DE9015674U1

DE9015674U1 - Getaktetes Schaltnetzteil für den Betrieb einer Entladungslampe

Info

Publication number: DE9015674U1
Application number: DE9015674U
Authority: DE
Original assignee: Patent Treuhand Gesellschaft fuer Elektrische Gluehlampen mbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 1990-11-15
Filing date: 1990-11-15
Publication date: 1992-03-12
Anticipated expiration: 2000-11-16
Also published as: US5343125A; DE59107339D1; EP0485866A1; EP0485866B1; KR0120598Y1; JPH0499697U; KR920010795U

Description

Patent-Treuhand-Gesellschaft

für elektrische Glühlampen mbH, München

Getaktetes Schaltnetzteil für den Betrieb einer Entladungslampe

Die Erfindung betrifft ein getaktetes Schaltnetzteil gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.

Derartige Schaltnetzteile sind Bestandteil von elekironischen Vorschaltgeräten für Hochdruckentladungslampen, insbesondere Hochdruckentladungslampen kleiner Leistungsaufnahme.

Schaltnetzteile, die auch in elektronischen Vorschaltgeräten von Entladungslampen Verwendung finden, sind aus der gängigen Fachliteratur bekannt. In der EP-A-0 256 231 wird ein Schaltnetzteil mit einer Steuerschaltung offenbart, das für Entladungslampen geeignet ist.
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Untersuchungen haben ergeben, daß bei Verwendung nur eines Kondensators am Ausgang des Schaltnetzteils in Vorschaltgeräten für Hochdruckentladungslampen kleiner Leistungsaufnahme Probleme bei der Zündung dieser Lampen auftreten. Der Kondensator am Ausgang des Schaltnetzteils dient zur Energieversorgung der Entladungslampe während der Leitphase des Schalttransistors. Die Kapazität dieses Kondensators ist dabei so groß zu wählen, daß der Versorgungsstrom der Entladungslampe nur von einem kleinen Wechselstromanteil, der von der hochfrequenten Schaltfrequenz des Transistors her-

rührt, überlagert wird. Damit wird ein Erlöschen der Entladung in der Lampe während der Leitphase des Schalttransistors unterbunden. Andererseits muß die Kapazität des ausgangsseitigen Kondensators hinreichend klein sein, damit die Spannung an diesem Kondensator schnell genug über das Pulsweitenverhältnis des Schaltreglers auf die Lampenbrennspannung eingestellt werden kann. Beide Anforderungen können zwar vom ausgangsseitigen Kondensator erfüllt werden, allerdings treten beim Zündvorgang, bedingt durch die schlagartige Entladung der relativ kleinen Kapazität dieses Ausgangskondensators, erhebliche Probleme auf. Die Dauer des Entladestromes des Ausgangskondensators reicht nicht aus, um den Übergang der Hochdruckentladungslampe in die Bogenentladung sicherzustellen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Schaltnetzteil als Bestandteil eines elektronischen Vorschaltgerätes für Entladungslampen bereitzustellen, das einen störungsfreien Betrieb und eine gute Zündwilligkeit der Lampe gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 oder 2 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Das RC-Glied parallel zum Ausgangskondensator besitzt eine relativ große Zeitkonstante, so daß ein kleiner, aber länger andauernder Entladestrom aus dem Kondensator des RC-Gliedes fließt, der in Verbindung mit dem relativ hohen, aber nur kurzzeitig fließenden Entladestrom des Ausgangskondensators die Zündung mit anschließender Bogenübernahme bei der Entladungslampe

sichergestellt. Anstelle des RC-Gliedes parallel zum Ausgangskondensator kann auch zwischen das Schaltnetzteil und die Hochdruckentladungslampe in Reihe zur Lampe ein zeitlich veränderbarer Widerstand geschaltet werden. Dieser Widerstand kann aus einem Heißleiter oder aus einer Parallelschaltung eines Widerstandes mit einem mechanischen Relaiskontakt bestehen. Zum Zeitpunkt der Zündung verhindert der Widerstand durch seinen hohen Widerstandswert, daß aus dem Ausgangskondensator ein hoher Entladestrom kurzzeitig abfließen kann. Erst durch die einsetzende Eigenerwärmung - im Falle des Heißleiters - oder durch die Schließung des Relaiskontaktes bei der Parallelschaltung wird ein erhöhter Stromfluß ermöglicht, so daß der Anlauf der Lampe einwandfrei gewährleistet ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Figur 1 zeigt ein elektronisches Vorschaltgerät mit

einem RC-Glied.

Figur 2 zeigt ein elektronisches Vorschaltgerät mit einem Heißleiter.

Die Figur 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines elektronischen Vorschaltgerätes für eine 35-Watt Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe L mit einem erfindungsgemäßen Schaltnetzteil und einer Zündschaltung

Z. Derartige Lampen und Vorschaltgeräte werden in Kfz-Scheinwerfern eingesetzt. Bei dem Schaltnetzteil handelt es sich um einen sekundär getakteten Drossel-Aufwärtswandler (Boost-converter). Das Steuerteil S ist nicht Gegenstand der Erfindung und ist daher nur schematisch dargestellt. Ein Beispiel hierfür findet sich

z.B. in der EP-A-O 059 053. Als Spannungsquelle Ug dient eine 12 VoIt-Kfz-Batterie. Parallel zur Spannungsquelle ist ein Eingangskondensator Cg mit einer Kapazität von 5000 uF geschaltet. Als Schalttransistor T_n wird ein Power-MOSFET verwendet, dessen Gate-Spannung mittels der Steuerschaltung mit einer Frequenz von 20 - 75 kHz getastet wird. Zu dem Drossel-Aufwärtswandler gehören ferner eine Drossel Lg mit einer Induktivität von 0,5 mH, eine Diode D und ein Ausgangskondensator C. mit einer Kapazität von 3,3 uF. Parallel zum Ausgangskondensator C. ist ein RC-Glied geschaltet, dessen ohmscher Widerstand R einen Wert von 33-^u- besitzt und dessen Kondensator C_R eine Kapazität von 22 uF aufweist. Die 35-Watt Hochdruckentladungslampe L ist mit der Zündschaltung Z in Reihe parallel zum Ausgangskondensator C. und parallel zum RC-Glied angeschlossen. Beispiele für die Zündschaltung Z sind in dem Artikel "Zündung von Halogen-Metalldampflampen" von H.-J.Fähnrich und H.Leyendecker, Fernseh- und Kino-Technik 1972, Nr.8, S.279 beschrieben.

Während der Leitphase des Transistors T_n ist der Laststromkreis mit der Entladungslampe L wegen der Diode D von dem Stromkreis, der durch die Batterie, die Drossel L_g und dem Transistor T_n gebildet wird, vollkommen getrennt. Die Energieversorgung der Lampe L wird während der Leitphase des Transistors T_n hauptsächlich vom Ausgangskondensator C.

sichergestellt. Während der Sperrphase des Transistors Tq übernehmen die Batterie und die Drossel L- die Spannungsversorgung der Entladungslampe L. Dabei werden auch die Kondensatoren C. und C_R auf die Ausgangsspannung des Schaltnetzteils aufgeladen. Die Steuerschaltung regelt die Ausgangsspannung des

Schaltnetzteils über das Tastverhältnis des Schalttransistors T^ auf die Lampenbrennspannung von ca. 100 V. Das RC-Glied dient lediglich als Zündhilfe. Während der Zündung der Hochdruckentladungslampe liefert der Ausgangskondensator C. für eine kurze Zeitdauer von ca. 3 &mgr;5 einen hohen Entladestrom von ungefähr 50A, der auf den Elektroden der Lampe einen "Hot-spot" erzeugt, aber nicht ausreicht, um die Lampe nach dem Zündimpuls in die Bogenentladung überzuführen. Erst der langsamer abklingende, relativ kleine Entladestrom des Kondensators C_D, dessen Anfangswert

ungefähr 5A beträgt, ermöglicht zusammen mit dem Entladestrom des Ausgangskondensators C. die sichere Zündung der Lampe.
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Figur 2 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel des prinzipiellen Aufbaus eines elektronischen Vorschaltgerätes für eine 35-Watt Halogen-Metalldampf-Hochdruckentladungslampe. Das Ausführungsbeispiel stimmt weitgehend mit dem in Figur 1 dargestellten Beispiel überein. Anstelle des RC-Gliedes parallel zum Ausgangskondensator ist jedoch hier ein Heißleiter H in Reihe zur Hochdruckentladungslampe L geschaltet.

Die Erfindung ist nicht auf das hier beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann ebensogut auf andere Schaltnetzteile, wie z.B. auf einen Drossel-Inverswandler (Flyback-converter, isolated ornonisolated) oder einen Tiefsetzsteiler (Buck-converter) angewendet werden.

Claims

Schutzansprüche

1 . Getaktetes Schaltnetzteil mit Pulsweitenmodulation zur Umwandlung einer Gleichspannung in eine andere Gleichspannung für den Betrieb einer Entladungslampe (L) mittels einer Zündschaltung (Z), wobei das Schalt· netzteil einen oder mehrere aktive (T_n) und passive (D) Halbleiterschalter, eine oder mehrere Induktivitäten (L-) sowie parallel zum Ein- und Ausgang des Schaltnetzteils jeweils einen Kondensator (C-, C.) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Kondensator (C.) am Ausgang des Schaltnetzteils ein RC-Glied (R, C_R) geschaltet ist.
2. Getaktetes Schaltnetzteil mit Pulsweitenmodulation zur Umwandlung einer Gleichspannung in eine andere Gleichspannung für den Betrieb einer Entladungslampe

(L) mittels einer Zündschaltung (Z), wobei das Schaltnetzteil einen oder mehrere aktive (T,-.) und passive (D) Halbleiterschalter, eine oder mehrere Induktivitäten (Lc) sowie parallel zum Ein- und Ausgang des Schaltnetzteils jeweils einen Kondensator (C_p, C.) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des Schaltnetzteils und die Entladungslampe (L) in Reihe zur Lampe ein zeitlich veränderbarer Widerstand geschaltet ist.
3. Getaktetes Schaltnetzteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (C.) im Ausgang des Schaltnetzteils eine Kapazität zwischen 0,01 uF und 25 uF besitzt.
-&Iacgr; &Agr;. Getaktetes Schaltnetzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität des Kondensators (C_R) im RC-Glied (R, C_R) eine Kapazität zwischen 0,5 mF und 25 uF besitzt.
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5. Getaktetes Schaltnetzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ohmsche Widerstand (R) des RC-Gliedes (R, C_D)einen elektrischen Widerstand zwisehen 10-^Lund 100-&OHacgr;- besitzt.
6. Getaktetes Schaltnetzteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitlich veränderbare Widerstand ein Heißleiter (H) mit einem Kalt-Widerstand zwischen 10 und 100-H- ist.
7. Getaktetes Schaltnetzteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitlich veränderbare Widerstand eine Parallelschaltung eines Widerstandes mit einem mechanischen Relaiskontakt ist.