DE10021291A1

DE10021291A1 - Lichtquellen-Treibereinrichtung und Verfahren

Info

Publication number: DE10021291A1
Application number: DE10021291A
Authority: DE
Inventors: Masaru Matsubara
Original assignee: MIC Works Ltd
Current assignee: MIC Works Ltd
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 2000-05-02
Publication date: 2001-03-29
Also published as: JP2001085172A; JP3080620B1; US6339295B1

Abstract

Bereitstellung einer Lichtquellen-Treibereinrichtung, die fähig ist, eine Glühbirne oder dergleichen mit hoher Leuchtkraft durch eine in ein Fahrzeug einzubauende Batterie zu betreiben. Diese Treibereinrichtung (10) der Erfindung umfaßt: einen Wechselrichter (11) zum Umwandeln eines Gleichstroms von einer im Fahrzeug eingebauten Batterie (15) in einen Wechselstrom und ein Stromaddiermittel (13) zum Addieren des Gleichstroms von der im Fahrzeug eingebauten Batterie (15) und des vom Wechselrichter (11) erzeugten Wechselstroms, um eine Lichtquelle (14), wie z. B. einen Scheinwerfer, mit dem addierten elektrischen Strom zu versorgen. Bei dieser Konstruktion wird die Lichtquelle (14) mit dem elektrischen Strom, der den Gleichstrom, dem ein Wechselstrom überlagert ist, enthält, betrieben, so daß sich ihre Leuchtkraft mit der Periode des Wechselstroms mikroskopisch ändert. Mit bloßem Auge ist jedoch das, was als Licht von der Lichtquelle erfaßt wird, durch das Nachbildphänomen ein Licht zu einer Leuchtzeit, so daß es stärker leuchtend aussieht als jenes zu der Zeit, wenn nur der Gleichstrom angelegt wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtquellen-Treibereinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer in einem Fahrzeug zu montierenden Lichtquelle und insbesondere eine Lichtquellen-Treibereinrichtung und ein Verfahren, das zur Verwendung in einer Einrichtung zum Betreiben einer Glühbirne, wie z. B. eines Scheinwerfers und einer Zusatzlampe, geeignet ist.

Im Stand der Technik wurde ein Scheinwerfer oder eine Zusatzlampe (beispielsweise ein Nebelscheinwerfer oder ein Suchscheinwerfer), die in einem Auto oder einem anderen Fahrzeug montiert werden soll, durch eine Glühbirne oder eine Halogenlampe (was als "Glühbirne" bezeichnet wird) umfangreich veranschaulicht. Durch Anlegen eines Gleichstroms von einer im Fahrzeug eingebauten Batterie an einen Wolfram-Glühfaden in einem mit einem Argongas gefüllten Kolben, um den Glühfaden zu erhitzen, um dadurch eine Wärmestrahlung zu verursachen, wird ermöglicht, daß die im Fahrzeug montierte Glühbirne ein sichtbares Licht aussendet. Die Lichtstärke des Scheinwerfers oder der Zusatzlampe steht in direkter Beziehung mit der Sicht für eine Nachtfahrt. Es ist daher wichtig, daß unter Verwendung der im Fahrzeug eingebauten Batterie als Stromquelle eine stärkere Lichtemission erhalten wird.

Andererseits hängt die Lebensdauer der Glühbirne von der Verdampfungsgeschwindigkeit des Glühfadens ab. Wenn die Glühbirne mit einem elektrischen Strom versorgt wird, der höher ist als der Nennwert, um ein stärkeres Licht auszusenden, wird folglich die Verdampfungsgeschwindigkeit des Glühfadens erhöht, so daß das Problem hervorgerufen wird, das die Lebensdauer der Glühbirne verkürzt wird.

In den letzten Jahren wurde andererseits ein Scheinwerfer oder eine Zusatzlampe, die eine Entladungsröhre zum Aussenden eines Lichts durch das Entladungsphänomen verwendet, anstelle der Glühbirne vorgeschlagen. Die Lampe in Form einer Entladungsröhre ist jedoch weitaus teuerer als jene in Form einer Glühbirne. Wenn diese Lampe in dem Fahrzeug montiert werden soll, welches für eine Lampe in Form einer Glühbirne ausgestaltet ist, muß andererseits die vorhandene Lampenanlage radikal verändert werden.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die vorstehend erwähnten Probleme des Standes der Technik zu lösen und eine Treibereinrichtung vorzusehen, die in der Lage ist, eine Lampe in Form einer Glühbirne oder dergleichen mit einer in einem Fahrzeug eingebauten Batterie stärker leuchten zu lassen.

Ferner soll eine Treibereinrichtung bereitgestellt werden, die zu keiner Verkürzung der Lebensdauer der Glühbirne oder dergleichen selbst bei der stärkeren Lichtemission führt.

Außerdem soll eine Treibereinrichtung bereitgestellt werden, die zusätzlich in einem Fahrzeug mit der Lampe in Form einer Glühbirne oder dergleichen montiert werden kann.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Lichtquellen- Treibereinrichtung zum Betreiben bzw. Leuchtenlassen einer in einem Fahrzeug zu montierenden Lichtquelle bereitgestellt. Die Lichtquellen-Treibereinrichtung umfaßt: einen Wechselrichter zum Umwandeln eines Gleichstroms von einer im Fahrzeug eingebauten Batterie in einen Wechselstrom; und ein Stromaddiermittel zum Addieren des Gleichstroms von der im Auto eingebauten Batterie und des vom Wechselrichter erzeugten Wechselstroms, um die Lichtquelle mit dem addierten elektrischen Strom zu versorgen.

Bei der vorstehend angeführten Konstruktion wird die Lichtquelle durch einen elektrischen Strom, der den Gleichstrom, dem ein Wechselstrom überlagert ist, enthält, betrieben, so daß sich die Leuchtkraft der Lichtquelle mit der Periode des Wechselstroms mikroskopisch ändert. Mit bloßem Auge ist jedoch das, was als Licht von der Lichtquelle erfaßt wird, durch das Nachbildphänomen ein Licht zu einer Leuchtzeit, so daß es stärker leuchtend aussieht als jenes zu der Zeit, wenn nur der Gleichstrom angelegt wird.

Andererseits ist die Erfindung vorzugsweise so konstruiert, daß sie ferner ein Verzögerungsmittel zum Verzögern eines Eingangstakts, mit dem der Wechselstrom zum Stromaddiermittel geliefert wird, umfaßt.

Folglich wird die Lichtquelle zuerst nur mit dem Gleichstrom und nach einer Verzögerung um eine vorbestimmten Zeit mit dem elektrischen Strom, der den überlagerten Wechselstrom enthält, versorgt. Folglich wird unterdrückt, daß der elektrische Strom stoßartig in die Lichtquelle fließt, um ihre Lebensdauer nicht zu verkürzen. Andererseits ändert sich die Lichtstärke schrittweise, so daß sie durch den überlagerten elektrischen Strom verstärkt wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Lichtquellen-Treibereinrichtung bereitgestellt, welche folgendes umfaßt: eine in einem Fahrzeug zu montierende Lichtquelle; eine Gleichstromquelle; eine Wechselstromquelle; und ein Stromaddiermittel zum Addieren eines Gleichstroms von der Gleichstromquelle und eines Wechselstroms von der Wechselstromquelle, um die Lichtquelle mit dem addierten elektrischen Strom zu versorgen.

In diesem Fall umfaßt die Wechselstromquelle vorzugsweise einen Wechselrichter zum Umwandeln des Gleichstroms von der Gleichstromquelle in einen Wechselstrom.

In den vorstehend erwähnten einzelnen Aspekten liegt der in dem Stromaddiermittel zu addierende Gleichstrom vorzugsweise innerhalb eines Spannungsbereichs von 10 bis 25 V oder 20 bis 45 V.

Andererseits liegt der in dem Stromaddiermittel zu addierende Wechselstrom vorzugsweise innerhalb eines Spannungsbereichs eines Effektivwerts von 1 bis 15 V.

Überdies liegt der in dem Stromaddiermittel zu addierende Wechselstrom vorzugsweise innerhalb eines Frequenzbereichs von 60 bis 100 kHz.

In den vorstehend angeführten einzelnen Aspekten ist die im Fahrzeug montierte Lichtquelle vorzugsweise eine Glühbirne oder eine Halogenlampe.

Andererseits kann die im Fahrzeug montierte Lichtquelle eine LED sein.

Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Lichtquellen-Treiberverfahren zum Betreiben einer in einem Fahrzeug zu montierenden Lichtquelle bereitgestellt. Das Verfahren umfaßt: den Schritt des Umwandelns eines Gleichstroms von einer im Fahrzeug eingebauten Batterie in einen Wechselstrom; den Schritt des Addierens des Gleichstroms von der im Fahrzeug eingebauten Batterie und des umgewandelten Wechselstroms; und den Schritt des Versorgens der Lichtquelle mit, dem addierten elektrischen Strom.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm mit einer Lichtquellen- Treibereinrichtung, die für einen Scheinwerfer eines Autos konstruiert ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 2 ein Diagramm, das Funktionen in einem erfindungsgemäßen Stromaddierer schematisch darstellt.

In Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer Lichtquellen- Treibereinrichtung dargestellt, die für einen Scheinwerfer eines Autos konstruiert ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Eine Lichtquellen- Treibereinrichtung 10 in diesem Ausführungsbeispiel ist zum Betreiben eines Scheinwerfers 14 mit einer Halogenlampe oder dergleichen vorgesehen und ist zwischen den Scheinwerfer 14 und eine im Auto eingebaute Batterie 15 geschaltet. Wie gezeigt, ist die Lichtquellen- Treibereinrichtung 10 so konstruiert, daß sie einen Wechselrichter 11, eine Verzögerungsschaltung 12 und einen Stromaddierer 13 umfaßt.

Der Wechselrichter 11 wandelt einen Gleichstrom von der Batterie 15 in einen Wechselstrom um. Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Wechselrichter 11 einen Gleichstrom bei 12 V (oder 24 V) einspeisen und einen Wechselstrom mit einem Effektivwert von 1 bis 2 V ausgeben. Wenn der zu beleuchtende Scheinwerfer eine hohe Beständigkeit gegen eine übermäßige Spannung aufweist, kann der Wechselrichter 11 einen Wechselstrom von 3 bis 5 V ausgeben. Andererseits weist die Frequenz des auszugebenden Wechselstroms vorzugsweise einen Bereich von 60 bis 100 kHz, insbesondere in der Nähe von 80 kHz, auf. Hier könnte ein Wechselstrom mit einem Frequenzbereich (nicht mehr als 60 kHz oder nicht geringer als 100 kHz), der nicht unter diesen Bereich fällt, ausgegeben werden.

Die Verzögerungsschaltung 12 ist zum Steuern eines Takts, mit dem der vom Wechselrichter 11 erzeugte Wechselstrom zum Stromaddierer 13 geliefert wird, vorgesehen. Durch die Wirkung der Verzögerungsschaltung 12 wird der Stromaddierer 13 zuerst, wenn der Schalter 16 eingeschaltet wird, nur mit dem Gleichstrom aus der Batterie 15 und nach einer Verzögerung um eine vorbestimmte Zeit, die durch die Verzögerungsschaltung 12 festgelegt wird, mit dem Wechselstrom vom Wechselrichter 11 versorgt. Diese in der Verzögerungsschaltung 12 festzulegende Verzögerungszeit t0 kann willkürlich sein, wird jedoch bei einem Ausführungsbeispiel auf etwa 1 bis 2 Sekunden eingestellt.

Der Stromaddierer 13 addiert die Gleichstromkomponente von der Batterie 15 und die vom Wechselrichter 11 erzeugte Wechselstromkomponente. Fig. 2 zeigt schematisch Funktionen im Stromaddierer 13. Wie gezeigt, empfängt der Stromaddierer 13 einen Gleichstrom 20 und einen Wechselstrom 21 und überlagert diese und gibt ein Wechselstromsignal 22 aus, das durch den Gleichstrom vorgespannt wird. Der Scheinwerfer 14 wird durch das Wechselstromsignal 22 betrieben und beleuchtet.

Wenn der Scheinwerfer 14 durch das Wechselstromsignal 22 betrieben wird, ändert sich die anzulegende Spannung mit der Periode des Wechselstroms, so daß sich die Lichtstärke des Scheinwerfers 14 folglich mikroskopisch ändert. Das, was mit bloßem Auge als Licht vom Scheinwerfer 14 erfaßt wird, ist jedoch durch das Nachbildphänomen ein Licht zu einer Leuchtzeit (d. h. ein Licht mit der Effektivspannung der Gleichspannung + dem Wechselstrom), so daß es stärker leuchtend aussieht als jenes zu der Zeit, als nur der Gleichstrom angelegt wird. Hier gibt die Zeit t0 eine Zeit an, um die der Wechselstrom durch die Verzögerungsschaltung 22 verzögert wird.

Wenn der Schalter 16 in dem Auto, in dem die Lichtquellen- Treibereinrichtung 10 montiert ist, eingeschaltet wird, wird der Gleichstrom von der Batterie 15 sofort über den Stromaddierer 13 zum Scheinwerfer 14 geliefert, um den Scheinwerfer 14 zu beleuchten. Gleichzeitig damit wird der Gleichstrom von der Batterie 15 zum Wechselrichter 11 geliefert, so daß er in einen Wechselstrom umgewandelt wird. Der so umgewandelte Wechselstrom wird in die Verzögerungsschaltung 12 eingespeist und wird nach der vorbestimmten Verzögerungszeit t0 zum Stromaddierer 13 geliefert. Von nun an gibt der Stromaddierer 13 einen elektrischen Strom aus, bei dem der Wechselstrom dem Gleichstrom von der Batterie 15 überlagert ist, so daß der Scheinwerfer 14 durch den elektrischen Strom sehr stark leuchtend beleuchtet wird.

Die Erfindung wurde in Verbindung mit ihrem Ausführungsbeispiel mit Bezug auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben. Es ist jedoch ersichtlich, daß die Erfindung nicht auf das Ausführungsbeispiel begrenzt werden sollte, sondern auf der Basis der Definition der Ansprüche modifiziert und verbessert werden könnte. Bei dem Ausführungsbeispiel ist die Treibereinrichtung der Erfindung derart konstruiert, daß der zu beleuchtende Scheinwerfer eine Glühbirne verwendet. Der Scheinwerfer könnte jedoch für eine Zusatzlampe oder ein Rücklicht unter Verwendung einer LED konstruiert werden.

Beispiel

In dem Auto, das mit einer durch die Batterien mit 12 V und 24 V zu beleuchtenden Halogenlampe ausgestattet ist, wurden die Leuchtkräfte der Halogenlampe zwischen dem Fall (oder dem Beispiel), in dem die Lichtquellen-Treibereinrichtung mit der bisher beschriebenen Konstruktion montiert war, und dem Fall (oder dem Stand der Technik), in dem dasselbe nicht der Fall war, verglichen. In dem Beispiel betrug der Effektivstromwert (d. h. der Gleichstrom, der den darauf überlagerten Wechselstrom enthielt), der zur Halogenlampe geliefert werden sollte, zu dem Zeitpunkt bei Verwendung der Batterie mit 12 V etwa 13 bis 14 V. Wenn die Leuchtkraft im Stand der Technik 100% betrug, konnte die Erfindung folglich eine Leuchtkraft von 150 bis 170% erreichen.

Wie vorstehend beschrieben wurde, kann die Lampe einer Glühbirne oder LED gemäß der Erfindung durch die im Fahrzeug eingebaute Batterie stärker beleuchtet werden.

Bei der Beleuchtung mit der hohen Leuchtkraft verkürzt andererseits gemäß der Erfindung die Glühbirne oder dergleichen ihre Lebensdauer nicht so sehr, da die an diese anzulegende Last gesenkt werden kann.

Andererseits kann die Lichtquellen-Treibereinrichtung der Erfindung zusätzlich in dem Fahrzeug, in dem die Lampe der Glühbirne eingebaut ist, montiert werden, so daß ihre Montagekosten niedrig sein können.

Bei der mit dem Verzögerungsmittel ausgestatteten Erfindung wird die Lichtquelle überdies zuerst nur mit dem Gleichstrom und nach einer Verzögerung um eine vorbestimmte Zeit mit dem elektrischen Strom, der einen diesem überlagerten Wechselstrom enthält, versorgt. Folglich wird unterdrückt, daß der elektrische Strom stoßartig in die Lichtquelle fließt, um ihre Lebensdauer nicht zu verkürzen. Andererseits ändert sich die Leuchtkraft schrittweise, so daß sie durch den überlagerten elektrischen Strom verstärkt wird.

Claims

1. Lichtquellen-Treibereinrichtung zum Betreiben einer in einem mit einer Batterie (15) ausgestatteten Fahrzeug zu montierenden Lichtquelle (14), umfassend:
einen Wechselrichter (11) zum Umwandeln eines Gleichstroms von der Batterie in einen Wechselstrom; und
ein Stromaddiermittel (13) zum Addieren des Gleichstroms von der im Fahrzeug eingebauten Batterie (15) und des vom Wechselrichter (11) erzeugten Wechselstroms, um die Lichtquelle (14) mit dem addierten elektrischen Strom zu versorgen.

2. Lichtquellen-Treibereinrichtung nach Anspruch 1, welche ferner umfaßt:
ein Verzögerungsmittel (12) zum Verzögern eines Eingangstakts, mit dem der Wechselstrom zu dem Stromaddiermittel (13) geliefert wird.

3. Lichtquellen-Treibereinrichtung nach Anspruch 1, wobei der in dem Stromaddiermittel (13) zu addierende Gleichstrom innerhalb eines Spannungsbereichs von 10 bis 25 V liegt.

4. Lichtquellen-Treibereinrichtung nach Anspruch 1, wobei der in dem Stromaddiermittel (13) zu addierende Gleichstrom innerhalb eines Spannungsbereichs von 20 bis 45 V liegt.

5. Lichtquellen-Treibereinrichtung nach Anspruch 1, wobei der in dem Stromaddiermittel (13) zu addierende Wechselstrom innerhalb eines Spannungsbereichs eines Effektivwerts von 1 bis 15 V liegt.

6. Lichtquellen-Treibereinrichtung nach Anspruch 1, wobei der in dem Stromaddiermittel (13) zu addierende Wechselstrom innerhalb eines Frequenzbereichs von 60 bis 100 kHz liegt.

7. Lichtquellen-Treibereinrichtung nach Anspruch 1, wobei die im Fahrzeug montierte Lichtquelle (14) eine Glühbirne oder eine Halogenlampe ist.

8. Lichtquellen-Treibereinrichtung nach Anspruch 1, wobei die im Fahrzeug montierte Lichtquelle (14) eine LED ist.

9. Beleuchtungseinrichtung, umfassend:
eine in einem Fahrzeug zu montierende Lichtquelle (14);
eine Gleichstromquelle (15);
eine Wechselstromquelle (11); und
ein Stromaddiermittel (13) zum Addieren eines Gleichstroms von der Gleichstromquelle und eines Wechselstroms von der Wechselstromquelle, um die Lichtquelle mit dem addierten elektrischen Strom zu versorgen.

10. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 9, wobei die Wechselstromquelle einen Wechselrichter (11) zum Umwandeln des Gleichstroms von der Gleichstromquelle (15) in einen Wechselstrom umfaßt.

11. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 9, wobei der in dem Stromaddiermittel (13) zu addierende Gleichstrom innerhalb eines Spannungsbereichs von 10 bis 25 V liegt.

12. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 9, wobei der in dem Stromaddiermittel (13) zu addierende Gleichstrom innerhalb eines Spannungsbereichs von 20 bis 45 V liegt.

13. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 9, wobei der in dem Stromaddiermittel (13) zu addierende Wechselstrom innerhalb eines Spannungsbereichs eines Effektivwerts von 1 bis 15 V liegt.

14. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 9, wobei der in dem Stromaddiermittel (13) zu addierende Wechselstrom innerhalb eines Frequenzbereichs von 60 bis 100 kHz liegt.

15. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 9, wobei die im Fahrzeug montierte Lichtquelle (14) eine Glühbirne oder eine Halogenlampe ist.

16. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 9, wobei die im Fahrzeug montierte Lichtquelle (14) eine LED ist.

17. Verfahren zum Betreiben einer in einem Fahrzeug zu montierenden Lichtquelle, umfassend:
den Schritt des Umwandelns eines Gleichstroms von einer im Fahrzeug eingebauten Batterie in einen Wechselstrom;
den Schritt des Addierens des Gleichstroms von der im Fahrzeug eingebauten Batterie und des umgewandelten Wechselstroms; und
den Schritt des Versorgens der Lichtquelle mit dem addierten elektrischen Strom.