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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Startverfahren zur Verbesserung der Lebensdauer
einer Glühlampe
und eine Schaltungsanordnung zum Erhöhen der Lebensdauer einer Glühlampe.
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Stand der Technik
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Es
ist allgemein bekannt, dass die Glühwendeln von Glühlampen,
im folgenden auch Lampe genannt, meistens beim Einschalten durchbrennen,
da im Einschaltmoment die Glühwendel
noch kalt ist und damit einen geringen Widerstand aufweist. Durch diesen
geringen Einschaltwiderstand entsteht ein Stromstoß mit einem
kurzfristig sehr hohen Stromwert, der die Glühwendel brechen lässt. Ein
solcher Stromstoß ist
z. B. in 2 anhand einer H4-Kraftfahrzeuglampe
gezeigt. Es entsteht ein Stromstoß 41 von fast 60A,
der allerdings nach ca. 10 ms wieder abgeklungen ist. 5 zeigt
einen solchen Stromstoß 45 am
Beispiel einer H7-Kraftfahrzeuglampe. Hier fällt der Stromstoß 45 durch
die etwas geringere Masse der Glühwendel
ein wenig kleiner aus, jedoch ist er mit über 50A immer noch
beachtlich.
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Um
die Lebensdauer von Glühlampen
zu erhöhen
ist es bekannt, deren Betriebsspannung zu reduzieren. Es ist bekannt,
dass eine Reduzierung der Betriebsspannung um 10% eine Verdoppelung
der Lebensdauer der Glühlampe
bedeutet. Jedoch bedeutet eine Reduzierung der Betriebsspannung
auch einen erheblichen Verlust an Lichtstrom sowie eine deutliche Änderung
der Lichtfarbe. In vielen Anwendungsfällen, z. B. bei der Kfz-Beleuchtung
kann dies nicht hingenommen werden. Eine weitere Möglichkeit,
um die Lebensdauer einer Glühlampe
zu verlängern
ist der Halogenkreisprozess. Durch den Halogenkreisprozess werden
die durch die hohe Temperatur abgespaltenen Metallatome der Glühwendel wieder
auf diese zurückgeführt, so
dass sich die Glühwendel
insgesamt langsamer verbraucht. Dies hat jedoch den Nachteil, dass
sich an der Glühwendel
mit der Zeit dickere und dünnere
Stellen ausbilden, da der Anlagerungsprozess an die Glühwendel nicht
gleichmäßig stattfindet.
Beim Einschalten bricht die Glühwendel
aufgrund des hohen Stromstoßes
oft an der dünnsten
Stelle, und die ganze Glühlampe wird
unbrauchbar.
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Aufgabe
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Startverfahren zur Verbesserung der
Lebensdauer einer Glühlampe
anzugeben. Es ist ebenfalls Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung
anzugeben, die die Lebensdauer einer Glühlampe verbessert.
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Darstellung der Erfindung
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Die
Lösung
der Aufgabe bezüglich
des Verfahrens erfolgt erfindungsgemäß mit einem Startverfahren
zur Verbesserung der Lebensdauer einer Glühlampe, bei dem beim Einschalten
der Glühlampe
ein Vorwiderstand für
eine vorbestimmte Zeit in Serie zu einer Glühwendel der Glühlampe geschaltet wird.
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Die
Lösung
der Aufgabe bezüglich
der Vorrichtung erfolgt erfindungsgemäß mit einer Schaltungsanordnung
zum Erhöhen
der Lebensdauer einer Glühlampe,
wobei die Schaltungsanordnung eine Logik und ein Schaltelement zum
Zuschalten eines Vorwiderstands in Serie zu einer ersten Glühwendel der
Glühlampe
für eine
vorbestimmte Zeit nach dem Einschalten aufweist.
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Eine
Vorteilhafte Wirkung des Startverfahrens wird erzielt, wenn die
vorbestimmte Zeit zwischen 5 ms und 100 ms lang ist.
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Bei
einer besonders günstigen
Ausbildung des erfindungsgemäßen Startverfahrens
und der Schaltungsanordnung wird der Vorwiderstand durch eine zweite
Glühwendel
gebildet. Diese zweite Glühwendel
kann sich dabei ebenso in der Glühlampe
befinden. Die zweite Glühwendel
kann sich aber auch in einer zweiten Glühlampe befinden. Dadurch wird
ein zusätzlicher
Vorwiderstand eingespart und damit die Kosten gesenkt.
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Sofern
keine zweite Glühwendel
verwendbar ist, kann vorteilhaft auch ein Heißleiter (NTC) als Vorwiderstand
eingesetzt werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Vorwiderstand
im Sockel der Glühlampe
angeordnet.
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Auch
die Schaltungsanordnung ist vorteilhafterweise im Sockel der Glühlampe angeordnet.
Dies ermöglicht
eine kompakte Bauweise, so dass diese Glühlampen herkömmliche
Glühlampen
ersetzen können.
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Ist
der Sockel der Glühlampe
zu klein für
die Schaltungsanordnung, so kann die Schaltungsanordnung auch in
einem Zwischenstecker zwischen der Glühlampe und einer Stromversorgung
für die
Glühlampe
angeordnet sein.
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Weitere
vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
und des erfindungsgemäßen Verfahrens
zur Verbesserung der Lebensdauer einer Glühlampe ergeben sich aus weiteren
abhängigen
Ansprüchen und
aus der folgenden Beschreibung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung(en)
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 die
erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
für eine
Glühlampe
mit zwei Glühwendeln.
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2 den
charakteristischen Stromverlauf beim konventionellen Einschalten
einer H4-Glühlampe mit
zwei Glühwendeln.
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3 den
charakteristischen Stromverlauf beim Einschalten einer H4-Glühlampe mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren.
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4 die
erfindungsgemäße Schaltungsanordnung
für zwei
Glühlampen
mit einer Wendel oder einer Glühlampe
und einem Vorwiderstand.
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5 den
charakteristischen Stromverlauf beim konventionellen Einschalten
einer H7-Glühlampe mit
einer Glühwendel.
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6 den
charakteristischen Stromverlauf beim Einschalten einer H7-Glühlampe mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren.
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Bevorzugte Ausführung der Erfindung
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1 zeigt
eine erste Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
für eine H4-Kraftfahrzeuglampe
mit zwei Glühwendeln 55, 57.
Die Schaltungsanordnung weist eine Logikschaltung 12 auf,
die ein Schaltelement 14 ansteuert. Die Schaltlogik 12 überwacht
den Pol für
das Abblendlicht 56b, den Pol für das Fernlicht 56a und
den Massepol 31. Beim Einschalten der Glühlampe,
d. h. wenn eine Spannung zwischen dem Pol für das Abblendlicht 56b und
dem Massepol 31 anliegt, schaltet die Logikschaltung 12 das
Schaltelement 14 in Stellung 2. Damit werden beide Glühwendeln 55, 57 der Lampe
von Strom durchflossen. Die Fernlichtwendel 57 wird als
Vorwiderstand 10 benutzt. Nach einer vorbestimmten Zeit
t schaltet die Logikschaltung das Schaltelement 14 in die
Stellung 0. Ab diesem Zeitpunkt wird die Glühlampe in herkömmlicher
Weise betrieben. Zum Einschalten der Fernlichtwendel 57 kann
analog Verfahren werden, und die Abblendlichtwendel 55 als
Vorwiderstand 10 benutzt werden. Zu diesem Zweck dient
die Stellung 1 des Schaltelements 14. Das Schaltelement 14 kann
beispielsweise als elektromechanischer Schalter etwa als Relais oder
als Halbleiterschalter etwa als Kombination von Feldeffekt- und/oder
Bipolar-Transistoren ausgeführt werden.
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3 zeigt
den Einschaltstrom 43 der H4-Lampe nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Da
nach dem Einschalten beide Glühwendeln 55, 57 von
Strom durchflossen werden, ist deren Widerstand bedeutend größer, was
in einem signifikant kleinerem Einschaltpuls resultiert. Dieser
hat eine Höhe
von etwas über 30A,
was gegenüber
dem herkömmlichen
Einschaltpuls aus 2 nur wenig mehr als die Hälfte ist.
Nach der Zeit t, also nach 10 ms wird die Fernlichtglühwendel 57 weggeschaltet,
und es bildet sich ein zweiter Puls aus, der ein wenig niedriger
als der erste Einschaltpuls ist. Durch diese Maßnahme ist die Wahrscheinlichkeit,
dass die Glühwendel 55 beim
Einschalten bricht, deutlich reduziert.
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4 zeigt
eine zweite Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
für eine H7-Kraftfahrzeuglampe
mit einer Glühwendel 59 in Verbindung
mit einer zweiten Glühlampe,
die eine Wendel 58 aufweist. Die Wendel 58 der
zweiten Glühlampe
dient hier wieder als Vorwiderstand 10. Durch die getrennte
Führung
der Masseleitungen der beiden Lampen kann das Schaltelement 14 einfacher ausgeführt werden.
Zum Einschaltzeitpunkt ist das Schaltelement 14 offen (Stellung
0), so dass der Einschaltstrom vom Pol für das Abblendlicht 56b über die
Wendel 59 der H7-Lampe durch die Diode 30 über die
Glühwendel 58 der
zweiten Glühlampe
zur Masse 31 fließt.
Durch die zweite Glühwendel 58 und die
Diode 30 ist der Widerstand der Anordnung recht hoch, was
in einem niedrigen Einschaltstrom resultiert. Nach der vorbestimmten
Zeit t wird das Schaltelement eingeschaltet und der Betriebsstrom
fließt nur
noch durch die Glühwendel 59.
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6 zeigt
den Einschaltstrom 47 der H7-Lampe nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Da
nach dem Einschalten beide Glühwendeln 59, 58, also
auch die Glühwendel 58 der
zweiten Lampe, von Strom 47 durchflossen werden, ist deren
Widerstand bedeutend größer, was
in einem signifikant kleinerem Einschaltpuls resultiert. Hinzu kommt
die Flußspannung
der Diode 30, die diesen Effekt noch verstärkt. Der
Einschaltpuls des Stromes 47 hat eine Höhe von etwa 27A, was
gegenüber
dem herkömmlichen
Einschalt puls des Stromes 45 in 5 nur wenig
mehr als die Hälfte
darstellt. Nach der Zeit t, also nach 10 ms wird die Glühwendel 57 der
zweiten Lampe weggeschaltet, und es bildet sich ein zweiter Puls
aus, der in etwa gleich hoch ist wie der erste Einschaltpuls. Durch
diese Maßnahme
ist die Wahrscheinlichkeit, dass die Glühwendel 59 beim Einschalten
aufgrund der Stromüberlastung
bricht, deutlich reduziert.
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Es
ist natürlich
auch denkbar, dass der Vorwiderstand lediglich ein konventioneller
Widerstand ist, der vorzugsweise mitsamt der Schaltungsanordnung
im Sockel der Lampe Platz findet. Damit ist diese Lampe leicht gegen
eine Lampe nach dem Stand der Technik austauschbar, was einen großen Vorteil für die Verbreitung
darstellt.
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In
einer besonders einfachen Ausführungsform
kann der Vorwiderstand ein entsprechend dimensionierter Heißleiter
(NTC) sein, den dann ohne jeden weiteren Schaltungsaufwand in Serie
zur Glühwendel 59, 57, 55 der
Glühlampe
geschaltet sein kann. Der NTC ist beim Einschalten hochohmig und vermeidet
damit den im Stand der Technik bekannten hohen Einschaltpuls, nach
kurzer Betriebsdauer ist er niederohmig und verursacht sehr geringe
Verluste, so dass die Glühlampe
effektiv betrieben werden kann. Von Vorteil ist es, wenn der NTC
sehr klein und damit Massearm ist, so dass sein Abkühlverhalten möglichst
nahe an das Abkühlverhalten
der Glühwendel
herankommt. Durch den immer noch vorhandenen Widerstand des Heißleiters
im heißen
Zustand wird die Glühwendel
gegenüber
einer herkömmlichen
Lampe mit weniger Spannung beaufschlagt, was aber beim Design der
Glühwendel
berücksichtigt werden
kann. Somit kann mit einfachen Mitteln eine Lampe geschaffen werden,
die bei gleicher Lichtabgabe eine erhöhte Lebensdauer gegenüber dem Stand
der Technik aufweist.