DE3839761A1 - Schaltung zur steuerung des betriebs einer gluehlampe - Google Patents

Description

Speziell bei Glühlampen, die an einem Niederspannungs­ bordnetz betrieben werden, macht sich der sehr geringe Kaltwiderstand der Glühwendel von Glühlampen extrem un­ angenehm bemerkbar. Die Einschaltströme erreichen leicht den 15fachen Nennstromwert. Wird so eine Glühlampe, wie heute mehr und mehr üblich, mit Hilfe elektronischer Leistungsschalter eingeschaltet, muß dieser elektroni­ sche Schalter somit um den Faktor 15 überdimensioniert sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zum Einschalten einer Glühlampe anzugeben, die dafür sorgt, daß beim Anlegen der Betriebsspannung an die Glühlampe kein zu hoher Betriebsstrom fließt, der zu einer Überdimensionierung des Leistungsschalters zwingt. Diese Aufgabe wird durch eine Schaltung mit den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Bei der Schaltung nach der Erfindung wird also der Kalt­ widerstand der Glühwendel der Glühlampe durch "Vorglü­ hen" möglichst schnell erhöht und erst in einem zweiten Schritt wird volle Spannung an die Glühlampe geschaltet. Das Vorglühen erfolgt beispielsweise mit maximal zwei­ fachem Nennstrom.

Das Kriterium zum Umschalten von Vorglühen auf volles Anschalten (volle Betriebsspannung) liefert beispiels­ weise der Spannungsabfall an einer Last. Mit zunehmenden Widerstand der Glühwendel wird bei einem konstanten Vorwiderstand der Spannungsabfall an der Glühwendel er­ höht, bis eine vorgegebene Schaltschwelle erreicht ist.

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungs­ beispiel erläutert.

Die Fig. 1 zeigt eine Schaltung zur Steuerung des Be­ triebs einer Niederspannungs-Glühlampe nach der Erfin­ dung. Bei der Schaltung der Fig. 1 liegt in Reihe zu der zu betreibenden Glühlampe L die Parallelschaltung zweier Zweige, wobei der eine Zweig aus der Reihenschal­ tung eines Transistors T 1 mit einem Widerstand R _V und der andere Zweig aus dem Transistor T 2 besteht. Nach der Erfindung wird die Glühwendel der Glühlampe L bei Inbe­ triebnahme der Glühlampe vorgeheizt, um durch das Vor­ heizen den Widerstandswert, den die Glühwendel der Glüh­ lampe im kalten Zustand hat (etwa 0,45 Ohm) so weit zu erhöhen (beispielsweise auf 3,5 Ohm), daß beim Anlegen der vollen Spannung (Betriebsspannung, im vorliegenden Fall 12 V) an die Glühlampe ein relativ geringer Strom (z. B. nur der zweifache Nennstrom) durch den Transistor T 2 fließt. Ohne Vorheizung nach der Erfindung würde da­ gegen beim Einschalten der Glühlampe L ein viel zu hoher Strom (beispielsweise der 15fache Nennstrom) durch den Transistor T 2 fließen, auf den dieser Transistor zum Betreiben der Glühlampe ausgelegt sein müßte. Die Er­ findung verhindert also, daß ein überdimensionierter Leistungstransistor (T 2) eingesetzt werden muß. Erfin­ dungsgemäß sind so zwar 2 Transistoren T 1 und T 2 not­ wendig, die beide 2×I _Nenn schalten müssen, aber statt der 15fachen Fläche ist so nur die 4fache für Nennstrom erforderliche Fläche erforderlich.

Die Schaltung der Fig. 1 muß nun dafür sorgen, daß zu­ nächst, nämlich beim Vorheizen, bei dem die Lampe noch nicht zu vollem Leuchten gebracht wird, der Transistor T 1 durchgeschaltet und dadurch der Vorwiderstand R _V eingeschaltet ist, während im eigentlichen Betriebszu­ stand, d. h. wenn die Glühlampe L voll leuchtet, der Transistor T 2 leitend sein muß. Dies erreicht man bei der Schaltung der Fig. 1 durch einen Komparator K, durch einen Vergleich der am Widerstand R _V anliegenden Spannung mit einer Referenzspannung U _ref sowie durch die beiden Gatter G 1 und G 2. Bei der Schaltung der Fig. 1 ist der eine Eingang (+ Eingang) des Komparators K mit dem Widerstand R _V verbunden, während an seinem anderen Eingang (- Eingang) die Referenzspannung U _ref liegt. Der Ausgang des Komparators K ist mit je einem Eingang der Gatter G 1 und G 2 verbunden. An den anderen Eingängen der beiden Gatter liegt eine Steuerspannung U _st. Der Ausgang des Gatters G 1 ist mit der Basis des Transistors T 1 und der Ausgangs des Gatters G 2 ist mit der Basis des Tran­ sistors T 2 verbunden.

Die am einen Eingang (+ Eingang) des Komparators K an­ liegende Spannung wird mit der Referenzspannung vergli­ chen. Im Ruhezustand, d. h. U _st=0, ist der Komparator­ ausgang im High-Zustand. Entsprechend liegt an den einen Eingängen der Gatter G 1 und G 2 ein High-Signal. Da U _st im Ruhezustand 0 ist, liegt an den beiden anderen Ein­ gängen der beiden Gatter im Ruhezustand ein Low-Signal. Wird dagegen eine Steuerspannung U _st angelegt, so ge­ langt auch an die beiden Eingänge der Gatter (G 1, G 2) ein High-Signal. Das Gatter G 1 hat die Eigenschaft, daß es für den Fall, daß an beiden Eingängen ein H-Signal liegt, ein Ausgangssignal an die Basis des Transistors T 1 liefert, welches den Transistor T 1 durchschaltet. Das Gatter G 2 hat dagegen die Eigenschaft, daß es den Tran­ sistor T 2 nicht durchschaltet, wenn an seinen beiden Eingängen ein H-Signal liegt. Unter diesen Umständen wird durch das Anlegen einer Steuerspannung U _st zunächst erreicht, daß nur der Transistor T 1 durchschaltet, und daß damit die Reihenschaltung der Glühlampe L und des Vorheizwiderstandes R _V an der Betriebsspannung liegt, wenn man die Sättigungsspannung von T 1 . . . Der Wider­ stand R _V ist so bemessen, daß durch die Glühlampe L ein Vorheizstrom fließt, der etwa 2×I _Nenn beträgt, so daß Transistor T 1 für diesen Strom ausgelegt werden muß. Durch das Vorheizen erhöht sich der Widerstandswert der Glühwendel der Glühlampe auf einen Wert, der dafür sorgt, daß beim Durchschalten des Transistors T 2 (R _V wird dann unwirksam) ein relativ geringer Start durch die Glühlampe L fließt, der beispielsweise das 2fache des Nennwertes beträgt, so daß T 2 nur für den 2fachen Nennstrom dimensioniert sein muß.

Das Durchschalten des Transistors T 2 bewirkt der Ver­ gleich der am Widerstand R _V anliegenden Spannung mit der Referenzspannung U _ref mittels des Komparators K. Je länger der Vorheizgang dauert, desto höher wird der Widerstandswert der Glühwendel und desto geringer wird der Strom, der durch den Widerstand R _V fließt. Mit ge­ ringerem Strom wird aber gleichzeitig auch der Span­ nungsabfall am Widerstand R _V geringer und damit auch die Spannung geringer, die mittels des Komparators K mit der Referenzspannung U _ref verglichen wird. Beim Unterschrei­ ten eines bestimmten Spannungswertes an RV geht der Ausgang des Komparators K vom High-Zustand auf den Low- Zustand über. Damit gelangt an den einen Eingang des Gatters G 2 ein Low-Signal. Dies bewirkt zusammen mit dem High-Zustand am anderen Eingang des Gatters G 2 ein Aus­ gangssignal, welches den Transistor T 2 durchschaltet. Wird der Transistor T 2 durchgeschaltet, so setzt der eigentliche Betriebszustand ein, d. h. die Betriebs­ spannung (im Ausführungsbeispiel 12 V) gelangt voll an die Glühlampe und bringt diese voll zum Leuchten. Wenn die Glühlampe L durch das Anlegen der vollen Betriebs­ spannung zum Leuchten gebracht wird, ist jedoch durch das Vorheizen bereits dafür gesorgt, daß der Betriebs­ strom, der beim Einschalten der Glühlampe (Einsetzen des Leuchtens) fließt, so gering ist, daß ein nur um Faktor 2 überdimensionierter Leistungstransistor T 2 verwendet werden kann.

Claims (7)

1. Schaltung zur Steuerung des Betriebs einer Glühlampe, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühlampe zunächst vor­ geheizt wird, bis die Glühwendel der Glühlampe einen Widerstandswert erreicht, der ausreicht, damit beim Be­ aufschlagen der Glühwendel mit der Betriebsspannung kein zu hoher Strom fließt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß derart vorgeheizt wird, daß beim Beaufschlagen der Glühwendel mit der Betriebsspannung der Betriebsstrom höchstens 2× _Nenn beträgt.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Vorheizwiderstand vorgesehen ist, der beim Vorheizen den Strom durch die Glühlampe begrenzt.

4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zur Glühlampe eine Parallel­ schaltung zweier Zweige geschaltet ist, wobei im einen Zweig der Vorheizwiderstand in Reihe zu einem Transistor geschaltet ist, während im anderen Zweig ein Transistor vorgesehen ist.

5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vergleich der am Vorheizwider­ stand abfallenden Spannung mit einer Referenzspannung erfolgt.

6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Vergleich der Spannungen ein Komparator vorgesehen ist und daß zwei Gatter vorgesehen sind, die vom Ausgangssignal des Komparators sowie von einer Steuerspannung angesteuert werden.

7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Gatter die Basis des im einen Zweig vorge­ sehenen Transistors und das andere Gatter die Basis des im anderen Zweig vorgesehenen Transistors ansteuert.