ES2203375T3 - Circuito para el accionamiento de una lampara de descarga de alta presion, de corriente alterna, para un automovil. - Google Patents

Abstract

Circuito para el accionamiento de una lámpara de descarga de gas de alta presión, de corriente alterna, para un automóvil, con un aparato de mando, un aparato de encendido de superposición, un filtro de lámpara simétrico y una lámpara de descarga de gas de alta presión (LDG), en el que el filtro de lámpara simétrico está dispuesto entre la lámpara de descarga de gas de alta presión (LDG) y el encendido de superposición, con una capacitancia de filtro (C1) en paralelo con la lámpara de descarga de gas de alta presión (LDG) y una reactancia (11, 12) en cada una de las líneas de alimentación de este circuito paralelo, caracterizándose el circuito porque, las dos reactancias (L1, L2) están configuradas como bobinas con, respectivamente, un núcleo de ferrita propio, cerrado, magnético blando, de elevada resistencia.

Description

Circuito para el accionamiento de una lámpara de descarga de alta presión, de corriente alterna, para un automóvil.

La invención se refiere a un circuito para el accionamiento de una lámpara de descarga de gas de alta presión, de corriente alterna, para un automóvil, con un aparato de mando, un aparato de encendido de superposición, un filtro de lámpara simétrico y una lámpara de descarga de gas de alta presión, en el que el filtro de lámpara simétrico está dispuesto entre la lámpara de descarga de gas de alta presión y el encendido de superposición, con una capacitancia de filtro en paralelo con la lámpara de descarga de gas de alta presión y una reactancia en cada una de las líneas de alimentación de este circuito paralelo.

Un circuito semejante es utilizado en aparatos de serie de la solicitante desde 1996. Disposiciones de circuito genéricas son conocidas también de los documentos impresos GB-A-2 276 714 y WO-A-95 28068.

Lámparas de descarga de gas de alta presión, de corriente alterna, tales como las utilizadas en el automóvil, generan un amplio espectro EMI con una intensidad elevada en un campo de frecuencia desde unos pocos Megahertzios hasta el campo de los Gigahertzios. Estas perturbaciones son generadas esencialmente en la conmutación de corriente. En cada conmutación se apaga la lámpara brevemente y vuelve a encenderse inmediatamente con tensión creciente, por lo que se origina cada vez un impulso perturbado rico en energía.

Estos impulsos son, usualmente, filtrados, o bien, se protege contra ellos. La protección es una medida muy cara. El filtrado influye sobre la capacidad de encendido de la lámpara; el aparato de encendido debe generar más energía por impulso de encendido. Esto tiene repercusión sobre los costes y el tamaño constructivo del aparato de encendido e indirectamente también sobre el aparato cebador que, a mayor energía de encendido, debe suministrar también una mayor corriente de recepción.

En el circuito de filtro conocido, utilizado hasta ahora por la solicitante, se utilizan bobinas de núcleo de barra, y, por consiguiente, bobinas con inductividad constante. Este circuito de filtro debe ser mejorado más para las especiales exigencias de la eliminación de perturbaciones de lámparas de descarga de gas de alta presión.

La invención está basada en la finalidad de desarrollar un circuito que, por una parte, reduzca causalmente el impulso perturbado de la lámpara y, por otra parte, filtre lo suficiente el impulso perturbado restante, debiendo ser reducida lo menos posible la tensión de encendido durante el encendido.

Se consigue esta finalidad según la invención cuando las dos reactancias están configuradas como bobinas con, respectivamente, un núcleo de ferrita propio, cerrado, magnético blando, de elevada resistencia.

Para la eliminación de perturbaciones de la lámpara se utiliza, por consiguiente, un filtro cuyas inductividades de filtro no son, especialmente durante la conmutación de corriente y durante el encendido, extremadamente lineales. Las reactancias están dimensionadas ventajosamente de manera que sus inductividades sean muy grandes durante la conmutación de corriente, y un poco antes, en el paso cero de la corriente, así como que sean lo más pequeñas posibles durante el encendido. Estas inductividades son bobinas con núcleo (sin entre-hierro) cerrado magnético blando, que presenta una curva característica de histéresis con elevada remanencia y elevada intensidad coercitiva de campo. Los más apropiados son los núcleos anulares de material de ferrita de elevada resistencia (Por ejemplo: Ferrita de NiZn, ferrita de MnZn, ferrita de MgZn).

Reactancias de núcleo anular son conocidas, sin embargo, como partes constructivas para la eliminación de perturbaciones, sobre todo para circuitos de tiristor y triac. Tales reactancias presentan, sin embargo, por regla general, núcleos de ferrita de hierro o de poca resistencia, para obtener valores de inductividad lo más elevados posibles o valores de saturación elevados. Se puede conseguir, por consiguiente, una eliminación de perturbaciones hasta las frecuencias de radiodifusión de UKW, pero, sin embargo, no se puede conseguir, tal como se exigía antes, una eliminación uniforme de perturbaciones por encima de las frecuencias salientes. De ahí que no resulten apropiadas las reactancias de núcleo anular utilizadas generalmente para la solución del problema según la invención.

Del documento EP-A- 891 123 es conocido ya un aparato de encendido de superposición que ejerce, simultáneamente, la función de un filtro simétrico.

El documento US-A- 5 731 666 describe un filtro magnético integrado, es decir, un filtro que realiza simultáneamente, en "common mode" y "differential mode", eliminación de perturbaciones con una única parte constructiva magnética, que presenta en vez de un entre-hierro una rama con permeabilidad magnética más baja. Las bobinas están enrolladas sobre la estructura magnética de manera que se originen dos trayectorias magnéticas no lineales que se extiendan sobre las ramas de baja permeabilidad.

El documento EP-A- 740 492 muestra un aparato de encendido de superposición, cuyo arrollamiento secundario presenta un comportamiento no lineal.

Configuraciones ventajosas del circuito según la invención están citadas en las Reivindicaciones subordinadas.

Para los núcleos de reactancia es utilizable, sin embargo, principalmente, cualquier forma constructiva cerrada de un núcleo de bobina, siendo núcleos anulares, no obstante, especialmente ventajosos por motivos de costes (costes de fabricación y costes de bobinado).

Para la configuración resistente a la alta tensión de las reactancias es ventajoso, en primer lugar, enrollar las bobinas de reactancia con una capa y, en segundo lugar, no enrollar el núcleo a lo largo de toda su periferia, para que las líneas de alimentación de las bobinas no se encuentren demasiado próximas.

A continuación, se describirá detalladamente, a partir del dibujo, un ejemplo de realización del circuito según la invención.

La única Figura muestra un aparato de mando para una lámpara de descarga de gas de alta presión, así como un aparato de encendido con filtro integrado de lámpara.

El aparato de mando controla y alimenta, tanto a la lámpara de descarga de gas de alta presión (LDG), como al circuito de encendido primario del aparato de encendido. El aparato de encendido está realizado como aparato de encendido de superposición, para ello el arrollamiento secundario del transformador de encendido (K1) está conectado con una de las líneas de alimentación de lámpara. El aparato de encendido presenta además un filtro de lámpara simétrico que está dispuesto entre la lámpara de descarga de gas de alta presión (LDG) y el encendido de superposición y presenta una capacitancia de filtro (C1) en paralelo con la lámpara de descarga de gas de alta presión (LDG) y una reactancia (L1, L2) en cada una de las líneas de alimentación de este circuito en paralelo. Las dos reactancias (L1, L2) están constituidas por bobinas, cada una de las cuales está enrollada sobre un núcleo cerrado, magnético blando, de elevada resistencia, con una característica curva de histéresis, y, preferiblemente, sobre núcleos anulares de ferrita de elevada resistencia.

Las reactancias (L1, L2) están dimensionadas de manera que la suma máxima de ambas inductividades alcance el orden de magnitud de la inductividad del bobinado secundario del transformador de encendido (K1) (éste es el caso cuando la corriente ha pasado a través de las inductividades directamente a través de cero y la curva de histéresis pasa por la intensidad de campo coercitiva) y la suma mínima es claramente menor que la inductividad del bobinado secundario del transformador de encendido (K1) (éste es el caso en el momento antes del comienzo de la conmutación y el paso de cero de la corriente). Durante el encendido los núcleos de las reactancias (L1, L2) están saturados y las inductividades desaparecen aproximadamente.

Los núcleos de las reactancias (L1, L2) no presentan entrehierro (tampoco entrehierro repartido, tal como es usual en núcleos pulverulentos). Las reactancias de núcleo de barra, que son utilizadas usualmente en tales circuitos de filtro, tienen un entrehierro extremo y son, por tanto, muy lineales.

El filtro no lineal tiene, no solamente una característica de filtrado especialmente buena con respecto a la eliminación de perturbaciones de la lámpara, sino que incluso reduce las causas de su generación. Se pudo demostrar ésto cuando una lámpara de descarga de gas de alta presión fue accionada primeramente sin, después con, y, a continuación, sin la disposición de filtro según la invención. Las perturbaciones que proceden de la lámpara de descarga de gas de alta presión fueron reducidas ampliamente por el filtro. La lámpara de descarga de gas de alta presión mostró también, sorprendentemente, después de la extracción del filtro del circuito, primeramente sólo perturbaciones muy pequeñas, renovándose, sin embargo, los impulsos perturbados después de un tiempo, en el que aparecieron intensidades usuales para un circuito sin filtro.

Esto indica que el circuito de filtro configurado según la invención produce modificaciones reversibles en la lámpara de descarga de gas de alta presión (probablemente en los electrodos), que ocasionan una menor radiación de perturbaciones. El trasfondo físico exacto de este efecto sorprendente no es conocido hasta la fecha.

El circuito de filtro según la invención permite además, ventajosamente, hasta un funcionamiento amortiguado de una lámpara de descarga de gas de alta presión. En los circuitos utilizados hasta ahora podían ser accionadas lámparas de descarga de gas de alta presión, de corriente alterna, sólo durante breve tiempo y sólo poco amortiguadas (por debajo de su potencia nominal), porque en este funcionamiento envejecen extremadamente.

El envejecimiento de la lámpara tiene dos motivos:

1.

El circuito halógeno, debido a la baja temperatura en la bombilla de lámpara, se agota y el material de los electrodos se deposita, después de la evaporación, sobre la bombilla interior,

2.

en la conmutación de la corriente de lámpara arranca ésta durante más tiempo (varios microsegundos); las puntas de reencendido resultantes en el curso de tensión de la lámpara destruyen muy rápidamente los electrodos (parcialmente ya en pocos segundos).

En los automóviles es deseable, sin embargo, a temperaturas ambientales muy elevadas, reducir la potencia de funcionamiento de las lámparas, para preservar al aparato de mando contra el sobrecalentamiento y, por consiguiente, contra la destrucción. Otra aplicación deseable de lámparas amortiguadas de descarga de gas de alta presión es la luz amortiguada para marcha diurna.

El circuito de filtro según la invención reduce, también con lámpara amortiguada, las puntas de reencendido en la conmutación de corriente, hasta un valor tan pequeño que los electrodos son deteriorados apenas.

Los resultados de los ensayos de duración de lámparas con reactancias de núcleo anular como elemento de eliminación de perturbaciones muestran que una lámpara de descarga de gas de alta presión en funcionamiento amortiguado envejece menos que en funcionamiento normal sin reactancia de núcleo anular. El uso de lámparas de descarga de gas de alta presión es así apropiado también para luz amortiguada para marcha diurna.

Símbolos de referencia

\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 C1 \+ Capacitancia de filtro\cr  LDG \+ Lámpara de descarga de gas
de alta presión\cr  \+ (corriente alterna)\cr  K1 \+ Transformador
de encendido\cr  L1, L2 \+
Reactancias.\cr}

Claims (4)

1. Circuito para el accionamiento de una lámpara de descarga de gas de alta presión, de corriente alterna, para un automóvil, con un aparato de mando, un aparato de encendido de superposición, un filtro de lámpara simétrico y una lámpara de descarga de gas de alta presión (LDG), en el que el filtro de lámpara simétrico está dispuesto entre la lámpara de descarga de gas de alta presión (LDG) y el encendido de superposición, con una capacitancia de filtro (C1) en paralelo con la lámpara de descarga de gas de alta presión (LDG) y una reactancia (11, 12) en cada una de las líneas de alimentación de este circuito paralelo,

caracterizándose el circuito porque,

las dos reactancias (L1, L2) están configuradas como bobinas con, respectivamente, un núcleo de ferrita propio, cerrado, magnético blando, de elevada resistencia.

2. Circuito de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizado porque los núcleos de ferrita están configurados como núcleos anulares.

3. Circuito de acuerdo con la Reivindicación 1, caracterizado porque el arrollamiento de las bobinas es de una capa.

4. Circuito de acuerdo con la Reivindicación 2, caracterizado porque las bobinas están enrolladas con un ángulo de, como máximo, 270º.