WO1998021920A1 - Vorrichtung zum betreiben einer gasentladungslampe - Google Patents

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Robert Kern
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Definitions

  • the invention relates to a device for operating a gas discharge lamp according to the preamble of the main claim. From DE-OS 42 18 647 is one
  • High-voltage discharge lamp device known.
  • the output voltage of the step-up direct voltage converter is fed to the high-voltage discharge lamp with alternately switched polarities.
  • a voltage is thus present at the gas discharge lamp, which alternates in a rectangular shape between the positive and negative values of the output voltage of the DC-DC converter.
  • With a constant frequency of the polarity reversal an average value of the voltage applied to the gas discharge lamp is obtained, which corresponds to the reference potential. If the gas discharge lamp is accommodated in a housing, which is also at this reference potential, there is no potential difference which prevents harmful ion migration in the lamp.
  • DE-PS 41 41 804 is to generate a potential difference between the gas discharge lamp and the environment a part is provided which is set to a potential which is positive in comparison with the gas discharge lamp. However, this arrangement is associated with additional manufacturing outlay.
  • the invention has for its object to provide a device for operating a gas discharge lamp, which enables a long service life of the gas discharge lamp.
  • a DC-DC converter converts one to one
  • Reference potential related input voltage into two different from the reference potential output potentials which are characterized in that their amounts are different in size.
  • Such a bipolar DC-DC converter has some specific advantages, which consist, for example, in the fact that the demands on the electronic components decrease due to more favorable voltage distributions. Circuit breakers or diodes with lower dielectric strength can be used.
  • an average potential arises which deviates from the reference potential.
  • the potential difference that arises in this way has a positive effect on the life of the gas discharge lamp in that it reduces interactions of the gas ions with the lamp body. Ion diffusions in the lamp body can be reduced.
  • a expedient improvement provides that a first output voltage, which relates the first output potential to the reference potential, has different polarity than a second output voltage, which relates the second output potential to the reference potential. If the gas discharge lamp is actuated alternately for the same time, an average output voltage is set, the value of which differs from the reference potential.
  • the gas discharge lamp is housed in a housing, the potential of which is at the reference potential. A potential difference is thus built up between the housing and the gas discharge lamp, which - as already explained - reduces ion migration.
  • the gas discharge lamp is preferably used in a headlight of a motor vehicle.
  • FIG. 1 shows a block diagram of an exemplary embodiment and FIG. 2 shows a typical voltage curve on a gas discharge lamp.
  • An input voltage 11 related to a reference potential 12 is converted by a DC-DC converter 10 into two output potentials, which can be tapped at a first output terminal 21 and at a second output terminal 22. If the first output potential is tapped at the first output terminal 21 and referred to the reference potential 12, the first output voltage 23 is obtained, and the second output potential tapped at the second output terminal 22 is obtained The second output voltage 24 results in reference potential 12.
  • the two output potentials are supplied to an circuit 15, which in turn supplies a gas discharge lamp 16.
  • the device according to the invention for operating a gas discharge lamp 16 works as follows:
  • the DC voltage converter 10 converts the input voltage 11 related to the reference potential 12 into a bipolar output voltage.
  • a DC voltage taken from a battery is used as input voltage 11, for example.
  • a bipolar DC voltage converter 10 is understood to be a DC voltage converter 10 which converts the input voltage 11 related to the reference potential 12 into two output potentials which are different from the reference potential 12.
  • Such DC-DC converters 10 are from the relevant
  • Single-ended flyback converters or single-ended forward converters can also be used, such as push-pull converters, in which a transformer is isolated.
  • a second output potential different from the reference potential 12 could also be achieved in that the current flowing on the primary side of the transformer via a diode and a smoothing capacitor of the first output terminal 21 while the current flowing on the secondary side is supplied to the second output terminal 22.
  • control circuit 15 can consist, for example, of an H-bridge in the
  • the gas discharge lamp 16 lies diagonally.
  • the first and the second output potential are always applied alternately to the connections of the gas discharge lamp 16 by suitable control of the four power switches.
  • the clocking in the exemplary embodiment is constant. Then it is ensured that an average value 25 is set, the potential of which is different from the reference potential 12.
  • a clocked polarity reversal circuit is also conceivable.
  • the control circuit 15 causes a rectangular
  • the first and second output voltages 23, 24 are alternately applied to the gas discharge lamp 16 with the same duration.
  • the average value 25 could also be realized by different time periods of the activation with respect to the first and second output potential. However, this increases the effort for the control.
  • the gas discharge lamp 16 can be used in particular in motor vehicles. If the lamp holder or the housing of the gas discharge lamp 16 is placed on the device ground, the desired potential difference arises.
  • the negative mean value 25 based on the device mass prevents the undesired ion migration.

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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Betreiben einer Gasentladungslampe (16) vorgeschlagen, die einen Gleichspannungswandler (10) enthält, der eine auf ein Bezugspotential (12) bezogene Eingangsspannung (11) in zwei vom Bezugspotential (12) verschiedene Ausgangspotentiale umwandelt. Die Gasentladungslampe (16) ist über eine Ansteuerschaltung (15) auf diese Ausgangspotentiale gebracht, deren Beträge unterschiedlich groß sind.

Description

_ _
Vorrichtung zum Betreiben einer Gasentladungslampe
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Betreiben einer Gasentladungslampe nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der DE-OS 42 18 647 ist eine
Hochspannungs-Entladungslampeneinrichtung bekannt. Hierbei wird die AusgangsSpannung des Aufwärts-Gleichspannungs- Wandlers der Hochspannungs-Entladungslampe mit abwechselnd umgeschalteten Polaritäten zugeführt. An der Gasentladungslampe liegt somit eine Spannung an, die rechteckformig zwischen dem positiven und negativen Wert der AusgangsSpannung des Gleichspannungswandlers abwechselt . Bei einer gleichbleibenden Frequenz der Polaritätsumkehr ergibt sich somit ein Mittelwert der an der Gasentladungslampe anliegenden Spannung, der dem Bezugspotential entspricht. Ist die Gasentladungslampe in einem Gehäuse untergebracht, das ebenfalls auf diesem Bezugspotential liegt, stellt sich keine Potentialdifferenz ein, die schädliche Ionenwanderungen in der Lampe unterbindet .
In der DE-PS 41 41 804 ist zur Erzeugung einer Potentialdifferenz zwischen Gasentladungslampe und Umgebung ein Teil vorgesehen, das auf ein im Vergleich zur Gasentladungslampe positives Potential gelegt wird. Diese Anordnung ist jedoch mit zusätzlichem fertigungstechnischen Aufwand verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Betreiben einer Gasentladungslampe anzugeben, die eine hohe Lebensdauer der Gasentladungslampe ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch die im unabhängigen Anspruch angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteile der Erfindung
Ein Gleichspannungswandler wandelt eine auf ein
Bezugspotential bezogene EingangsSpannung in zwei vom Bezugspotential verschiedene Ausgangspotentiale um, die sich dadurch auszeichnen, daß ihre Beträge unterschiedlich groß sind. Ein solcher bipolarer Gleichspannungswandler weist einige spezifische Vorteile auf, die beispielsweise darin bestehen, daß aufgrund günstigerer Spannungsaufteilungen die Anforderungen an die elektronischen Bauteile abnehmen. So können Leistungsschalter oder Dioden geringerer Spannungsfestigkeit Verwendung finden. Darüber hinaus stellt sich bei wechselweiser Ansteuerung der Gasentladungslampe mit den beiden Ausgangspotentialen ein mittleres Potential ein, das von dem Bezugspotential abweicht. Die so entstehende Potentialdifferenz wirkt sich insofern positiv auf die Lebensdauer der Gasentladungslampe aus, als sie Wechselwirkungen der Gasionen mit dem Lampenkörper vermindert. Ionendiffusionen in den Lampenkörper lassen sich reduzieren.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen möglich. Eine zweckmäßige Verbesserung sieht vor, daß eine erste AusgangsSpannung, die das erste Ausgangspotential auf das Bezugspotential bezieht, unterschiedliche Polarität besitzt wie eine zweite AusgangsSpannung, die das zweite Ausgangspotential auf das Bezugspotential bezieht. Bei gleichdauernder wechselweiser Ansteuerung der Gasentladungslampe stellt sich eine mittlere AusgangsSpannung ein, deren Wert vom Bezugspotential verschieden ist.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Gasentladungslampe in einem Gehäuse untergebracht wird, dessen Potential auf dem Bezugspotential liegt. Zwischen dem Gehäuse und der Gasentladungslampe wird somit eine Potentialdifferenz aufgebaut, die - wie bereits ausgeführt - Ionenwanderungen reduziert.
Bevorzugte Verwendung findet die Gasentladungslampe in einem Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs.
Zeichnung
Es zeigen Figur 1 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels sowie Figur 2 einen typischen Spannungsverlauf an einer Gasentladungslampe.
Eine auf ein Bezugspotential 12 bezogene Eingangsspannung 11 wird durch einen Gleichspannungswandler 10 in zwei Ausgangspotentiale umgewandelt, die an einer ersten Ausgangsklemme 21 und an einer zweiten Ausgangsklemme 22 abgegriffen werden können. Wird das erste Ausgangspotential an der ersten Ausgangsklemme 21 abgegriffen und auf das Bezugspotential 12 bezogen, so erhält man die erste AusgangsSpannung 23, das an der zweiten Ausgangsklemme 22 abgegriffene zweite Ausgangspotential auf das Bezugspotential 12 bezogen ergibt die zweite AusgangsSpannung 24. Die beiden Ausgangspotentiale werden einer Ans euerSchaltung 15 zugeführt, die wiederum eine Gasentladungslampe 16 versorgt.
Der zeitliche Verlauf einer Lampenspannung 26, wie er sich an der Gasentladungslampe 16 einstellen könnte, schwankt in zeitlich gleichbleibenden Abständen zwischen der ersten AusgangsSpannung 23 und der zweiten AusgangsSpannung 24. Hierbei stellt sich ein Mittelwert 25 dieser Lampenspannung 26 ein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Betreiben einer Gasentladungslampe 16 arbeitet folgendermaßen:
Der Gleichspannungswandler 10 wandelt die auf das Bezugspotential 12 bezogene EingangsSpannung 11 in eine bipolare AusgangsSpannung um. Als EingangsSpannung 11 dient beispielsweise eine einer Batterie entnommene Gleichspannung. Als bipolarer Gleichspannungswandler 10 wird in diesem Zusammenhang ein Gleichspannungswandler 10 verstanden, der die auf das Bezugspotential 12 bezogene Eingangsspannung 11 in zwei Ausgangspotentiale umwandelt, die vom Bezugspotential 12 verschieden sind. Solche Gleichspannungswandler 10 sind aus der einschlägigen
Fachliteratur bekannt. Eintakt-Sperrwandler oder Eintakt- Durchflußwandler können ebenso Verwendung finden wie beispielsweise Gegentakt-Wandler, bei denen eine transformatorische Potentialtrennung erfolgt. Neben einer transformatorischen Potentialtrennung könnte ein zweites vom Bezugspotential 12 verschiedenes Ausgangspotential auch dadurch erreicht werden, daß der primärseitig fließende Strom des Transformators über eine Diode und einem Glättungskondensator der ersten Ausgangsklemme 21, während der sekundärseitig fließende Strom der zweiten Ausgangsklemme 22 zugeführt wird.
Diese beiden vom Bezugspotential 12 verschiedenen Ausgangspotentiale bilden die Eingangsgrößen der AnsteuerSchaltung 15. Diese sorgt dafür, daß der Gasentladungslampe 16 ein Wechselstrom zugeführt wird, da im Gleichstrom die Lebensdauer der Gasentladungslampe 16 stark beeinträchtigt würde . Die Ansteuerschaltung 15 kann beispielsweise aus einer H-Brücke bestehen, in deren
Diagonale die Gasentladungslampe 16 liegt. Durch geeignete Ansteuerung der vier Leistungsschalter wird immer abwechselnd das erste und das zweite Ausgangspotential an die Anschlüsse der Gasentladungslampe 16 gelegt. Die Taktung im Ausführungsbeispiel erfolgt gleichbleibend. Dann ist gewährleistet, daß sich ein Mittelwert 25 einstellt, dessen Potential unterschiedlich ist zum Bezugspotential 12. Ebenso ist eine getaktete Umpolschaltung denkbar.
Die AnsteuerSchaltung 15 bewirkt einen rechteckförmigen
Verlauf der Lampenspannung 26 gemäß Figur 2. Die erste und zweite AusgangsSpannung 23, 24 liegen abwechselnd mit der gleichen Zeitdauer an der Gasentladungslampe 16 an. Der Mittelwert 25 ließe sich ebenso durch unterschiedliche Zeitdauern der Ansteuerung bezüglich des ersten und zweiten Ausgangspotentials realisieren. Damit erhöht sich jedoch der Aufwand für die Ansteuerung.
Die Gasentladungslampe 16 läßt sich insbesondere bei Kraftfahrzeugen einsetzen. Wird die Lampenfassung oder das Gehäuse der Gasentladungslampe 16 auf die Gerätemasse gelegt, so entsteht die gewünschte Potentialdifferenz. Der negative Mittelwert 25 bezogen auf die Gerätemasse verhindert die unerwünschten Ionenwanderungen.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zum Betreiben einer Gasentladungslampe (16), mit einem Gleichspannungswandler (10) , der eine auf ein Bezugspotential (12) bezogene Eingangsspannung (11) in zumindest zwei vom Bezugspotential (12) verschiedene Ausgangspotentiale umwandelt, wobei die Gasentladungslampe (16) über eine Ansteuerschaltung (15) auf diese
Ausgangspotentiale gebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Beträge der beiden Ausgangspotentiale unterschiedlich groß sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste AusgangsSpannung (23) , die das erste Ausgangspotential auf das Bezugspotential (12) bezieht, unterschiedliche Polarität besitzt wie eine zweite AusgangsSpannung (24) , die das zweite Ausgangspotential auf das Bezugspotential (12) bezieht.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasentladungslampe (16) in einem Gehäuse untergebracht ist, dessen Potential auf dem Bezugspotential (12) liegt.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasentladungslampe (16) in einem Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
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