EP3053417A1 - Verfahren zum betreiben einer gasentladungslampe eines lichtmoduls - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer gasentladungslampe eines lichtmoduls

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EP3053417A1
EP3053417A1 EP14759162.2A EP14759162A EP3053417A1 EP 3053417 A1 EP3053417 A1 EP 3053417A1 EP 14759162 A EP14759162 A EP 14759162A EP 3053417 A1 EP3053417 A1 EP 3053417A1
Authority
EP
European Patent Office
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gas discharge
discharge lamp
operating
operating variable
course
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14759162.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dominik Neeser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Marelli Germany GmbH
Original Assignee
Automotive Lighting Reutlingen GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Automotive Lighting Reutlingen GmbH filed Critical Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Publication of EP3053417A1 publication Critical patent/EP3053417A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
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    • H05B41/292—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions
    • H05B41/2928—Arrangements for protecting lamps or circuits against abnormal operating conditions for protecting the lamp against abnormal operating conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/17—Discharge light sources

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a gas discharge lamp of a light module of a motor vehicle headlight with an alternating current. Moreover, the invention relates to a motor vehicle headlight with a gas discharge lamp and a control device for controlling and / or regulating the gas discharge lamp.
  • the arc In a stable normal operation, the arc contacts the electrodes in a punctiform manner and extends substantially straight from one electrode to the other. This is why we speak of a spot mode.
  • the arc approach forms a point that is very small in terms of area (spot), which is much hotter than the rest of the electrode surface. This leads to a hot spot in the arcing and due to relatively small work function to a low operating voltage.
  • the gas discharge lamp when starting the gas discharge lamp, ie after the completion of the light start, it may come to the transition to normal operation, but also, for example, by the above-mentioned disturbing effects during stable normal operation, to changes in the arc approach.
  • the area of the arc projection can become larger at one or both electrodes. This condition is called a diffuse mode.
  • the arc projection on one of the two electrodes can be flat or diffuse, i. over a relatively large electrode surface, extend (so-called one-sided diffuse mode).
  • FIG. 3 shows the gas discharge lamp of FIG. 2 in detail
  • FIG. 1 shows a headlight 2 of a motor vehicle in a schematic representation.
  • the headlight 2 is used to generate any light function, in particular a dimmed light distribution and / or a high beam.
  • It comprises a housing 4, which is preferably made of plastic.
  • the housing 4 In a light exit direction 5, the housing 4 has a light exit opening, which is closed by means of a cover 6 of a light-transmitting material, in particular glass or plastic.
  • the cover 6 may be formed without optically effective profiles as a clear disc or at least partially with optically effective profiles, for example. In the form of cylindrical lenses or prisms, be provided for scattering the light passing through, in particular in the horizontal direction.
  • the light modules 7, 8 can be rigidly or movably attached to the housing 4. In order to realize a dynamic curve light function, at least one of the light modules 7, 8 may be movably mounted in the housing 4 about a substantially vertical pivot axis (not shown). In addition, at least one of the light modules 7, 8 can be mounted movably in the housing 4 around a substantially horizontal pivot axis for varying the range of illumination of the light emitted by the module 7, 8.
  • a projection lens 16 is arranged in the light exit direction 5 behind the reflector 10. This is attached via a lens holder 17 on the front edge 18 of the reflector 10. Between the reflector 10 and the projection lens 16, a diaphragm arrangement 19 may be arranged, which comprises one or more diaphragm elements.
  • the diaphragm arrangement 19 has an upper edge projecting into the beam path of the light beams reflected by the reflector 10, which is projected by the projection lens 16 in front of the vehicle to produce a light-dark boundary of the dimmed light distribution.
  • the gas discharge lamp 9 is usually operated in normal operation with AC voltage.
  • a stable normal mode which is illustrated in FIG. 4
  • the arc 22 contacts the two electrodes 20, 20 'in a substantially point-like manner and extends substantially straight between the two electrodes 20, 20'.
  • the two punctiform arc approaches are designated by reference numerals 50a, 50b.
  • spot mode the arc 22 has a very high light intensity.
  • the required to maintain the arc 22 operating voltage (about 30 to 120 V) is compared to the ignition voltage (about 20 to 30 kV), which is required to ignite the arc 22, relatively low.

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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe (9) eines Kraftfahrzeugscheinwerfers (2) mit einem Wechselstrom. Um einen Diffusmodus der Gasentladungslampe (9) zuverlässig und kostengünstig zu detektieren, wird vorgeschlagen, dass zu vorgegebenen Zeitpunkten mindestens eine elektrische Betriebsgröße (UB; IB; IE) der Gasentladungslampe (9) und deren zeitlicher Verlauf ermittelt wird. Durch Auswerten des zeitlichen Verlaufs der mindestens einen Betriebsgröße (UB; IB; IE) kann auf einen Diffusmodus, insbesondere einen einseitigen Diffusmodus, der Gasentladungslampe (9) geschlossen werden.

Description

    Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe eines Lichtmoduls
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe eines Lichtmoduls eines Kraftfahrzeugscheinwerfers mit einem Wechselstrom. Außerdem betrifft die Erfindung einen Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einer Gasentladungslampe und einem Steuergerät zur Steuerung und/oder Regelung der Gasentladungslampe.
  • Kraftfahrzeugscheinwerfer sind üblicherweise im Frontbereich eines Fahrzeugs angeordnet und dienen der Ausleuchtung einer Fahrbahn vor dem Fahrzeug, insbesondere in Form eines Abblendlichts, Nebellichts oder Fernlichts. Als Lichtquellen werden in Scheinwerfern in zunehmendem Maße Gasentladungslampen eingesetzt.
  • Beim Betrieb einer Gasentladungslampe wird ein Lichtbogen zwischen zwei Elektroden in einem mit Gas gefüllten Glaskolben (sog. Brenner) erzeugt. Beim Übergang vom ausgeschalteten Zustand ohne Lichtbogen in einen stabil Licht erzeugenden Lichtbogen sind mehrere Phasen unterscheidbar, die als Zündphase, Übernahmephase und Anlaufphase bezeichnet werden. Daran schließt sich der Normalbetrieb mit einem in der Regel stabil brennenden Lichtbogen an.
  • In der Zündphase wird zunächst ein Zündspannungsimpuls an die Elektroden angelegt. Der Zündspannungsimpuls führt zu einer Ionisierung von Gasteilchen im elektrischen Feld zwischen den Elektroden. Die Höhe der impulsförmigen Zündspannung liegt bei handelsüblichen Gasentladungslampen für Kraftfahrzeugscheinwerfer zwischen 20 und 30 Kilovolt. Die Zündspannung wird von einem Zündgerät zur Verfügung gestellt.
  • In der Übernahmephase wird anschließend eine in einem Booster-Kondensator gespeicherte Energie dazu verwendet, die ionisierten Gasteilchen so stark zu beschleunigen, dass sich durch Stoßionisationen ein lawinenartiger Ladungsdurchbruch zwischen den Elektroden einstellt, der den Lichtbogen zündet und aufrechterhält. Der Begriff der Übernahme bezeichnet den Übergang in den Lichtbogen. Dabei nimmt die Spannung des vorher auf ca. 400 Volt aufgeladenen Booster-Kondensators auf eine sich im stabilen Betrieb einstellende Brennspannung ab. Allgemein gilt, dass die Brennspannung je nach Ausführung der Lampe zwischen 30 Volt und 120 Volt liegen kann. Die Übernahmephase ist zum Beispiel einige hundert Mikrosekunden lang.
  • Im Anschluss an die Übernahmephase kann sich die Anlaufphase mit einem vorübergehenden Gleichstrombetrieb anschließen, der dem schnellen Aufheizen der Elektroden dient. Eine typische Länge einer Gleichstromphase liegt bei etwa 50 Millisekunden. An eine erste Gleichstromphase kann sich eine weitere Gleichstromphase gleicher Länge mit umgekehrter Polarität anschließen.
  • Anschließend wird die Gasentladungslampe im Normalbetrieb in der Regel mit der Brennspannung mit einer Frequenz zwischen 250 Hz bis 800 Hz, bevorzugt mit ca. 400 Hz betrieben. Die Brennspannung wird von einem Steuergerät zur Verfügung gestellt, wobei über einen Wechselrichter eine zuvor hochtransformierte Batteriespannung in ein kommutierendes, im Wesentlichen rechteckiges Spannungssignal gewandelt wird. Der Betrieb mit Wechselspannung dient zur Begrenzung eines Elektrodenabbrandes. Grundsätzlich können Gasentladungslampen aber auch mit Gleichstrom betrieben werden, was allerdings von den Herstellern der Gasentladungslampen üblicherweise nicht empfohlen wird.
  • Die Funktion einer Gasentladungslampe im Scheinwerfer und insbesondere der von der Gasentladungslampe erzeugte Lichtstrom werden durch äußere Einflüsse beeinflusst. Aus der Praxis sind Fälle bekannt, bei denen Licht-Schwankungserscheinungen bzw. Flackereffekte beim Betrieb der Gasentladungslampe aufgetreten sind.
  • Eine Ursache für die Licht-Schwankungen und die Flackereffekte liegen zum Teil in der Reaktion einer Leistungsreglung der Gasentladungslampe auf Betriebsspannungs-Änderungen, die trotz der Leistungsregelung aufgrund von Störeffekten auftreten können. Solche Störeffekte können bspw. langsame mechanische Anregungen der Fahrzeugkarosserie und/oder der Beleuchtungseinrichtung, insbesondere in einem Frequenzbereich der mechanischen Lampen-Resonanzfrequenz um etwa 15 bis 18 Hz, aber auch mechanische Schläge oder Stöße sein, die von außerhalb auf das Kraftfahrzeug bzw. den Scheinwerfer einwirken. Dieses Problem zeigt sich vor allem bei Fahrzeugen mit harter Fahrwerksauslegung in Kombination mit ungünstigen Dämpfungseigenschaften des Fahrwerks oder Resonanzeigenschaften des Scheinwerfers. Die vertikalen Bewegungen (z.B. Schläge oder Stöße) werden bspw. von Erschütterungen des Fahrzeugs beim Befahren einer unebenen Fahrbahn erzeugt, die sich über die Karosserie auf ein Scheinwerfergehäuse und weiter auf die Gasentladungslampe übertragen. Dies gilt insbesondere dann, wenn es sich bei den Bewegungen um sinusförmige oder sinusähnliche Auf- und Ab-Bewegungen handelt. Ursache für die Störeffekte können auch Resonanz-Erscheinungen, die insbesondere von einer Geometrie des Glaskolbens (Brenners) und einem Gasdruck in dem Glaskolben der Gasentladungslampe bestimmt werden.
  • Außerdem können Störeffekte von elektrischen Bordnetz-Spannungs-Schwankungen hervorgerufen werden. Des Weiteren können Störeffekte bspw. akustische Lampenresonanzen sein, welche elektrisch durch den Wandler Ripple im Bereich von ca. 120 kHz angeregt werden. Wenn ein Gleichspannungswandler der Leistungsregelung Strompulse mit einer bestimmten Frequenz, bspw. 120 kHz erzeugt, kann der Lichtbogen anfangen zu „tanzen“, das heißt er bewegt sich oder wird ausgelenkt. Infolgedessen kann er den Glaskolben des Brenners berühren, wodurch der Lichtbogen abkühlt. Eine Auslenkung des Lichtbogens macht eine Erhöhung der Betriebsspannung erforderlich, da der Lichtbogen zwischen den beiden Elektroden einen längeren Weg zurücklegen muss. Darüber hinaus können die Störeffekte Kommutierungsprobleme sein, wobei sich die Lampe aufgrund chemischer Prozesse gegen die Stromrichtungsänderungen „wehrt“, was ebenfalls in einem Anstieg der Betriebsspannung resultieren kann. Störeffekte können auch durch Alterungseffekte der Gasentladungslampe hervorgerufen werden.
  • Zusammenfassend können die Licht-Schwankungserscheinungen neben dem Lichtflackern auch zu einem Lichtbogenabriss, zu Längenveränderungen des Lichtbogens, zu Veränderungen in der Lichtfarbe und zu einer erhöhten Stromaufnahme aus dem Bordnetz führen.
  • In einem stabilen Normalbetrieb berührt der Lichtbogen die Elektroden punktförmig und erstreckt sich im Wesentlichen gerade von einer Elektrode zur anderen. Man spricht deshalb von einem Spotmodus. Bei hoher Lichtintensität bildet dabei der Lichtbogenansatz einen flächenmäßig sehr kleinen Punkt (Spot), der viel heißer als der Rest der Elektrodenoberfläche ist. Das führt zu einem Hot-Spot beim Lichtbogenaufbau und aufgrund relativ kleiner Austrittsarbeit zu einer geringen Betriebsspannung.
  • Insbesondere beim Starten der Gasentladungslampe, also nach dem Beenden des Lichtanlaufs, kann es beim Übergang zum Normalbetrieb, aber auch bspw. durch die oben genannten Störeffekte während des stabilen Normalbetriebs, zu Veränderungen des Lichtbogenansatzes kommen. Insbesondere kann die Fläche des Lichtbogenansatzes an einer oder beiden Elektroden größer werden. Dieser Zustand wird als Diffusmodus bezeichnet. Insbesondere bei einer geringen Lichtintensität kann sich der Lichtbogenansatz an einer der beiden Elektroden flächig bzw. diffus, d.h. über eine relativ große Elektrodenfläche, erstrecken (sog. einseitiger Diffusmodus).
  • Während des stabilen Normalbetriebs einer Gasentladungslampe ist die Fläche des Lichtbogenansatzes an beiden Elektroden relativ klein (so genannter "beidseitiger Spotmodus" oder nur "Spotmodus"). Im Diffusmodus wird die Fläche des Lichtbogenansatzes an einer oder beiden Elektroden größer. Wenn die Fläche des Lichtbogenansatzes an einer der beiden Elektroden größer wird, spricht man auch von einem einseitigen Spotmodus. Hinsichtlich der Erläuterung des Diffus- oder Spotmodus wird auf die DE 10 2010 018 352 A1 Bezug genommen.
  • Dieser unerwünschte Diffusmodus ist bspw. in der DE 10 2010 018 352 A1 beschrieben und tritt insbesondere beim Betreiben von sog. D5-Gasentladungslampen auf, betrifft aber grundsätzlich alle bekannten Typen von Gasentladungslampen. Die D5-Gasentladungslampe ist eine vollintegrierte Gasentladungslampe, wobei zumindest die Lampe, das Zündgerät zur Erzeugung einer Zündspannung, der Gleichspannungswandler zur Erzeugung einer Betriebsspannung, ein Wechselrichter zur Erzeugung der Wechselspannung und ein programmierter Mikroprozessor zur Steuerung und/oder Regelung der Gasentladungslampe eine integrale Einheit, vorzugsweise an der Rückseite des Glaskolbens (Brenners) bilden. Bei anderen Typen von Gasentladungslampen können die nötigen Funktionsbauteile zumindest teilweise separate, von dem Brenner getrennte Einheiten bilden.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Diffusmodus einer Gasentladungslampe, insbesondere einen einseitigen Diffusmodus, zuverlässig und kostengünstig zu erkennen.
  • Zur Lösung der Aufgabe wird ausgehend von dem Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass zu vorgegebenen Zeitpunkten mindestens eine elektrische Betriebsgröße der Gasentladungslampe und deren zeitlicher Verlauf ermittelt werden, wobei durch Auswerten des Verlaufs der mindestens einen elektrischen Betriebsgröße ein Diffusmodus, insbesondere einen einseitiger Diffusmodus, der Gasentladungslampe detektiert wird.
  • In einem unerwünschten Diffusmodus bildet sich an mindestens einer der Elektroden kein Hot-Spot. Vielmehr erstreckt sich der Lichtbogenansatz über eine relativ große Fläche der Elektrode(n). Dabei ist die Elektrodenoberfläche zumindest im Bereich des diffusen Lichtbogenansatzes gleichmäßig heiß und deutlich kälter als der Hot-Spot in einem Spotmodus der Gasentladungslampe. Im Diffusmodus ist zum Betrieb der Gasentladungslampe eine höhere elektrische Leistung als im beidseitigen Spotmodus erforderlich. Damit kann das Bordnetz so stark belastet werden, dass es die geforderte Leistung nicht erbringen kann. Folglich verringert sich die ausgesandte Lichtstärke der Gasentladungslampe. Außerdem können im Diffusmodus aufgrund der zur Kompensation erforderlichen hohen Amplituden der elektrischen Versorgungssignale die Werte zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) die zulässigen Grenzwerte überschreiten.
  • Ein einseitiger Diffusmodus einer Gasentladungslampe ist insbesondere durch folgende Merkmale gekennzeichnet:
  • - eine asymmetrische Betriebsspannung zwischen zwei aufeinander folgenden Halbperioden der an der Gasentladungslampe anliegenden Wechselspannung;
  • - einen schwankenden Betriebsstrom zwischen zwei aufeinander folgenden Halbperioden des durch die Gasentladungslampe fließenden Wechselstroms, wobei die Größe der Schwankungen abhängig von einem zum Betrieb der Gasentladungslampe verwendeten Leistungs-/ Stromregler ist; und
  • - einen schwankenden Eingangsstrom am Eingang eines Gleichspannungswandlers zum Betreiben der Gasentladungslampe im Takt der asymmetrischen Betriebsspannung.
  • Diese Merkmale können einzeln oder in Kombination miteinander zur Detektion eines Diffusmodus, insbesondere eines einseitigen Diffusmodus, der Gasentladungslampe herangezogen werden. Die Betriebsgrößen können mittelbar, z.B. durch Berechnung aus anderen Größen, oder unmittelbar, z.B. durch Messung, ermittelt werden. Für eine Leistungsregelung der Gasentladungslampe werden sowieso Betriebsgrößen, insbesondere der Betriebsstrom und die Betriebsspannung der Lampe, erfasst und ausgewertet. Auf diese im Rahmen der Leistungsregelung ermittelten Größen könnte im Rahmen der Erfindung zurückgegriffen werden, um einen Diffusmodus der Lampe zu detektieren. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt somit eine kostengünstige Lösung zum Erkennen des Diffusmodus dar. Ist ein Diffusmodus erkannt, können geeignete Gegenmaßnahmen eingeleitet werden, die jedoch nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass als Betriebsgrößen ein Betriebsstrom und/oder eine Betriebsspannung der Gasentladungslampe ermittelt werden. Vorzugsweise wird der Verlauf des Betriebsstroms und/oder der Betriebsspannung innerhalb einer Halbperiode des Wechselstroms bzw. der Wechselspannung ermittelt. Ein Steuergerät zum Betreiben der Gasentladungslampe umfasst für eine Leistungsregelung der Gasentladungslampe üblicherweise bereits Einrichtungen zum Ermitteln der Betriebsspannung bzw. des Betriebsstroms. Damit muss im Mikroprozessor des Steuergeräts lediglich eine Logik gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Analysieren der ermittelten Betriebsgrößen implementiert werden. Diese Logik kann hardwaremäßig, vorzugsweise jedoch softwaremäßig in Form eines auf dem Prozessor des Steuergeräts ablaufenden Computerprogramms realisiert sein. Die Ermittlung der elektrischen Betriebsgrößen kann z.B. derart getriggert werden, dass in gleichmäßigen, zeitlichen Abständen mindestens eine der elektrischen Betriebsgrößen innerhalb der Halbperiode ermittelt wird. Aus der Ermittlung zu diskreten Zeitpunkten kann der Verlauf der erfassten elektrischen Betriebsgröße bestimmt bzw. ermittelt werden.
  • Es ist dabei möglich, lediglich nur eine elektrische Betriebsgröße, z.B. die Betriebsspannung, zu erfassen, da der Verlauf der Betriebsspannung innerhalb der Halbperiode bereits Aufschluss über einen möglichen Diffusmodus geben kann. Um die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Ermittlungsergebnisses zu erhöhen, kann natürlich zusätzlich der Betriebstrom oder eine andere relevante Betriebsgröße der Gasentladungslampe ermittelt werden. Resultiert aus sämtlichen oder der Mehrheit der Ermittlungen die gleiche Aussage (Diffusmodus: ja oder nein), so kann mit höherer Zuverlässigkeit auf einen Diffusmodus bzw. auf einen stabilen Normalbetrieb (beidseitiger Spotmodus) geschlossen werden.
  • Ferner wird vorgeschlagen, dass zur Ermittlung des Verlaufs des Betriebsstroms und/oder der Betriebsspannung ein Betrag eines Mittelwerts des Betriebsstroms und/oder der Betriebsspannung innerhalb der Halbperiode ermittelt wird. Statt einer Mittelwertbildung kann auch eine beliebige andere Filterung der erfassten Betriebsgröße(n) erfolgen. Durch die Betragsbildung kann bspw. der Verlauf des Wechselstroms bzw. der Wechselspannung innerhalb zweier aufeinander folgenden Halbperioden unabhängig von einer Polarität betrachtet werden. Auf einen Diffusmodus kann während einer Analyse des Verlaufs z.B. dann geschlossen werden, wenn - bedingt durch die Asymmetrie des Verlaufs in den beiden Halbperioden - der Betrag des Mittelwerts einer ersten Halbperiode vom Betrag des Mittelwerts einer darauf folgenden zweiten Halbperiode derart abweicht, dass die Differenz einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
  • Die Abweichungen der Mittelwerte des Betrags der ermittelten Betriebsgrößen in zwei aufeinander folgenden Halbperioden sind im beidseitigen Spotmodus (stabiler Normalbetrieb) nicht höher als etwa 3%. Die Mittelwerte des Betrags der Betriebsspannung von zwei aufeinander folgenden Halbperioden können im Diffusmodus - bedingt durch die im einseitigen Diffusmodus erzeugte asymmetrische Betriebsspannung - bis zu 25% voneinander abweichen. Beim Betriebsstrom sind die Schwankungen der Mittelwerte zwischen Spotmodus und Diffusmodus bei zwei aufeinander folgenden Halbperioden ähnlich hoch.
  • Im Diffusmodus weist der Rechteckimpuls der Betriebsspannung bzw. des Betriebsstroms innerhalb einer Halbperiode einen deutlichen Anstieg oder Abfall auf. Im beidseitigen Spotmodus ist der Rechteckimpuls innerhalb einer Halbperiode im Wesentlichen konstant. Alternativ oder zusätzlich kann deshalb im erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass aus dem Verlauf der Betriebsspannung und/oder des Betriebsstroms ein Anstieg oder Abfall der Betriebsspannung und/oder des Betriebsstroms innerhalb der Halbperiode ermittelt wird. Aus den mehrfachen Messungen/ Ermittlungen der Betriebsspannung und/oder des Betriebsstroms jeweils zu vorgegebenen Zeitpunkten kann bspw. ein Gradient ermittelt werden, der den entsprechenden Anstieg oder Abfall der betrachteten Betriebsgröße(n) repräsentiert. Auch hier kann ein Grenzwert eines noch zulässigen Gradienten definiert werden. Der vorgegebene Grenzwert repräsentiert einen möglichen zulässigen Abfall oder Anstieg im beidseitigen Spotmodus, der bspw. eine Abweichung vom idealen Rechteckimpuls von mindestens 3% noch toleriert. Beim Überschreiten des Grenzwertes kann auf einen Diffusmodus der Gasentladungslampe geschlossen werden.
  • Alternativ oder zusätzlich kann ebenso vorgeschlagen werden, dass als Betriebsgröße ein Eingangsstrom eines zum Betreiben der Gasentladungslampe vorgesehenen Gleichspannungswandlers ermittelt wird. Es hat sich gezeigt, dass im Diffusmodus der Eingangsstrom am Eingang des Gleichspannungswandlers im Takt der asymmetrischen Betriebsspannung der Lampe schwankt. Im beidseitigen Spotmodus ist der Eingangsstrom dagegen im Wesentlichen konstant.
  • Deshalb wird ergänzend vorgeschlagen, dass ein Verlauf des Eingangsstroms des Gleichspannungswandlers innerhalb einer Halbperiode ermittelt wird. In einer Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass aus dem Verlauf des Eingangsstroms ein Anstieg oder Abfall des Eingangsstroms innerhalb der Halbperiode ermittelt wird. Das bedeutet, dass auch hier ein Gradient des Eingangsstroms innerhalb einer Halbperiode ermittelt werden kann. Dazu kann ein Grenzwert eines noch zulässigen Gradienten festgelegt werden. Wird der Grenzwert überschritten, so wird auf einen Diffusmodus beim Betreiben der Gasentladungslampe geschlossen. Diese Art der Ermittlung des Diffusmodus hat den Vorteil, dass der Diffusmodus von extern, also nicht unmittelbar an der Gasentladungslampe, sondern in einer der Gasentladungslampe vorgeschalteten Einrichtung, erkannt werden kann. Diese externe Einrichtung kann bspw. ein der Gasentladungslampe vorgelagertes sog. Body Control Module (BCM) sein, das typischerweise in einem Kraftfahrzeug die Stromaufnahme der Abblendlichtversorgung überwacht. Das BCM kann das Steuergerät der Gasentladungslampe über einen detektierten Diffusmodus über eine zusätzliche Steuerleitung oder eine bereits vorhandene Kommunikationsleitung zwischen dem BCM und dem Steuergerät unterrichten. Das Steuergerät kann dann geeignete Gegenmaßnahmen zur Beseitigung des Diffusmodus und zum Übergang in den beidseitigen Spotmodus treffen. Dies kann bspw. ein Neustart der Gasentladungslampe sein. Eine Vielzahl anderer Gegenmaßnahmen sind jedoch auch denkbar.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert, welche bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellen. Es zeigen:
  • Figur 1 einen Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs in einer schematischen Darstellung;
  • Figur 2 ein Lichtmodul des Scheinwerfers aus Figur 1 mit einer Gasentladungslampe;
  • Figur 3 die Gasentladungslampe aus Figur 2 im Detail;
  • Figur 4 eine schematische Darstellung der Ausbildung eines Lichtbogens der Gasentladungslampe aus Figur 3 in einem beidseitigen Spotmodus;
  • Figur 5 eine schematische Darstellung der Ausbildung eines Lichtbogens der Gasentladungslampe aus Figur 3 in einem einseitigen Diffusmodus;
  • Figuren 6 und 7 jeweils einen Verlauf von elektrischen Betriebsgrößen beim Betrieb einer Gasentladungslampe im beidseitigen Spotmodus;
  • Figuren 8 und 9 jeweils einen Verlauf von elektrischen Betriebsgrößen beim Betrieb einer Gasentladungslampe im einseitigen Diffusmodus;
  • Figur 10 eine schematische Darstellung von Funktionsgruppen zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform; und
  • Figur 11 eine schematische Darstellung von Funktionsgruppen zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform.
  • Figur 1 zeigt einen Scheinwerfer 2 eines Kraftfahrzeugs in einer schematischen Darstellung. Der Scheinwerfer 2 dient zur Erzeugung einer beliebigen Lichtfunktion, insbesondere einer abgeblendeten Lichtverteilung und/oder eines Fernlichts. Er umfasst ein Gehäuse 4, das vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt ist. In einer Lichtaustrittsrichtung 5 verfügt das Gehäuse 4 über eine Lichtaustrittsöffnung, die mittels einer Abdeckscheibe 6 aus einem lichtdurchlässigen Material, insbesondere Glas oder Kunststoff, verschlossen ist. Die Abdeckscheibe 6 kann ohne optisch wirksame Profile als klare Scheibe ausgebildet sein oder aber zumindest bereichsweise mit optisch wirksamen Profilen, bspw. in Form von Zylinderlinsen oder Prismen, zum Streuen des hindurchtretenden Lichts insbesondere in horizontaler Richtung versehen sein.
  • Im Inneren des Scheinwerfergehäuses 4 sind zwei Lichtmodule 7 und 8 angeordnet. Das Lichtmodul 7 kann zur Erzeugung bspw. eines Abblendlichts ausgebildet sein. Das Lichtmodul 7 kann bspw. manuell von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs oder aber bei entsprechendem Verkehrsgeschehen im Umfeld des Kraftfahrzeugs automatisch zur Erzeugung einer anderen Lichtfunktion umgeschaltet werden, bspw. zur Erzeugung eines Fernlichts. Das Lichtmodul 8 kann bspw. ein Nebellicht erzeugen. Selbstverständlich ist es möglich, dass in dem Gehäuse 4 lediglich nur ein einziges Lichtmodul 7 oder 8 angeordnet ist oder mehr als die zwei gezeigten Lichtmodule 7, 8 angeordnet sind. Außerdem ist es möglich, dass zusätzlich zu den Lichtmodulen 7, 8 noch mindestens ein Leuchtenmodul (nicht dargestellt) in dem Gehäuse 4 angeordnet ist, bspw. zur Erzeugung eines Blinklichts, eines Tagfahrlichts, eines Positions- oder Standlichts und/oder anderer Leuchtenfunktionen. Die Lichtmodule 7, 8 können starr oder beweglich am Gehäuse 4 befestigt sein. Zur Realisierung einer dynamischen Kurvenlichtfunktion kann mindestens eines der Lichtmodule 7, 8 um eine im Wesentlichen vertikale Schwenkachse (nicht dargestellt) bewegbar im Gehäuse 4 gelagert sein. Außerdem kann mindestens eines der Lichtmodule 7, 8 zur Variation der Leuchtweite des von dem Modul 7, 8 ausgesandten Lichts um eine im Wesentlichen horizontale Schwenkachse bewegbar im Gehäuse 4 gelagert sein.
  • In Figur 2 ist das Lichtmodul 7 des Scheinwerfers 2 aus Figur 1 beispielhaft dargestellt. Das Lichtmodul 7 ist als ein sogenanntes Projektionsmodul ausgebildet. Es verfügt über eine Lichtquelle 9, die als eine Gasentladungslampe ausgebildet ist. Die Gasentladungslampe 9 ist an der Rückseite eines Reflektors 10 angeordnet, so dass ein Brenner 11 der Gasentladungslampe 9 durch eine Öffnung im Scheitel des Reflektors 10 in dessen Inneres ragt. Die Gasentladungslampe 9 ist über einen Sockel 12 an dem Reflektor 10, bspw. mittels einer Bajonettverbindung, lösbar befestigt. Selbstverständlich kann die Gasentladungslampe 9 auch auf andere Weise an dem Reflektor 10 befestigt sein, bspw. seitlich, so dass eine Längsachse des Brenners 11 quer zu einer optischen Achse 13 des Lichtmoduls 7 verläuft. Integraler Bestandteil der Gasentladungslampe 9 ist neben dem Brenner 11 auch ein auf der dem Brenner 11 gegenüberliegenden rückwärtigen Seite des Sockels 12 angeordnetes Zündgerät 14. Das Zündgerät 14 ist vorzugsweise unlösbar mit dem Brenner 11 verbunden. Das Zündgerät 14 wird über eine oder mehrere Leitungen 15 mit Energie und/oder Steuersignalen beaufschlagt (siehe Figur 3). Ein Steuergerät 26 zum Betrieb der Gasentladungslampe 9 kann über eine oder mehrere der Leitungen 15 an das Zündgerät 14 angeschlossen sein. Alternativ ist es auch möglich, dass das Steuergerät 26 bzw. seine Funktionalität in das Zündgerät 14 integriert ist. Nähere Information zum Steuergerät 26 folgt weiter hinten in der Beschreibung.
  • Wie Figur 2 zeigt, ist in Lichtaustrittsrichtung 5 nach dem Reflektor 10 eine Projektionslinse 16 angeordnet. Diese ist über einen Linsenhalter 17 am Vorderrand 18 des Reflektors 10 befestigt. Zwischen dem Reflektor 10 und der Projektionslinse 16 kann eine Blendenanordnung 19 angeordnet sein, welche eines oder mehrere Blendenelemente umfasst. Die Blendenanordnung 19 weist eine in den Strahlengang der von dem Reflektor 10 reflektierten Lichtstrahlen ragende Oberkante auf, welche von der Projektionslinse 16 zur Erzeugung einer Helldunkelgrenze der abgeblendeten Lichtverteilung auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug projiziert wird. Die Blendenanordnung 19 kann bspw. um eine in einem Abstand und quer zur optischen Achse 13 verlaufende horizontale Achse geklappt werden, um die Blendenanordnung 19 aus dem Strahlengang herauszubewegen. Dadurch kann die Lichtverteilung von einer abgeblendeten Lichtverteilung (z.B. Abblendlicht, Stadtlicht, Landstraßenlicht, Autobahnlicht, Nebellicht) auf Fernlicht umgeschaltet werden. Zum Klappen der Blendenanordnung 19 ist ein Aktor 21, bspw. in Form eines Elektromagneten oder Elektromotors, vorgesehen.
  • Selbstverständlich kann das Lichtmodul 7 auch als ein sogenanntes Reflexionsmodul ausgebildet sein, bei dem das von der Lichtquelle 9 ausgesandte Licht durch einen Reflektor 10 zur Erzeugung der gewünschten Lichtverteilung auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug reflektiert wird. Ein Reflexionsmodul verfügt über keine Projektionslinse 16. Da bei einem Reflexionsmodul in der Regel die Reflexionsfläche des Reflektors 10 derart ausgestaltet ist, dass die von ihr reflektierten Lichtstrahlen die gewünschte Lichtverteilung unmittelbar, d.h. ohne zusätzliche im Strahlengang angeordnete optisch wirksame Elemente, erzeugen, kann bei einem Reflexionsmodul auch auf die Blendenanordnung 19 verzichtet werden.
  • In Figur 3 ist die Gasentladungslampe 9 des Lichtmoduls 7 aus Figur 2 im Detail dargestellt. Der Brenner 11 ist als ein hermetisch abgedichteter Kolben, vorzugsweise aus Quarzglas oder Aluminiumoxid-Keramik, ausgebildet. Man erkennt, dass der Brenner 11 seinerseits in einem äußeren Glaskolben 23 angeordnet ist. Zum Anschluss von Leitungen 15 ist am Zündgerät 14 der Gasentladungslampe 9 ein Steckerelement 24 ausgebildet. Die Leitungen 15 umfassen in dem dargestellten Beispiel Energieversorgungsleitungen 15a, die von einer Fahrzeugbatterie 25 zur Gasentladungslampe 9 führen. Die Energieversorgungsleitungen 15a sind auch an ein Steuergerät 26 der Gasentladungslampe 9 angeschlossen. Außerdem umfassen die Leitungen 15 mindestens eine Signalleitung 15b, die vom Steuergerät 26 zum Zündgerät 14 bzw. zur Gasentladungslampe 9 zu deren Steuerung und/oder Regelung führt. In dem dargestellten Beispiel sind das Zündgerät 14 und das Steuergerät 26 zwei separate Einheiten, wobei das Zündgerät 14 an der Rückseite der Gasentladungslampe 9 und das Steuergerät an einer beliebigen Stelle im Kraftfahrzeug angeordnet ist.
  • Beim Betrieb der Gasentladungslampe 9 wird ein Lichtbogen 22 zwischen zwei Elektroden 20, 20' in einem mit Gas gefüllten Glaskolben erzeugt. Bei der Gasfüllung handelt es sich vorzugsweise um ein Edelgas oder ein Gasgemisch. Der Übergang vom ausgeschalteten Zustand ohne Lichtbogen in einen stabilen Betriebszustand mit einem zwischen den Elektroden 20, 20‘ ausgebildeten, Licht erzeugenden Lichtbogen 22 erfolgt innerhalb mehrerer aufeinander folgender Betriebsphasen (siehe Beschreibungseinleitung). Zusammenfassend muss der Lichtbogen 22 während einer Zündphase mit Hilfe einer relativ hohen Zündspannung gezündet und schließlich in einer normalen Betriebsphase mit einer niedrigeren Betriebsspannung aufrechterhalten werden. Zwischen der Zündphase und der Betriebsphase können noch weitere Phasen vorgesehen sein, um einen möglichst schnellen Aufbau und ein möglichst zuverlässiges Brennen des Lichtbogens 22 zu erzielen. Sowohl die Betriebsspannung als auch die Zündspannung sind größer als die von der Fahrzeugbatterie 25 zur Verfügung gestellte Bordnetzspannung und werden dementsprechend in dem Steuergerät bzw. dem Zündgerät erzeugt.
  • Das Steuergerät 26 umfasst einen Mikroprozessor 27 zur Steuerung und/oder Regelung, insbesondere zur Leistungsregelung, der Gasentladungslampe 9, einen Gleichspannungswandler 28 zur Erzeugung hoher Spannungen, insbesondere der Betriebsspannung, und einen Wechselrichter 29 zur Erzeugung einer vorzugsweise rechteckförmigen Wechselspannung als Betriebsspannung. Das Steuergerät 26 bzw. dessen Funktionalität kann gemäß einer alternativen Ausführungsform auch in das Zündgerät 14 integriert sein, so wie dies z.B. bei den D5-Gasentladungslampen der Fall ist. Die D5-Gasentladungslampe ist eine vollintegrierte Gasentladungslampe, wobei die Lampe mit allen zum Betrieb der Gasentladungslampe 9 notwendigen Funktionsgruppen eine integrale Einheit auf der dem Brenner 11 gegenüberliegenden Rückseite des Sockels 12 bildet.
  • Nach dem Beenden des Lichtanlaufs wird die Gasentladungslampe 9 im Normalbetrieb üblicherweise mit Wechselspannung betrieben. In einem stabilen Normalbetrieb (sog. beidseitiger Spotmodus), der in Figur 4 dargestellt ist, berührt der Lichtbogen 22 die beiden Elektroden 20, 20‘ im Wesentlichen punktförmig und erstreckt sich im Wesentlichen gerade zwischen den beiden Elektroden 20, 20’. Die beiden punktförmigen Lichtbogenansätze sind mit den Bezugszeichen 50a, 50b bezeichnet. Im Spotmodus weist der Lichtbogen 22 eine sehr hohe Lichtintensität auf. Der Lichtbogenansatz 50a, 50b an den Elektroden 20, 20' bildet einen flächenmäßig sehr kleinen Punkt (Spot), der deutlich heißer als der Rest der Elektrode-Oberfläche ist. Die zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens 22 erforderliche Betriebsspannung (ca. 30 bis 120 V) ist im Vergleich zur Zündspannung (ca. 20 bis 30 kV), die zum Zünden des Lichtbogens 22 erforderlich ist, relativ gering.
  • Insbesondere beim Übergang zum Normalbetrieb, aber auch während des stabilen Normalbetriebs, kann es bspw. durch äußere Einflüsse zu Störeffekten kommen, die zu Veränderungen des Lichtbogenansatzes an den Elektroden 20, 20' führen können. Insbesondere kann die Fläche des Lichtbogenansatzes an mindestens einer der Elektroden 20, 20‘ vergrößert werden, wie dies in Figur 5 beispielhaft für den Lichtbogenansatz 50c an der Elektrode 20‘ dargestellt ist. Dieser Zustand wird als Diffusmodus bezeichnet. Wenn dieser Zustand – wie in Figur 5 gezeigt - nur bei einer der Elektroden 20, 20‘ auftritt, wird er als einseitiger Diffusmodus bezeichnet. Im Diffusmodus wird bei einer geringen Lichtintensität der Lichtbogenansatz an mindestens einer der beiden Elektroden 20, 20' flächig bzw. diffus und erstreckt sich über eine relativ große Elektrodenfläche. Im Diffusmodus bildet sich an der entsprechenden Elektrode 20' kein Hot-Spot, die Elektrodenoberfläche ist im Bereich des Lichtbogenansatzes 50c gleichmäßig heiß, aber deutlich kälter als im Spotmodus. Zur Kompensation der Lichtintensitätsverluste im Diffusmodus ist eine höhere Betriebsspannung erforderlich, die zu einer Belastung des Bordnetzes führen kann.
  • Die Figuren 6 und 7 zeigen jeweils einen zeitlichen Verlauf von elektrischen Betriebsgrößen der Gasentladungslampe 9 im beidseitigen Spotmodus auf einem Messschirm. Die Figuren 8 und 9 zeigen jeweils einen zeitlichen Verlauf von elektrischen Betriebsgrößen der Gasentladungslampe 9 in einem einseitigen Diffusmodus auf einem Messschirm. Es sind als Betriebsgrößen insbesondere die Betriebsspannung UB und der Betriebsstrom IB dargestellt. In den Figuren 7 und 9 ist statt des Betriebsstroms IB ein Eingangsstrom IE des Gleichspannungswandlers 28 dargestellt. Eine Periodendauer des Wechselstroms bzw. der Wechselspannung ist in den Figuren 6 bis 9 mit dem Bezugszeichen P bezeichnet, die Dauer einer Halbperiode ist mit dem Bezugszeichen HP bezeichnet. Die dicken, balkenförmigen Linien der Betriebsgrößenverläufe in den Figuren 7 und 9 resultieren von hochfrequenten Schwingungen, welche die Betriebsgrößen überlagern. Die Auswirkungen der hochfrequenten Schwingungen auf die Detektion eines Diffusmodus mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können durch eine Filterung, eine Mittelwertbildung der Betriebsgrößenverläufe oder auf andere Weise eliminiert werden. Außerdem sind in allen Figuren 6 bis 9 zur Verdeutlichung beide Halbperioden HP einer Periode P übereinander gelegt, also Strom- und Spannungssignal einer Halbperiode HP um eine Halbperiode HP verschoben, so dass die Rechteckimpulse der einzelnen Betriebsgrößen alle übereinander bzw. nebeneinander dargestellt sind.
  • Wie in den Figuren 6 und 7 dargestellt ist, verlaufen die Rechteckimpulse der Betriebsspannung UB im beidseitigen Spotmodus innerhalb der Halbperioden HP bis auf kleine Überschwinger im Wesentlichen konstant (vgl. beispielhaft Bezugszeichen 30). Auch der Betriebsstrom IB weist im Spotmodus innerhalb einer Halbperioden HP einen im Wesentlichen konstanten Verlauf auf (vgl. beispielhaft Bezugszeichen 31). Im Spotmodus liegt der Betrag der tolerierbaren Abweichung der Betriebsspannung UB und des Betriebsstroms IB von einem idealen Rechtecksignal bspw. bei < 3%. Auch der in Figur 7 dargestellte Eingangsstrom IE des Gleichspannungswandlers 28 ist im Spotmodus im Wesentlichen konstant.
  • Gänzlich unterschiedlich sind die Gegebenheiten bei einem möglichen Auftreten eines einseitigen Diffusmodus, was in den Figuren 8 und 9 dargestellt ist. So ist für alle drei hier beispielhaft betrachteten Betriebsgrößen UB, IB und IE gemeinsam, dass ihr Verlauf innerhalb einer Halbperiode HP nicht konstant ist. Alle Betriebsgrößen UB, IB und IE weisen im Diffusmodus einen deutlichen Abfall bzw. Anstieg auf (siehe dazu beispielhaft Bezugszeichen 32 für die Betriebsspannung UB und Bezugszeichen 33 für den Betriebsstrom IB). Im Diffusmodus kann der Verlauf der Rechteckimpulse innerhalb einer Halbperiode HP bis zu 25% von dem Verlauf eines idealen Rechtecksignals abweichen. Außerdem ist bei einem Vergleich zweier aufeinander folgender Halbperioden HP zu erkennen, dass die Spannungs- und Stromverläufe im einseitigen Diffusmodus asymmetrisch sind. Bspw. sind die Mittelwerte der Betriebsgrößen UB, IE, insbesondere die Beträge der Mittelwerte, zwischen einer ersten Halbperiode HP und einer darauf folgenden zweiten Halbperiode HP im Diffusmodus unterschiedlich. Dies kann bspw. Figur 9 entnommen werden. Außerdem ist Figur 9 zu entnehmen, dass der Eingangsstrom IE des Gleichspannungswandlers 28 im Diffusmodus sinusförmige Schwankungen mit der Periode P aufweist. Die Schwankungen folgen dabei im Wesentlichen dem Verlauf und dem Takt der Betriebsspannung UB.
  • Die aus den Figuren 6 bis 9 gewonnenen Erkenntnisse zu den unterschiedlichen Verläufen der Betriebsgrößen UB, IB; IE zwischen dem beidseitigen Spotmodus und dem insbesondere einseitigen Diffusmodus können erfindungsgemäß zur Detektion des Diffusmodus beim Betreiben der Gasentladungslampe 9 genutzt werden. Dabei können zu gegebenen Zeitpunkten, insbesondere in regelmäßigen Zeitabständen, die in den Figuren 6 bis 9 dargestellten Betriebsgrößen UB, IB und/oder IE der Gasentladungslampe 9 bspw. im Steuergerät 26 ermittelt werden. Daraus kann dann der zeitliche Verlauf der Betriebsgrößen UB, IB und/oder IE ermittelt werden. Bei der anschließenden Auswertung des Verlaufs der Betriebsgrößen UB, IB und/oder IE kann ein Diffusmodus, insbesondere ein einseitiger Diffusmodus, der Gasentladungslampe 9 detektiert werden.
  • Besonders bevorzugt wird der Verlauf der Betriebsgrößen UB, IB und/oder IE innerhalb einer Halbperiode HP ermittelt und ausgewertet. Dabei kann die Ermittlung und Auswertung des Verlaufs einer einzigen Betriebsgröße, z.B. der Betriebsspannung UB der Gasentladungslampe 9, für eine sichere und zuverlässige Detektion des Diffusmodus ausreichend sein. Um die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Verfahrens zu verbessern, kann natürlich zusätzlich noch mindestens eine der anderen Betriebsgrößen, z.B. der Betriebstrom IB der Gasentladungslampe 9 oder der Eingangsstrom IE des Gleichspannungswandlers 28, ermittelt und ausgewertet werden.
  • Zum Auswerten des Verlaufs der Betriebsgrößen UB, IB und/oder IE kann bspw. ein Mittelwert, insbesondere ein Betrag des Mittelwerts, der Betriebsgrößen innerhalb der Halbperiode HP ermittelt werden. Durch die Betragsbildung kann die Analyse unabhängig von einer Polarität der Betriebsgröße durchgeführt werden. Ist die Abweichung der ermittelten Mittelwerte bei zwei aufeinander folgenden Halbperioden HP größer als ein vorgegebener Grenzwert, so kann auf das Vorliegen eines Diffusmodus der Gasentladungslampe 9 geschlossen werden.
  • Es kann ferner ein Gradient des Verlaufs von mindestens einer Betriebsgröße UB, IB, IE ermittelt werden. Dabei kann für jede Halbperiode ein eigener Gradient ermittelt werden. Der Gradient einer Betriebsgröße repräsentiert einen Anstieg oder ein Abfallen des entsprechenden Betriebsgrößenverlaufs. Der ermittelte Gradient wird mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen. Der vorgegebene Grenzwert repräsentiert einen möglichen, zulässigen Abfall oder Anstieg des Betriebsgrößenverlaufs im Spotmodus. Der Grenzwert kann bspw. eine Abweichung von einem idealen Rechtecksignal von ca. 3% tolerieren. Ist der Betrag der ermittelten Abweichung größer als der vorgegebene Grenzwert, so kann auf einen Diffusmodus der Gasentladungslampe 9 geschlossen werden.
  • Die Figuren 10 und 11 zeigen in zwei unterschiedlichen Ausführungsformen jeweils eine schematische Darstellung von Funktionsgruppen zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens. In beiden Ausführungsbeispielen wird von einer vollintegrierten Gasentladungslampe 9 vom Typ D5 ausgegangen, bei der das Steuergerät 26 bzw. dessen Funktionalität in das rückwärtige Zündgerät 14 integriert ist. Jedoch gilt das erfindungsgemäße Verfahren gleichermaßen auch für beliebig andere Typen von Gasentladungslampen.
  • Figur 10 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel, bei dem die Kraftfahrzeugbatterie 25 die Gasentladungslampe 9 sowie alle nötigen Funktionsblöcke mit elektrischer Energie versorgt. Um für den Betrieb der Gasentladungslampe 9 die nötige Betriebsspannung UB zu liefern, ist in dem Steuergerät 26 der Gleichspannungswandler 28 vorgesehen, der die Batteriespannung (z.B. 12 V) auf die Betriebsspannung (z.B. 30 V – 120 V) hochtransformiert. Die gelieferte Gleichspannung des Gleichspannungswandlers 28 wird anschließend im Wechselrichter 29 in eine im Wesentlichen rechteckige Wechselspannung gewandelt, welche die Betriebsspannung UB darstellt. Zur Steuerung bzw. Regelung des Betriebs der Gasentladungslampe 9, insbesondere zur Leistungsregelung, ist der Mikroprozessor 27 im Steuergerät 26 vorgesehen, der über eine Signalleitung 35 mit dem Gleichspannungswandler 28 und dem Wechselrichter 29 in Verbindung steht, um so die Gasentladungslampe 9 in der gewünschten Weise zu steuern bzw. zu regeln. In dem Steuergerät 26, insbesondere Mikroprozessor 27 wird auch das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt, indem ein geeignetes Computerprogramm abgearbeitet wird, welches das Steuergerät zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens veranlasst.
  • Um den Diffusmodus beim Betreiben der Gasentladungslampe 9 zu erkennen, ist eine Messleitung 37 vorgesehen, die mindestens einen Messsensor 39 über einen Messverstärker 41 und einen Analog-Digital-Wandler 43 mit dem Mikroprozessor 27 verbindet. Über den mindestens einen Messsensor 39 können die Betriebsspannung UB und/oder der Betriebsstrom IB der Gasentladungslampe 9 ermittelt werden. Das Steuergerät 26 zum Betreiben der Gasentladungslampe 9 umfasst üblicherweise bereits Messsensoren 39 zum Ermitteln der Betriebsspannung UB bzw. des Betriebsstroms IB, um die Leistungsregelung der Gasentladungslampe 9 durchzuführen. Vom Mikroprozessor 27 werden Messungen zu vorgegebenen Zeitpunkten - bevorzugt in gleichen zeitlichen Abständen - innerhalb einer Halbperiode HP angestoßen. Im Mikroprozessor 27 ist eine Auswerte- und Analyselogik in Form des Computerprogramms implementiert, die den Verlauf der Betriebsspannung UB und/oder des Betriebsstroms IB der Gasentladungslampe 9 ermittelt. Dabei kann auch - wie bereits oben erläutert – innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters, bspw. innerhalb einer Halbperiode HP, ein Gradient gebildet werden, der einen Abfall bzw. Anstieg der im Wesentlichen rechteckigen Betriebsgrößenverläufe repräsentiert.
  • Es ist auch denkbar, einen Mittelwert der Betriebsspannung UB in einer ersten Halbperiode HP mit einem anderen Mittelwert der Betriebsspannung UB in einer darauf folgenden Halbperioden HP zu vergleichen. Vorzugsweise wird der Betrag der Mittelwerte ermittelt und miteinander verglichen, damit der Vergleich unabhängig von einer Polarität der Signalverläufe ist. Durch einen Vergleich der ermittelten Ergebnisse (Gradient bzw. Mittelwertsabweichung) mit dem jeweils vorgegebenen Grenzwert kann auf den Diffusmodus der Gasentladungslampe 9 geschlossen werden.
  • Figur 11 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Anordnung von Funktionsgruppen zur Realisierung der vorliegenden Erfindung. Wie oben bereits erläutert, wird die Gasentladungslampe 9 über den Gleichspannungswandler 28 und den Wechselrichter 29 mit der Betriebsspannung UB und dem entsprechenden Betriebsstrom IB versorgt. Die dazu erforderliche elektrische Energie kommt von der Kraftfahrzeugbatterie 25.
  • Der Diffusmodus kann – wie gesagt - auch durch Auswerten des Eingangsstroms IE des Gleichspannungswandlers 28 ermittelt werden. Dazu weist das zweite Ausführungsbeispiel einen Messsensor 45 am Eingang des Gleichspannungswandlers 28 auf, der den Eingangsstrom IE zum Gleichspannungswandler 28 ermittelt. Von dem Messsensor 45 führt eine Messleitung 37 über den Messverstärker 41 und den Analog-Digital-Wandler 43 zum Mikroprozessor 27. Vom Mikroprozessor 27 bzw. dem darauf ablaufenden Computerprogramm werden mehrere aufeinander folgende Messungen des Eingangsstroms IE innerhalb einer Halbperiode HP angestoßen. Im Mikroprozessor 27 ist eine Auswerte- und Analyselogik in Form des darauf ablaufenden Computerprogramms implementiert, die den Verlauf des Eingangsstroms IE zum Gleichspannungswandler 28 ermittelt und auswertet. Im Rahmen der Auswertung kann nach dem oben beschriebene Verfahren z.B. ein Gradient gebildet werden, der mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen wird. Ein Überschreiten des Grenzwerts deutet auf einen Diffusmodus, insbesondere einen einseitigen Diffusmodus, beim Betreiben der Gasentladungslampe 9 hin.
  • In einer Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens können auch die beiden Ausführungsbeispiele aus Figur 10 und 11 miteinander kombiniert werden. Das heißt, dass die Zuverlässigkeit des Verfahrens zur Detektion eines Diffusmodus erhöht werden kann, indem bspw. die Betriebspannung UB der Gasentladungslampe 9 nach dem ersten Ausführungsbeispiel und der Eingangsstrom IE des Gleichspannungswandlers 28 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel ermittelt und ausgewertet werden. Kommen sowohl die Auswertung der Betriebsspannung UB als auch die Auswertung des Eingangsstroms IE auf das gleiche Ergebnis (Diffusmodus ja oder nein), ist die Wahrscheinlichkeit einer korrekten Detektion des Diffusmodus sehr hoch. Das Verfahren zur Detektion eines Diffusmodus wird vorzugsweise erst nach dem Beenden des Lichtanlaufs der Gasentladungslampe 9 gestartet, wenn sich die Gasentladungslampe 9 in der normalen Betriebsphase befindet und mit der Betriebsspannung UB bzw. dem Betriebsstrom IB betrieben wird.
  • Besonders bevorzugt ist ein Verfahren, bei dem in einer vorgegebenen Anzahl N an aufeinander folgenden Halbwellen HP mindestens eine Betriebsgröße UB; IB; IE jeweils zum gleichen Zeitpunkt innerhalb einer Halbwelle HP erfasst wird. Die Anzahl N ist vorzugsweise eine gerade Zahl. Sie ist bspw. 32, kann jedoch auch jede beliebige andere Zahl sein. Für alle erfassten N Betriebsgrößenwerte werden dann N/2 Differenzwerte gebildet, indem jeweils aus einem in einer ungeradzahligen Halbwelle (also in der ersten, dritten, fünften etc. Halbwelle) erfassten Wert der Betriebsgröße UB; IB; IE und einem in einer nachfolgenden geradzahligen Halbwelle (also in der zweiten, vierten, sechsten etc. Halbwelle) erfassten Wert eine Differenz gebildet wird. Somit wird ein erster Differenzwert aus dem in der ersten Halbwelle und dem in der zweiten Halbwelle erfassten Wert der Betriebsgröße UB; IB; IE gebildet. Ein zweiter Differenzwert wird aus dem in der dritten Halbwelle und dem in der vierten Halbwelle erfassten Wert der Betriebsgröße UB; IB; IE gebildet u.s.w. für alle in N Halbwellen erfassten Werte. Aus den N/2 Differenzwerten wird dann ein erster Mittelwert I_Delta gebildet. Vorzugsweise wird ein Betrag des ersten Mittelwerts I_Delta gebildet. Ferner wird aus den erfassten N Betriebsgrößenwerten ein zweiter Mittelwert I_Mittel gebildet. Es wird ein Diffusmodus der Gasentladungslampe 9 detektiert, falls ein Produkt des Betrags des ersten Mittelwerts I_Delta und einer Konstanten K größer als der zweite Mittelwert I_Mittel ist. Die Kontante K ist vorzugsweise größer als Eins und kleiner als N/2. Bei einer Anzahl N=32 kann die Konstante K bspw. 12 sein. Das Verfahren würde mit einer anderen Detektionsgenauigkeit und Detektionszuverlässigkeit auch funktionieren, wenn K=11 oder K=13 wäre.
  • Somit wird auf einen Diffusmodus geschlossen, falls gilt:
  • Betrag (I_Delta) * K > I_Mittel.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Gasentladungslampe (9) eines Lichtmoduls (7) eines Kraftfahrzeugscheinwerfers (2) mit einem Wechselstrom, dadurch gekennzeichnet, dass zu vorgegebenen Zeitpunkten mindestens eine elektrische Betriebsgröße (UB; IB; IE) der Gasentladungslampe und deren zeitlicher Verlauf ermittelt werden, wobei durch Auswerten des Verlaufs der mindestens einen elektrischen Betriebsgröße (UB; IB; IE) ein Diffusmodus, insbesondere ein einseitiger Diffusmodus, der Gasentladungslampe (9) detektiert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als mindestens eine Betriebsgrößen ein Betriebsstrom (IB), eine Betriebsspannung (UB) der Gasentladungslampe (9) und/oder ein Eingangsstrom (IE) eines zum Betreiben der Gasentladungslampe (9) vorgesehenen Gleichspannungswandlers (28) ermittelt und ausgewertet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf der mindestens einen Betriebsgröße (UB; IB; IE) innerhalb einer Halbperiode (HP) des Wechselstroms bzw. der Wechselspannung ermittelt und ausgewertet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Verlaufs der mindestens einen Betriebsgröße (UB; IB; IE) ein Betrag eines Mittelwerts der mindestens einen Betriebsgröße (UB; IB; IE) ermittelt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Auswertung der mindestens einen Betriebsgröße (UB; IB; IE) aus dem Verlauf der mindestens einen Betriebsgröße (UB; IB; IE) ein Anstieg oder Abfall der mindestens einen Betriebsgröße (UB; IB; IE) ermittelt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Diffusmodus der Gasentladungslampe (9) detektiert wird, wenn ein Betrag des Anstiegs bzw. Abfalls der Betriebsgröße (UB; IB; IE) einen vorgebbaren Grenzwert überschreitet.
  7. Dass mit dem Erfassen der mindestens einen Betriebsgröße erst nach dem Ende eines Anlaufs der Gasentladungslampe (9) begonnen wird, wenn sich diese in einer normalen Betriebsphase befindet.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in einer vorgegebenen geradzahligen Anzahl (N) an aufeinander folgenden Halbwellen (HP) mindestens eine Betriebsgröße (UB; IB; IE) jeweils zum gleichen Zeitpunkt innerhalb einer Halbwelle (HP) erfasst wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass für alle erfassten N Betriebsgrößenwerte N/2 Differenzwerte gebildet werden, indem jeweils aus einem in einer ungeradzahligen Halbwelle erfassten Wert der Betriebsgröße (UB; IB; IE) und einem in einer nachfolgenden geradzahligen Halbwelle erfassten Wert eine Differenz gebildet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass aus den N/2 Differenzwerten ein erster Mittelwert (I_Delta) gebildet wird.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass aus den erfassten N Betriebsgrößenwerten ein zweiter Mittelwert (I_Mittel) gebildet wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Diffusmodus der Gasentladungslampe (9) detektiert wird, falls ein Produkt des ersten Mittelwerts und einer Konstanten, die größer als Eins und kleiner als N/2 ist, größer als der zweite Mittelwert ist.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Anzahl gleich 32 ist und/oder die Konstante gleich 12 ist.
  14. Kraftfahrzeugscheinwerfer (2) mit einer Gasentladungslampe (9) und einem Steuergerät (26) zum Betreiben der Gasentladungslampe (9), dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (26) Mittel zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 aufweist.
  15. Kraftfahrzeugscheinwerfer (2) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel ein Computerprogramm umfassen, welches das Steuergerät (26) veranlasst, das Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Prozessor des Steuergeräts (26) abgearbeitet wird.
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