DE1946779C - Lichtstabilisierte Leuchte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine lichtstabilisierte Leuchte, insbesondere Blink- und Weitleuchte, die vermittels eines Akkumulators oder einer Trockenbatterie betrieben wird und die eine über eine Multivibratorgrundschaltung mit komplementären Transistoren betriebene Blinklampe besitzt.

Im vorliegenden Fall handelt es sich vornehmlich um eine Leuchte, die in einem durch die Trockenbatterie bzw. den Akkumulator gegebenen relativ großen Spannungsbereich betrieben werden kann, ohne daß die bisher übliche starke Lichtänderung auftritt. Eine derartige Lichtstabilisierung ist gerade bei Glühlampen sehr interessant, da hier der Lichtstrom Φ etwa mit der 4. Potenz von der Spannung abhängt (Φ ~ U*).

Für die zur Zeit bei Blinkleuchten verwendeten Blinkgeber ist es kennzeichnend, daß mit steigender Batteriespannung (Versorgungsspannung) die Pulsdauer der Blinkimpulse steigt. Dies bedeutet, daß bei hoher Batteriespannung zu der vorweg erläuterten ao starken Erhöhung des Lichtwertes noch eine wesentliche Verlängerung der Hellzeit des Blinklichtes hinzukommt, wodurch der Helligkeitsdruck des Blinklichts nochmals wesentlich vergrößert wird. Da für derartige Blinkleuchten Mindestlichtwerte gefordert as werden, die sich auf die Entladeschlußspannung der Batterie bzw. des Akkumulators beziehen, sind bei Beginn der Entladung dmch die höheren Spannungswerte die Blitze unnötig hell, wodurch die Betriebslebensdauer der Glühlampe ganz erheblich absinkt. Außerdem ist von Nachteil, daß durch die völlig unnötige Vergrößerung der Pulsdauer elektrische Energie verschwendet wird, was sich durch eine verkürzte Blinkbetriebsdauer pro Batteriesatz bzw. Akkumulatorenladung bemerkbar macht.

Es sind bereits symmetrisch aufgebaute Multivibratoren (pnp/pnp-Transistoren) als Blinkgeber bekannt, welche jedoch neben dieser nachteiligen Pulsdauervergrößerung bei hoher Batteriespannung auch noch einen relativ niedrigen Wirkungsgrad aufweisen, da während der stromlosen Phase des Lastwiderstandes der zweite Transistor leitet und somit zu einem zusätzlichen unerwünschten Verbrauch führt; weiterhin ändert sich die Frequenz des Multivibrators bei Änderung der Batteriespannung.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 211 252 ist eine Kippanordnung zur Erzeugung von periodischen Lichtimpulsen bekannt, bei welcher die Kippzeit und der Kippvorgang durch einen temperaturabhängigen Widerstand bestimmt sind. Eine solche Anordnung besitzt ebenfalls einen relativ niedrigen Wirkungsgrad, da auch in der stromlosen Phase der Glühlampe ein Transistor leitet. Auch müssen besondere Maßnahmen ergriffen werden, um die Temperaturabhängigkeit einer solchen Kippanordnung zu verringern. ss

Bs sind ferner unsymmetrische Multivibratoren als Blinkgeber bekannt, welche mit komplementären Transistoren (npn/pnp-Aufbau) arbeiten. Dieser heutzutage fast in allen modernen batteriebetriebenen Warnblinkleuchten verwendete Multivibrator, welcher in F i g. 1 dargestellt ist, besitzt im Gegensatz zu den symmetrischen Multivibraloren einen hervorragenden Wirkungsgrad, da während der stromlosen Phase (Pulspause) der Glühlampe beide Transistoren gesperrt sind. Hinsichtlich der Abhängigkeit der elek- 6$ irischen Pulsbreite des Blitzes von der Batteriespanftjng verhalt sich dieser Multivibrator jedoch sogar noch ungünstiger als die symmetrischen Multivibratoren. Die Frequenz des Multivibrators ist dabei fast unabhängig von der Batteriespannung. Ein solcher Multivibrator ist beispielsweise auch in der deutschen Auslegeschrift 1240 763 beschrieben, wobei dieser Multivibrator zur Temperaturkompensation einen zusätzlichen Schaltungszweig aufweist

Es stellte sich daher die Aufgabe, eine Blinkleuchte zu schaffen, die die Mängel der bekannten Ausführungsfonnen nicht aufweist. Sie soll bei gutem Wirkungsgrad der Gesamtanordnung innerhalb eines weiten Spannungsbereiches die Helligkeit der Blinkpulse für "das menschliche Auge selbsttätig konstant halten, um Energie zu sparen und die Betriebslebensdauer der Glühlampe zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei der als Pulsgeber verwendeten Multivibratorgnindschaltung mit komplementären Transistoren erfindungsgemäß die nur einen Widerstand aufweisende Leitung vom Kollektor des einen Transistors zur Basis des anderen Transistors zusätzlich eine Begrenzungsdiode enthält

Diese Schaltungsanordnung zur Lichtstabilisierung bewirkt, daß durch Verringerung der elektrischen Blinkpulsdauer bei steigender Batteriespannung die Helligkeit des Blitzes konstant bleibt. Die Schaltungsanordnung, die im einfachsten Fall aus einer Begrenzungsdiode (Zenerdiode oder Diodenkette) besteht wird zusätzlich in die Verbindung vom Kollektor des einen Transistors zur Basis des anderen Transistors (s. F i g. 1), die nur aus einem Widerstand besteht, geschaltet.

An Hand der F i g. 2, welche den Blinkgeber mit der Schaltungsanordnung zur Lichtstabilisierung zeigt, soll die Erfindung näher beschrieben und erläutert werden. Als Abkürzung wird verwendet: B = Basis, C = Kollektor, E = Emitter.

Wird der Blinkgeber mit der Glühlampe 5 im Lastkreis entsprechend der angegebenen Polarität über einen (nicht gezeigten) Schalter an die Batterie der Leuchte geschaltet, so wird nach Überschreiten der BE-Schwellspannung vom Transistor Γ1 der Kippvorgang eingeleitet, da ein Steuerstrom vom Minus-Pol der Stromquelle über den Widerstand 1 in die Basis von Transistor 71 fließt. Hierdurch beginnt dieser Kollektorstrom zu führen, der über den Schaltungszweig mit dem Widerstand 3 und der Diode 6 auch den Transistor 72 einen geringen Steuerstrom führen läßt. Das Kollcktorpotential von Transistor 72 wandert dadurch nach negativen Werten hin. Es kommt zu einer Umladung des Kondensators 4 mit einer Zeitkonstante = C₄ · R₂ durch einen Strom über den

Plus-Pol der Stromquelle -> Ti (BE-Strecke) -> Widerstand 2 -> Kondensator 4 -> Tl (CE'Strecke) ~* Minus-Pol der Stromquelle.

Der Umladestrom entriegelt somit durch eine sprunghafte Vergrößerung des Basisstromes von Transistor 71 beide Transistoren. Hat sich der Kondensator 4 so weit umgeladen, daß der Kollektorstrom von Transistor 71 den Transistor 72 nicht mehr im Schaltbetrieb zu halten vermag, so wird durch den Übergang von Transistor 72 vom Schaltbetrieb in den Verstärkerbetrieb der Rückkippvorgang ausgelöst. Das Kollektorpotential von Transistor 72 wandert hierbei nach positiven Werten hin, wodurch der Umladestrom Über die Basis von Tran-

sistorTl schnell verringert wird. Infolgedessen wird die BE-Schwellspannung von Transistor Γ1 unterschritten, so daß schlagartig beide Transistoren sperren. Durch das Sperren von Transistor Tl wird dessen Kollektorpotential gleich dem positiven Potential der Stromquelle, wodurch eine neuerliche Umladung von Kondensator 4 eingeleitet wird. Die Umladung von Kondensator 4 erfolgt über den Stromweg:

Plus-Pol -*. 5-> 4-> 2 ^. 1-> Minus-Pol.

Wird gegen Ende der Umladung die BE-Schwellspannung von Transistor Tl überschritten, so wird erneut, wie vorweg beschrieben, der Kippvorgang eingeleitet.

Die Diode 6 bewirkt, daß bei Erhöhung der Batteriespannung der Gesamtwidsrstand des Zweiges mit 6 und 3 stark abfällt; bedingt durch den praktisch konstanten Spannungsabfall an der Begrenzungsdiode 6. Hierdurch tritt eine wesentliche Verkürzung ao des elektrischen Ausgangspulses (Lichtblitz) auf, da der dann stark erhöhte Kollektorstrom von Tl schon zu einem wesentlich früheren Zeitpunkt durch den Umladestrom von Kondensator 4 in die Basis von Tl nicht mehr aufrechterhalten v/erden kann und as die Schaltung zurückkippt.

Wird die Batteriespannung bis auf die Knickspannung der Diode 6 vermindert, so geht der Widerstand des Zweiges 3 bis 6 gegen oo. Um auch in diesem Spannungsbereich die Funktion der Schaltung aufrechtzuerhalten bzw. um den elektrischen Puls zwecks Konstanthaltung der Helligkeit des Blitzes nicht unnötig zu vergrößern, wird parallel zur Diode 6 ein Widerstände oder parallel zum Zweig3 bis 6 der Widerstand? geschaltet. Beide Maßnahmen verhindem, daß der Widerstand des Zweiges gegen 00 geht.

Die Diode 6 wird je nach Wahl der Batteriespannung als Zener-Diode oder Diodenkombination ausgeführt.

Die F i g. 3 zeigt eine Schaltung, die gegenüber der Fig 2 durch eine komplementär nachgeschaltete Schaltstufe erweitert ist. Die Schaltung arbeitet dadurch in weiten Grenzen lastunabhängig, daß der Multivibrator im Ausgang mit den Widerständen 9 und 10 in Reihe bestückt ist, an deren sie verbindendem Leitungsstück die Basis eines komplementär nachgeschalteten Transistors T 3 angeschlossen ist, der im Kollektorkreis mit der Glühlampe 11 beschal'et ist.

Die F i g. 4 zeigt in Auswertung meßtechnischer Untersuchungen einen Vergleich der Schaltungen nach Fig. 1 und 2 hinsichtlich der für die Lichtstabilisierung entscheidenden Spannungsabhängigkeit der elektrischen Pulsdauer in überzeugender Weise (Schaltung nach F i g. 1 -*■ Kurve 1, Schaltung nach F i g. 2 -»■ Kurve 2).

Der durch die Erfindung erbrachte Vorteil liegt einmal darin, daß bei einer Blinkleuchte mit dem vorgeschlagenen Geber die Blinkpulse in einem weiten Spannungsbereich konstante Helligkeit aufweisen. Hierdurch wird ulc bei Akkumulatoren- und Batterieleuchtcn recht teuere Energie wirtschaftlicher genutzt, während der Aufwand an zusätzlichen Bauteilen für die ernndungsgcitrüße Lichtstabilisation sehr gering ist. ⁶S

Da bei allen Spannungswerten oberhalb der Entladeschlußspannung der Batterie bzw. des Akkumulators die Strotnfiußzeit beim Blitz erheblich kürzer ist, ergibt sich eine ganz wesentliche Energieeinsparung, die sich letztlich durch eine Verlängerung der Blinkbetriebsdauer pro Ladung bzw. Batteriesatz äußert. Gleichzeitig wird die Lebensdauer der Glühlampe erheblich verlängert.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Lichtstabilisierung weist keinerlei zusätzlichen Verbrauch an Steuerleistung gegenüber der bekannten Schaltung gemäß F ί g. 1 auf, da sich der Verbrauch des abgeänderten Schaltungszweiges jetzt lediglich auf mehrere Bauteile aufteilt, insgesamt aber gleich bleibt.

Ein weiterer Vorteil gegenüber der bekannten Schaltung gemäß Fig. 1 ist in dem erheblich verbesserten Temperaturgang der Anordnung zu sehen, da nach meßtechnischen Untersuchungen der Temperaturgang der Diode 6 fine Kompensation des ungünstigen Temperaturveriic'ltens der bekannten Schaltung bewirkt. Deshalb ist die dort erforderliche Temperaturkompensation mit Hilfe eines Heißleiters über der BE-Strecke von Transistor Tl überflüssig geworden.

Überschreitet der gewählte Spannungsbereich die Nennspannung der Glühlampe erheblich, so ist eine derartige Lichtstabilisierung unbedingt erforderlich, da die Abschaltung des elektrischen Pulses grundsätzlich im steilen Bereich der Lichtanstiegskurve des Blitzes liegt. Diese an sich bekannte Betriebsart von Glühlampen bietet hinsichtlich der Energiebilanz und dem Auffälligkeitswert (gesteigerte Warnwirkung durch Blitzcharakter) erhebliche Vorteile.

Der Pulsgeber nach der Erfindung kann auch für batteriebetriebene Dauerlichtleuchten verwendet werden, wenn durch die gewählte Pulsfrequenz für das Auge keine Lichtschwankung mehr wahrnehmbar ist. Bei dieser Betriebsart ist der Mittelwert des Lichtes in weiten Grenzen unabhängig von der Batteriespannung.

Es können sämtliche Transistoren durch ihre Komplementärtypen ersetzt werden, wenn gleichzeitig die Stromquelle und die Diode umgepolt weiden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Lichtstabilisierte Leuchte, insbesondere Blink- und Weitleuchte, die vermittels eines Akkumulators oder einer Trockenbatterie betrieben wird und die eine über eine Multivibratorgrundschaltung mit komplementären Transistoren betriebene Blinklampe besitzt dadurch gekennzeichnet, daß die nur einen Widerstand (3) aufweisende Leitung vom Kollektor des einen Transistors (71) zur Basis des anderen Transistors (T2) zusätzlich eine Begrenzungsdiode (6) enthält.

2. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der Reihenschaltung Begrenzungsdiode (6) Widerstand (3) ein weiterer Widerscand (7) angeordnet ist.

3. Leuchte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Begrenzungsdiode (6) ein Widerstand (8) angeordnet ist.

4. Leuchte nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsdiode (6) eine Zenerdiodc ist.

5. Leuchte nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Multivibrator im Ausgang mit den Widersländen (9 und 10) in

Reihe bestückt ist, an deren sie verbindendem LeitungsstUck die Basis eines komplementär nachgeschalteten Transistors (Γ3) angeschlossen ist, der im Kollektorkreis mit der Glühlampe (11) beschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen