NL1029768C2 - Voorschakelinrichting. - Google Patents

Description

VOORSCHAKELINRICHTING

Met name bij gelijkspanningsapparatuur zoals gloeilampen, verwarmingselementen en apparaten omvattende 5 ten minste een (elektrolytische) condensator komt een hoge inschakelstroom voor. De reden hiervoor is bij gloeilampen en verwarmingsspiralen dat de weerstand in koude toestand zeer laag is terwijl de weerstand bij bedrijfstemperaturen relatief hoog is. Bij apparatuur omvattende condensatoren 10 is de impedantie tijdens het opladen van de condensatoren over het algemeen lager dan wanneer de condensatoren in de opgeladen bedrijfstoestand zijn.

Een gevolg hiervan is dat een stroompiek ontstaat gedurende een korte tijdsperiode na het aanschakelen van 15 een dergelijk elektrisch apparaat. Bijvoorbeeld bij gloeilampen kan in deze piek een stroomsterkte worden gemeten die evenredig is met de verlaagde weerstand. Bij bijvoorbeeld een operationele weerstand van 3 Q en een initiële weerstand van 0,2 Ω kan de stroompiek oplopen tot vij ftien 20 maal de stroom bij de operationele weerstand (zie de figuren 3 en 4). In dit voorbeeld is met name gedurende de tijdsperiode van 0 tot 100 milliseconde een sterk verhoogde stroomsterkte waar te nemen. Een gevolg van deze stroompiek is een verhoogde slijtage van bijvoorbeeld een 25 gloeidraad tijdens deze periode. Een dergelijke slijtage-piek komt derhalve steeds voor bij een 'koude start' van een dergelijke inrichting. Hierdoor wordt de levensduur negatief beïnvloed.

Ten einde bovengenoemd nadeel te ondervangen ver-30 schaft de onderhavige uitvinding een voorschakel inrichting voor het begrenzen van het vanaf een gelijkstroom stroombron aan een elektrische inrichting toegevoerde vermogen gedurende een schakelperiode vanaf het inschakelen van de elektrische stroom tot het bereiken van de normale be-35 drijfsomstandigheden van de elektrische inrichting, waarbij de voorschakelinrichting omvat: 1029768 2 - een eerste connector voor het verbinden van de voorschakelinrichting met de stroombron, - een tweede connector voor het verbinden van de voorschakelinrichting met de elektrische inrichting, 5 - een stroom- of spanningsregelorgaan voor het ge durende de schakelperiode regelen van de aan de elektrische inrichting toegevoerde energie op een zodanige wijze dat het vermogen dat wordt toegevoerd naar de elektrische inrichting in hoofdzaak wordt beperkt tot het vermogen van 10 deze inrichting tijdens normale bedrijfsomstandigheden van de inrichting.

Een voordeel van een dergelijke inrichting is dat de stroompieken die voorkomen bij gebruik van de bekende gelijkstroominrichtingen worden voorkomen of beperkt.

15 Hierdoor wordt de slijtage van deze inrichtingen sterk verminderd waardoor de levensduur sterk wordt vergroot. De levensduur kan afhankelijk van het gebruiksgedrag enkele malen worden verlengd. Bij voorbeeld bij het gebruik van verlichting in voertuigen wordt hierdoor onder meer de 20 veiligheid verhoogd omdat de frequentie van gevaarlijke situaties die kunnen ontstaan door de uitval van de verlichting sterk kan worden verminderd. Ook het ongemak van de uitval van verlichting wordt hierdoor voorkomen of de frequentie ervan wordt verminderd. Voorts worden de ver-25 bruikskosten verminderd doordat minder vaak apparatuur behoeft te worden vervangen en boetes voor uitgevallen apparatuur worden voorkomen.

In een voorkeursuitvoeringsvorm omvat het regelor-gaan een spanningsbegrenzingsorgaan. Hierdoor wordt de 30 spanning begrensd tijdens met name de tijdsperiode dat de weerstand of impedantie van de elektrische inrichting relatief gering is. Hierdoor wordt een stroompiek voorkomen.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm omvat het regelorgaan een begrenzingsweerstand voor het begrenzen 35 van de stroom door de elektrische inrichting, en een relais voor het kortsluiten van de begrenzingsweerstand.

i i 102976 3

In een alternatieve uitvoeringsvorm omvat het omvat het spanningsbegrenzingsorgaan een spanningsbegrenzing j middels een pulsbreedtemodulatie waardoor een zeer be- j trouwbare werking kan worden geboden. Bij voorkeur is er 5 voorts voorzien in een MOS-FET transistor die bij voorkeur van het N depletietype is. Hierdoor zijn middels pulsbreedtemodulatie relatief hoge vermogens aanstuurbaar.

Een tijdschakeling is bij voorkeur voorzien voor het aansturen van het regelorgaan. Hierdoor is de schakel-10 periode bij voorbeeld optimaal in te stellen.

In uitvoeringsvormen waarbij de voorschakelinrich-ting wordt toegepast bij regelmatig te activeren elektrische apparaten komt het voor dat het elektrische apparaat, zoals de lamp, nog niet zodanig is afgekoeld dat de weer-15 stand daarvan zeer gering is geworden. In dit soort situaties behoeft de voorschakelinrichting niet of in beperkte mate te worden geactiveerd. Hiertoe is in een verdere uitvoeringsvorm voorzien in een tijdmeetorgaan voor het activeren van de voorschakelinrichting vanaf een vooraf be-20 paalde eerdere inschakeling of vanaf bijvoorbeeld een uit-schakelmoment van het elektrische apparaat zoals de lamp.

Een verdere uitvoeringsvorm biedt een alternatieve mogelijkheid voor het uitgeschakeld laten van de voorschakelinrichting namelijk een sensor voor het bepalen of de 25 elektrische inrichting zich bevindt in de normale be- ! drijfsomstandigheden. In dit geval behoeft de voorschakelinrichting geen inschakeling.

Bij voorkeur omvatten de eerste en tweede connec-toren polen voor koppeling aan verschillende typen koplam-30 pen connectoren, zoals Hl, H4, HB4 en/of H7. Een voordeel hiervan is dat door middel van een type voorschakelinrichting een verscheidenheid aan koplampen kunnen worden gekoppeld. Ook bij andere apparatuur waar verschillende koppelingen voor verschillende types worden gebruikt kan een 35 dergelijke oplossing worden toegepast.

Verdere voordelen, kenmerken en details van de onderhavige uitvinding zullen in het navolgende in groter '02976 i 4 detail worden beschreven aan de hand van enkele uitvoeringsvormen onder verwijzing naar de aangehechte figuren, waarbij: - Fig. 1 een schematische weergave is van een eer-5 ste uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding,· - Fig. 2 een schematische weergave is van een tweede uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding; - Fig. 3 een grafiek is die de weerstand van een gloeilamp weergeeft die is uitgezet tegen de tijd bij aan- 10 leggen van een gelijkspanning; - Fig. 4 een grafiek betreft van de stroomsterkte door de gloeilamp met de weerstandsontwikkeling van Fig. 3 bij het aanleggen van een gelijkstroombron; - Fig. 5 een grafiek toont van de stroomsterkte 15 door de gloeilamp van Fig. 3 bij het aanleggen van een stroombron onder gebruikmaking van een voorschakelinrich- ting volgens onderhavige uitvinding; j

- Fig. 6 een schematische weergave is van een uit- I

voeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding,· 20 - Fig. 7 een verdere schematische weergave is van een uitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding .

Een eerste voorkeursuitvoeringsvorm (Fig.1) volgens de onderhavige uitvinding betreft een voorschakelin-richting 1 met een gloeilamp 5. De gloeilamp 5 is bijvoor-25 beeld een koplamp van een auto. Verdere voorbeelden van een verlichting waarbij de uitvoeringsvorm kan worden toegepast is bijvoorbeeld de rest van de autoverlichting, bromfietsverlichting, vrachtwagenverlichting, treinver-lichting, vliegtuigverlichting, scheepvaartverlichting 30 en/of verlichting in ruimtevaartuigen. De inschakelpieken komen voorts voor in verwarmingselementen die eveneens een relatief lage opstarttemperatuur en een hoge operationele temperatuur hebben.

De voorschakelinrichting 1 omvat een oscillator 2 35 voor het opwekken van een driehoeksspanning. Voorts omvat de voorschakelinriching 1 een pulsbreedtemodulator 3 voor het op basis van de driehoeksspanning moduleren van een 1029768 5 pulsbreedtesignaal op basis waarvan een uitgangsspanning kan worden verkregen. Hiertoe is de inrichting voorzien van een depletietype N MOS FET transistor 4 die een uit-gangsspanning als uitgangssignaal heeft met een grootte in 5 overeenstemming met het pulsbreedtesignaal. Afhankelijk van het pulsbreedtesignaal kan derhalve lamp 5 worden voorzien van een lage aanvangsspanning waardoor de gewenste stroomsterkteopbouw van Fig. 5 wordt verkregen.

Hierbij kan de vorm van het pulsbreedte signaal 10 worden aangepast op de gewenste duur van de schakelperio-de. Deze duur kan worden aangepast op de begintemperatuur van de lamp, de opwarmtijd die nodig is om de weerstand op een aanvaardbaar niveau te brengen en/of een vooraf bepaalde tijdsperiode.

15 In de uitvoeringsvorm van figuur 2 omvat een voor- schakelinrichting 11 een regelorgaan 13 die een begren-zingsweerstand en een relais omvat. De begrenzingsweer-stand maakt het mogelijk dat een begrensde stroom wordt geleverd aan de lamp terwijl de schakelaar van het relais 20 geopend is. Na een vooraf bepaalde tijd zal de schakelaar van het relais worden gesloten waardoor de voorschakel-weerstand wordt kortgesloten en de stroomvoorziening van de lamp 14 op normale wijze plaatsheeft. In Fig. 7 is met voor de vakman bekende symbolen op schematische wijze een 25 meer specifieke uitvoering getoond op basis van de uitvoering van f iguur 2.

Een timer 12 voorziet het relais van een signaal op basis waarvan de schakelaar van het relais kan sluiten. Een aantal praktische wijzen om deze uitvoeringsvormen 30 verder functioneel vorm te geven zijn onder gebruikmaking van deze tekst binnen het bereik van de vakman.

Een timer 12 van de tweede uitvoeringsvorm kan op alternatieve wijze worden toegepast in een uitvoeringsvorm met en pulsbreedtemodulatie om de vorm van het signaal te 35 bepalen. Hierbij wordt een lagere spanning geleverd terwijl de gloeidraad nog relatief koud is en een hogere spanning terwijl de gloeidraad al deels is opgewarmd.

1029768 6

In figuur 6 is een schematische weergave getoond van een uitvoeringsvorm van een inrichting volgens de onderhavige uitvinding. De inrichting omvat connectoren 21 en een hoofdeenheid 23. Deze uitvoeringsvorm is geschikt 5 als voorschakelapparaat voor een autolamp zoals een koplamp. Voor gebruik als voorschakelapparaat is een van de connectoren 21 plaatsbaar op de overeenkomstige connector van de koplamp in plaats van de normale stroomtoevoercon-nector. Hiertoe is de connector 21 voorzien van polen die 10 passend zijn bij de normale stroomtoevoerconnector van de koplamp.

De normale stroomtoevoerconnector van de koplamp is plaatsbaar in een geschikte connector 22 van het voorschakelapparaat. In de hoofdeenheid 23 bevinden zich de 15 elektrische onderdelen volgens bijvoorbeeld de figuren 1,2 en 7. De hoofdeenheid 23 en de connectoren 21,22 zijn middels een draad verbonden teneinde een praktische plaatsingsmogelijkheid tijdens gebruik te bieden. Het is evenzeer mogelijk deze delen in een structurele eenheid onder 20 te brengen.

In een verdere uitvoeringsvorm is de connector voorzien van een polenrangschikking zodanig dat deze plaatsbaar is op een aantal verschillende stekertypen met hun respectieve polenrangschikking zoals de welbekende ty-25 pen Hl, H4 en/of H7. deze uitvoering maakt het mogelijk om een type voorschakelinrichting te verschaffen voor een aantal stekertypen hetgeen de productie, logistieke en voorraadkosten van inrichtingen volgens de onderhavige uitvinding beperkt.

30 De onderhavige uitvinding is beschreven aan de hand van enkele uitvoeringsvormen. Deze uitvoeringsvormen zijn niet beperkend voor de beschermingsomvang van deze tekst. De gevraagde rechten worden bepaald in de aangehechte conclusies.

102976a_

Claims (11)

1. Voorschakelinrichting voor het begrenzen van het vanaf een gelijkstroom stroombron aan een elektrische 5 inrichting toegevoerde vermogen gedurende een schakelperi-ode vanaf inschakelen van de elektrische stroom tot het bereiken van de normale bedrijfsomstandigheden van de elektrische inrichting, waarbij de voorschakelinrichting omvat: 10. een eerste connector voor het verbinden van de voorschakelinrichting met de stroombron, - een tweede connector voor het verbinden van de voorschakelinrichting met de elektrische inrichting, - een stroom- of spanningsregelorgaan voor het ge-15 durende de schakelperiode regelen van de aan de elektrische inrichting toegevoerde energie op een zodanige wijze dat het vermogen dat wordt toegevoerd naar de elektrische inrichting in hoofdzaak wordt beperkt tot het vermogen van deze inrichting tijdens normale bedrijfsomstandigheden van 20 de inrichting.

2. Voorschakelinrichting volgens conclusie 1 waarbij de elektrische inrichting een warmte- en of lichtop-wekkende weerstand omvat.

3. Voorschakelinrichting volgens conclusie 1 waar-25 bij de elektrische inrichting ten minste een condensator omvat die tijdens de schakelperiode dient te worden opgeladen voor het bereiken van de normale bedrijfsomstandigheden .

4. Voorschakelinrichting volgens conclusie 1, 2 of 30. waarbij het regelorgaan omvat: - een begrenzingsweerstand voor het begrenzen van de stroom door de elektrische inrichting, - een relais voor het kortsluiten van de begren-zingsweerstand.

5. Voorschakelinrichting volgens een of meer van de voorgaande conclusies, waarbij het regelorgaan een spanningsbegrenzingsorgaan omvat. 102976

6. Voorschakelinrichting volgens conclusie 5 waarbij het spanningsbegrenzingsorgaan omvat: - een oscillator voor het genereren van een driehoeks spanning, 5. een omzetter voor het genereren van een variabel pulsbreedte signaal, en - een MOSFET transistor voor het verschaffen van een stroom met een spanning in overeenstemming met het variabele pulsbreedtesignaal.

7. Voorschakelinrichting volgens conclusie 6 waar bij de MOSFET transistor van het depletie N type is.

8. Voorschakelinrichting volgens een of meer van de voorgaande conclusies omvattende een tijdschakeling voor het aansturen van het regelorgaan.

9. Voorschakelinrichting volgens een of meer van de voorgaande conclusies omvattende tijdmeetorgaan voor het activeren vein de voorschakelinrichting vanaf een vooraf bepaalde eerdere inschakeling.

10. Voorschakelinrichting volgens een of meer van 20 de voorgaande conclusies omvattende een sensor voor het bepalen of de elektrische inrichting zich bevindt in de normale bedrijfsomstandigheden.

11. Voorschakelinrichting volgens een of meer van | de voorgaande conclusies waarbij de eerste en tweede con- 25 neetoren zijn voorzien van polen voor koppeling aan verschillende typen koplampconnectoren, zoals Hl, H4, HB4 of H7. 1029768_