ratio of 3: 50: 100 turns performed and is operated with an ignition Z based on a 800 V spark gap. This supplies at the remote base electrode of the gas discharge lamp burner 50 a peak voltage of - 8 kV to ground and to the socket near the electrode
Gasentladungslampenbrenners 50 eine Spitzenspannung von +16 kV gegen Erde.Gas discharge lamp burner 50 a peak voltage of +16 kV to ground.
Fig. 20 zeigt das schematische Schaltbild einer erweiterten Schaltung der integrierten Gasentladungslampe 5. Hier sind eine oder zwei nichtsättigende Drosseln LNSi und LNS2 jeweils zwischen das hochspannungsführende Ende jeweils einer Sekundärwicklung und dem jeweiligen Brenneran- schluss geschaltet, um Störimpulse mit hohen Spannungsspitzen (sogenannte Glitches) zu verhindern. Dabei werden Induktivitätswerte von 0,5uH bis 25uH, vorzugsweise von IuH bis 8uH verwendet. Darüber hinaus kann direkt parallel zum Gasentladungslampenbrenner und somit zwischen den Gasentladungslampenbrenner und die nichtsättigenden Drosseln ein hochspannungsfester Kondensator CB (ein sogenannter „Brenner-Kondensator") geschaltet werden.FIG. 20 shows the schematic circuit diagram of an extended circuit of the integrated gas discharge lamp 5. Here, one or two non-saturating inductors L NS i and L NS 2 are respectively connected between the high-voltage leading end of a respective secondary winding and the respective burner terminal, in order to generate interference pulses with high voltage peaks (so-called glitches) to prevent. Inductance values of 0.5uH to 25uH, preferably of 1uH to 8uH are used. In addition, a high-voltage-resistant capacitor C B (a so-called "burner capacitor") can be connected directly in parallel with the gas discharge lamp burner and thus between the gas discharge lamp burner and the non-saturating reactor.
Dieser besitzt üblicherweise eine Kapazität kleiner 22pF um den Zündimpuls nicht zu stark zu bedampfen. Vorzugsweise weist er eine Kapazität zwischen 3pF und 15pF auf. Der Kondensator kann konstruktiv durch eine entsprechende Anordnung und Ausgestaltung der umspritzen Lampenstromzu- führungen beispielsweise in Form von Platten realisiert werden. Der Kondensator hat zwei positive Einflüsse: Zum einen ist er für das EMV-Verhalten der Lampe von Vorteil, da hochfrequente Störungen die durch die Lampe erzeugt werden direkt am Ort der Entstehung kurzgeschlossen werden, zum anderen gewährleistet er einen niederohmige- ren Durchbruch des Brenners, was insbesondere eine Übernahme durch die Betriebsschaltung 20 erleichtert.This usually has a capacity of less than 22pF in order not to steam the ignition pulse too much. Preferably, it has a capacity between 3pF and 15pF. The capacitor can be structurally realized by a corresponding arrangement and design of the encapsulated Lampenstromzu- guides, for example in the form of plates. The capacitor has two positive influences: On the one hand, it is advantageous for the EMC behavior of the lamp, since high-frequency disturbances generated by the lamp are short-circuited directly at the place of formation, on the other hand, it ensures a low-resistance ren breakthrough of the burner, which facilitates in particular a takeover by the operating circuit 20.
Mittels eines Rückschluss-Kondensators CRS, mit einem Kapazitätswert, der vorzugsweise zwischen 68pF und 22nF liegt, wird für die durch den Zündtransformator TΣP erzeugten sehr schnellen Pulse ein Abschluss des Impulszünders gegenüber dem EVG erreicht, der eine sehr niedrige Impedanz aufweist. Dadurch liegen die erzeugten Hochspannungszündimpulse in sehr guter Näherung vollständig am Brenner an. Der Rückschluss-Kondensator CRS bildet zusammen mit einer Rückleiterdrossel LR einen Tiefpass. Dieser wirkt elektromagnetischen Störungen entgegen und schützt den EVG-Ausgang vor unzulässig hohen Spannungen. Die erweiterte Schaltung weist ebenfalls eine stromkompen- sierte Drossel LSκ auf, die ebenfalls elektromagnetischen Störungen entgegen wirkt. Eine Suppressordiode DTr, auch Klemmdiode genannt, begrenzt die aufgrund des Zündvorgangs an der Betriebsschaltung 20 entstehende Spannung und schützt somit den Ausgang der Betriebsschaltung 20.By means of a conclusion capacitor C RS , with a capacitance value which is preferably between 68pF and 22nF, for the very fast pulses generated by the ignition transformer T ΣP a termination of the pulse igniter is achieved with respect to the ECG, which has a very low impedance. As a result, the generated Hochspannungszündimpulse are in a very good approximation completely on the burner. The inference capacitor C RS forms a low-pass filter together with a return inductor L R. This counteracts electromagnetic interference and protects the ECG output from excessive voltages. The extended circuit also has a current-compensated inductor L S κ, which also counteracts electromagnetic interference. A suppressor diode D Tr , also called a clamping diode, limits the voltage generated at the operating circuit 20 due to the ignition process and thus protects the output of the operating circuit 20.
Der Gasentladungslampenbrenner 50 der integrierten Gasentladungslampe 5 wird mittels einer Metallklammer 52 und vier Halteblechen 53 am Sockel 70 befestigt (siehe z.B. Fig. 1) . Wie in Fig. 20 schon angedeutet, wird nun diese Metallklammer 52 geerdet, d.h. bei einer integrierten Gasentladungslampe für Automobile z.B. auf Karosseriemasse gelegt. Durch die Erdung der Metallklammer wird ein Überschlag von der Metallklammer zum Scheinwerfer sicher unterbunden, da sich beide Teile auch während der Zündung auf demselben Potenzial befinden. Weiterhin wird durch die Erdung der Metallklammer eine besonders gute kapazitive Kopplung zu einer auf dem Gasentladungslampenbren- nergefäß befindlichen Zündhilfsbeschichtung hergestellt. Solche Zündhilfsbeschichtungen werden bei Hochdruckentla- dungslampenbrennern oftmals aufgebracht, um die hohen Zündspannungen zu senken. Diese Maßnahme erhöht die zündspannungssenkende Eigenschaft der auf dem Gasentla- dungslampenbrennergefaß befindlichen Zündhilfsbeschichtung. Besonders Vorteilhaft ist es, wenn der kapazitive Einfluss der Metallklammer auf den Gasentladungslampenbrenner (gegebenenfalls inklusive seiner Zündhilfsbe- Schichtung) erhöht wird. Hierzu werden weitere elektrisch leitende Teile galvanisch oder kapazitiv an der Metallklammer angekoppelt. Dadurch ergibt sich eine Art „dritte Elektrode", welche aus mehreren „miteinander gekoppelten Einzelelektroden" besteht und einseitig geerdet ist. Beispielsweise kann diese dritte Elektrode neben derThe gas discharge lamp burner 50 of the integrated gas discharge lamp 5 is fastened to the base 70 by means of a metal clip 52 and four retaining plates 53 (see, for example, FIG. 1). As already indicated in FIG. 20, this metal clip 52 is now grounded, ie, laid in an integrated gas discharge lamp for automobiles, for example, on body ground. The earthing of the metal clamp reliably prevents a flashover from the metal clamp to the headlight, since both parts are at the same potential during ignition. Furthermore, the grounding of the metal clip provides a particularly good capacitive coupling to a light source on the gas discharge lamp. nergefäß located Zündhilfsbeschichtung produced. Such primer coatings are often applied to high pressure discharge lamp burners to reduce the high ignition voltages. This measure increases the ignition voltage lowering property of the Zündhilfsbeschichtung located on the gas discharge lamp burner vessel. It is particularly advantageous if the capacitive influence of the metal clip on the gas discharge lamp burner (possibly including its Zündhilfsbe- layering) is increased. For this purpose, further electrically conductive parts are galvanically or capacitively coupled to the metal clip. This results in a kind of "third electrode", which consists of several "coupled together individual electrodes" and is grounded on one side. For example, this third electrode in addition to the
Metallklammer zusätzlich eine metallische Beschichtung 54 auf dem Außenkolben umfassen, wie dies in Fig. 21 angedeutet ist. Die Beschichtung kann dabei auf der Außenseite und/oder auf der Innenseite des Außenkolbens aufge- bracht sein. Die Beschichtung besteht aus elektrisch leitfähigem beispielsweise metallischem Material und ist vorzugsweise in einem Streifen parallel zum Rückleiter angebracht. Dadurch tritt die metallische Beschichtung 54 optisch nicht in Erscheinung und zudem ergibt sich ein minimaler Abstand und damit eine maximale Koppelkapazität zur Zündhilfsbeschichtung auf dem Brennergefäß. Die Beschichtung auf dem Außenkolben kann kapazitiv oder galvanisch an die Metallklammer angekoppelt sein. Für eine galvanische Kopplung ist es besonders vorteilhaft wenn die elektrische Kontaktierung der äußeren Beschichtung mit der Metallklammer durch das Fixieren des Brenners in der Metallklammer erfolgt, was ohne zusätzliche Mehraufwand durch eine gängige Montagetechnik nach dem Stand der Technik realisiert werden kann. Die Beschich- tung erstreckt sich vorzugsweise über 1% bis 20% des Außenkolbenumfangs .Metal clip additionally comprise a metallic coating 54 on the outer bulb, as indicated in Fig. 21. The coating can be applied to the outside and / or on the inside of the outer bulb. The coating consists of electrically conductive, for example, metallic material and is preferably mounted in a strip parallel to the return conductor. As a result, the metallic coating 54 does not appear optically and, moreover, there is a minimum distance and thus a maximum coupling capacity for the auxiliary ignition coating on the burner vessel. The coating on the outer bulb may be capacitively or galvanically coupled to the metal clip. For a galvanic coupling, it is particularly advantageous if the electrical contacting of the outer coating with the metal clip by fixing the burner takes place in the metal clip, which without additional Extra effort can be realized by a common assembly technology according to the prior art. The coating preferably extends over 1% to 20% of the outer envelope circumference.
Die positive Wirkung der geerdeten Metallklammer auf die Zündspannung einer Gasentladungslampe entsteht durch folgenden physikalischen Zusammenhang: Dadurch dass bei einem geerdeten Metallklammer und einer asymmetrischen Impulszündung zwischen der Metallklammer und beiden Gasentladungslampenelektroden eine hohe Spannung anliegt, wird in der Nähe beider Gasentladungslampenelektroden eine dielektrisch behinderte Entladung im Außenkolben begünstigt. Die dielektrisch behinderte Entladung im Außenkolben begünstigt einen Durchschlag im Brennergefäß. Dieser wird durch das UV-Licht begünstigt, welches bei der dielektrisch behinderten Entladung entsteht und durch das Brennergefäß kaum absorbiert wird, und an den Elektroden sowie im Entladungsraum die Erzeugung freier Ladungsträger begünstigt und somit die Zündspannung redu- ziert.The positive effect of the grounded metal clamp on the ignition voltage of a gas discharge lamp is due to the following physical relationship: Because a high voltage is applied to a grounded metal clamp and asymmetric pulse ignition between the metal clamp and both gas discharge lamp electrodes, a dielectrically impeded discharge in the outer envelope will occur in the vicinity of both gas discharge lamp electrodes favored. The dielectrically impeded discharge in the outer bulb favors a breakdown in the burner vessel. This is promoted by the UV light, which arises in the dielectrically impeded discharge and is hardly absorbed by the burner vessel, and favors the generation of free charge carriers at the electrodes and in the discharge space and thus reduces the ignition voltage.
Die Metallklammer und die Referenzebene zum Reflektor der integrierten Gasentladungslampe 5 können aus einem Metallteil bestehen, welches entsprechende Anker besitzt, die durch Kunststoff umspritzt werden und eine gute mechanische Verbindung zum Sockel 70 sicherstellen. Die Erdung der Metallklammer erfolgt dann automatisch durch das Einsetzen der Lampe in den Reflektor respektive in den Scheinwerfer. Dies macht die Referenzebene nun robuster gegenüber mechanischer Abnutzung, was bedingt durch das erhöhte Gewicht einer integrierten Gasentladungslampe 5, vorteilhaft ist. Die Ausbildung nach dem Stand der Technik sieht nur ein Kunststoff-Spritzgussteil als Referenzebene vor.The metal bracket and the reference plane to the reflector of the integrated gas discharge lamp 5 may consist of a metal part, which has corresponding armature, which are encapsulated by plastic and ensure a good mechanical connection to the base 70. The grounding of the metal clip is then carried out automatically by inserting the lamp in the reflector respectively in the headlight. This makes the reference plane now more robust against mechanical wear, which is advantageous due to the increased weight of an integrated gas discharge lamp 5. Training according to the state of Technology provides only a plastic injection molded part as a reference plane.
In einer bevorzugten Ausbildung der integrierten Gasentladungslampe 5 besteht der Sockel aus 2 Teilen. Einem ersten Teil mit einem bereits justiertem Gasentladungslampenbrenner 50, der mittels der Metallklammer 52, und den Halteblechen 53 in einen Sockel aus Kunststoff eingebettet ist, der wie oben beschrieben eine metallverstärkte Referenzebene aufweist. Dieses erste Teil wird mit einem zweiten Teil verbunden, welches die Zünd- und Betriebselektronik enthält. Die Verbindungen für die Lampe sowie die Stromzuführungen können durch Schweißen, Löten, oder durch eine mechanische Verbindung wie einem Steckkontakt oder einem Schneidklemmkontakt bewerkstel- ligt werden.In a preferred embodiment of the integrated gas discharge lamp 5, the base consists of 2 parts. A first part with an already adjusted gas discharge lamp burner 50, which is embedded by means of the metal clip 52, and the holding plates 53 in a plastic base, which has a metal-reinforced reference plane as described above. This first part is connected to a second part, which contains the ignition and operating electronics. The connections for the lamp and the power supply lines can be accomplished by welding, soldering, or by a mechanical connection such as a plug contact or an insulation displacement contact.
Fig. 21 zeigt einen Gasentladungslampenbrenner 50, der im Folgenden beschrieben wird. Der Gasentladungslampenbrenner 50 ist bevorzugt ein quecksilberfreier Gasentladungslampenbrenner, es kann jedoch ebenfalls ein quecksilber- haltiger Gasentladungslampenbrenner verwendet werden. Der Gasentladungslampenbrenner 50 beherbergt ein gasdicht verschlossenes Entladungsgefäß 502, in dem Elektroden 504 und eine ionisierbare Füllung zwecks Erzeugung einer Gasentladung eingeschlossen sind, wobei die ionisierbare Füllung vorzugsweise als quecksilberfreie Füllung ausgebildet ist, die Xenon und Halogenide der Metalle Natrium, Scandium, Zink und Indium umfasst, und das Gewichtsverhältnis der Halogenide von Zink und Indium im Bereich von 20 bis 100, vorzugsweise bei 50, liegt und wobei der Kaltfülldruck des Xenongases im Bereich von 1,3 Megapas- cal bis 1,8 Megapascal liegt. Es hat sich gezeigt, dass dadurch die Abnahme des Lichtstroms mit der Betriebsdauer des Gasentladungslampenbrenners 50 und die Zunahme der Brennspannung des Gasentladungslampenbrenners 50 mit ihrer Betriebsdauer verringert werden können. Das heißt, der Gasentladungslampenbrenner 50 besitzt im Vergleich zu einem Gasentladungslampenbrenner gemäß dem Stand der Technik eine verbesserte Lichtstrom-Maintenance und zeigt, aufgrund des geringeren Brennspannungsanstiegs über die Betriebsdauer, eine längere Lebensdauer. Außer- dem zeigt der Gasentladungslampenbrenner 50 über seineFig. 21 shows a gas discharge lamp burner 50 which will be described below. The gas discharge lamp burner 50 is preferably a mercury-free gas discharge lamp burner, but it is also possible to use a mercury-containing gas discharge lamp burner. The gas discharge lamp burner 50 accommodates a gas-tight discharge vessel 502 in which electrodes 504 and an ionizable filling are enclosed for generating a gas discharge, wherein the ionizable filling is preferably formed as a mercury-free filling comprising xenon and halides of the metals sodium, scandium, zinc and indium , and the weight ratio of the halides of zinc and indium is in the range of 20 to 100, preferably 50, and wherein the cold pressure of the xenon gas is in the range of 1.3 megapascals to 1.8 megapascals. It has been shown that thereby, the decrease of the luminous flux with the operation time of the gas discharge lamp burner 50 and the increase of the burning voltage of the gas discharge lamp burner 50 with its operation time can be reduced. That is, the gas discharge lamp burner 50 has improved luminous flux maintenance compared with a prior art gas discharge lamp burner and exhibits a longer life due to the lower increase of the operating voltage over the operating life. In addition, the gas discharge lamp burner 50 shows over its
Betriebsdauer nur eine geringe Verschiebung des Farbortes des von ihm emittierten Lichts. Insbesondere wandert der Farbort nur innerhalb der gemäß der ECE Regel 99 erlaubten Grenzen. Sowohl der vergleichsweise hohe Kaltfüll- druck des Xenons als auch der vergleichsweise hohe Gewichtsanteil der Halogenide des Zinks tragen wesentlich zur Einstellung der Brennspannung des Gasentladungslampenbrenners 50, das heißt der Spannung, die sich nach Beendigung der Zündphase, im quasistationären Betriebszu- stand über der Entladungsstrecke des Gasentladungslampenbrenners 50 einstellt, bei. Die Halogenide des Indiums sind in einem so geringen Gewichtsanteil vertreten, dass sie zwar zur Einstellung des Farbortes des von dem Gasentladungslampenbrenner emittierten Lichts beitragen, aber keinen nennenswerten Beitrag zur Einstellung derOperating only a small shift in the color location of the light emitted by him. In particular, the color locus migrates only within the limits permitted by ECE Rule 99. Both the comparatively high cold filling pressure of the xenon and the comparatively high proportion by weight of the halides of the zinc significantly contribute to setting the burning voltage of the gas discharge lamp burner 50, that is to say the voltage which, after completion of the ignition phase, in the quasi-stationary operating state over the discharge path of the Gas discharge lamp burner 50 adjusts. The halides of indium are present in such a small proportion by weight that they indeed contribute to the adjustment of the color locus of the light emitted by the gas discharge lamp burner, but make no significant contribution to the setting of the
Brennspannung des Gasentladungslampenbrenners 50 leisten. Die Halogenide des Indiums dienen bei dem Gasentladungslampenbrenner 50, ebenso wie die Halogenide von Natrium und Scandium, hauptsächlich der Lichtemission.Burning voltage of the gas discharge lamp burner 50 afford. The halides of indium in the gas discharge lamp burner 50, as well as the halides of sodium and scandium, mainly serve the light emission.
Vorteilhafterweise liegt der Gewichtsanteil der Halogenide von Zink im Bereich von 0,88 Mikrogramm bis 2,67 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen und der Gewichtsanteil der Halogenide von Indium im Bereich von 0,026 Mikrogramm bis 0,089 Mikrogramm pro 1 mm3 Entladungsgefäßvolumen. Als Halogenide können Jodide, Bromide oder Chloride verwendet werden.Advantageously, the weight fraction of halides of zinc is in the range of 0.88 micrograms to 2.67 Microgram per 1 mm 3 discharge vessel volume and the weight fraction of halides of indium ranging from 0.026 microgram to 0.089 microgram per 1 mm 3 discharge vessel volume. As halides, iodides, bromides or chlorides can be used.
Der Gewichtsanteil der Halogenide von Natrium liegt vorteilhafterweise im Bereich von 6,6 Mikrogramm bis 13,3 Mikrogramm pro 1 mm3 des Entladungsgefäßvolumens und der Gewichtsanteil der Halogenide von Scandium im Bereich von 4,4 Mikrogramm bis 11,1 Mikrogramm pro 1 mm3 des Entladungsgefäßvolumen, um zu gewährleisten, dass der Gasentladungslampenbrenner 50 weißes Licht mit einer Farbtemperatur von ca. 4000 Kelvin erzeugt und der Farbort während der Lebensdauer des Gasentladungslampenbrenners 50 im Bereich des weißen Lichts, vorzugsweise in engen Grenzen bleibt. Bei einem geringeren Gewichtsanteil können die Verluste an Natrium (bedingt durch Diffusion durch die Gefäßwand des Entladungsgefäßes) und Scandium (bedingt durch chemische Reaktion mit dem Quarzglas des Entla- dungsgefäßes) nicht mehr ausgeglichen werden und bei einem höheren Gewichtsanteil werden der Farbort und die Farbtemperatur verändert.The weight fraction of sodium halides is advantageously in the range of 6.6 micrograms to 13.3 micrograms per 1 mm 3 of discharge vessel volume and the weight percent of halides of scandium in the range of 4.4 micrograms to 11.1 micrograms per 1 mm 3 of Discharge vessel volume to ensure that the gas discharge lamp burner 50 generates white light with a color temperature of about 4000 Kelvin and the color location during the life of the gas discharge lamp burner 50 in the white light range, preferably within narrow limits. With a lower proportion by weight, the losses of sodium (due to diffusion through the vessel wall of the discharge vessel) and scandium (due to chemical reaction with the quartz glass of the discharge vessel) can no longer be compensated, and with a higher proportion by weight the color location and the color temperature are changed ,
Das Volumen des Entladungsgefäßes ist vorteilhafterweise kleiner als 23 mm3, um dem Ideal einer Punktlichtquelle möglichst nahe zu kommen. Für die Verwendung als Lichtquelle in einem Fahrzeugscheinwerfer oder einem anderen optischen System, sollte der lichtemittierende Teil des Entladungsgefäßes 502, das heißt, der Entladungsraum mit den darin eingeschlossenen Elektroden, möglichst geringe Abmessungen besitzen. Idealerweise sollte die Lichtquelle punktförmig sein, um sie im Brennpunkt eines optischen Abbildungssystems anordnen zu können. Die erfindungsgemäße Hochdruckentladungslampe 5 kommt diesem Ideal näher als eine Hochdruckentladungslampe gemäß dem Stand der Technik, da sie vorzugsweise ein Entladungsgefäß 502 mit einem kleineren Volumen aufweist. Das Volumen des Entladungsgefäßes 502 der Hochdruckentladungslampe 5 liegt daher vorteilhafterweise im Bereich von größer gleich 10 mm3 bis kleiner als 26 mm3.The volume of the discharge vessel is advantageously less than 23 mm 3 in order to come as close as possible to the ideal of a point light source. For use as a light source in a vehicle headlight or other optical system, the light emitting part of the discharge vessel 502, that is, the discharge space with the electrodes enclosed therein, should have the smallest possible dimensions. Ideally, the light source should be be punctiform in order to arrange them in the focal point of an optical imaging system can. The high-pressure discharge lamp 5 according to the invention comes closer to this ideal than a high-pressure discharge lamp according to the prior art, since it preferably has a discharge vessel 502 with a smaller volume. The volume of the discharge vessel 502 of the high-pressure discharge lamp 5 is therefore advantageously in the range of greater than or equal to 10 mm 3 to less than 26 mm 3 .
Der Abstand zwischen den Elektroden 504 des Gasentladungslampenbrenners ist vorzugsweise kleiner als 5 Millimeter, um dem Ideal einer Punktlichtquelle möglichst nahe zu kommen. Für die Verwendung als Lichtquelle in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer beträgt der Elektrodenabstand vorzugsweise 3,5 Millimeter. Dadurch ist der Gasentladungslampenbrenner 50 optimal an die Abbildungsverhältnisse im Fahrzeugscheinwerfer angepasst.The distance between the electrodes 504 of the gas discharge lamp burner is preferably less than 5 millimeters in order to come as close as possible to the ideal of a point light source. For use as a light source in a motor vehicle headlight, the electrode spacing is preferably 3.5 millimeters. As a result, the gas discharge lamp burner 50 is optimally adapted to the imaging conditions in the vehicle headlight.
Die Dicke beziehungsweise der Durchmesser der Elektroden 502 des Gasentladungslampenbrenners liegt vorteilhafter- weise im Bereich von 0,20 Millimeter bis 0,36 Millimeter. Elektroden mit einer Dicke in diesem Wertebereich lassen sich noch hinreichend sicher im Quarzglas des Entladungsgefäßes einbetten und besitzen zugleich eine ausreichende Stromtragfähigkeit, die insbesondere während der soge- nannten Anlaufphase der Hochdruckentladungslampe bedeutsam ist, während der sie mit dem 3 bis 5-fachen ihrer Nennleistung und ihres Nennstroms betrieben wird. Im Fall von dünneren Elektroden wäre bei der vorliegenden Ausführungsform mit quecksilberfreier Füllung keine ausreichen- de Stromtragfähigkeit mehr gewährleistet und im Fall von dickeren Elektroden 504 bestünde die Gefahr von Rissbildungen im Entladungsgefäß, bedingt durch das Auftreten von mechanischen Spannungen aufgrund der deutlich unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von dem Entladungsgefäßmaterial, bei dem es sich um Quarzglas handelt, und dem Elektrodenmaterial, bei dem es sich um Wolfram oder mit Thorium bzw. Thoriumoxid dotiertem Wolfram handelt.The thickness or the diameter of the electrodes 502 of the gas discharge lamp burner is advantageously in the range of 0.20 millimeter to 0.36 millimeter. Electrodes with a thickness in this range of values can still be embedded sufficiently reliably in the quartz glass of the discharge vessel and at the same time have sufficient current carrying capacity, which is particularly important during the so-called start-up phase of the high-pressure discharge lamp, during which they have 3 to 5 times their rated power and their rated current is operated. In the case of thinner electrodes in the present embodiment with mercury-free filling no sufficient current carrying capacity would be guaranteed and in the case of thicker electrodes 504 there is a risk of cracking in the discharge vessel, due to the occurrence of mechanical stresses due to the significantly different thermal expansion coefficients of the discharge vessel material, which is quartz glass, and the electrode material, which is tungsten or thorium or Thorium oxide doped tungsten is.
Die Elektroden sind jeweils mit einer im Material des Entladungsgefäßes eingebetteten Molybdänfolie 506 verbunden, die eine gasdichte Stromdurchführung ermöglichen, und der geringste Abstand der jeweiligen Molybdänfolie 506 zu dem in den Innenraum des Entladungsgefäßes 502 hineinragenden Ende der mit ihr verbundenen Elektrode beträgt vorteilhafterweise mindestens 4,5 mm, um einen möglichst großen Abstand zwischen der jeweiligen Molybdänfolie 506 und der an den in das Entladungsgefäß 502 hineinragenden Elektrodenspitzen ansetzenden Gasentladung zu gewährleisten. Dieser dadurch bedingte, vergleichswei- se große Mindestabstand zwischen den Molybdänfolien 506 und der Gasentladung hat den Vorteil, dass die Molybdänfolien 506 einer geringeren thermischen Belastung und einer geringeren Korrosionsgefahr durch die Halogene in den Halogenverbindungen der ionisierbaren Füllung ausge- setzt sind.The electrodes are each connected to a molybdenum foil 506 embedded in the material of the discharge vessel, which enables a gas-tight current feedthrough, and the smallest distance between the respective molybdenum foil 506 and the end of the electrode connected to it in the interior of the discharge vessel 502 is advantageously at least 4.5 mm, in order to ensure the greatest possible distance between the respective molybdenum foil 506 and the on the projecting into the discharge vessel 502 electrode tips gas discharge. This concomitant, relatively large minimum distance between the molybdenum foils 506 and the gas discharge has the advantage that the molybdenum foils 506 are exposed to a lower thermal load and a lower risk of corrosion by the halogens in the halogen compounds of the ionizable filling.
Frequenzanpassungfrequency adjustment
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Vermeiden von Flicker- oder Flackererscheinungen beschrieben, das die Betriebselektronik der integrierten Gasentladungslampe 5 ausführt. Die hier betrachteten Gasentladungslampen müssen mit Wechselstrom betrieben werden, der primär von der Betriebselektronik 920 erzeugt wird. Dieser Wechselstrom kann ein hochfrequenter Wechselstrom, insbesondere mit einer Frequenz oberhalb der in Gasentladungslampen auftreten akustischen Resonanzen sein, was bei den hier betrachteten Lampen einer Frequenz des Lampenstromes oberhalb von etwa 1 MHz entspricht. Üblicherweise verwendet man jedoch den niederfrequenten Rechteckbetrieb, der in Folgenden betrachtet wird.Hereinafter, a method for avoiding flicker or flicker phenomena that performs the operation electronics of the integrated gas discharge lamp 5 will be described. The gas discharge lamps considered here must be operated with alternating current, which is generated primarily by the operating electronics 920. This alternating current can be a high-frequency alternating current, in particular with a frequency above the acoustic resonances occurring in gas discharge lamps, which in the case of the lamps considered here corresponds to a frequency of the lamp current above approximately 1 MHz. Usually, however, one uses the low-frequency rectangular operation, which is considered below.
Gasentladungslampen, insbesondere Hochdruckentladungslampen neigen bei falscher Betriebsweise grundsätzlich zu Abrissen des Lichtbogens beim Richtungswechsel des Lampenstroms, der so genannten Kommutierung, was auf eine zu niedrige Temperatur der Elektroden zurückzuführen ist.Gas discharge lamps, in particular high-pressure discharge lamps, in the case of incorrect operation, generally tend to break the arc when the lamp current changes direction, the so-called commutation, which is due to a too low temperature of the electrodes.
Üblicherweise werden Hochdruck-Entladungslampen mit einem niederfrequenten Rechteckstrom betrieben, was auch „wackelnder Gleichstrombetrieb" genannt wird. Dabei wird ein im Wesentlichen rechteckförmiger Strom mit einer Frequenz von üblicherweise 100 Hz bis zu einigen kHz an die Lampe angelegt. Bei jedem Umschalten zwischen positiver und negativer treibender Spannung, die im Wesentlichen durch die Betriebelektronik bereitgestellt wird, kommutiert der Lampenstrom, was ein kurzzeitiges zu Null werden des Lampenstromes mit sich bringt. Dieser Betrieb stellt sicher, dass die Elektroden der Lampe trotz eines Quasi- Gleichstrombetriebs gleichmäßig belastet werden.Typically, high pressure discharge lamps are operated with a low frequency square wave current, also called "wobbly DC operation", whereby a substantially rectangular current at a frequency of typically 100 Hz up to several kHz is applied to the lamp at each switching between positive and negative As a result of the driving voltage, which is essentially provided by the operating electronics, the lamp current commutates, resulting in a momentary zero of the lamp current, which ensures that the electrodes of the lamp are uniformly loaded despite a quasi-DC operation.
Der Bogenansatz, das heißt der Ansatz des Lichtbogens auf der Elektrode, ist beim Betrieb einer Gasentladungslampe mit Wechselstrom grundsätzlich problematisch. Beim Betrieb mit Wechselstrom wird während einer Kommutierung die Kathode zur Anode und umgekehrt eine Anode zur Kathode. Der Übergang Kathode-Anode ist prinzipbedingt relativ unproblematisch, da die Temperatur der Elektrode näherungsweise keinen Einfluss auf ihren anodischen Betrieb hat. Beim Übergang Anode-Kathode hängt die Fähigkeit der Elektrode, einen ausreichend hohen Strom liefern zu können, von deren Temperatur ab. Ist diese zu niedrig, wechselt der Lichtbogen während der Kommutierung, meistens nach dem Nulldurchgang, von einer punktförmigen Bogenansatzbetriebsweise in eine diffuse Bogenansatzbe- triebsweise. Dieser Wechsel geht mit einem oft sichtbaren Einbruch der Lichtemission einher, was als Flackern wahrgenommen werden kann.The arc approach, that is, the approach of the arc on the electrode is fundamentally problematic in the operation of a gas discharge lamp with alternating current. When operating with alternating current is during commutation the cathode to the anode and vice versa an anode to the cathode. The transition cathode-anode is inherently relatively unproblematic, since the temperature of the electrode has approximately no influence on their anodic operation. In the anode-to-cathode transition, the ability of the electrode to supply a sufficiently high current depends on its temperature. If this is too low, the arc changes during the commutation, usually after the zero crossing, from a punctiform arc approach mode into a diffuse arc approach mode of operation. This change is accompanied by an often visible collapse of the light emission, which can be perceived as flickering.
Sinnvollerweise wird die Lampe also in punktförmiger Bogenansatzbetriebsweise betrieben, da der Bogenansatz hier sehr klein und damit sehr heiß ist. Das hat zur Folge, dass hier aufgrund der höheren Temperatur am kleinen Ansatzpunkt weniger Spannung benötigt wird, um ausreichend Strom liefern zu können.It makes sense that the lamp is thus operated in punctiform Bogenansatzbetriebsweise, since the bow approach here is very small and therefore very hot. As a result, due to the higher temperature at the small starting point, less voltage is required in order to be able to supply sufficient current.
Als Kommutierung wird im Folgenden der Vorgang betrachtet, bei dem die Polarität der treibenden Spannung des Gasentladungslampenbrenners 50 wechselt, und bei dem daher eine starke Strom- oder Spannungsänderung auftritt. Bei einer im Wesentlichen symmetrischen Betriebsweise der Lampe befindet sich bei der Mitte der Kommutierungszeit der Spannungs- oder Stromnulldurchgang. Hierbei ist zu bemerken, dass die Spannungskommutierung üblicherweise immer schneller abläuft als die Stromkommutierung.In the following, commutation is considered to be the process in which the polarity of the driving voltage of the gas-discharge lamp burner 50 changes, and therefore, a large current or voltage change occurs. In a substantially symmetrical operation of the lamp is at the middle of the commutation of the voltage or current zero crossing. It should be noted that the voltage commutation usually always runs faster than the current commutation.
Aus , The boundary layers of ac-arcs at HID-electrodes : phase resolved electrical measurements and optical obser- vations', O. Langenscheidt et al . , J. Phys D 40 (2007), S. 415-431 ist bekannt, dass bei einer kalten Elektrode und diffusem Bogenansatz die Spannung nach der Kommutierung zunächst ansteigt, da die zu kalte Elektrode den benötigten Strom nur durch eine höhere Spannung liefern kann. Kann die Vorrichtung zum Betrieb der Gasentladungslampe diese Spannung nicht liefern, so tritt das o.g. Flackern auf.Aus, The boundary layers of ac-arcs at HID-electrodes: phase resolved electrical measurements and optical obser- vations', O. Langenscheidt et al. , J. Phys D 40 (2007), pp. 415-431, it is known that with a cold electrode and a diffuse arc approach, the voltage after commutation initially increases, since the too cold electrode can supply the required current only by a higher voltage. If the device for operating the gas discharge lamp can not supply this voltage, then the above-mentioned flickering occurs.
Das Problem des wechselnden Bogenansatzmodus betrifft vor allem Gasentladungslampen, die gegenüber ähnlichen Lampen gleicher Nennleistung vergleichsweise große Elektroden besitzen. Typischerweise werden Lampen dann mit Überlast betrieben, wenn „Sofortlicht" gefordert ist, wie beispielsweise bei Xenon-Entladungslampen im KfZ-Bereich, bei denen aufgrund der gesetzlichen Bestimmungen 80% der Lichtabgabe nach 4 Sekunden erreicht sein müssen. Diese Lampen werden während einem sogenannten „Schnellstarts", auch als Anlaufphase bezeichnet, mit einer deutlich höheren Leistung als ihrer Nennleistung betrieben, um den geltenden Automobilnormen bzw. Bestimmungen gerecht zu werden. Daher ist die Elektrode auf die hohe Startleistung dimensioniert, ist aber bezogen auf den normalen Betriebszustand zu groß. Da nun die Elektrode hauptsächlich durch den durch sie hindurch fließenden Lampenstrom geheizt wird, tritt das Problem des Flackerns vor allem bei gealterten Gasentladungslampen auf, deren Brennspannung am Lebensdauerende erhöht ist. Durch die erhöhte Brennspannung fließt ein kleinerer Lampenstrom, da die Betriebselektronik während das stationären Lampenbetriebs mittels Regelung die Lampenleistung konstant hält, weswe- gen die Elektroden der Gasentladungslampe am Lebensdauerende nicht mehr genügend geheizt werden.The problem of the changing bow approach mode relates above all to gas discharge lamps, which have comparatively large electrodes compared to similar lamps of the same nominal power. Typically, lights are then overloaded when "instant light" is required, such as xenon discharge lamps in the automotive sector, where 80% of the light output must be reached after 4 seconds due to regulatory requirements. Quickstarts, also referred to as start-up phase, operated at significantly higher power than their rated power to meet the applicable automotive standards or regulations. Therefore, the electrode is dimensioned for the high starting power, but is too large in relation to the normal operating condition. Now, since the electrode is heated mainly by the lamp current flowing therethrough, the problem of flicker occurs especially in aged gas discharge lamps whose burning voltage is increased at the end of the life. Due to the increased burning voltage, a smaller lamp current flows, since the operating electronics keep the lamp power constant during stationary lamp operation by means of regulation. gen the electrodes of the gas discharge lamp at the end of life are no longer heated enough.
Bei einer integrierten Gasentladungslampe besteht nun ein Vorteil darin, dass die Betriebselektronik untrennbar mit dem Gasentladungslampenbrenner verbunden ist, so dass die bisherige Brenndauer, auch als kumulierte Brenndauer tk bezeichnet, die sich durch Summation aller Zeitdauern in denen der Gasentladungslampenbrenner betrieben wurde, ungeachtet der dazwischen liegenden Zeitdauern in denen der Gasentladungslampenbrenner nicht betrieben wurde, ergibt, von der Betriebselektronik auf einfache Weise erfasst werden kann. Diese Erfassung kann beispielsweise durch ein Zeitmessgerät mit nichtflüchtigem Speicher erfolgen, das immer dann die Zeit misst, wenn der Gasent- ladungslampenbrenner 50 betrieben wird, folglich einIn an integrated gas discharge lamp, there is now an advantage in that the operating electronics are inseparably connected to the gas discharge lamp burner, so that the previous burning time, also referred to as cumulative burning time t k , which was operated by summation of all periods in which the gas discharge lamp burner, regardless of the between them lying periods in which the gas discharge lamp burner was not operated, results, can be detected by the operating electronics in a simple manner. This detection can be done, for example, by a timepiece with non-volatile memory, which always measures the time when the gas discharge lamp burner 50 is operated, thus a
Lichtbogen zwischen den Elektroden brennt. Da das Problem des Flackerns vornehmlich bei älteren Lampen auftritt, wird nun ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem die Betriebsfrequenz, mit der der Gasentladungslampenbrenner betrieben wird, derart an die Brenndauer des Gasentladungslampenbrenners angepasst wird, dass mit zunehmender Brenndauer auch die Betriebsfrequenz erhöht wird. Dies bietet folgende Vorteile: Der Wechsel von anodischer und kathodischer Betriebsphase, welcher mit einer Temperatur- modulation der Elektrodenspitzen einhergeht, erfolgt bei höherer Frequenz schneller. Folglich ist bei höherer Frequenz der Temperaturhub der Elektrodenspitzen aufgrund ihrer thermischen Trägheit geringer. Erstaunlicherweise hat sich gezeigt, dass bei einer Elektrodentemperatur, die über einer „kritischen Minimaltemperatur" der Lampenelektroden, liegt, ein Flackern unterbleibt. Die Frequenz darf allerdings nicht beliebig erhöht werden, da es sonst zu einer Anregung von akustischen Resonanzen in der Lampe, die mit einer Deformation des Bogens sowie ebenfalls Flackern eingehen können, kommen kann. Dieser Effekt ist bereits ab Frequenzen von 1 kHz möglich, weshalb man üblicherweise für den Normalbetrieb, d.h. nach der Zündungs- und Anlaufphase im der stationären Betriebsphase, eine Frequenz von 400 Hz bzw. 500 Hz wählt. Diese Frequenz wird im Folgenden als untere Grenz- frequenz bezeichnet. Im Folgenden wird der Begriff , niedrige kumulierte Brenndauer' als eine Brenndauer angesehen, in der der Brenner 50 der Gasentladungslampe 5 noch keine oder wenige Alterungseffekte zeigt. Dies ist der Fall, bis die kumulierte Brenndauer etwa die ersten 10% der spezifizierten Lebensdauer der Gasentladungslampe 5 erreicht. Der Begriff , in der Nähe der spezifizierten Lebensdauer' wird im Folgenden als eine Lebensdauer angesehen, bei der die kumulierte Brenndauer langsam die spezifizierte Lebensdauer erreicht, z.B. zwischen 90% und 100% der spezifizierten Lebensdauer liegt. Als spezifizierte Lebensdauer wird die vom Hersteller angegebene Lebensdauer angesehen.Arc between the electrodes burns. Since the problem of flicker occurs primarily in older lamps, a method is now proposed in which the operating frequency with which the gas discharge lamp burner is operated is adapted to the burning time of the gas discharge lamp burner in such a way that the operating frequency is increased as the burning time increases. This offers the following advantages: The change of anodic and cathodic operating phase, which is accompanied by a temperature modulation of the electrode tips, takes place more quickly at a higher frequency. Consequently, the higher the frequency, the lower the temperature swing of the electrode tips due to their thermal inertia. Surprisingly, it has been found that at an electrode temperature above a "critical minimum temperature" of the lamp electrodes, there is no flicker. However, the frequency may not be increased arbitrarily, since otherwise it may come to an excitation of acoustic resonances in the lamp, which may undergo a deformation of the arc and also flicker. This effect is already possible from frequencies of 1 kHz, which is why one usually selects for normal operation, ie after the ignition and start-up phase in the stationary operating phase, a frequency of 400 Hz or 500 Hz. This frequency is referred to below as the lower limit frequency. In the following, the term "low cumulative burning time" is regarded as a burning time in which the burner 50 of the gas discharge lamp 5 shows no or only a few aging effects. This is the case until the cumulative burning time reaches approximately the first 10% of the specified life of the gas discharge lamp 5. The term 'near the specified life' is hereafter considered to be a lifetime at which the cumulative burn time slowly reaches the specified life, eg, between 90% and 100% of the specified life. The specified lifetime is considered to be the life specified by the manufacturer.
Fig. 22 zeigt das Diagramm einer ersten Ausführungsform des Verfahrens, bei dem die Betriebsfrequenz des Gasent- ladungslampenbrenners über seiner Brenndauer aufgetragen ist. Es ist gut zu erkennen, dass die Betriebsfrequenz bis zu einer Brenndauer von 500 h konstant bei 400 Hz bleibt, dann während der Brenndauer von 500 h bis 1500 h sukzessive um 0,5 Hz/h bis auf 900 Hz erhöht wird, um ab dann bei 900 Hz zu bleiben. Die Frequenzerhöhung im Bereich 500 h bis 1500 h muss jedoch nicht kontinuierlich erfolgen, sondern kann auch in Stufen erfolgen. So wird in einer zweiten Variante der ersten Ausführungsform des Verfahrens, die in Fig. 32 dargestellt ist, ab einer kumulierten Brenndauer vonFIG. 22 shows the diagram of a first embodiment of the method, in which the operating frequency of the gas discharge lamp burner is plotted over its burning time. It is easy to see that the operating frequency remains constant at 400 Hz for a burning time of 500 h, then gradually increased by 0.5 Hz / h to 900 Hz during the firing time of 500 h to 1500 h, and then off to stay at 900 Hz. The frequency increase in the range 500 h to 1500 h, however, does not have to be continuous, but can also be done in stages. Thus, in a second variant of the first embodiment of the method, which is shown in Fig. 32, from a cumulative burning time of
2097152 s, was etwa 583 h entspricht, immer nach Ablauf von 32768 s, was etwa 9, 1 h entspricht, die Frequenz um 4 Hz erhöht. Es wird so lange die Frequenz erhöht, bis 128 Erhöhungen durchgeführt wurden. Dann hat die Frequenz - ausgehend vom ursprünglichen Startwert von 400 Hz - den Wert 912 Hz erreicht. Die zweite Variante der ersten Ausführungsform des Verfahrens ist insbesondere für die Realisierung mittels digitaler Logik, beispielsweise durch einen MikroController oder eine Digitalschaltung in einem ASIC, geeignet da sie nur diskrete Zeit- und Frequenzschritte erfordert.2097152 s, which corresponds to about 583 h, always after expiration of 32768 s, which corresponds to about 9, 1 h, the frequency increased by 4 Hz. The frequency is increased until 128 increments have been made. Then the frequency - starting from the original starting value of 400 Hz - has reached 912 Hz. The second variant of the first embodiment of the method is particularly suitable for implementation by means of digital logic, for example by a microcontroller or a digital circuit in an ASIC, since it requires only discrete time and frequency steps.
In der dritten Variante der ersten Ausführungsform, die in Fig. 33 dargestellt ist, wird eine besonders einfache Realisierung angewandt. Hier wird nach einer Zeit von 1048576 s, was etwa 291 h entspricht, die Frequenz in einem Schritt von 400 Hz auf 800 Hz verdoppelt. Anschließend wird die Lampe immer mit der hohen Frequenz betrieben. Im Gegensatz zur zweiten Variante der ersten Ausführungsform erfolgt lediglich ein einziger Frequenzschritt.In the third variant of the first embodiment, which is shown in FIG. 33, a particularly simple implementation is used. Here, after a time of 1048576 s, which corresponds to about 291 h, the frequency is doubled in one step from 400 Hz to 800 Hz. Subsequently, the lamp is always operated at the high frequency. In contrast to the second variant of the first embodiment, only a single frequency step takes place.
In einer zweiten Ausführungsform, die in Fig. 34 dargestellt ist, wird das obige Verfahren mit einer Schaltungsanordnung zum Detektieren von Flackern (nicht gezeigt) kombiniert, um eine bedarfsgerechte Anpassung der Frequenz an die Erfordernisse des Lampenbrenners vorneh- men zu können. Die Schaltungsanordnung zum Detektieren von Flackern basiert dabei auf einer Detektionsschaltung, die zur Detektion die Lampenspannung und/oder den Lampenstrom heranzieht. Alternativ können auch geeignete korrelierende Größen vor dem Wechselrichter zur Detektion herangezogen werden. Ein elektronisches Betriebs- oder Vorschaltgerät wie es üblicherweise im Kraftfahrzeug zur Anwendung kommt und als Betriebselektronik 920 in der integrierten Gasentladungslampe 5 enthalten sein kann, besitzt einen zweistufigen Aufbau bestehend aus Gleichspannungswandler und Wechselrichter die über einen Gleichspannungszwischenkreis miteinander gekoppelt sind, wobei die zeitliche Spannungsänderung des Gleichspannungszwischenkreises und/oder die zeitliche Stromänderung des in den Wechselrichter aus den Zwischenkreis hinein fließenden Stromes als Maß für das Flackern der Lampe betrachtet werden können.In a second embodiment, shown in FIG. 34, the above method is combined with a flicker detecting circuit (not shown) to enable the frequency to be adapted as needed to the requirements of the lamp torch. The circuit for detecting flickers is based on a detection circuit, which uses the lamp voltage and / or the lamp current for detection. Alternatively, suitable correlating variables can be used before the inverter for detection. An electronic operating or ballast as it is usually used in the motor vehicle and may be included as operating electronics 920 in the integrated gas discharge lamp 5, has a two-stage structure consisting of DC-DC converter and inverters which are coupled together via a DC intermediate circuit, wherein the temporal voltage change of the DC intermediate circuit and / or the temporal change in current of the current flowing into the inverter from the intermediate circuit can be regarded as a measure of the flickering of the lamp.
Die Schaltungsanordnung zum Detektieren von Flackern detektiert nun, ob ein Flackern bei der Lampe auftritt. Ist dies der Fall und die bisherige Brenndauer der Lampe größer als 500 h, so wird ein Flacker- Kartierungsverfahren in Gang gesetzt.The flicker detecting circuit now detects whether flickering occurs at the lamp. If this is the case and the previous burning time of the lamp is greater than 500 h, a Flacker mapping method is set in motion.
Das Verfahren umfasst folgende Schritte:The method comprises the following steps:
- Erhöhung des Zählerstands einer Flacker-Minimum-Suche um eins- Increase the count of a flacker minimum search by one
- Schrittweise Erhöhung der Betriebsfrequenz des Gasent- ladungslampenbrenners ausgehend von der unteren Grenzfrequenz,Stepwise increase of the operating frequency of the gas discharge lamp burner starting from the lower limit frequency,
- Messung der Flackerintensität bei der gewählten Betriebsfrequenz .- Measurement of Flackerintensität at the selected operating frequency.
Dabei wird jeweils mindestens die Flackerintensität bei der gewählten Betriebsfrequenz abgespeichert. Erforderli- chenfalls werden weitere, bei der Betriebsfrequenz gemessene Parameter abgespeichert. Die Messung der Flackerintensität muss dabei über einen vergleichsweise großen Zeitraum erfolgen, um statistische Schwankungen, die während des Betriebes auftreten können, auszugleichen. In der zweiten Ausführungsform ist z.B. eine Messzeit von 20-30 Minuten vorgesehen. Die Frequenz wird dabei um je 100 Hz erhöht, und dann die Flackerintensität gemessen. In einer ersten Stufe wird die Frequenz bis zu einer ersten oberen Grenzfrequenz von 900 Hz erhöht. Sobald das Flackern verschwindet bzw. die Flackerintensität unter einen zulässigen Schwellwert absinkt wird mit der Erhöhung der Frequenz nicht weiter fortgefahren, die aktuelle Frequenz auch für den zukünftigen Betrieb in einem nicht- flüchtigen Speicher gesichert, so dass beim nächstenIn each case at least the Flackerintensität is stored at the selected operating frequency. Erforderli- If necessary, further parameters measured at the operating frequency are stored. Flicker intensity must be measured over a comparatively long period of time in order to compensate for statistical fluctuations which may occur during operation. In the second embodiment, for example, a measuring time of 20-30 minutes is provided. The frequency is increased by 100 Hz, and then measured the Flackerintensität. In a first stage, the frequency is increased up to a first upper limit frequency of 900 Hz. As soon as the flickering disappears or the intensity of the flicker falls below a permissible threshold value, the increase of the frequency does not continue, the current frequency is also saved in a non-volatile memory for future operation, so that at the next
Wiedereinschalten der integrierten Lampe gleich mit der zuletzt betriebenen Frequenz gestartet wird.Restarting the integrated lamp is started immediately with the last operated frequency.
Konnte das Flackern trotz einer Erhöhung bis zur ersten Obergrenze nicht beseitigt werden bzw. die Flackerinten- sität nicht unter einen zulässigen Schwellwert gesenkt werden, so wird der Zählerstand der Flacker-Minimum-Suche um eins erhöht und die Frequenz weiter erhöht, bis der dreifache Wert der ersten oberen Grenzfrequenz, in diesem Fall also 2700 Hz, der sogenannten zweiten oberen Grenz- frequenz erreicht ist. Danach wird gezielt die Frequenz aus dem gesamten gemessenen Bereich zwischen der unteren Grenzfrequenz und der zweiten oberen Grenzfrequenz ausgewählt, bei der sich das geringste Flackern gezeigt hat. Der zum geringsten Flackern gehörige Flackerintensität wird mit einem Faktor größer 1 multipliziert und als neuen zulässigen Schwellwert die sogenannte aktuelle Flackergrenze abgespeichert.If the flicker could not be removed despite an increase up to the first upper limit or the flicker intensity could not be lowered below a permissible threshold value, the counter reading of the Flacker minimum search is increased by one and the frequency is increased further until the triple value the first upper limit frequency, in this case 2700 Hz, the so-called second upper limit frequency is reached. Thereafter, the frequency is selected from the entire measured range between the lower limit frequency and the second upper limit frequency at which the slightest flicker has occurred. The flickering intensity associated with the least flickering is multiplied by a factor greater than 1 and called new permissible threshold value, the so-called current flicker limit stored.
Im Folgenden bleibt die Überwachung und Messung des Flackerns aktiviert und es wird periodisch überprüft ob die aktuelle Flackerintensität oberhalb der aktuellen Flackergrenze liegt. Sollte das der Fall sein, wird zur der Frequenz gesprungen, die die zweitniedrigsten Flackerintensitäten bei der zuvor beschriebenen Untersuchung der Lampe im Rahmen dieses Verfahrens gezeigt hat. Bei dieser Frequenz wird dann die Lampe betrieben wobei auch weiterhin die Überwachung und Messung des Flackerns aktiviert bleibt. Sollte nun abermals die aktuelle Flackerintensität oberhalb der aktuellen Flackergrenze liegen wird zu der Frequenz mit der drittniedrigsten Flackerintensität gewechselt. Sollte im nachfolgenden Betrieb auch hier die die aktuelle Flackerintensität oberhalb der aktuellen Flackergrenze liegen, so wird der Zählerstand der Flacker-Minimum-Suche erneut um eins erhöht und mit einem neuen Durchlauf der Minimumssuche begonnen, wobei der gesamte Frequenzbereich zwischen der unteren Grenzfrequenz und der zweiten oberen Grenzfrequenz untersucht wird.In the following, the monitoring and measurement of the flicker remains activated and it is periodically checked whether the current flicker intensity is above the current flicker limit. If this is the case, jump to the frequency which has shown the second lowest flicker intensities in the previously described examination of the lamp in the context of this method. At this frequency, the lamp is then operated while continue to monitor and measure the flicker remains activated. If the current flicker intensity is again above the current flicker limit, the frequency with the third lowest Flicker intensity is changed. If, in the subsequent operation, the current flicker intensity is also above the current flicker limit, the count of the flicker minimum search is increased again by one and a new cycle of the minimum search is started, the entire frequency range between the lower limit frequency and the second upper limit frequency is examined.
Der Zählerstand, wie oft die Flacker-Minimum-Suche bereits aktiviert wurde sowie die aktuelle Flackergrenze werden im dem nichtflüchtigen Speicher der Betriebselektronik (920, 930) abgelegt. Diese beiden Werte sind über die Kommunikationsschnittstelle der integrierten Gasentladungslampe beispielsweise über einen LIN-Bus auslesbar. Im Rahmen der Wartung des Kraftfahrzeugs, beispielsweise im Rahmen der Inspektion nach Ablauf eines Service- Intervalls, oder weil sich das Kraftfahrzeug wegen eines Defekts in der Werkstatt befindet, werden die beiden Werte ausgelesen und mit Grenzwerten verglichen, welche die noch zu tolerierende Werte repräsentieren. Die Grenzwerte können ebenfalls in der integrierten Gasentladungs- lampe gespeichert sein und über den Kommunikationsbus ausgelesen werden, sind jedoch der Einfachheit halber in der bevorzugten Ausführung im Diagnosegerät der Werkstatt abgelegt. Liegt einer der ausgelesenen Werte oberhalb des zugehörigen Grenzwerts ist die integrierte Gasentladungs- lampe (5) gegen eine neue integrierte Gasentladungslampe auszutauschen. Dieses Vorgehen erhöht die Verfügbarkeit des Beleuchtungssystems erheblich, ohne dabei nennenswerte Kosten zu verursachen, da die Lampe nicht unnötig frühzeitig ausgewechselt wird und während der Wartung kein nennenswerter zeitlicher Mehraufwand entsteht, da das Fahrzeug ohnehin an das Diagnosegerät angeschlossen wird.The count of how often the flicker minimum search has already been activated and the current flicker limit are stored in the nonvolatile memory of the operating electronics (920, 930). These two values can be read out via the communication interface of the integrated gas discharge lamp, for example via a LIN bus. As part of the maintenance of the motor vehicle, for example as part of the inspection after the expiry of a service interval, or because the motor vehicle due to a Defect is located in the workshop, the two values are read and compared with limits that represent the still tolerated values. The limits can also be stored in the integrated gas discharge lamp and read out via the communication bus, but are stored in the preferred embodiment in the diagnostic device of the workshop for the sake of simplicity. If one of the read-out values is above the corresponding limit value, the integrated gas discharge lamp (5) must be replaced with a new integrated gas discharge lamp. This approach significantly increases the availability of the lighting system without incurring significant costs, since the lamp is not unnecessarily replaced early and during maintenance no significant additional time, since the vehicle is already connected to the diagnostic device.
Die Grenzwerte mit denen die Daten aus dem nichtflüchtigen Speicher der Betriebselektronik verglichen werden, können abhängig von der ebenfalls aus dem nichtflüchtigen Speicher ausgelesenen kumulierten Brenndauer (tk) oder der kumulierten gewichteten Brenndauer (tkg) verändert werden, so dass beispielsweise die Flackergrenze einer alten Lampe höher liegen darf als einer neuen Lampe ohne dass die Lampe ausgetauscht werden müsste. Die Abhängigkeiten der Grenzwerte abhängig von der Brenndauer der Lampe werden durch den Lampenhersteller dem Kraftfahrzeughersteller zur Verfügung gestellt, so dass dieser die Daten beispielsweise in Form einer Tabelle oder Datenmat- rix in sein Diagnosegerät einpflegen kann. In einer dritten Ausführungsform wird analog zur zweiten Ausführungsform vorgegangen, allerdings wird, insbesondere um Speicherplatz im MikroController zu sparen, bei der oben beschriebenen Suche nur der Wert der bisher minimal aufgetretenen Flackerintensität und die zugehörige Betriebsfrequenz abgespeichert. Das heißt anstelle einer echten Kartierung wird nur eine Minimumssuche bzgl. der Flackerintensität durchgeführt. Sollte beim ersten Suchvorgang bis zur ersten oberen Grenzfrequenz keine oben ausgeführter Abbruch der Suche erfolgt sein, wird wie im zweiten Ausführungsform auch bis zur zweiten oberen Grenzfrequenz weitergesucht. Anschließend kann direkt an die im Minimumspeicher abgelegten Frequenz gesprungen werden. Anschließend wird die Lampe für mindestens 30 min bei dieser Frequenz betrieben und während dieser Zeit die Flackerintensität über diesen Zeitraum bestimmt. Ist diese um mehr als einen zulässigen Faktor beispielsweise 20% gegenüber dem ursprünglichen erhöht wird eine neue Suche nach der bestmöglichen Betriebsfrequenz gestartet und so verfahren wie oben beschrieben.The limit values with which the data from the nonvolatile memory of the operating electronics are compared can be changed as a function of the cumulative burning time (t k ) or the cumulative weighted burning time (t kg ) likewise read from the nonvolatile memory, such that, for example, the flicker limit of an old one Lamp may be higher than a new lamp without the lamp would have to be replaced. The dependencies of the limit values as a function of the burning time of the lamp are made available to the motor vehicle manufacturer by the lamp manufacturer so that the latter can enter the data into his diagnostic device, for example in the form of a table or data matrix. In a third embodiment, the procedure is analogous to the second embodiment, however, in particular in order to save storage space in the microcontroller, in the search described above, only the value of the previously minimal occurred Flackerintensität and the associated operating frequency is stored. This means that instead of a real mapping, only a minimum search with respect to flicker intensity is performed. If, during the first search operation, no aborted search has been performed up to the first upper cutoff frequency, then, as in the second embodiment, picking up to the second upper cutoff frequency will continue. Then you can jump directly to the frequency stored in the minimum memory. Subsequently, the lamp is operated for at least 30 minutes at this frequency and during this time determines the Flackerintensität over this period. If this is increased by more than one permissible factor, for example 20% compared to the original one, a new search for the best possible operating frequency is started and proceeded as described above.
Durch die Erhöhung der Betriebsfrequenz des Gasentladungslampenbrenners über seiner Brenndauer kann eine Flackerneigung des Brenners deutlich reduziert werden, ohne dass kostenintensive Maßnahmen an der Schaltungsan- Ordnung selbst notwendig wären. Dadurch, dass die Betriebselektronik der integrierten Gasentladungslampe 5 einen MikroController enthält, kann das gesamte Verfahren in der Software des MikroControllers implementiert werden, und verursacht somit keine zusätzlichen Kosten. Auch die Schaltungsanordnung zum Detektieren von Flackern der zweiten Ausführungsform kann bei geschickter Auslegung rein in Software ausgeführt werden. Dadurch, dass die zur Detektion von Flackern notwendigen Messgrößen aus anderen Gründen schon am MikroController anliegen, kann durch geeignete Auswertung dieser Größen eine Detektionseinheit in Software ausgeführt werden. Die in Hardware notwendigen Schaltungsteile sind dabei schon aus anderen Gründen vorhanden und verursachen so keine zusätzlichen Kosten.By increasing the operating frequency of the gas discharge lamp burner over its burning time, a flicker of the burner can be significantly reduced, without costly measures on the Schaltungsan- order itself would be necessary. The fact that the operating electronics of the integrated gas discharge lamp 5 contains a microcontroller, the entire process can be implemented in the software of the microcontroller, and thus causes no additional costs. Also, the circuit arrangement for detecting flicker of the second embodiment can be clever design purely in software. Because the measured quantities necessary for the detection of flickers already rest on the microcontroller for other reasons, a detection unit can be implemented in software by suitable evaluation of these variables. The circuit parts required in hardware are already present for other reasons and thus cause no additional costs.
KommunikationsschnittstelleCommunication Interface
Wie bereits oben ausgeführt, kann die integrierte Gasent- ladungslampen 5 über Kommunikationsmittel bzw. mindestens eine Kommunikationsschnittstelle verfügen, die insbesondere eine Kommunikation mit der Bordelektronik des Kraftfahrzeugs ermöglicht. Besonders vorteilhaft erscheint ein LIN-Bus, aber auch die Anbindung der integrierten Gasent- ladungslampe mittels eines CAN-Bus and die Bordelektronik ist möglich.As already explained above, the integrated gas discharge lamps 5 can have communication means or at least one communication interface, which in particular enables communication with the on-board electronics of the motor vehicle. Particularly advantageous is a LIN bus, but also the connection of the integrated gas discharge lamp by means of a CAN bus to the on-board electronics is possible.
Durch die Kommunikationsschnittstelle kann die Lampe in vorteilhafter Weise mit dem übergeordneten Steuersystem, z.B. einem Lichtmodul in einem Kfz kommunizieren. Dabei können über die Kommunikationsschnittstelle vielfältige Informationen über die integrierte Gasentladungslampe 5 an das übergeordnete Steuersystem übermittelt werden. Diese Informationen sind in einem nichtflüchtigen Speicher in der Lampe abgelegt. Bei der Produktion der integ- rierten Gasentladungslampe 5 fallen vielfältige Informationen an, die von der Produktionsanlage gesammelt werden können und gegen Ende der Produktion der Lampe in den nichtflüchtigen Speicher der Lampe programmiert werden. Die Informationen können aber auch direkt in den nicht- flüchtigen Speicher der Betriebselektronik der integrier- ten Gasentladungslampe 5 geschrieben werden, daher ist eine hierfür eine Kommunikationsschnittstelle nicht unbedingt notwendig.Through the communication interface, the lamp can communicate in an advantageous manner with the higher-level control system, for example a light module in a motor vehicle. In this case, various information about the integrated gas discharge lamp 5 can be transmitted to the higher-level control system via the communication interface. This information is stored in a non-volatile memory in the lamp. The production of the integrated gas discharge lamp 5 produces a variety of information which can be collected by the production plant and programmed towards the end of the production of the lamp in the non-volatile memory of the lamp. However, the information can also be fed directly into the non-volatile memory of the operating electronics of the integrated th gas discharge lamp 5 are written, therefore, a communication interface for this purpose is not absolutely necessary.
Bei der Produktion wird z.B. der Gasentladungslampenbren- ner 50 exakt vermessen und beim Sockeln auf den Sockel 70 gegenüber einer Referenzebene des Sockels in einer exakt definierten Lage am Sockel befestigt. Dies stellt eine hohe Güte des optischen Systems aus integrierte Gasentladungslampe 5 und Scheinwerfer 3 sicher, da der zwischen den Gasentladungslampenelektroden 504 brennende Lichtbogen eine exakte Raumlage gegenüber der Referenzebene, die die Schnittstelle zum Scheinwerfer darstellt, einnimmt. Der Produktionsmaschine ist dadurch z.B. der Abstand und die Lage der Elektroden bekannt. Der Elektrodenabstand kann aber für die Betriebselektronik eine wichtige Größe darstellen, da der Elektrodenabstand des Gasentladungslampenbrenners 50 mit der Brennspannung korreliert. Weiterhin kann eine einmalige Seriennummer oder alternativ eine Produktionschargennummer im nichtflüchtigen Speicher der Lampe abgelegt werden, um eine Rückverfolg- barkeit zu gewährleisten. Über die Seriennummer können über eine vom Hersteller gepflegte Datenbank die in der integrierte Gasentladungslampe 5 verbauten Teile mit allen verfügbaren Daten abgefragt werden, um bei Produk- tionsfehlern einzelner Teile die betroffenen Lampen ausfindig machen zu können.In production, e.g. the gas discharge lamp burner 50 measured exactly and secured when sockets on the base 70 against a reference plane of the base in a precisely defined position on the base. This ensures a high quality of the integrated gas discharge lamp 5 and headlamp 3 optical system, since the arc burning between the gas discharge lamp electrodes 504 occupies an exact spatial position relative to the reference plane which is the interface to the headlamp. The production machine is characterized by e.g. the distance and the location of the electrodes known. However, the electrode spacing can be an important factor for the operating electronics since the electrode spacing of the gas discharge lamp burner 50 correlates with the burning voltage. Furthermore, a unique serial number or alternatively a production batch number can be stored in the non-volatile memory of the lamp in order to ensure traceability. Via the serial number, the data stored in the integrated gas discharge lamp 5 parts can be queried with all available data via a database maintained by the manufacturer in order to locate the affected lamps in case of production errors of individual parts.
In einer bevorzugten Ausführungsform der integrierten Gasentladungslampe 5 können weitere im Lampenbetrieb gemessene und im nichtflüchtigen Speicher der integrier- ten Gasentladungslampe 5 abgespeicherte Parameter über die Bordelektronik mittels der Kommunikationsschnittstel- Ie abgefragt und auch eingespeichert werden. Es kann zum Beispiel sinnvoll sein, die Daten des optischen Systems, aus dem der Scheinwerfer besteht, in der integrierten Gasentladungslampe 5 abzuspeichern, da diese damit die Leistung des Gasentladungslampenbrenners 50 so steuern kann, dass eine gleichmäßig hohe Lichtabgabe des Scheinwerfersystems erreicht wird.In a preferred embodiment of the integrated gas discharge lamp 5, further parameters measured during lamp operation and stored in the nonvolatile memory of the integrated gas discharge lamp 5 can be transmitted via the on-board electronics by means of the communication interface. Ie be queried and also stored. It may be useful, for example, to store the data of the optical system of which the headlight is made in the integrated gas discharge lamp 5, since it can thus control the power of the gas discharge lamp burner 50 in such a way that a uniformly high light output of the headlight system is achieved.
Als Kommunikationsparameter kommen insbesondere folgende Kommunikationsparameter in Frage: - Die kumulierte Brenndauer des Gasentladungslampenbrenners 50,In particular, the following communication parameters can be considered as communication parameters: the cumulative burning time of the gas discharge lamp burner 50,
- die Anzahl der aufgetretenen Flacker-Effekte, also die Anzahl der Überschreitungen des zulässigen Grenzwertes,- the number of flicker effects that have occurred, ie the number of exceedances of the permissible limit value,
- die Anzahl der Starts der Flacker-Minimum-Suche, - die aktuelle Lampenleistung,- the number of starts of the flacker minimum search, - the current lamp power,
- die aktuelle Frequenz des Wechselrichters,- the current frequency of the inverter,
- der Sollwert der Lampenleistung (=Lampenzielsoll- leistung) ,- the nominal value of the lamp output (= nominal lamp target power),
- der Istwert der Lampenleistung, - die Temperatur der Elektronik,- the actual value of the lamp power, - the temperature of the electronics,
- die Seriennummer beziehungsweise die Chargennummer,- the serial number or the batch number,
- die Anzahl der Lampenverlöscher insgesamt sowie die Anzahl der Lampenverlöscher innerhalb einer zurückliegenden Zeitspannung z.B. 200 h, - die Anzahl der Nicht-Zündungen.the total number of lamp extinguishers and the number of lamp extinguishers within a past time span, e.g. 200 h, - the number of non-ignitions.
Prinzipiell hätte auch eine herkömmliche, nicht im Lampensockel der Entladungslampe integrierte, Betriebselektronik diese Parameter erfassen und über eine Kommunikationsschnittstelle zur Verfügung stellen können. Allerdings wären diese Parameter für eine Diagnose im Rahmen des Service des Kraftfahrzeugs nicht brauchbar gewesen, da die Lampe jederzeit unabhängig von der Betriebselektronik hätte gewechselt werden können und die ausgelesenen Parameter folglich nicht zwingend das derzeitig vorhandenen System aus Lampe und Betriebselektronik beschreiben müssen. Diesen Nachteil besitzt das beschriebene System einer integrierten Gasentladungslampe, bei der ein Gasentladungslampenbrenner sowie eine Betriebselektronik für den Gasentladungslampenbrenner von einander untrennbar in einer Lampe integriert sind, nicht.In principle, a conventional operating electronics not integrated in the lamp base of the discharge lamp would also have been able to detect these parameters and make them available via a communication interface. However, these parameters would not have been useful for a diagnosis in the context of the service of the motor vehicle, since the lamp could have been changed at any time independently of the operating electronics and consequently the parameters read out need not necessarily describe the currently existing system of lamp and operating electronics. This disadvantage does not have the described system of an integrated gas discharge lamp, in which a gas discharge lamp burner and an operating electronics for the gas discharge lamp burner are integrated inseparably from each other in a lamp.
Die Kommunikationsschnittstelle ist dabei bevorzugt ein LIN-Bus oder alternativ ein CAN-Bus . Beide Schnittstellenprotokolle sind im Automobilsektor weit verbreitet und eingeführt. Wird die integrierte Gasentladungslampe 5 nicht in einem Automobil verwendet, so kann die Kommuni- kationsschnittstelle der integrierten Gasentladungslampe 5 auch ein in der Allgemeinbeleuchtung verbreitetes Protokoll wie DALI oder EIB/Instabus aufweisen.The communication interface is preferably a LIN bus or alternatively a CAN bus. Both interface protocols are widely used and implemented in the automotive sector. If the integrated gas discharge lamp 5 is not used in an automobile, the communication interface of the integrated gas discharge lamp 5 can also have a protocol that is widespread in general lighting, such as DALI or EIB / Instabus.
Aufgrund dieser Daten (vor allem der kumulierten Brenndauer) kann das im Kfz vorhandene übergeordnete Steuer- System z.B. den voraussichtlichen Austauschzeitpunkt der integrierten Gasentladungslampe 5 berechnen. Bei einem Inspektionstermin des Kfz kann dann entschieden werden, ob die integrierte Gasentladungslampe 5 noch bis zum nächsten Inspektionstermin ordnungsgemäß arbeiten wird, oder ob sie ausgetauscht werden muss, da beispielsweise eine schlechte Lichtqualität oder gar ein Ausfall der Lampe befürchtet werden muss.On the basis of these data (in particular the cumulative burning time), the higher-level control system present in the motor vehicle can be used, for example. calculate the expected replacement time of the integrated gas discharge lamp 5. At an inspection date of the vehicle can then be decided whether the integrated gas discharge lamp 5 will work properly until the next inspection date, or whether it must be replaced, for example, a poor quality of light or even a failure of the lamp must be feared.
Dadurch dass die Daten über eine Kommunikationsschnittstelle der integrierten Gasentladungslampe auslesbar sind kann ein Serviecetechniker die Daten aus der integrierten Gasentladungslampe auslesen und die Lampe bei Bedarf vor einem Ausfall ersetzen, wie dies bereits weiter oben im Hinblick auf eine flackernde Lampe dargestellt wurde.The fact that the data can be read out via a communication interface of the integrated gas discharge lamp enables a service technician to read the data from the integrated gas discharge lamp Read out the gas discharge lamp and replace the lamp if necessary, as described above with regard to a flickering lamp.
Wenn in dem nichtflüchtigen Speicher der Betriebselektro- nik Daten aus der Produktion der integrierten Gasentladungslampe unabänderlich gespeichert sind, kann die Lampe in ihren Lebensdauerberechnungen jederzeit auf diese Daten zurückgreifen, womit die Lebensdauerberechnungen, das heißt die Schätzung der Zeitdauer wie lange die integrierte Gasentladungslampe ordnungsgemäß arbeiten wird, deutlich genauer werden. Bevorzugterweise sind in dem nichtflüchtigen Speicher der Betriebselektronik Daten gespeichert, aus denen der Produktionszeitraum erschließbar ist. Damit können eventuelle Fehlproduktionen oder erst später festgestellte Mängel in einer Charge auch im Feld noch ausgetauscht werden, bevor die Lampe ausfällt. Dies ist für den Nutzer des Kraftfahrzeugs von sehr großem Nutzen, denn insbesondere beim Einsatz der integrierten Gasentladungslampe in einem Frontscheinwerfer handelt es sich um eine besonders sicherheitsrelevante Anwendung. Wenn in dem nichtflüchtigen Speicher der Betriebselektronik Daten gespeichert sind, durch die die integrierte Gasentladungslampe eindeutig identifiziert ist, können die bei der Produktion in einer Datenbank hinterlegten Daten einfach und zuverlässig der Lampe zugeordnet werden. Besonders effizient funktioniert das, wenn in dem nichtflüchtigen Speicher der Betriebselektronik eine eindeutige und einmalige Seriennummer gespeichert ist. Diese beinhaltet unter anderem auch einen unter allen Herstellern abgestimmten Herstellercode, so dass verschiedene Hersteller der gleichen Type der integ- rierten Gasentladungslampe zwar eine laufende Nummer in ihrer jeweiligen Produktion vergeben können, dennoch sichergestellt ist, dass es keine zweite Lampe geben wird, die die gleiche Seriennummer besitzt.If data from the production of the integrated gas discharge lamp is immutably stored in the non-volatile memory of the operating electronics, the lamp can use these data at any time in its lifetime calculations, whereby the lifetime calculations, that is the estimation of the duration of how long the integrated gas discharge lamp will work properly , be much more accurate. Preferably, data are stored in the non-volatile memory of the operating electronics, from which the production period can be opened. In this way, any defective productions or defects detected later in a batch can still be exchanged in the field before the lamp fails. This is of very great use for the user of the motor vehicle, because in particular when using the integrated gas discharge lamp in a headlight, it is a particularly safety-relevant application. If data stored in the non-volatile memory of the operating electronics, by means of which the integrated gas discharge lamp is uniquely identified, the data stored in a database during production can be simply and reliably assigned to the lamp. This works particularly efficiently when a unique and unique serial number is stored in the non-volatile memory of the operating electronics. Among other things, this includes a manufacturer code agreed by all manufacturers, so that different manufacturers of the same type of integrated Although it is possible to assign a serial number to the gas discharge lamp in its respective production, it is nevertheless ensured that there will be no second lamp having the same serial number.
Während des Betriebes der integrierten Gasentladungslampe werden in dem nichtflüchtigen Speicher bevorzugt eine oder mehrere Zahlen gespeichert, welche mit der Brenndauer und/oder mit der Anzahl der Zündungen der Gasentladungslampe monoton ansteigen. Dabei wird die Brenndauer des Gasentladungslampenbrenners erfasst, aufsummiert und als kumulierte Brenndauer in den nichtflüchtigen Speicher der Betriebselektronik gespeichert. Die kumulierte Brenndauer wird bevorzugt als Zahl im nichtflüchtigen Speicher abgelegt. Die Brenndauer kann aber auch durch Betriebspa- rameter gewichtet werden und in dem nichtflüchtigenDuring operation of the integrated gas discharge lamp, one or more numbers are preferably stored in the non-volatile memory, which increase monotonically with the burning time and / or with the number of ignitions of the gas discharge lamp. In this case, the burning time of the gas discharge lamp burner is detected, added up and stored as a cumulative burning time in the nonvolatile memory of the operating electronics. The cumulative burning time is preferably stored as a number in the nonvolatile memory. However, the burning time can also be weighted by operating parameters and in the non-volatile one
Speicher der Betriebselektronik als Zahl abgelegt werden, wobei diese Zahl dann der kumulierten gewichteten Brenndauer entspricht. Auf die verschieden Arten der kumulierten Brenndauer wird weiter unten noch näher eingegangen. Damit kann die bisherige Brenndauer zuverlässig mit der vom Hersteller spezifizierten Lebensdauer abgeglichen werden, und eine genaue Aussage über die Restlebensdauer der Lampe getroffen werden. Die vom Hersteller spezifizierte Lebensdauer kann dabei eine Funktion weiterer ebenfalls aus dem nichtflüchtigen Speicher ausgelesenen Daten ein, so dass diese beispielsweise von der Anzahl der Starts oder dem geforderten Lichtstrom der Lampe abhängen kann. Die Entscheidung darüber ob die integrierte Lampen ausgetauscht werden muss, kann aus ökonomischen Gründen zudem von dem im Diagnosegerät der Service- Werkstatt gespeicherten Daten welche im Rahmen der zu- rückliegenden Werkstatt-Besuche ermittelt wurden, erfolgen, und so kann beispielsweise die Information, wie intensiv das Licht innerhalb der zurückliegenden Service- Intervalle benutzt wurde in die zu treffenden Entschei- düng mit einfließen.Memory of the operating electronics are stored as a number, this number then corresponds to the cumulative weighted burning time. The different types of cumulative burning time will be discussed in more detail below. Thus, the previous burning time can be reliably compared with the specified life of the manufacturer, and an accurate statement about the remaining life of the lamp are made. The lifetime specified by the manufacturer can be a function of further data likewise read from the nonvolatile memory, so that it can depend, for example, on the number of starts or the required luminous flux of the lamp. For economic reasons, the decision as to whether the integrated lamps must be exchanged can also be made by the data stored in the diagnostic device of the service workshop, which is used within the context of the present invention. For example, the information on how intensively the light was used within the previous service intervals can be included in the decision to be made.
Wenn eine in dem nichtflüchtigen Speicher der Betriebselektronik abgelegte Zahl eine Aussage über das Flackern der Lampe macht, insbesondere der Anzahl der Starts der Flacker-Minimum-Suche oder der aktuellen Flackergrenze, so kann der Zustand der integrierten Gasentladungslampe genau erfasst werden und bei Bedarf ausgelesen werden. Diese Werte können bei einem Service des Kraftfahrzeugs, in dem sich die integrierte Gasentladungslampe befindet, zur Beurteilung der Restlebensdauer mit herangezogen werden. Für den Servicetechniker ebenso interessant kann die in dem nichtflüchtigen Speicher der Betriebselektronik abgelegte Zahl der Anzahl der Zündungen des Gasentladungslampenbrenners sein, da die Anzahl der Zündungen ebenso Einfluss auf die Lebensdauer hat wie die Brenndau- er. Bei einem Servicetermin des Kfz. werden also Daten aus dem nichtflüchtigen Speicher der Betriebselektronik ausgelesen und abhängig von den Daten erfolgt ein unterschiedliches Vorgehen bei der Wartung. Die Wartung wird dadurch effizienter und besser, Frühausfälle werden selten und die Kundenzufriedenheit steigt. Die Entscheidung, ob die integrierte Gasentladungslampe ausgetauscht werden muss kann sich zusätzlich zur Erfahrung des Servicetechnikers auf die aus dem nichtflüchtigen Speicher der Betriebselektronik ausgelesenen Daten stützen. Die Ent- Scheidung zum Austausch der integrierten Gasentladungslampe wird bevorzugt dann getroffen, wenn die kumulierte Brenndauer und/oder die kumulierte gewichtete Brenndauer und/oder die Anzahl der Zündungen des Gasentladungslampenbrenners über einem bestimmten Grenzwert liegt. Der Grenzwert hängt dabei bevorzugt von dem Produktionszeit- räum und/oder von den Daten welche eine eindeutige Identifikation der integrierten Gasentladungslampe zulassen, ab. Damit wird eine zuverlässige und einfache Entscheidung über den Austausch der integrierten Gasentladungslampe möglich.If a number stored in the nonvolatile memory of the operating electronics makes a statement about the flickering of the lamp, in particular the number of starts of the flicker minimum search or the current flicker limit, then the state of the integrated gas discharge lamp can be accurately detected and read out as required , These values can be used in a service of the motor vehicle in which the integrated gas discharge lamp is located to assess the remaining service life. Also of interest to the service technician is the number of ignitions of the gas discharge lamp burner stored in the nonvolatile memory of the operating electronics, since the number of ignitions has as much influence on the service life as the combustion duration. At a service appointment of the car. Thus, data are read from the non-volatile memory of the operating electronics and depending on the data is a different approach to maintenance. This makes maintenance more efficient and better, early failures are rare and customer satisfaction increases. The decision as to whether the integrated gas discharge lamp has to be exchanged can, in addition to the experience of the service technician, be based on the data read from the nonvolatile memory of the operating electronics. The decision to replace the integrated gas discharge lamp is preferably made when the cumulative Burning time and / or the cumulative weighted burning time and / or the number of ignitions of the gas discharge lamp burner is above a certain limit. The limit value preferably depends on the production time space and / or on the data which allow a clear identification of the integrated gas discharge lamp. This makes a reliable and simple decision about the replacement of the integrated gas discharge lamp possible.
Lumenkonstanzlumen Konstanz
Die im nichtflüchtigen Speicher der integrierten Gasentladungslampe 5 abgelegten Informationen können aber auch dazu benutzt werden, die Lichtabgabe der integrierten Gasentladungslampe 5 über ihrer Lebensdauer konstant zu halten. Die Lichtabgabe bei Nennleistung von Gasentladungslampen ändert sich über deren Lebensdauer. Mit zunehmender Brenndauer sinkt der Wirkungsgrad der Lampe durch Schwärzung und Entglasung des Entladungsgefäßes, durch den Rückbrand der Elektroden und die dadurch be- dingte Veränderung des Entladungsbogens . Der Wirkungsgrad des gesamten optischen Systems wird dadurch weiter verschlechtert, da diese Systeme üblicherweise auf eine Punktlichtquelle bzw. für den kürzesten, sich aus dem minimalen Elektrodenabstand ergebenden Entladungsbogen, dimensioniert sind, und bei einer Verlängerung des Entladungsbogens mehr Licht im optischen System verloren geht. Auch das optische System selbst verliert während seiner Betriebsdauer an Effizienz, sei es durch Linsentrübungen oder durch Defokussierung aufgrund von Temperaturzyklen oder den bei einem Automobilscheinwerfer auftretenden permanenten Vibrationen. Im Folgenden wird von einer Lampenbrenndauer tk, und von einer kumuliert gewichteten Brenndauer tkg gesprochen, wobei die kumuliert gewichtete Brenndauer tkg mit einer weiter unten erläuterten Gewichtsfunktion γ gewichtet wird.However, the information stored in the nonvolatile memory of the integrated gas discharge lamp 5 can also be used to keep the light output of the integrated gas discharge lamp 5 constant over its lifetime. The light output at nominal power of gas discharge lamps changes over their lifetime. As the burning time increases, the efficiency of the lamp decreases due to blackening and devitrification of the discharge vessel, as a result of the burn-back of the electrodes and the resulting change in the discharge arc. The efficiency of the entire optical system is thereby further degraded, as these systems are usually dimensioned for a point light source or for the shortest, resulting from the minimum electrode gap discharge arc, and with an extension of the discharge arc more light is lost in the optical system. Also, the optical system itself loses efficiency during its service life, whether through lens opacification or defocusing due to temperature cycling or the permanent vibration experienced by an automotive headlamp. The following is from a Lamp burning time t k , and spoken by a cumulative weighted burning time t kg , wherein the cumulative weighted burning time t kg is weighted with a below-explained weighting function γ.
Da die Betriebselektronik der integrierten Gasentladungslampe 5 die relevanten Parameter des Gasentladungslampenbrenners 50 im nichtflüchtigen Speicher abgelegt hat, kann sie die am Gasentladungslampenbrenner 50 anliegende Betriebsleistung PLA an seine kumulierte Brenndauer an- passen. Da der Alterungsprozess nicht linear verläuft, ist in der Betriebselektronik in einer einfachen Ausführungsform eine Kompensationsfunktion ß abgespeichert, wie sie in Fig. 27 dargestellt ist. Hier ist die kumuliert gewichtete Brenndauer tkg der Lampe über dem Quotienten aus der Lampenleistung PLA zur Nennleistung PN des Gasentladungslampenbrenners 50 aufgetragen. Im unteren Bereich unter 10h Brenndauer ist die Leistung leicht erhöht. Dies soll helfen, denn Gasentladungslampenbrenner 50 zu kondi- tionieren. Man spricht hier auch gerne vom „Einbrennen" des Gasentladungslampenbrenners 50 der integriertenSince the operating electronics of the integrated gas discharge lamp 5 has stored the relevant parameters of the gas discharge lamp burner 50 in the nonvolatile memory, it can adapt the operating power P LA applied to the gas discharge lamp burner 50 to its cumulative burning time. Since the aging process is not linear, a compensation function β, as shown in FIG. 27, is stored in the operating electronics in a simple embodiment. Here, the cumulative weighted burning time t kg of the lamp is plotted against the quotient of the lamp power P LA to the nominal power P N of the gas discharge lamp burner 50. In the lower range under 10h burning time the performance is slightly increased. This should help to condition gas discharge lamp burners 50. One also likes to talk about "burning in" the gas discharge lamp burner 50 of the integrated one
Gasentladungslampe 5. Ist die Lampe eingebrannt, wird sie mit leicht verminderter Leistung betrieben (etwa 90% der Nennleistung) , da der Wirkungsgrad der Lampe wie auch der Optik noch sehr gut ist. Ab einer kumuliert gewichteten Brenndauer tkg von etwa 100 h steigt die Leistung wieder langsam an, um bei Erreichen des spezifizierten Lebensdauerendes von 3000 h eine Lampenleistung PLa zu erreichen, die etwa 10% über der spezifizierten nominalen Lampenbrennernennleistung liegt. Damit ist die Lichtabga- be der Gasentladungslampenbrenners über seine Brenndauer im Wesentlichen konstant. Die in der Betriebselektronik abgespeicherte Funktion kann von im nichtflüchtigen Speicher bei der Produktion abgelegten Brennerparametern, wie z.B. dem Elektrodenabstand beeinflusst werden.Gas discharge lamp 5. When the lamp is burned in, it is operated at slightly reduced power (about 90% of the rated power), since the efficiency of the lamp as well as the optics is still very good. From a cumulative weighted burning time t kg of about 100 hours, the power slowly increases again to reach a lamp power P La that is about 10% above the specified nominal lamp burner rated power when the specified end of life of 3000 hours is reached. Thus, the light output of the gas discharge lamp burner is essentially constant over its burning time. The in the operating electronics the stored function can be influenced by burner parameters stored in the non-volatile memory during production, such as the electrode distance.
Bei einem fortgeschrittenem System mit einer Steuerung der integrierten Gasentladungslampe 5 durch ein übergeordnetes Steuersystem können weitere Lichtfunktionen, wie z.B. die geschwindigkeitsabhängige Steuerung der abgegebenen Lichtmenge realisiert werden. In solch einer fortgeschrittenen Ausführungsform ist die Betriebselektronik so ausgelegt, dass sie den Gasentladungslampenbrenner 50 mit einer Unter- oder Überleistung betreiben kann. Wird der Gasentladungslampenbrenner 50 aber nicht mit Nennleistung betrieben, so altert er anders als bei einem Betrieb mit Nennleistung. Dies muss in der Berechnung der kumulierten Brenndauer berücksichtigt werden. Dazu ist in der Betriebselektronik eine Gewichtsfunktion γ abgespeichert, die einen von der Über- oder Unterleistung abhängigen Faktor darstellt. Fig. 28 zeigt die Gewichtsfunktion γ für eine für den Einsatz im Frontscheinwerfer eines Kraftfahrzeugs ausgelegte integrierte Gasentladungslampe 5. Wird der Gasentladungslampenbrenner 50 mit Überleistung betrieben, so altert er schneller, da die Elektroden zu heiß werden und Elektrodenmaterial abdampft. Wird der Gasentladungslampenbrenner 50 mit deutlicher Unterleis- tung betrieben, so altert er ebenfalls schneller, da die Elektroden zu kalt sind und in Folge Elektrodenmaterial absputtert, folglich Elektrodenmaterial durch Sputtern abgetragen wird, was unerwünscht ist da dies die Lebensdauer der Lampe sowie die Lichtausbeute reduziert. Daher muss die Betriebselektronik der integrierten Gasentladungslampe 5 diese Alterung in die kumuliert gewichtete Brenndauer tkg mit einrechnen. Dies kann z.B. durch fol¬In an advanced system with a control of the integrated gas discharge lamp 5 by a higher-level control system, other lighting functions, such as the speed-dependent control of the amount of light emitted can be realized. In such an advanced embodiment, the operating electronics are designed to operate the gas discharge lamp torch 50 with under or over power. However, when the gas discharge lamp burner 50 is not operated at rated power, it ages differently than when operating at rated power. This must be taken into account in the calculation of the cumulative burning time. For this purpose, a weighting function γ is stored in the operating electronics, which represents a dependent of the positive or negative power factor. FIG. 28 shows the weight function γ for an integrated gas discharge lamp 5 designed for use in the headlight of a motor vehicle. If the gas discharge lamp burner 50 is operated at excess power, it ages faster because the electrodes become too hot and electrode material evaporates. If the gas discharge lamp burner 50 is operated with considerable undercurrent, it will also age faster because the electrodes are too cold and subsequently sputter electrode material, thus electrode material is removed by sputtering, which is undesirable because this reduces the life of the lamp and the light output. Therefore, the operating electronics of the integrated gas discharge lamp 5 must weight this aging in the cumulative Calculate burning time t kg . This can be done, for example, by fol¬
gende Formel bewerkstelligt werden: tkg(t)= /(τ)-γ(— )dτ ;The following formula can be achieved: t kg (t) = / (τ) -γ (-) dτ;
Oh N die Funktion f (τ) steht dabei lediglich für die Brennfunktion, d.h. sobald der Gasentladungslampenbrenner 50 in Betrieb ist, ist f (τ)=l, ist der Gasentladungslampenbrenner 50 nicht in Betrieb, ist f (τ)=0. Wird die integrierte Gasentladungslampe 5 also mit Über- oder Unterleistung betrieben, so altert sie um einen Faktor, der den Wert 10 erreichen kann schneller.Oh N the function f (τ) stands only for the burning function, i. when the gas discharge lamp burner 50 is in operation, f (τ) = 1, when the gas discharge lamp burner 50 is not in operation, f (τ) = 0. If the integrated gas discharge lamp 5 is thus operated with over or under power, it ages by a factor which can reach the value 10 faster.
Bei einem fortgeschrittenen Steuerungssystem, das denIn an advanced control system that the
Gasentladungslampenbrenner 50 mit Über- oder Unterleistung betreiben kann, kann auch eine fortgeschrittene Kommunikation mit dem übergeordneten Steuergerät implementiert werden. Dies kann sich dahingehend äußern, dass das übergeordnete Steuergerät nicht mehr eine bestimmte Leistung von der integrierten Gasentladungslampe 5 anfordert, sondern eine vorbestimmte Lichtmenge. Um dies bewerkstelligen zu können, ist in der Betriebselektronik der integrierten Gasentladungslampe 5 eine Dimmkurve abgespeichert. Fig. 29 zeigt eine solche Dimmkurve α am Beispiel einer integrierten Gasentladungslampe 5 für die Automobiltechnik. Die Dimmkurve zeigt die Abhängigkeit des von dem Gasentladungslampenbrenner 50 abgegebenen Lichtstroms φ , beziehungsweise wie in Fig. 29 darge- stellt den auf den Nennlichtstrom φ^ normierten Licht¬Gas discharge lamp burner 50 with over or under power can also be implemented an advanced communication with the higher-level control unit. This can be expressed to the effect that the higher-level control unit no longer requests a specific power from the integrated gas discharge lamp 5, but rather a predetermined amount of light. In order to accomplish this, a dimming curve is stored in the operating electronics of the integrated gas discharge lamp 5. FIG. 29 shows such a dimming curve α using the example of an integrated gas discharge lamp 5 for the automotive industry. The dimming curve shows the dependence of the luminous flux φ & ü emitted by the gas discharge lamp burner 50 or, as shown in FIG. 29, the light normalized to the nominal luminous flux φ 1
strom So11 , von der elektrischen Brennerleistung PLa s,current So11 , from the electric burner power P La s ,
beziehungsweise wie in Fig. 29 dargestellt die auf die elektrische Nennbrennernennleistung PN normierte elektri- p sehe Brennerleistung La's . In der Fig. 29 ist dies beior, as shown in FIG. 29, the electrical current normalized to the nominal rated nominal electrical power P N p see burner output La ' s . In Fig. 29 this is included
einer kumuliert gewichteten Brenndauer tkg des Gasentladungslampenbrenners 50 von 100h aufgetragen. Für eine andere kumuliert gewichtete Brenndauer tkg des Gasentla- dungslampenbrenners 50 ergeben sich andere Kurvenverläufe. Im Idealfall ist in der Betriebselektronik der integrierten Gasentladungslampe 5 also ein dreidimensionales Kennfeld abgespeichert, das das Alter des Gasentladungslampenbrenners 50 mit berücksichtigt. Die Fig. 29 ist somit lediglich ein Schnitt durch das Kennfeld für eine kumuliert gewichtete Brenndauer tkg des Gasentladungslampenbrenners von 100 h. Das Kennfeld zur Bestimmung der Lampenleistung kann neben dem Lichtstrom und der kumuliert gewichtete Brenndauer weitere Dimensionen enthal- ten, beispielsweise die Brenndauer seit der letztena cumulative weighted burning time t kg of the gas discharge lamp burner 50 of 100h applied. For another cumulative weighted burning time t kg of the gas discharge lamp burner 50, other curves are obtained. Ideally, a three-dimensional characteristic map is stored in the operating electronics of the integrated gas discharge lamp 5, which takes into account the age of the gas discharge lamp burner 50. FIG. 29 is thus merely a section through the characteristic diagram for a cumulative weighted burning time t kg of the gas discharge lamp burner of 100 h. In addition to the luminous flux and the cumulatively weighted burning time, the characteristic diagram for determining the lamp power can contain further dimensions, for example the burning time since the last one
Zündung der Lampe oder die geschätzte Brennertemperatur um insbesondere Effekte im Bereich bis zu wenigen Minuten nach der Zündung, bedingt durch thermische Transienten während des sog. „Hochlaufs" der Lampe, in dem es unter anderem zum Verdampfen der Füllung kommt, abzubilden. Die Dimmkurve muss nicht zwingend als Kennfeld in der Betriebselektronik der integrierten Gasentladungslampe 5 abgespeichert sein, sie kann auch als Funktion abgelegt werden, so dass sie von einem in der Betriebselektronik integrierten MikroController ausgerechnet werden kann. Um die Berechnung der einzustellenden Lampenleistung möglichst einfach implementieren zu können, kann die zugrundeliegende Funktion bzw. das entsprechenden Kennlinienfeld näherungsweise durch ein Produkt ausgedrückt werden, wobei als Faktoren neben der Nennleistung PN des Gasentladungslampenbrenners jeder einzelne Faktor den Einfluss einer der oben genannten Größen beschreibt. Somit kann die erforderliche Brennerleistung PLa für eine bestimmte Lichtmenge beispielhaft durch folgende Formel dargestelltIgnition of the lamp or the estimated burner temperature in particular effects in the range up to a few minutes after ignition, due to thermal transients during the so-called "run-up" of the lamp, in which it comes, inter alia, to evaporate the filling, the dimming curve must It can also be stored as a function, so that it can be calculated by a microcontroller integrated in the operating electronics underlying function or the corresponding characteristic field are approximately expressed by a product, where as factors in addition to the nominal power P N of the gas discharge lamp burner each factor has the influence describes one of the above sizes. Thus, the required burner power P La for a given amount of light can be exemplified by the following formula
werden: PLa = PN CC(J^-L) • ß(tkg) ; der Faktor ß berücksichtigtare: P La = P N CC (J 1 -L) • β (t kg ); the factor ß is taken into account
ΎN hier die Alterung des Gasentladungslampenbrenners 50. Die Funktion ß kann auch die Alterung des optischen Systems beinhalten, wobei diese Daten vorzugsweise über den Kommunikationsschnittstelle der integrierten Gasentladungslampe mitgeteilt werden, so dass diese Einflüssen ebenfalls in der Berechung von der Betriebselektronik der integrierten Gasentladungslampe berücksichtigt werden können. Die vom Steuergerät vorgegebene Lichtmenge kann dabei z.B. von der Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeugs abhängen, in dem die integrierte Gasentladungslampe 5 betrieben wird. Bei langsamer Fahrt wird die Lampe z.B. gedimmt betrieben, wohingegen sie bei schneller Fahrt etwa auf der Autobahn etwas über der Nennleistung betrieben wird, um eine weite Sicht und eine gute Ausleuchtung der Fahrbahn zu gewährleisten.Here, the aging of the gas discharge lamp burner 50. The function ß may also include the aging of the optical system, these data are preferably communicated via the communication interface of the integrated gas discharge lamp, so that these influences can also be considered in the calculation of the operating electronics of the integrated gas discharge lamp , The amount of light predetermined by the controller can be e.g. depend on the speed of a motor vehicle in which the integrated gas discharge lamp 5 is operated. At low speeds, the lamp is turned on e.g. dimmed, whereas at high speeds, it is operated slightly above the rated power, for example on the motorway, in order to ensure a wide view and a good illumination of the road.
Bei einer fortgeschrittenen Betriebselektronik einer weiteren Ausführungsform der integrierten Gasentladungslampe 5 kann auch oder zusätzlich die bisherige Brenndauer des Gasentladungslampenbrenners 50 beim Betrieb berücksichtigt werden. Wenn die kumuliert gewichtete Brenn- dauer tkg sich dem spezifiziertem Lebensdauerende des Gasentladungslampenbrenners nähert, kann die Betriebselektronik den Brenner mit einer Leistung betreiben, die ihn am wenigsten altern lässt und somit seine Lebensdauer gegenüber einem herkömmlichen Betrieb effektiv verlän- gert. Fig. 30 zeigt eine solche beispielhafte Brenner- φ„ ,, schonkurve, in der der Lichtstromquotient J1^£iL über derIn an advanced operating electronics of a further embodiment of the integrated gas discharge lamp 5, the previous burning duration of the gas discharge lamp burner 50 can also or additionally be taken into account during operation. As the cumulative weighted firing time t kg approaches the specified end-of-life of the gas discharge lamp torch, the operating electronics may operate the torch at a rate that causes it to age least, thus effectively extending its life compared to conventional operation. 30 shows such an exemplary burner φ ",, schonkurve, in which the luminous flux quotient J1 ^ £ iL over the
kumulierten normierten Lebensdauer —— aufgetragen ist.cumulative normalized lifetime - is plotted.
Letztere berechnet sich aus der Lampenbrenndauer tk geteilt durch die Nennlebensdauer tN der Lampe von bei- spielsweise 3.000 Stunden. Bis zu 3% seiner Nennlebensdauer wird der Gasentladungslampenbrenner 50 mit dem 1,2- fachen seiner Nennleistung betrieben, um den Gasentladungslampenbrenner 50 zu Konditionieren und Einzubrennen. Danach wird der Gasentladungslampenbrenner 50 für geraume Zeit mit Nennleistung betrieben. Erreicht der Gasentladungslampenbrenner 50 80% seiner Lebensdauer, wird die Leistung sukzessive auf etwa das 0,8-fache der Nennleistung reduziert. Die Gewichtsfunktion in Fig. 28 offenbart bei näherer Betrachtung, dass die Lampe beim Betrieb mit in etwa dem 0,8-fachen ihrer Nennleistung am meisten geschont wird. Daher wird die integrierte Gasentladungslampe 5 gegen Ende ihrer Lebensdauer mit dieser Leistung betrieben, um eine möglichst lange Restlebensdauer zu gewährleisten und einen plötzlichen Lampenausfall, der gerade im Automobilbereich fatale Folgen haben kann zu vermeiden. Anstelle der Lampenbrenndauer tk kann entgegen der Darstellung in der Fig. 30 auch die kumuliert gewich- tete Brenndauer tkg verwendet werden.The latter is calculated from the lamp burn time t k divided by the rated life t N of the lamp of, for example, 3,000 hours. Up to 3% of its rated life, the gas-discharge lamp burner 50 is operated at 1.2 times its rated power to condition and burn-up the gas-discharge lamp burner 50. Thereafter, the gas discharge lamp burner 50 is operated at rated power for a long time. When the gas discharge lamp burner 50 reaches 80% of its life, the power is successively reduced to about 0.8 times the rated power. The weight function in Fig. 28 discloses, on closer inspection, that the lamp is spared the most in operation at approximately 0.8 times its rated power. Therefore, the integrated gas discharge lamp 5 is operated towards the end of its life with this power to ensure the longest possible residual life and a sudden lamp failure, which can have fatal consequences especially in the automotive sector. Instead of the lamp burn time t k , the cumulative weighted burning time t kg can be used, contrary to the illustration in FIG. 30.
Die integrierte Gasentladungslampe 5 kann aufgrund der oben genannten Daten und Berechnungen die voraussichtliche Restlebensdauer ihres Gasentladungslampenbrenners berechnen und in einem nichtflüchtigen Speicher der Betriebselektronik 220, 230 ablegen. Ist das Kraftfahrzeug bei einer Inspektion in der Werkstatt, so können für die Inspektion interessante Lampendaten, insbesondere die gespeicherte Restlebensdauer ausgelesen werden. Anhand der ausgelesenen Restlebensdauer kann dann darüber entschieden werden, ob die integrierte Gasentladungslampe 5 ausgetauscht werden muss. Es ist auch denkbar, dass in der integrierten Gasentladungslampe 5 die Seriennummer der integrierten Gasentladungslampe und/oder die Seriennummer des Gasentladungslampenbrenners 50 abgespeichert ist. Anhand der Seriennummer kann der Mechaniker in der Werkstatt über eine Herstellerdatenbank abfragen, ob die Lampe in Ordnung ist oder evtl. aufgrund von Mängeln in der Herstellung bzw. in den in ihr verbauten Komponenten ausgetauscht werden muss.The integrated gas discharge lamp 5 can calculate the expected remaining service life of its gas discharge lamp burner based on the above-mentioned data and calculations and store it in a non-volatile memory of the operating electronics 220, 230. Is the vehicle during an inspection in the workshop, so can for the inspection interesting lamp data, in particular the stored remaining life are read out. Based on the read remaining life can then be decided whether the integrated gas discharge lamp 5 must be replaced. It is also conceivable that in the integrated gas discharge lamp 5, the serial number of the integrated gas discharge lamp and / or the serial number of the gas discharge lamp burner 50 is stored. On the basis of the serial number, the mechanic in the workshop can query via a manufacturer database whether the lamp is in order or may need to be replaced due to defects in the production or in the components installed in it.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung der integrier- te Gasentladungslampe 5 wird entgegen zur zuvor beschriebenen Ausführung in der Werkstatt nicht die voraussichtliche Restlebensdauer ausgelesen, sondern es werden die Daten ausgelesen wie die Lampe tatsächlich betrieben wurde. Diese Daten werden dann vom Diagnosegerät basie- rend auf den zur jeweiligen Seriennummer gehörigen Nenndaten aus der Herstellerdatenbank bewertet. So ist beispielsweise die Nennlebensdauer tN einer Lampe mit einer gegebenen Seriennummer in der Herstellerdatenbank hinterlegt. Im Fall von Produktmängeln wäre diese entsprechend gering. Nachdem auch weitere Daten über den Betrieb in der Betriebselektronik gespeichert werden, wie beispielsweise die Anzahl der Zündungen, können auch diese Parameter mit der Herstellerdatenbank verglichen werden, die dann beispielsweise die Anzahl an Nennzündungen für jede Lampe enthält. Eine aus der Betriebselektronik ausgelesene hohe Anzahl an Zündungen die in die Nähe der Nennzün- düngen kommt, führt so zur Entscheidung, dass die Lampe auszutauschen ist, obwohl beispielsweise die Nennlebensdauer der Lampe noch nicht erreicht ist. Durch Verwendung solcher Kriterien erhöht sich auf ökonomischer Weise die Verfügbarkeit der Lichtquelle. Dieses Vorgehen ist insbesondere deshalb als ökonomisch anzusehen, da eine Lampe erst dann ausgetauscht wird, wenn die Wahrscheinlichkeit groß wird, dass ihr Ausfall bevorsteht. In den ersten Bit der Seriennummer der Lampe wird den Hersteller der Lampe codiert, so dass sichergestellt ist, dass die Seriennummer eindeutig bleibt, obwohl gegebenen Falls mehrere Lampenhersteller gegeneinander austauschbare Produkte herstellen. Beim Abfragen von Nenndaten wie beispielsweise der Nennlebensdauer oder der Nennzündungen aus der Herstellerdatenbank, über eine Kommunikationsverbindung zwischen der Werkstatt und dem Lampenhersteller, beispielsweise über eine Internetverbindung, wird im Gegenzug die aus der Betriebselektronik ausgelesenen Daten über den Betrieb an den Lampenhersteller übermitteln. Es erfolgt somit ein bidirektionaler Datenaustausch zwischen Betriebselektronik der Lampe und der Herstellerdatenbank. Dies ermöglicht zum einen die Verfolgung von Produkten im Feld insbesondere eine statistische Erhebung der Einsatzweise des Produktes, was insbesondere für eine Produkt- Weiterentwicklung von großem Vorteil ist, aber auch eine individuelle Datenerhebung ist möglich sofern beispielsweise neben der Seriennummer noch die VIN (Vehicle Identification Number) des Fahrzeugs mit übertragen wird. Darüber hinaus eröffnet sich die Möglichkeit des Schutz gegen Produktfälschungen. Letzterer wird dadurch erreicht, dass bei einer Produktfälschung die Seriennummer ebenfalls kopiert werden muss, was sich letztlich bei der Übermittlung der Daten an den Hersteller zu einer scheinbaren Inkonsistenz der Daten führt, da beispielsweise die Betriebsstunden welche einer Seriennummer zugerechnet werden nicht wieder geringer werden können, was eine entsprechende Schlussfolgerung auf gefälschte Produkte zulässt .In a further advantageous embodiment of the integrated gas discharge lamp 5, contrary to the previously described embodiment in the workshop, the estimated remaining service life is not read, but the data are read out as the lamp was actually operated. These data are then evaluated by the diagnostic device based on the nominal data belonging to the respective serial number from the manufacturer database. For example, the rated life t N of a lamp with a given serial number is stored in the manufacturer database. In the case of product defects this would be correspondingly low. After other data about the operation in the operating electronics are stored, such as the number of ignitions, these parameters can also be compared with the manufacturer's database, which then contains, for example, the number of nominal ignitions for each lamp. A high number of ignitions read out of the operating electronics which are close to the nominal fertilizer, thus leading to the decision that the lamp is to replace, although, for example, the rated life of the lamp is not yet reached. By using such criteria, the availability of the light source increases in an economical manner. This procedure is to be regarded as economical, in particular, because a lamp is replaced only when the probability is high that its failure is imminent. The first bit of the serial number of the lamp encodes the lamp manufacturer to ensure that the serial number remains unique, although, if appropriate, several lamp manufacturers make interchangeable products. When querying nominal data such as the rated life or the nominal ignitions from the manufacturer database, via a communication link between the workshop and the lamp manufacturer, for example via an Internet connection, in return the data read from the operating electronics is transmitted via the operation to the lamp manufacturer. There is thus a bidirectional data exchange between operating electronics of the lamp and the manufacturer database. This allows on the one hand the tracking of products in the field, in particular a statistical survey of the mode of use of the product, which is particularly for a product development of great advantage, but also an individual data collection is possible, for example, in addition to the serial number nor the VIN (Vehicle Identification Number ) of the vehicle is transmitted. In addition, the possibility of protection against counterfeiting opens up. The latter is achieved by the fact that in a counterfeit product, the serial number must also be copied, which ultimately in the Transmission of the data to the manufacturer to an apparent inconsistency of the data leads, for example, because the operating hours attributed to a serial number can not be reduced again, which allows a corresponding conclusion on counterfeit products.
Bogenbegradigungarc straightening
Im Folgenden wird nun ein Verfahren zur Begradigung des Entladungsbogens des Gasentladungslampenbrenners be- schrieben, welches in einer Ausführungsform der integrierten Gasentladungslampe 5 implementiert ist. Für eine erste Ausführungsform wird eine Betriebselektronik 920 zugrunde gelegt, die eine Topologie nach Fig. 23 aufweist. Dabei weist die Betriebselektronik 920 einen Gleichspannungswandler 9210 auf, der von der Batteriespannung eines Automobils versorgt wird. Dem Gleichspannungswandler 9210 ist über einen Zwischenkreiskondensator Czw ein Wechselrichter 9220 nachgeschaltet, der über einen Lampenkreis einen Gasentladungslampenbrenner 50 mit einer Wechselspannung versorgt. Der Lampenkreis besteht aus einem Ausgangskondensator CA und der Zündelektronik 910, mit der Primärwicklung des Zündtransformators im Lampenkreis, sowie dem Gasentladungslampenbrenner 50. Mittels dieser Topologie, die aus dem Stand der Technik weithin bekannt ist, kann bei geschickter Auslegung der Komponenten eine Begradigung des Entladungsbogens erreicht werden.A method for straightening the discharge arc of the gas discharge lamp burner, which is implemented in one embodiment of the integrated gas discharge lamp 5, will now be described below. For a first embodiment, an operating electronics 920 is used, which has a topology according to FIG. 23. In this case, the operating electronics 920 has a DC-DC converter 9210, which is supplied by the battery voltage of an automobile. The DC-DC converter 9210 is connected downstream via an intermediate circuit capacitor C zw an inverter 9220, which supplies a lamp circuit comprising a gas discharge lamp burner 50 with an AC voltage. The lamp circuit consists of an output capacitor C A and the ignition electronics 910, with the primary winding of the ignition transformer in the lamp circuit, as well as the gas discharge lamp burner 50. By means of this topology, which is well known in the prior art, can with skillful design of the components, a straightening of the discharge arc be achieved.
Ein begradigter Entladungsbogen bietet viele Vorteile. Ein erster bedeutender Vorteil ist der bessere thermische Haushalt des Gasentladungslampenbrenners 50, gewonnen durch eine gleichmäßigere thermische Wandbelastung des Brennergefäßes. Dies führt zu einer besseren thermischen Ausnutzung und damit längeren Lebensdauer des Brennergefäßes. Ein zweiter bedeutender Vorteil ist ein kontra- hierter Lichtbogen, der eine verringerte Diffusität besitzt. Mit solch einem , schmaleren' Bogen kann z.B. die Optik eines Scheinwerfers präziser ausfallen und die Lichtausbeute des Scheinwerfers deutlich erhöht werden.A straightened discharge arc offers many advantages. A first significant advantage is the better thermal budget of the gas discharge lamp burner 50 obtained by a more uniform thermal wall load of the burner vessel. This leads to a better thermal utilization and thus longer life of the burner vessel. A second significant advantage is a contracted arc that has reduced diffusivity. With such a 'narrower' arc, for example, the appearance of a headlight can be more precise and the light output of the headlight can be increased significantly.
Da bei der integrierte Gasentladungslampe 5 die Zünd- und Betriebselektronik 910, 920 beziehungsweise die Gesamtbetriebselektronik 930 (im Folgenden ebenfalls Betriebselektronik genannt) untrennbar mit dem Gasentladungslampenbrenner 50 verbunden ist, kann sich die Betriebselektronik auf den Gasentladungslampenbrenner 50 kalibrieren um einen stabil brennenden geraden Bogen zu erzeugen. Da aufgrund der Untrennbarkeit von Betriebselektronik 920, 930 und Gasentladungslampenbrenner 50 der Betriebselektronik 920, 930 auch die Brenndauer des Gasentladungslampenbrenners 50 bekannt ist, können Alterungseffekte des Gasentladungslampenbrenners 50 die Betriebsweise des Gasentladungslampenbrenners 50 beeinflussen.Since in the integrated gas discharge lamp 5, the ignition and operating electronics 910, 920 or the entire operating electronics 930 (also referred to as operating electronics) inseparably connected to the gas discharge lamp burner 50, the operating electronics can calibrate the gas discharge lamp burner 50 to produce a stable burning straight arc , Since due to the inseparability of operating electronics 920, 930 and gas discharge lamp burner 50 of the operating electronics 920, 930, the burning time of the gas discharge lamp burner 50 is known, aging effects of the gas discharge lamp burner 50 may affect the operation of the gas discharge lamp burner 50.
Die grundsätzliche Vorgehensweise zur Begradigung des Bogens der integrierten Gasentladungslampe 5 ist folgende: Die Betriebselektronik 920, 930 vermisst beim ersten Einschalten den Gasentladungslampenbrenner 50 bezüglich akustischer Resonanzen und detektiert die zur Bogenbegra- digung geeigneten Frequenzen. Dies geschieht mittels einem durchscannen der Frequenzbereiche zwischen einer Minimalfrequenz und einer Maximalfrequenz. Die Frequenzen werden auf die Betriebsfrequenz des integrierten Gasentladungslampenbrenners aufmoduliert. Während des Scannens wird die Impedanz des Gasentladungslampenbrenners vermessen und jeweils die niedrigste Impedanz mit der dazugehörigen Frequenz abgespeichert. Diese Frequenz mit der niedrigsten Impedanz kennzeichnet die maximal erreichbare Bogenbegradigung. Je nach Lampentyp kann die Minimalfrequenz bis auf eine Frequenz von 8OkHz sinken, die Maximalfrequenz eine Frequenz von etwa 30OkHz erreichen. Bei einer typischen Hochdruckentladungslampe für die Automobiltechnik liegt die Minimalfrequenz bei etwa 110 kHz und die Maximalfrequenz bei etwa 160 kHz. Das Vermessen ist zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen des Gasentladungslampenbrenners 50 notwendig. Die typische Alterung bezüglich der Resonanzfrequenzen der Lampe ist in einem Mikro- controller (nicht gezeigt) der Betriebselektronik 920, 930 z.B. in einer Tabelle abgelegt. Die Werte in derThe basic procedure for straightening the arc of the integrated gas discharge lamp 5 is as follows: The operating electronics 920, 930, when switched on for the first time, measure the gas discharge lamp burner 50 with respect to acoustic resonances and detect the frequencies suitable for arc grading. This is done by scanning the frequency ranges between a minimum frequency and a maximum frequency. The frequencies are modulated to the operating frequency of the integrated gas discharge lamp burner. While scanning The impedance of the gas discharge lamp burner is measured and stored in each case the lowest impedance with the associated frequency. This frequency with the lowest impedance characterizes the maximum achievable arc straightening. Depending on the lamp type, the minimum frequency can drop to a frequency of 8OkHz, the maximum frequency can reach a frequency of about 30OkHz. In a typical automotive high pressure discharge lamp, the minimum frequency is about 110 kHz and the maximum frequency is about 160 kHz. The measurement is necessary to compensate for manufacturing tolerances of the gas discharge lamp burner 50. The typical aging with respect to the resonance frequencies of the lamp is stored in a microcontroller (not shown) of the operating electronics 920, 930, for example in a table. The values in the
Tabelle können gegebenenfalls abhängig von der Betriebsweise des Gasentladungslampenbrenners (Zyklenform, Anlauf- oder gedimmter Betrieb) abgelegt sein. Zusätzlich kann der gesteuerte Betrieb in einer weiteren Ausfüh- rungsform um einen geregelten Modulationsbetrieb mit einer Modulationsfrequenz in einem schmalen Bereich um die errechnete Frequenz (gemäß des gesteuerten Betriebs) erweitert werden. Die errechnete Frequenz wird mit einer Modulationsfrequenz von z.B. 1 kHz moduliert, um eventu- eilen Flackererscheinungen durch Anregung akustischerOptionally, the table may be stored depending on the operation of the gas discharge lamp burner (cycle shape, start-up or dimmed operation). In addition, in another embodiment, the controlled operation may be extended by a controlled modulation mode having a modulation frequency in a narrow range around the calculated frequency (in accordance with the controlled operation). The calculated frequency is calculated with a modulation frequency of e.g. 1 kHz is modulated to avoid any flicker phenomena by excitation of acoustic signals
Resonanzen im Gasentladungslampenbrenner 50 vorzubeugen. Ein Vorteil im Vergleich zu bisherigen Betriebsgeräten nach dem Stand der Technik ist, dass nun der Frequenzbereich (innerhalb dessen die Frequenz variiert werden darf) sehr klein ist, und die Probleme bezüglich verlöschender Lampen oder instabilem Reglerverhalten kleiner sind. Nichtsdestotrotz kann es bei bestimmten Lampentypen sinnvoll sein, die Frequenzbereiche um die eigentliche Modulationsfrequenz bezüglich ihres Flackerverhaltens zu vermessen, um einen stabilen Lampenbetrieb gewährleisten zu können. Dazu wird in einer Ausführungsform die Schal- tungsanordnung zum Detektieren von Flackern verwendet, und nahe an der Modulationsfrequenz liegenden Frequenzen auf ihr Flackerverhalten hin vermessen.Avoid resonances in the gas discharge lamp burner 50. An advantage over previous prior art devices is that now the frequency range (within which the frequency is allowed to be varied) is very small and the problems with dimming lamps or unstable regulator behavior are smaller. Nonetheless, certain types of lamps can do it make sense to measure the frequency ranges around the actual modulation frequency with respect to their Flackerverhaltens to ensure stable lamp operation can. For this purpose, in one embodiment, the circuit arrangement is used to detect flickers, and to measure their flicker behavior close to the modulation frequency.
In einer ersten Ausführungsform nach Fig. 23 wird die Frequenz des Gleichspannungswandlers 9210 nun gleich der Modulationsfrequenz gewählt. Durch entsprechende Auslegung des Zwischenkreiskondensators Czw bleibt ein Hochfrequenzrippel als aufmodulierte hochfrequente Wechselspannung auf der vom Gleichspannungswandler 9210 ausgegebenen Gleichspannung. Die Gleichspannung mit der aufmodulierten hochfrequenten Wechselspannung dient als Eingangsspannung für den Wechselrichter 9220. Der Wechselrichter 9220 ist hier als Vollbrücke ausgebildet, die die Gleichspannung in eine rechteckförmige Wechselspannung umwandelt. Die Amplitude des Modulationssignals, also der aufmodulierten hochfrequenten Wechselspannung, ist durch die Dimensionierung des Ausgangsfilters der Vollbrücke (Ausgangskondensator CA) sowie durch die Induktivität der Sekundärwicklung (IPSH, IPSR) des Impulszündtransformators festgelegt. Dadurch, dass bei der integrierten Gasentladungslampe 5 diese Komponenten untrennbar miteinander verbunden sind, ist eine gute Abstimmung der Komponenten auf die gewünschte Betriebsweise möglich. Durch die überlagerte hochfrequente Spannung tritt die gewünschte Begradigung des Entladungsbo- gens ein. Der Nachteil dieser Ausführungsform ist die festfrequente Betriebsweise des Gleichspannungswandlers, die keine effektive Schaltentlastung ermöglicht, so dass die Verluste des Systems steigen.In a first embodiment according to FIG. 23, the frequency of the DC-DC converter 9210 is now selected equal to the modulation frequency. By appropriate design of the DC link capacitor C zw remains a high-frequency ripple as aufmodulierte high-frequency AC voltage on the DC voltage output from the DC converter 9210. The DC voltage with the modulated high-frequency AC voltage serves as the input voltage for the inverter 9220. The inverter 9220 is designed here as a full bridge, which converts the DC voltage into a rectangular AC voltage. The amplitude of the modulation signal, ie the modulated high-frequency alternating voltage, is determined by the dimensioning of the output filter of the full bridge (output capacitor C A ) and by the inductance of the secondary winding (IPSH, IPSR) of the pulse ignition transformer. Characterized in that in the integrated gas discharge lamp 5, these components are inextricably linked together, a good matching of the components to the desired mode of operation is possible. Due to the superimposed high-frequency voltage, the desired straightening of the discharge arc occurs. The disadvantage of this embodiment is the fixed-frequency operation of the DC-DC converter, which does not allow effective switching relief, so that the losses of the system increase.
In einer zweiten Ausführungsform nach Fig. 24 wird die überlagerte hochfrequente Spannung durch einen Signalge- nerator 9230 erzeugt. Dieser koppelt die hochfrequenteIn a second embodiment according to FIG. 24, the superimposed high-frequency voltage is generated by a signal generator 9230. This couples the high-frequency
Spannung im Lampenkreis zwischen einer Drossel Lκ und der Primärwicklung des Zündtransformators der Zündelektronik 910 ein. Die Einkopplung vor dem Zündtrafo ist wichtig, da der Signalgenerator 9230 sonst hochspannungsfest ausgeführt sein müsste. Die Drossel dient dazu, denVoltage in the lamp circuit between a choke L κ and the primary winding of the ignition transformer of the ignition electronics 910 a. The coupling in front of the ignition transformer is important, since the Signal Generator 9230 would otherwise have to be designed with high voltage resistance. The throttle is used to
Zwischenkreiskondensator C zu entkoppeln, da er sonst die eingekoppelte hochfrequente Spannung zu sehr bedampfen würde. Aus diesem Grund sollte auch die Induktivität des Zündtransformators der Zündelektronik 910 möglichst klein sein. Der Signalgenerator kann dabei so ausgelegt sein, dass die Frequenz der eingekoppelten hochfrequenten Spannung wiederum moduliert wird, um einen sichereren und flackerfreien Betrieb des Gasentladungslampenbrenners 50 zu erreichen. DC link capacitor C to decouple, otherwise he would steam the injected high-frequency voltage too much. For this reason, the inductance of the ignition transformer of the ignition electronics 910 should be as small as possible. The signal generator can be designed so that the frequency of the injected high-frequency voltage is in turn modulated in order to achieve a safer and flicker-free operation of the gas discharge lamp burner 50.
In einer dritten Ausführungsform, die in Fig. 25 gezeigt ist, ist der Signalgenerator in die Zündelektronik 910 integriert. Hier wird der Gasentladungslampenbrenner 50 durch eine Resonanzzündung gestartet. Die Zündelektronik weist einen für hochfrequenten Betrieb ausgelegten Zünd- transformator TΣR auf, der von einem Signalgenerator, der als Klasse-E Wandler ausgeführt ist, angesteuert wird. Der Zündtransformator TΣR ist so zu dimensionieren, dass der zumindest die Grundschwingung der auftretenden Hochfrequenz und die identisch mit der Schaltfrequenz des Klasse-E-Wandler ist noch hinreichend gut übertragen kann, insbesondere sein Wirkungsgrad bei dieser Frequenz besser als 10% ist. Die Schaltfrequenz des Klasse-E- Wandlers während der Zündung beträgt einen Wert zwischen 80 kHz und 10 MHz. Vorzugsweise wählt man die Frequenz jedoch oberhalb von 300 kHz da hier eine kleine Bauform möglich ist und unterhalb von 4 MHz da hier die erreichbaren Wirkungsgrade besonders hoch sind. Die Ansteuerung des Zündtransformators erfolgt über eine galvanisch getrennte Primärwicklung. Die Sekundärwicklung ist auf zwei galvanisch getrennte Wicklungen aufgeteilt, die jeweils zwischen eine Lampenelektrode und den Wechselrichter 9220 geschaltet sind. Der Signalgenerator erzeugt hier einen hochfrequenten Strom durch die Primärwicklung des Zündtransformators TΣR, der auf der Sekundärseite eine Resonanz in einem Resonanzkreis anregt, die den Gasentladungslampenbrenner 50 durchbrechen lässt. DerIn a third embodiment, shown in FIG. 25, the signal generator is integrated with the ignition electronics 910. Here, the gas discharge lamp burner 50 is started by a resonance ignition. The ignition electronics has an ignition transformer T ΣR designed for high-frequency operation, which is driven by a signal generator designed as a class E converter. The ignition transformer T ΣR is to be dimensioned so that the at least the fundamental of the high frequency occurring and identical to the switching frequency of the class E converter is still sufficiently well transmitted, in particular its efficiency at this frequency is better than 10%. The switching frequency of the class E converter during ignition is between 80 kHz and 10 MHz. Preferably, however, the frequency is chosen above 300 kHz because a small design is possible here and below 4 MHz since the achievable efficiencies are particularly high. The ignition transformer is controlled via a galvanically isolated primary winding. The secondary winding is divided into two galvanically isolated windings, each connected between a lamp electrode and the inverter 9220. Here, the signal generator generates a high-frequency current through the primary winding of the ignition transformer T ΣR , which excites resonance on the secondary side in a resonant circuit , which causes the gas discharge lamp burner 50 to break. Of the
Resonanzkreis besteht dabei aus der Sekundärinduktivität des Zündtransformators TΣR und einer über der Lampe liegenden Kapazität CR2. Da die Kapazität CR2 sehr klein ist, muss sie nicht unbedingt als Bauteil in die Zündelektro- nik 910 integriert sein, sondern kann durch bauliche Maßnahmen erzeugt werden.In this case, the resonant circuit consists of the secondary inductance of the ignition transformer T ΣR and a capacitor C R 2 above the lamp. Since the capacitance C R 2 is very small, it does not necessarily have to be integrated into the ignition electronics 910 as a component, but can be replaced by structural components Measures are generated.
Sobald der Gasentladungslampenbrenner 50 gezündet hat, wird die Betriebsweise des Signalgenerators umgestellt, so dass er nun ein hochfrequentes Signal über den Zünd- transformator TΣR einkoppelt, dass zur Bogenbegradigung auf die Lampenspannung aufmoduliert wird. Dies birgt den Vorteil, dass die Frequenz und die Amplitude der aufmodulierten Spannung relativ frei einstellbar ist, ohne dass auf eine optimierte Betriebsweise des Gleichspannungs- wandlers 9210 oder des Wechselrichters 9220 verzichtet werden muss. Durch diese Schaltungstopologie kann von der Zündelektronik 910 auch eine über den Resonanzkreis erzeugte erhöhte Übernahmespannung für den Gasentladungslampenbrenner 50 zur Verfügung gestellt werden, so dass diese nicht vom Gleichspannungswandler 9210 erzeugt werden muss. Mit dieser Maßnahme kann die Betriebsweise des Gleichspannungswandlers 9210 weiter optimiert werden, da der notwendige Ausgangsspannungsbereich des Gleichspannungswandlers 9210 kleiner wird. Auch muss der Wechselrichter 9220 weniger Leistung umsetzen, da ein Teil der Lampenleistung über die aufmodulierte Lampenspannung eingekoppelt wird. Diese Ausführungsform bietet somit die größte Freiheit bei der Umsetzung der Betriebsparameter, so dass ein optimierter und zuverlässiger Betrieb des Gasentladungslampenbrenners 50 bei begradigtem Entla- dungsbogen möglich wird.As soon as the gas discharge lamp burner 50 has ignited, the mode of operation of the signal generator is changed over, so that it now injects a high-frequency signal via the ignition transformer T ΣR , which is modulated onto the lamp voltage for arc straightening. This has the advantage that the frequency and the amplitude of the modulated voltage is relatively freely adjustable, without having to forego an optimized operation of the DC converter 9210 or the inverter 9220. This circuit topology can be used by the Ignition electronics 910 also provided via the resonant circuit increased transfer voltage for the gas discharge lamp burner 50 are provided so that it does not have to be generated by the DC-DC converter 9210. With this measure, the operation of the DC-DC converter 9210 can be further optimized because the necessary output voltage range of the DC-DC converter 9210 is smaller. Also, the inverter 9220 must implement less power, as part of the lamp power is coupled in via the modulated lamp voltage. This embodiment thus offers the greatest freedom in the implementation of the operating parameters, so that an optimized and reliable operation of the gas discharge lamp burner 50 is possible with a straightened discharge arc.
Fig. 26 zeigt eine gegenüber dem Stand der Technik vereinfachte Ausführungsform eines Gleichspannungswandlers 9210. Die im Stand der Technik üblichen Gleichspannungswandler für Vorschaltgeräte, die an einem Bordnetz eines Automobils betreibbar sind, weisen eine Sperrwandlertopo- logie, die auch als Flyback bezeichnet wird, auf, da die Bordspannung von 12V auf eine größere Spannung hochgesetzt werden muss. Dadurch, dass bei der integrierten Gasentladungslampe 5 die elektrische Kontaktierung erst beim Einsetzen der Lampe in den Scheinwerfer 3 erfolgt, kann ein vereinfachter Wandler in Form eines Hochsetz- stellers, auch als Boost-Wandler bezeichnet, mit einem Spartransformator TFB verwendet werden. Dies ist möglich, da bei der verwendeten elektromechanischen Schnittstelle eine versehentliche Kontaktierung des Wandlerausgangs mit Fahrzeugmasse, die eine Zerstörung des Boost-Wandlers zur Folge hätte, ausgeschlossen werden kann. Die bisher im Stand der Technik eingesetzten Gleichspannungswandler in Sperrwandlertopologie erlauben eine Unterbrechung des Energieflusses trotz ausgangsseitigem Kurzschluss. Dies ist im vorliegenden Wandlerkonzept nach Fig. 26 nicht der Fall, da hier keine galvanische Trennung im Leistungspfad des Wandlers vorhanden ist, der den Energiefluss vom Eingang, also dem 12V Bordnetz, zum Ausgang, also zur Stromzuführung des Gasentladungslampenbrenner 50 die versehentlich mit der Fahrzeugmasse verbunden wurde, unterbrechen könnte. Ansonsten ist der Gleichspannungswandler in üblicher Weise aufgebaut. Er besteht aus einem eingangsseitigem EMI-Filter, einem Eingangskondensator Cl, einem Wandlerschalter Q, einer als Spartransformator ausgeführten Induktivität TFB, die über eine Diode D auf den Zwischenkreiskondensator Czw arbeitet. Dieser Wandler ist gegenüber den im Stand der Technik verwendeten Sperrwandlern erheblich kostengünstiger, somit ist die integrierte Gasentladungslampe 5 gegenüber einem Lampensystem nach dem Stand der Technik, mit einer Gasentladungslampe und einem externen elektronischen Betriebsgerät in der Systembetrachtung erheblich kostengünstiger. FIG. 26 shows an embodiment of a DC-DC converter 9210 which is simplified in comparison to the prior art. The DC-DC converters for ballasts which can be operated on an electrical system of an automobile and which are customary in the prior art have a flyback converter topology, which is also referred to as flyback. because the on-board voltage of 12V must be increased to a higher voltage. The fact that in the integrated gas discharge lamp 5, the electrical contact takes place only when the lamp in the headlamp 3, a simplified converter in the form of a boost converter, also referred to as a boost converter, with an autotransformer T FB can be used. This is possible because in the electromechanical interface used an accidental contacting of the converter output with vehicle ground, the destruction of the boost converter for Result could be, can be excluded. The DC-DC converter used in the prior art in flyback converter topology allow an interruption of the energy flow despite output short circuit. This is not the case in the present converter concept according to FIG. 26, since there is no galvanic isolation in the power path of the converter which inadvertently mixes the energy flow from the input, ie the 12V vehicle electrical system, to the output, ie to the power supply of the gas discharge lamp burner 50 with the vehicle ground connected, could interrupt. Otherwise, the DC-DC converter is constructed in the usual way. It consists of an input-side EMI filter, an input capacitor Cl, a converter switch Q, an inductance T FB designed as an autotransformer, which operates via a diode D on the intermediate circuit capacitor C zw . This converter is considerably less expensive than the flyback converters used in the prior art, thus the integrated gas discharge lamp 5 compared to a lamp system according to the prior art, with a gas discharge lamp and an external electronic control gear in the system consideration considerably less expensive.
Bezugs zeichenlisteReference sign list
20 elektronisches Betriebsgerät20 electronic control gear
210 elektrischer Kontakt 220 elektrischer Kontakt210 electrical contact 220 electrical contact
230 elektrischer Kontakt230 electrical contact
240 elektrischer Kontakt240 electrical contact
3 Scheinwerfer3 headlights
33 Reflektor des Scheinwerfers 35 Trägerteil mit Gegenkontakten33 reflector of the headlamp 35 carrier part with mating contacts
350 Gegenkontakte350 mating contacts
351, 352 Schlitze351, 352 slots
5 Integrierte Gasentladungslampe5 Integrated gas discharge lamp
50 Gasentladungslampenbrenner 502 Entladungsgefäß50 gas discharge lamp burner 502 discharge vessel
504 Elektroden504 electrodes
506 Molybdänfolie506 molybdenum foil
52 Metallklammer zum Halten des Gasentladungslampenbrenners 53 Halteblech für Metallklammer52 Metal clamp for holding the gas discharge lamp burner 53 Holding plate for metal clamp
54 metallische Beschichtung des Außenkolbens54 metallic coating of the outer bulb
56 sockelnahe Stromzuführung des Gasentladungslampenbrenners56 sockelnahe power supply of the gas discharge lamp burner
57 sockelferne Stromzuführung 70 Lampensockel57 Remote power supply 70 lamp base
702 Referenzring702 reference ring
703 aus dem Referenzring heraustretende703 emerging from the reference ring
Noppenburl
705 Halteklammer für Gasentladungslampe 7051 Nut, in die die Halteklammer einhakt705 Retaining clip for gas discharge lamp 7051 Slot into which the retaining clip hooks
7053 Ausbuchtung in der Halteklammer7053 bulge in the retaining clip
71 Dichtring zum Reflektor71 sealing ring to the reflector
72 elektrisch leitfähiges Gehäuse 722 Laschen 73 Dichtungsring zwischen Sockelplatte und72 electrically conductive housing 722 tabs 73 sealing ring between base plate and
Sockelbase
74 Sockelplatte74 base plate
741 Sockelplattendom741 base plate dome
80 Zündtransformator 81 Ferritkern80 Ignition transformer 81 Ferrite core
811 erste Ferritkernhälfte811 first ferrite core half
8110 erste Hälfte des inneren Teils des Ferritkerns8110 first half of the inner part of the ferrite core
8112 Seitenwand der ersten Ferritkernhälfte 81121 längliche Vertiefungen8112 side wall of the first ferrite core half 81121 elongated recesses
812 zweite Ferritkernhälfte 814-816 Rückschlussferrite812 second ferrite core half 814-816 Inference Ferrites
8120 zweite Hälfte des inneren Teils des8120 second half of the inner part of the
Ferritkernsferrite core
8122 Seitenwand der zweiten Ferritkernhälfte8122 side wall of the second ferrite core half
81221 längliche Vertiefungen81221 oblong depressions
821 Hohlzylinder821 hollow cylinder
822 runde Platten822 round plates
823 Schlitz823 slot
824 hohlzylindrischer Mittelkern 882255 erste Platte824 hollow cylindrical center core 882255 first plate
826 zweite Platte826 second plate
827 Absatz827 paragraph
85 Kontaktkörper85 contact body
851 erste Dachfläche 885522 zweite Dachfläche851 first roof surface 885522 second roof surface
86 Primärwicklung86 primary winding
861, 863,861, 863,
865 Zylinderförmige nach innen weisende865 cylindrical inward facing
Rundungenrounding
886622,, 886644 Laschen zur el. Kontaktierung886622 ,, 886644 Tabs for el. Contacting
8620, 8640 Radien bzw. Rundungen am Enden des Blechbandes der Primärwicklung8620, 8640 Radii or curves at the ends of the sheet metal strip of the primary winding
866-8 69 Befestigungslaschen zur mech. Befestigung866-8 69 fastening straps for mech. attachment
87 Sekundärwicklung87 secondary winding
887711 inneres Ende der Sekundärwicklung887711 inner end of the secondary winding
872 äußeres Ende der Sekundärwicklung872 outer end of the secondary winding
910 Zündelektronik910 ignition electronics
920 Betriebselektronik920 operating electronics
930 Gesamtbetriebselektronik930 total operating electronics
99221100 Gleichspannungswandler99221100 DC-DC converter
9220 Wechselrichter9220 inverter
9230 Signalgenerator 9230 signal generator

Claims

Ansprüche claims
1. Integrierte Gasentladungslampe (5), bei der ein Gasentladungslampenbrenner (50) sowie eine Betriebselektronik (920, 930) für den Gasentladungslampenbrenner (50) in einer Lampe integriert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebselektronik (920, 930) die Leistung des Gasentladungslampenbrenners (50) in Abhängigkeit seiner Brenndauer (t) so steuert, dass die Höhe der Lichtabgabe der integrierten φ„ ,, Gasentladungslampe (5) einer Sollwertkurve (-≥≡-)Integrated gas discharge lamp (5), in which a gas discharge lamp burner (50) and an operating electronics (920, 930) for the gas discharge lamp burner (50) are integrated in a lamp, characterized in that the operating electronics (920, 930) the power of the gas discharge lamp burner (50) as a function of its burning time (t) controls so that the height of the light output of the integrated φ ",, gas discharge lamp (5) of a setpoint curve (-≥≡-)
folgt.follows.
2. Integrierte Gasentladungslampe (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert über der gesamten Lebensdauer der integrierten Gasentladungslampe (5) immer gleich groß ist.2. Integrated gas discharge lamp (5) according to claim 1, characterized in that the desired value over the entire life of the integrated gas discharge lamp (5) is always the same.
3. Integrierte Gasentladungslampe (5) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebselektronik (920, 930) der integrierten Gasentladungslampe (5) einen nichtflüchtigen Speicher aufweist, die Brenndauer des Gasentladungslampenbrenners er- fasst wird, aufsummiert wird und als kumulierte3. Integrated gas discharge lamp (5) according to claim 1 or 2, characterized in that the operating electronics (920, 930) of the integrated gas discharge lamp (5) has a non-volatile memory, the burning time of the gas discharge lamp burner is detected, is summed and accumulated
Brenndauer (tk) in den nichtflüchtigen Speicher der Betriebselektronik (920, 930) abgelegt wird.Burning time (t k ) is stored in the non-volatile memory of the operating electronics (920, 930).
4. Integrierte Gasentladungslampe (5) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebselektronik (920, 930) die an den Gasentladungslampenbrenner (50) abzugebende Leistung mindestens aus den folgenden in einem nichtflüchtigen Speicher abgelegten Daten be- rechnet :4. integrated gas discharge lamp (5) according to claim 3, characterized in that the operating electronics (920, 930) to be delivered to the gas discharge lamp burner (50) power at least from the following stored in a non-volatile memory data Be calculates:
- der kumulierten Brenndauer (tk) ,the cumulative burning time (t k ),
- den von der Betriebselektronik gezählten Brennerstarts, - den Gasentladungslampenbrennerdatenthe burner starts counted by the operating electronics, the gas discharge lamp burner data
- einer Kompensationsfunktion (ß) .- a compensation function (ß).
5. Integrierte Gasentladungslampe (5) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasentladungslampen- brennerdaten während der Produktion der integrierten Gasentladungslampe (5) in den nichtflüchtigen Speicher geschrieben werden.5. Integrated gas discharge lamp (5) according to claim 4, characterized in that the gas discharge lamp burner data during the production of the integrated gas discharge lamp (5) are written in the nonvolatile memory.
6. Integrierte Gasentladungslampe (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte Gasentladungslampe (5) eine Kom- munikationsschnittstelle aufweist.6. Integrated gas discharge lamp (5) according to one of the preceding claims, characterized in that the integrated gas discharge lamp (5) has a communication interface communication.
7. Integrierte Gasentladungslampe (5) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte Gasentladungslampe (5) über die Kommunikationsschnittstelle mit einem übergeordneten Steuersystem verbunden ist und von diesem gesteuert wird.7. Integrated gas discharge lamp (5) according to claim 6, characterized in that the integrated gas discharge lamp (5) is connected via the communication interface with a higher-level control system and is controlled by the latter.
8. Integrierte Gasentladungslampe (5) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte Gasentladungslampe (5) über die Kommunikationsschnittstelle Daten über ein optisches System, an dem sie betrieben wird, empfängt und diese Daten in die Berechnung der an den Gasentladungslampenbrenner (50) abzugebende Leistung einfließen lässt. 8. Integrated gas discharge lamp (5) according to claim 6, characterized in that the integrated gas discharge lamp (5) receives data via the communication interface via an optical system on which it is operated and these data in the calculation of the gas discharge lamp burner (50) to be distributed.
9. Integrierte Gasentladungslampe (5) nach einem der Ansprüche 6-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasent- ladungslampenbrennerdaten während der Produktion der integrierten Gasentladungslampe (5) über die Kommuni- kationsschnittstelle in den nichtflüchtigen Speicher geschrieben werden.9. Integrated gas discharge lamp (5) according to any one of claims 6-8, characterized in that the gas discharge lamp burner data during the production of the integrated gas discharge lamp (5) via the communication interface in the non-volatile memory are written.
10. Integrierte Gasentladungslampe (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte Gasentladungslampe (5) Informationen über den Betrieb des Gasentladungslampenbrenners (50) im nichtflüchtigen Speicher ablegt, und diese Informationen vom übergeordneten Steuersystem abgefragt werden können.10. Integrated gas discharge lamp (5) according to claim 1, characterized in that the integrated gas discharge lamp (5) stores information about the operation of the gas discharge lamp burner (50) in the non-volatile memory, and this information can be queried by the higher-level control system.
11. Integrierte Gasentladungslampe (5) nach einem der Ansprüche 3-11, dadurch gekennzeichnet, dass die kumu- lierte Brenndauer (tk) mit einer Gewichtungsfunktion (γ) zu einer kumulierten gewichteten Brenndauer (tkg) gewichtet wird.11. Integrated gas discharge lamp (5) according to any one of claims 3-11, characterized in that the cumulative firing time (t k ) is weighted with a weighting function (γ) to a cumulative weighted burning time (t kg ).
12. Integrierte Gasentladungslampe (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das übergeordnete Steu- ersystem einen Solllichtstrom vorgeben kann, aus dem dann von der Betriebselektronik (920, 930) der integrierten Gasentladungslampe in Abhängigkeit von:12. Integrated gas discharge lamp (5) according to claim 1, characterized in that the higher-level control system can specify a nominal luminous flux, from which then from the operating electronics (920, 930) of the integrated gas discharge lamp as a function of:
- der kumulierten gewichteten Brenndauer (tkg) ,- the cumulative weighted burning time (t kg ),
- den von der Betriebselektronik gezählten Brenner- Starts,the burner starts counted by the operating electronics,
- den Gasentladungslampenbrennerdaten,the gas discharge lamp burner data,
- einer Kompensationsfunktion (ß), und- a compensation function (ß), and
- einer Dimmkurve (α) eine Leistung berechnet wird, die an den Gasentladungslampenbrenner (50) angelegt wird.a dimming curve (α) a power is applied, which is applied to the gas discharge lamp burner (50).
13. Integrierte Gasentladungslampe (5) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dimmkurve (α) ein dreidimensionales Kennfeld ist.13. Integrated gas discharge lamp (5) according to claim 12, characterized in that the dimming curve (α) is a three-dimensional characteristic map.
14. Integrierte Gasentladungslampe (5) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dimmkurve (α) eine Funktion ist, aus der das dreidimensionale Kennfeld errechnet werden kann. 14. Integrated gas discharge lamp (5) according to claim 13, characterized in that the dimming curve (α) is a function from which the three-dimensional characteristic map can be calculated.
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