DE3717271A1 - Helligkeitseinstellvorrichtung fuer eine lampe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Helligkeitseinstellvorrichtung für eine Lampe, insbesondere für die Verwendung in Kraft­ fahrzeugen. Bei dieser Lampe soll die Wärmeerzeugung ge­ ring sein, und es soll ein kompakter Aufbau möglich sein.

Bei einer typischen Helligkeitseinstellvorrichtung für Lampen liegen die Lampe und ein Leistungstransistor zwi­ schen einem Versorgungsspannungsanschluß und Schaltungs­ masse, und die Impedanz des Leistungstransistors wird eingestellt, um dadurch die Stärke des durch die Lampe fließenden Stroms und mithin die Helligkeit oder Beleuch­ tungsstärke der Lampe einzustellen. Allerdings wird bei einer solchen Helligkeitseinstellvorrichtung sehr viel Energie in dem Leistungstransistor verbraucht, so daß dort erhebliche Wärme erzeugt wird. Deshalb ist ein großer Wärmeabstrahler oder -verteiler notwendig, so daß die Vorrichtung nicht kompakt aufgebaut werden kann. Weiterhin besteht zwischen der Stärke des Treiberstroms und der Beleuchtungsstärke der Lampe ein nicht-linearer Zusammen­ hang, so daß Mittel zum Korrigieren dieses Zusammenhangs erforderlich sind.

Es wurde demzufolge eine Helligkeitseinstellung für Lampen vorgeschlagen, bei der ein Leistungstransistor im PWM- Betrieb (Pulsbreitenmodulation) ein- und ausgesteuert wurde, um so die Energieverluste gering zu halten.

Fig. 4 ist eine Schaltungsskizze einer typischen Hellig­ keitseinstellvorrichtung für Lampen mit PWM-Steuerung gemäß dem Stand der Technik.

Nach Fig. 4 liegt eine aus einer Lampe 2 und einem Lei­ stungstransistor 3 bestehende Serienschaltung zwischen einem Versorgungsspannungsanschluß 1 und Schaltungsmasse. Die Basis des Leistungstransistors 3 wird über Widerstände 4 und 5 mit einer Vorspannung gespeist und ist über einen Transistor 6 auf Masse gelegt. Die Basis des Transistors 6 empfängt von einem Zeitsteuerglied 1 Impulssignale. Das Zeitsteuerglied 7 stellt die Periodendauer bzw. das Tast­ verhältnis der Impulssignale ein, und zwar geschieht dies in Abhängigkeit der Einstellung eines Schleiferarms eines veränderlichen Widerstands 8. Dieser kann von Hand ver­ stellt werden.

Wenn bei einem solchen Schaltungsaufbau das Zeitsteuer­ glied 7 Impulse abgibt und der Transistor 6 eingeschaltet wird, wird der Leistungstransistor 3 ausgeschaltet, so daß der durch die Lampe 2 fließende Strom unterbrochen wird. Wenn von dem Zeitsteuerglied 7 kein Impulssignal abgegeben wird, ist der Transistor 6 ausgeschaltet und demzufolge der Leistungstransistor 3 durch die von den Widerständen 6 und 5 festgelegte Vorspannung eingeschaltet, so daß ein Strom durch die Lampe 2 fließt. Das Tastverhältnis und/ oder die Periodendauer des von dem Zeitsteuerglied 7 abge­ gebenen Impulssignals wird eingestellt, um dadurch das Tastverhältnis (leitend:nicht-leitend) des Leistungstran­ sistors 3 und mithin die mittlere Beleuchtungsstärke der Lampe 2 einzustellen.

Wenn die Lampe 2 durch PWM gesteuert wird, ergibt sich eine Energieverlust-Abnahme seitens des Leistungstransi­ stors 3 und demzufolge eine verringerte Wärmeerzeugung, so daß man einen relativ klein bemessenen Leistungstransistor und einen kleinen Wärmeableiter verwenden kann, wodurch die Vorrichtung insgesamt einen kompakten Aufbau erhält. Da weiterhin die durchschnittliche Beleuchtungsintensität der Lampe 2 dadurch eingestellt wird, daß das Verhältnis des Einschaltens zum Ausschalten der Lampe eingestellt wird, stehen die Periodendauer bzw. das Tastverhältnis der Impulssignale und die durchschnittliche Beleuchtungsinten­ sität in einer linearen Beziehung zueinander.

Allerdings hat die oben beschriebene Helligkeiteinstell­ vorrichtung für eine Lampe die Besonderheit, daß durch den Widerstand 4, mit dessen Hilfe die Vorspannung des Lei­ stungstransistors 3 eingestellt wird, stets ein Strom fließt, so daß dadurch erhebliche Energie verbraucht wird. Ferner muß der Widerstand 4 für eine hohe Wattzahl ausge­ legt sein, so daß dieses Bauelement entsprechend groß dimensioniert ist. Um die Wärme des Widerstands 4 abstrah­ len zu können, verbietet sich die Unterbringung der Hel­ ligkeitseinstellvorrichtung in einem geschlossenen Gehäu­ se. Besonders in Verbindung mit einem Kraftfahrzeug, wo mit dem Anfall von Schmutz und Staub zu rechnen ist, ist die Unterbringung in einem geschlossenen Gehäuse jedoch äußerst wünschenswert.

Da die PWM-Steuerung ansprechend auf das von dem Zeit­ steuerglied 7 abgegebene Impulssignal erfolgt, wird die Lampe 2 ausgeschaltet, während das Impulssignal ausgegeben wird. Deshalb kann man kein Tastverhältnis in dem gesamten Bereich von 0 bis 100% erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hellig­ keitseinstellvorrichtung zu schaffen, die in Betrieb nur sehr wenig Wärme erzeugt und sehr kompakt aufgebaut werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch angegebene Erfindung gelöst.

Da das dreieckförmige Bezugssignal und die Einstellspan­ nung in der Vergleicherschaltung verglichen werden und der in der Treiberschaltung enthaltene MOS-Feldeffekttransi­ stor durch das Vergleichssignal direkt ein/aus-geschaltet wird, ermöglicht das Festlegen der Einstellspannung die Erzielung eines Tastverhältnisses in dem gesamten Bereich von 0 bis 100%. Es wird nur sehr wenig Verlustwärme beim Ein/Aus-Schalten des MOS-Feldeffekttransistors erzeugt, und deshalb ist ein kompakter Aufbau mit der Unterbringung der Schaltung in einem geschlossenen Gehäuse möglich.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schaltungsskizze einer Helligkeitsein­ stellvorrichtung für eine Lampe,

Fig. 2 ein Impulsdiagramm zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer mit Betätigungsknopf und Gehäuse versehenen Helligkeitseinstellvorrichtung, und

Fig. 4 eine Schaltungsskizze einer bereits ent­ wickelten Helligkeitseinstellvorrichtung mit PWM-Steuerung.

Fig. 1 zeigt die Schaltung der Helligkeitseinstellvorrich­ tung, Fig. 2 erläutert diese Schaltung anhand von Impuls­ diagrammen, und Fig. 3 zeigt das äußere Erscheinungsbild der Vorrichtung im zusammengebauten Zustand.

Nach Fig. 1 enthält eine Helligkeitseinstellvorrichtung 10 für eine Lampe 17 einen Bezugs-Dreieckwellen-Generator 11, eine Einstellspannung-Setzschaltung 12, einen Vergleicher 13, eine Treiberschaltung 15 mit einem MOS-Feldeffekttran­ sistor 14, und die Lampe 17, die in Reihe zu dem MOS- Feldeffekttransistor 14 und zwischen einem Versorgungs­ spannungsanschluß 16 und Schaltungsmasse liegt.

Der Bezugs-Dreieckwellen-Generator 11 besteht aus einem Widerstand, einem Kondensator und einem Operationsverstär­ ker. Der Generator 11 gibt dreieckförmige Bezugssignale mit einer definierten Periodendauer ab, wie sie in Fig. 2a gezeigt sind. Die Ausgangssignale des Generators 11 werden an den invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers gegeben, der Teil des Vergleichers 13 ist. Die Einstell­ spannungs-Setzschaltung 12 legt die Einstellspannung Vt dadurch fest, daß ein Schleiferarm eines veränderlichen Widerstands 18, der zwischen dem Versorgungsspannungs­ anschluß 16 und Schaltungsmasse liegt, von Hand einge­ stellt wird. Die Einstellspannung Vt wird an den nicht­ invertierenden Eingang des Operationsverstärkers des Ver­ gleichers 13 gegeben. Der Vergleicher 13 gibt ein Ver­ gleichssignal in Form einer positiven Spannung ab, wenn die Einstellspannung Vt größer ist als das dreieckförmige Bezugssignal. Das Vergleichssignal wird an das Gate des MOS-Feldeffekttransistors 14 der Treiberschaltung 15 ge­ legt. Der Transistor 14 wird ein/aus-geschaltet, wie es in Fig. 2b gezeigt ist. Wenn die Einstellspannung Vt sehr hoch eingestellt ist, erhöht sich das Tastverhältnis, d.h. die Einschaltzeit des MOS-Feldeffekttransistors 14, und demzufolge ergibt sich eine relativ hohe durchschnittliche Beleuchtungsintensität der Lampe 17. Wenn andererseits die Einstellspannung Vt niedrig eingestellt ist, nimmt der Anteil der Einschalt-Zeiträume und mithin die mittlere Beleuchtungsintensität ab. Auf diese Weise läßt sich die von der Lampe 17 erzeugte Beleuchtungsstärke in dem gesam­ ten Bereich von 0 bis 100% einstellen.

Der MOS-Feldeffekttransistor 14 wird hinsichtlich des Ein/Aus-Schaltens direkt von dem Vergleichssignal des Vergleichers 13 gesteuert, eine an das Gate angelegte Vorspannung ist nicht nötig. Dadurch wird nur sehr wenig Wärme durch die Treiberschaltung 15 mit dem MOS-Feld­ effekttransistor 14 erzeugt, und es wird keine Wärme­ ableitvorrichtung benötigt. Deshalb kann man die Vor­ richtung kompakt aufbauen und sie in einem geschlossenen Gehäuse unterbringen.

Wie Fig. 3 zeigt, nimmt ein Gehäuse 19 die Schaltungsele­ mente der Helligkeitseinstellvorrichtung 10 auf. Das Ge­ häuse kann an der Rückseite eines Gehäuses für den verän­ derlichen Widerstand 18, der Teil der Einstellspannungs- Setzschaltung 12 ist, angeordnet werden, so daß die Vor­ richtung insgesamt einen geschlossenen Aufbau besitzt. In Fig. 3 bezeichnet das Bezugszeichen 20 einen Einstell­ knopf, mit dessen Hilfe die Lage des Schleiferarms des veränderlichen Widerstands 18 von Hand eingestellt werden kann. Die spezielle Ausgestaltung des Bezugs-Dreieckwel­ len-Generators 11, der Einstellspannungs-Setzschaltung 12, des Vergleichers 13 und der Treiberschaltung 15 ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Das Festlegen der Einstellspannung Vt muß nicht von Hand erfolgen, es kann z.B. auch eine Einstellung durch einen Mikrocomputer oder dergleichen erfolgen.

Durch die spezielle, oben beschriebene Ausgestaltung der Helligkeitseinstellvorrichtung fällt nur eine geringe Wärmeerzeugung der Treiberschaltung beim Ein/Aus-Schalten des durch die Lampe fließenden Treiberstroms an, so daß die Vorrichtung kompakt aufgebaut werden kann und außerdem eine Einstellung in einem weiten Bereich von Tastverhält­ nissen möglich ist.

Claims (1)

1. Helligkeitseinstellvorrichtung für eine Lampe (17), mit einem Bezugs-Dreieckwellen-Generator (11) zum Erzeugen von dreieckförmigen Bezugssignalen, einer Einstellspannungs- Setzschaltung (12) zum Setzen einer Einstellspannung, einem Vergleicher (13), der das dreieckförmige Bezugs­ signal mit der Einstellspannung vergleicht und ein Ver­ gleichssignal ausgibt, einer Treiberschaltung (15) mit einem MOS-Feldeffekttransistor (14), der durch das Ver­ gleichssignal direkt zum Ein/Aus-Schalten angesteuert wird, und der in Reihe zu der Treiberschaltung (15) ange­ ordneten und zwischen einem Versorgungsspannungsanschluß (16) und Masse liegenden Lampe (17).