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Die
vorliegende Erfindung betrifft Zündmodule
von Entladungslampen insbesondere für Kraftfahrzeuge.
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Üblicherweise
umfasst ein derartiges Zündmodul,
wie in
1 dargestellt, einen Transformator
1,
dessen Sekundärspule
1a mit
einer Entladungslampe (Bezugszeichen
3) in Reihe geschaltet
ist und dessen Primärspule
1b ihrerseits
mit einem Kommutierungselement
2 (Funkenstrecke, Thyristor,
IGBT) in Reihe geschaltet ist. Ein Kondensator
4 ist parallel zu
dem Strang geschaltet, der die Funkenstrecke
2 und die
Primärspule
1b umfasst.
Ein derartiger Transformator ist zum Beispiel in dem Dokument
EP-A-0 515 958 beschrieben.
In der
EP-A-0 515 958 weist
der Transformator einen Magnetkern aus Weichferrit und eine aus
Wicklungen dünner
Folie bestehende Sekundärspule
auf, so dass der Kern bei keiner Betriebsart gesättigt wird.
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Aus
dem Dokument
DE-A-197
51 548 ist ebenfalls ein Transformator zum Zünden einer
Entladungslampe bekannt, dessen Kern aus nicht leitendem Werkstoff
in sich geschlossen ist oder einen Luftspalt aufweist.
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Aus
dem Dokument
EP-A-0
740 494 ist ferner ein Stromkreis zur Speisung einer Entladungslampe
mit einem Transformator bekannt, dessen Kern aus zwei Kernen mit
unterschiedlichen Eigenschaften gebildet ist, die zum Beispiel durch
einen Klebstoff miteinander verbunden sind. Einer dieser Kerne besteht
aus einem Werkstoff mit geringer Permeabilität, etwa ein Eisenpulver oder
Permalloy, mit einer hohen Sättigungsmagnetisierung,
während
der andere Kern aus Ferrit mit einer geringen Sättigungsmagnetisierung gebildet
ist.
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Aus
dem Dokument
JP-A-10270270 ist schließlich ein
Transformator zum Zünden
von Verbrennungsmotoren bekannt, der koaxiale Primär- und Sekundärwicklungen
aufweist, die einen magnetischen Kern an jedem Ende umgeben, an
dem ein Magnet angeordnet ist, so dass der durch diese Magnete erzeugte
Magnetfluss dem durch die Primärspule
erzeugten Magnetfluss entgegengesetzt ist.
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Beim
Starten der Lampe erlauben es die Funkenstrecke 2 und der
Transformator 1, zwischen den Elektroden der Entladungslampe
einen Hochspannungszündimpuls
(von etwa 12 bis 15 kV) zu erzeugen.
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In
der Folge, und insbesondere im Nominalbetrieb, greift der Transformator 1 nur über seine
Sekundärspule 1a,
der die Rolle einer Selbstinduktion zukommt, in den Betrieb der
Entladungslampe ein.
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Die
Transformatoren der Zündmodule,
die für
Entladungslampen für
Kraftfahrzeuge verwendet werden, sind allgemein (elektrisch und
mechanisch) so dimensioniert, dass ihre Sekundärspule 1a einen hohen
Sättigungsgrad
aufweist (Sättigungsstromstärke allgemein über 4 Ampere).
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Es
wäre jedoch
wünschenswert,
diese Zündmodule
und ihre Transformatoren so verkleinern zu können, dass diese entweder in
die Sockel der Entladungslampen, in Verbinder, die zur Aufnahme
der Entladungslampensockel bestimmt sind, oder auch in ein kompaktes
elektronisches Gerät
integriert werden können,
das Funktionen des Steuerkreises (des sogenannten Vorschaltgerätes) ganz
oder teilweise, integriert oder nicht integriert, ausführt.
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Die
Verkleinerung eines Zündmodul-Transformators
wirkt sich jedoch in wesentlich niedrigeren Sättigungsgraden (von etwa 1,5
Ampere) bei der Sekundärspule
aus.
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Hieraus
folgen sehr hohe Stromspitzen (über 20
Ampere), die insbesondere durch die Übergänge bedingt sind, die durch
das Zünden
der Lampe während
der Zündphase
erzeugt werden.
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Diese
hohen Stromspitzen stellen für
die einzelnen Komponenten des Vorschaltgerätes ein Dimensionierungsproblem
dar, d.h. für
die Komponenten des Speisestromkreises, die nicht Bestandteil des
Zündkreises
sind.
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht darin, dieses Problem zu lösen.
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Die
Erfindung schlägt
ein Zündmodul
einer Entladungslampe insbesondere für Kraftfahrzeuge vor, mit einem
Hochspannungstransformator, der einen ringförmigen Magnetkreis aufweist,
auf den eine mit einem Kommutierungselement in Reihe geschaltete
Primärspule
und eine mit der Entladungslampe in Reihe geschaltete Sekundärspule gewickelt
sind, wobei das Modul ferner Mittel zum Ändern der magnetischen Eigenschaften
umfasst, um auf dem Transformator eine zusätzliche Magnetisierung vorzunehmen,
um den Sättigungsgrad
der Sekundärspule
des Transformators zurückzudrängen.
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Die
Erfindung wird vorteilhafterweise ergänzt durch die verschiedenen
folgenden Merkmale, die für sich
oder in ihren technisch möglichen
Kombinationen eingesetzt werden können:
- – die Mittel
zur zusätzlichen
Magnetisierung weisen einen in dem Magnetkreis angeordneten Permanentmagneten
auf;
- – dieser
Permanentmagnet ist in einem Luftspalt des Magnetkreises des Transformators
angeordnet;
- – der
Permanentmagnet umfasst Unverwechselbarkeitsmittel;
- – die
Mittel zur zusätzlichen
Magnetisierung weisen eine auf den Magnetkreis gewickelte dritte Spule
auf, die permanent oder vorübergehend
gespeist wird; Die Erfindung betrifft auch eine Entladungslampe
für Kraftfahrzeuge,
die sich dadurch auszeichnet, dass ihr Sockel ein Zündmodul
nach einem der Ansprüche
1 bis 5 beinhaltet.
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Sie
schlägt
auch einen Verbinder für
Entladungslampen für
Kraftfahrzeuge vor, der sich dadurch auszeichnet, dass er ein Zündmodul
nach einem der Ansprüche
1 bis 5 beinhaltet.
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Sie
schlägt
ferner ein elektronisches Gerät vor,
das die Funktionen zum Steuern der Stromversorgung einer Entladungslampe
ganz oder teilweise ausführt
und sich dadurch auszeichnet, dass es ein Zündmodul nach einem der Ansprüche 1 bis
5 beinhaltet.
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Weitere
Merkmale und Vorzüge
der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung,
die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen zu lesen ist,
in denen:
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1 wie
bereits beschrieben, eine schematische Darstellung eines Zündmoduls
der Entladungslampe für
Kraftfahrzeuge ist,
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2 eine
schematische Darstellung eines Transformators eines Zündmoduls
gemäß einer möglichen
Ausführungsform
der Erfindung ist,
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3 ein
Diagramm ist, in dem ein Beispiel für einen die Sekundärspule eines
Transformators durchquerenden Stromimpuls dargestellt ist, wenn der
Transformator einen korrekt ausgerichteten Permanentmagneten um fasst,
wenn er keinen Permanentmagneten umfasst und wenn er einen in der
falschen Richtung ausgerichteten Permanentmagneten umfasst,
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4 und 5 die
Integration eines Transformators des Typs wie in 2 dargestellt
in einen Lampensockel,
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6 die
Integration eines Zündmoduls
gemäß einer
möglichen
Ausführungsform
der Erfindung in einen Verbinder für Entladungslampen,
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7a und 7b die
Integration eines Zündmoduls
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung in ein elektronisches Gerät, das in Bezug auf die Entladungslampe
versetzt oder nicht versetzt ist.
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In 2 ist
der Transformator 1 eines Zündmoduls gemäß einer
möglichen
Ausführungsform
der Erfindung dargestellt.
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Dieser
Transformator 1 ist ein Ringkern-Transformator.
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Er
umfasst einen Ring 5 aus einem magnetischen Werkstoff,
zum Beispiel Ferrit, auf den einerseits die Primärspule 1b und andererseits
die Sekundärspule 1a gewickelt
sind.
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Dieser
Ring 5 ist nicht vollkommen geschlossen, sondern ist durch
einen Luftspalt 6 getrennt, in dem ein Permanentmagnet 8 angeordnet
ist.
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Dieser
Permanentmagnet 8 ist derart ausgerichtet, dass die Hysterese-Kurve
des Rings 5 verschoben ist. Diese Verschiebung der Hysterese-Kurve
des Rings 5 erlaubt es, den Stromwert zu erhöhen, für den eine
Sättigung
des Magnetkreises erreicht wird.
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Er
ist beispielsweise so dimensioniert, dass die Sättigungsstromstärke, bei
einem identischen Raumbedarf des Transformators, von 1,5 auf 4 Ampere
gebracht wird.
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Der
Permanentmagnet 8 kann an ein Endstück des Rings 5 angefügt oder,
wie in 2 dargestellt, im Wesentlichen in der Mitte des
Luftspalts 6 angeordnet sein, ohne Kontakt mit dem Ring 5 zu
haben.
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Er
wird zum Beispiel in dem Luftspalt 6 durch ein Element 7 gehalten,
das aus einem elektrisch isolierenden, nicht magnetischen Werkstoff
besteht und sich durch den Luftspalt 6 erstreckt.
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Zur
Veranschaulichung ist in 3 der Verlauf der Stromstärke eines
Stromimpulses I dargestellte, der in der Sekundärspule 1a durch einen
gegebenen Stromkreis im Falle eines Transformators 1 ohne
Permanentmagnet erzeugt wird.
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In 3 ist
auch der Verlauf der Stromstärke eines
Stromimpulses dargestellt, der in der Sekundärspule 1a durch denselben
Stromkreis erzeugt wird, wenn der Transformator 1 einen
korrekt ausgerichteten Permanentmagneten umfasst.
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Schließlich ist
in 3 noch der Verlauf der Stromstärke eines Stromimpulses dargestellt,
der in der Sekundärspule 1a durch
denselben Stromkreis erzeugt wird, wenn der Transformator 1 einen
falsch ausgerichteten Permanentmagneten umfasst.
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Wie
in 3 festzustellen ist, ist es mit einem korrekt
positionierten Permanentmagneten möglich, die ohne diesen Magneten
erzeugte Stromspitze beträchtlich
zu verringern.
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Es
ist auch festzustellen, dass diese Spitze hingegen erheblich zunimmt,
wenn der Dauermagnet nicht korrekt ausgerichtet ist.
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Bei
einem korrekt ausgerichteten Magneten wird die Dauer der Stromspitze
t verlängert
(von t1 bis t2), wodurch das Zünden
der Lampe erleichtert wird.
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Um
zu verhindern, dass der Magnet in der falschen Richtung ausgerichtet
wird, sind an diesem Unverwechselbarkeitsmittel vorgesehen, die
es bei der Montage erlauben, die Richtung zu kennen, in der der
Magnet 8 auf dem Transformator 1 zu positionieren
ist.
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Zum
Beispiel hat der Magnet 8 eine spezielle Form, durch die
eine Montage in der falschen Richtung verhindert wird.
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Es
können
weitere Mittel verwendet werden, die ein Permanentmagnet in den
magnetischen Ring des Transformators einbringt, um den Stromwert
zu erhöhen,
bei dem eine Sättigung
des Magnetkreises erreicht wird.
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Die
Erhöhung
des Stromwertes, bei dem eine Sättigung
des Magnetkreises erreicht wird, kann insbesondere auch durch die
Speisung einer auf den Ring 5 gewickelten zusätzlichen
Spule 9 (Spule in 2 gestrichelt
dargestellt) erfolgen. Die Speisung der Spule 9 kann permanent
oder vorübergehend
erfolgen.
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Wie
festzustellen ist, sind die Strukturen der vorstehend beschriebenen
Transformatoren besonders vorteilhaft, wenn die Zündspule
zum Beispiel, wie in 4 und 5 dargestellt,
in den Sockel 10 einer Entladungslampe oder, wie in 6 dargestellt, in
ein für
die Aufnahme einer Entladungslampe bestimmtes Steckergehäuse 11 integriert
werden soll.
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In
dem in 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel
erstreckt sich der Ringtransformator 1 im Sockel 10 lotrecht
zur Lampe 3.
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In
dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Transformator 1 in
einem zentralen Bereich des Gehäuses 11 aufgenommen,
wobei seine Achse zum Beispiel mit der Achse des Anschlussbereichs 12 zusammenfällt, in
dem der Sockel der Entladungslampe aufgenommen werden soll. Das Gehäuse 11 weist
ferner eine seitliche Ausbauchung 13 auf, in der das Kommutierungselement 2 und
der Kondensator 4 aufgenommen werden.
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Die
Erfindung eignet sich auch vorteilhafterweise für den Fall, dass das Zündmodul
in ein elektronisches Gerät
integriert werden soll, das die Funktionen zum Steuern einer Entladungslampe
ganz oder teilweise ausführt.
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Dies
ist in 7a dargestellt, die ein Vorschaltgerät zeigt,
das in ein Steckergehäuse 15 integriert
ist, das zur Aufnahme einer Entladungslampe 3 bestimmt
ist. Ein Transformator ist in diesem Gehäuse mit dem Kommutierungselement 2,
dem Kondensator 4 und einer Steuerelektronik 14 integriert.
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7b zeigt
den Fall, bei dem das Vorschaltgerät oder ein Teil davon in ein
Modul 16 integriert ist, das in Bezug auf das Steckergehäuse 17 versetzt
ist, in das die Lampe 3 eingesteckt ist und mit dem das
Modul 16 verbunden ist.