Beschreibung

Universal-EVG zum Betrieb Hg-freier und Hg-haltiger D- Lampen

Technisches Gebiet

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern einer Entladungslampe mittels eines elektronischen Vorschaltgerätes (EVG) sowie ein EVG, mit dem beliebige Typen von Entladungslampen betrieben werden können.

Stand der Technik

Quecksilberhaltige und quecksilberfreie Lampen, insbesondere Entladungslampen für den Einsatz im KFZ (sogenannte D-Lampen) weisen jeweils sehr unterschiedliche Eigen- schaften auf. Dies gilt insbesondere für die elektrischen Eigenschaften der beiden Lampentypen, die zwar im stationären Betrieb die gleiche Nennleistung von 35 Watt zeigen, die quecksilberfreie Lampe jedoch nur ungefähr die halbe Brennspannung im Vergleich zur quecksilberhaltigen Lampe aufweist. Auch während des Anlaufs sind beide Lampentypen sehr unterschiedlich voneinander zu betreiben, um die gewünschten Anforderungen, wie ausreichend hoher Sofortlichtstrom bei einer akzeptablen Lebensdauer zu erreichen .

Deshalb wird im Stand der Technik für jeden Lampentyp (Hg-haltige Dl-Lampe bzw. Hg-freie D3-Lampe) ein eigener EVG-Typ verwendet, wobei der jeweilige EVG-Typ individuell auf die Besonderheiten des zugehörigen Lampentyps Rücksicht nimmt. Zwar liegt beiden EVG-Typen ein gemein- sames Hard- und Software Konzept zugrunde, die detail-

lierten Anforderungen der Lampen jedoch ermöglichen es nicht, die EVGs untereinander auszutauschen.

Dies bringt den Nachteil mit sich, dass in der Produktion zwischen zwei Hard- und zwei Software-Varianten unter- schieden werden muss, und nachfolgend sowohl im Vertrieb als auch beim Kunden zwei Produkte verwaltet werden müssen, was zum Einen eine doppelte Lagerhaltung bedeutet, und zum Anderen häufig zu Verwechslungen führt.

Um die Möglichkeit der Verwechslungen zu reduzieren, wur- de im Stand der Technik vorgeschlagen, unterschiedliche Steckercodierungen zu verwenden. Dies hat jedoch zur Folge, dass neben den unterschiedlichen EVGs und Lampen auch unterschiedliche Kabel benötigt werden.

Es ist in der Patentanmeldung EP 0 759 686 A2 ein Verfah- ren und eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen worden, bei der das EVG einen Mikroprozessor aufweist, der den individuellen am EVG angeschlossenen Lampentyp erkennt und die Lampe in Abhängigkeit der erkannten Lampentypspe- zifikation ansteuert.

Dazu werden an der Lampe angeordnete Lampentyp- individuelle Codierungen, wie beispielsweise am Lampensockel angeordneten Noppen, die aufgrund ihrer Anzahl und Anordnung eine Lampentyp-individuelle Codierung bilden, erfasst und die Lampe wird entsprechend vorher gespei- cherten Betriebsparametern für diesen Lampentyp angesteuert. Eine andere Möglichkeit der Lampentyperkennung besteht in dem Erfassen eines auf der Lampe angebrachten Barcodes. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit zudem elektrische Größen zur Lampentyperkennung heran zu zie- hen.

Nachteilig an diesem Stand der Technik ist jedoch, dass jedes Mal beim Einschalten der Lampe eine Verzögerung eintritt, während der das EVG bestimmt, um welchen Lampentyp es sich handelt. Daher ist diese Vorgehensweise gerade für die Anwendung im KFZ ungeeignet, da hier ein besonders schneller Anlauf der Lampe gefordert wird. Dies ist auch der Grund, weshalb während des Anlaufs die Lampenleistung auf ein mehrfaches der Nennleistung erhöht wird (sogenannter Leistungsanlauf) .

Darstellung der Erfindung

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein

Verfahren und ein EVG bereitzustellen, das universell für

Entladungslampen einsetzbar ist, aber eine direkte Ansteuerung der Entladungslampen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrei- ben einer Entladungslampe mittels eines EVGs, bei dem die Parameter, die den Typ der Entladungslampe festlegen, in einem Orientierungsmodusschritt bestimmt werden, der einmalig beim ersten Inbetriebnehmen der Entladungslampe ausgeführt wird, sowie durch ein EVG für eine Entladungs- lampe mit einem Mikrocontroller, der dazu ausgelegt ist, beim ersten Einschalten der Lampe einmalig ein Orientierungsmodusprogramm auszuführen, mit dem die Parameter, die den Typ der Entladungslampe festlegen, erkannt werden .

Die während des Orientierungsmodus festgestellten Parameter werden gespeichert und die Lampe wird bei allen weiteren Starts mit diesen gespeicherten Betriebsparametern betrieben. Dies hat den Vorteil, dass zum Einen während

der Orientierungsphase eine sehr genaue Bestimmung der Lampenparameter durchgeführt werden kann, und zum Anderen keine Verzögerung mehr beim Einschalten der Lampe eintritt, da nach einem abgeschlossenen Orientierungsmodus, die Lampe nur noch mit den im Orientierungsmodus erkannten Betriebsparametern betrieben wird.

Während dem Orientierungsmodus wird die Lampe vorteilhafterweise mit dem niedrigsten der zulässigen Lampenströme betrieben. Dies stellt sicher, dass keine Lampe aufgrund zu hoch gewählter Ströme oder Leistungen beschädigt wird.

Besonders bevorzugt ist ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein Sensorelement die Brennspannung bzw. einen Brennspannungsanstieg einer an dem EVG angebrachten Lampe erfasst, und aufgrund der erfassten Werte, die charakteristisch für den Lampentyp sind, der Lampentyp festgelegt wird. Dies ist besonders vorteilhaft, da Brennspannung bzw. Brennspannungsanstieg leicht zu identifizierende Werte sind, und sonstige Typerkennungsmerkmale, wie beispiels- weise Barcodes oder an der Lampe angebrachte Noppen, wie aus dem Stand der Technik bekannt, nicht verwendet werden müssen .

Besonders vorteilhaft ist ein Ausführungsbeispiel, bei dem das erfindungsgemäße EVG einen MikroController um- fasst, der dazu ausgelegt ist, eine an das EVG angeschlossene Lampe, derart anzusteuern, dass die Lampe beim ersten Einschalten einmalig in einem Orientierungsmodus betrieben wird, während dem der Lampentyp erkannt wird, und bei jedem weiteren Einschalten der Lampe, die Lampe

in einem normalen, der Lampe angepassten, Betriebsmodus betrieben wird.

Dadurch werden Verzögerungen, die durch das aus dem Stand der Technik bekannte jeweilige Abfragen des Lampentyps vor der eigentlichen Inbetriebnahme, vermieden.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das EVG ein Speicherelement umfasst, in dem zumindest ein erstes Bit zum Angeben, ob ein Orientierungsmodus durchgeführt wurde, und ein zweites Bit zum Angeben des Lampentyps, gespei- chert sind. Durch Auslesen des Speichers kann der Mikro- controller sofort entscheiden, ob ein Orientierungsmodus noch durchgeführt werden muss, oder ob die Lampe sofort in Betrieb genommen werden kann.

Darüber hinaus ist ein Ausführungsbeispiel besonders vor- teilhaft, bei dem das EVG zudem eine Kommunikationsschnittstelle, insbesondere einen LIN Bus aufweist. Mittels dieser Kommunikationsstelle kann beispielsweise eine überprüfung, ob ein Lampentyp korrekt erkannt wurde, durchgeführt werden. Darüber hinaus besteht die Möglich- keit, dass bei einem Lampentypwechsel mittels dieser Schnittstelle ein Umprogrammieren des EVGs, beispielsweise durch Löschen des ersten Bits, erfolgen kann. Wird das erste Bit gelöscht, führt der MikroController des EVGs nochmals den Orientierungsmodus durch, wodurch die neue Lampe erkannt werden kann. Dies hat den großen Vorteil, dass bei einem Lampentypwechsel nicht EVG und Lampe ausgewechselt werden müssen, sondern nur die Lampe selbst.

Besonders vorteilhaft ist es, dass erfindungsgemäße Verfahren bzw. dass erfindungsgemäße EVG bei Scheinwerfern zum Betreiben von quecksilberfreien (Hg-freien) oder

quecksilberhaltigen (Hg-haltigen) Halogen-Metalldampf- Hochdruckentladungslampen für die Anwendung im KFZ, sogenannte D-Lampen, einzusetzen. Gerade Hg-freie und Hg- haltige Lampen basieren auf einem gemeinsamen Hard- bzw. Software Konzept, können jedoch aufgrund der sehr unterschiedlichen elektrischen Eigenschaften bis jetzt nur mit unterschiedlichen EVGs betrieben werden. Zum Anderen ermöglicht das erfindungsgemäße universelle EVG, dass die EVGs im Auto verbleiben können, während nur die Lampe ausgetauscht wird, wodurch ein Umrüsten von Hg-haltig auf Hg-frei sehr schnell und sehr einfach zu realisieren ist.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in den Unteransprüchen, der Figur, sowie der Beschreibung definiert.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Im Folgenden soll die Erfindung anhand einer Zeichnung beschrieben werden. Dabei zeigt die Zeichnung lediglich ein exemplarisches Ausführungsbeispiel, das nicht dazu verwendet werden soll, den Rahmen der Erfindung auf das dargestellte Beispiel einzugrenzen.

Die einzige Figur zeigt ein Flussdiagramm eines ersten besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens .

Detaillierte Figurenbeschreibung

Prinzipiell wird der Betrieb von Hg-haltigen und Hg- freien D-Lampen mittels eines einzigen EVG-Typs ohne jeg- liehe Hardware- bzw. Softwareumstellung bzw. Eingriff am

EVG dadurch ermöglicht, dass eine entsprechende Dimensionierung der Hardware und eine intelligente Software eingesetzt wird. Die Dimensionierung der Hardware ist dabei im Wesentlichen auf die Hg-freie Lampe auszulegen, da diese den höheren Strom benötigt. Die Intelligenz der Software besteht darin, dass in der Software die Betriebsparameter für beide Lampen hinterlegt sind und beim ersten Einschalten der EVG-Lampen-Kombination einmalig die Lampe in einem sogenannten Orientierungsmodus betrie- ben wird, wobei die vorliegende Lampenart erkannt und in einem Speicherelement gespeichert wird. Anschließend und bei allen weiteren Starts der Lampe wird die Lampe mit den festgelegten und angepassten Betriebsparametern betrieben. Dabei kann vorteilhafterweise das erste Ein- schalten und der Betrieb im Orientierungsmodus erst beim Scheinwerferhersteller in einem ersten Funktionstest des Scheinwerfersystems erfolgen. Vorteilhafterweise werden in einem Speicherelement im EVG zwei Bits gespeichert, die angeben, ob zum Einen ein Orientierungsmodus durchge- führt wurde und zum Anderen festlegen, welche Betriebsparameter zum Betreiben einer Lampe verwendet werden sollen .

Figur 1 zeigt dementsprechend ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens, das von einem in einem EVG enthaltenen MikroController beispielhaft durchgeführt werden kann, um eine Entladungslampe erfindungsgemäß zu betreiben .

In einem ersten Schritt 1 greift der MikroController auf ein im EVG angeordnetes Speicherelement zu, um ein im Speicherelement gespeichertes Bit I auszulesen. Das Bit I

gibt an, ob ein Orientierungsmodus durchlaufen wurde (Schritt 2) .

Wurde noch kein Orientierungsmodus durchlaufen, ist dies gleichbedeutend damit, dass die Lampe zum ersten Mal in Betrieb genommen wurde, und der MikroController startet in einem weiteren Schritt 3 ein Orientierungsmodusprogramm währenddessen der am EVG angeschlossene Lampentyp erkannt werden soll und die erkannten Lampentypparameter derart abgespeichert werden, so dass sie bei jedem weite- ren Starten der Lampe unmittelbar zugänglich sind.

Da im Orientierungsmodus noch nicht feststeht welche Lampe vorliegt, kann kein Leistungsanlauf der Lampe erfolgen, da diese sonst beschädigt werden könnte. Stattdessen wird in einem Schritt 4 an die Lampe ein Lampenstrom an- gelegt, der auf den niedrigsten der zulässigsten maximalen Lampenströme begrenzt ist. Das heißt beispielsweise, dass bei der Verwendung von Hg-freien bzw. Hg-haltigen D- Lampen der Maximalstrom auf den der Hg-haltigen Lampe begrenzt wird, da für die Hg-freie Lampe ein deutlich höhe- rer Strom zulässig ist. Zudem wird die Anlauf- wie auch die Nennleistung auf die niedrigste aller zulässigen beschränkt. Im Fall der Hg-haltigen und Hg-freien D-Lampe sind zwar die Nennleistung mit 35 W identisch, der Hg- freien Lampe ist jedoch eine höhere Leistung während der Anlaufphase zuzuführen (Anlaufleistung) . Die dargelegte Begrenzung von Strömen und Leistungen verhindert sicher eine Beschädigung der Lampe während des Orientierungsmodus .

In einem Schritt 5 wird dann beispielsweise mittels eines im EVG angeordneten Sensorelements eine Brennspannung

bzw. ein Brennspannungsanstieg der Lampe erfasst. Aufgrund dieser Parameter und der zeitlichen Entwicklung dieser Parameter nach dem Start der Lampe, kann beispielsweise entschieden werden, um welchen Lampentyp es sich handelt. Es ist jedoch auch denkbar, statt der in den Schritten 4 und 5 beschriebenen Schritten, andere den Lampentyp festlegende Parameter zu erfassen.

Ausschlaggebend ist, dass in den Schritten 4 und 5 ein Verfahren ausgeführt wird, mit dem ermöglicht wird, den Lampentyp zu erkennen und die zugehörigen Betriebsparameter zu identifizieren, damit in dem darauf folgenden Schritt 6 ein Festlegen des Lampentyps und damit der Lampenbetriebsparameter ermöglicht wird.

Die im Schritt 6 festgelegten, den Lampentyp spezifizie- renden Betriebsparameter können beispielsweise in einem weiteren Schritt 7 über das Schreiben eines Bits II in das Speicherelement gespeichert werden. Stehen nicht nur zwei Lampentypen zur Auswahl, kann in dem Verfahrensschritt 7 auch statt eines Bits ein Byte geschrieben wer- den, das den Lampentyp angibt. Mittels des in Schritt 7 abgespeicherten Bits bzw. Bytes kann der MikroController entscheiden, welche Betriebsparameter er aus dem Speicherelement auslesen werden sollen, mit denen daraufhin die Lampe angesteuert werden kann. Als Speichertypen kom- men nicht-flüchtige Speicher, beispielsweise EEPROM oder Flash-Speicher zur Anwendung. Auch EPROM-Speicher sind vorstellbar, wegen der fehlenden Wiederbeschreibbarkeit ist jedoch der Funktionsumfang entsprechend eingeschränkt. Im Folgenden wird ein EEPROM-Speicher vorausge- setzt.

Nach dem Schreiben von Bit II wird der Orientierungsmodus beendet (Schritt 8), wobei in einem Schritt 9 das Bit I derart geändert wird, dass es angibt, dass ein Orientierungsmodus erfolgreich durchlaufen wurde. Dies kann bei- spielsweise dadurch geschehen, dass das Bit I von einem Zustand „0" in einen Zustand „1" versetzt wird. Ist der Orientierungsmodus erfolgreich abgeschlossen, liest der MikroController die durch das Bit/Byte II definierten lampenspezifischen Parameter aus dem Speicher aus und steuert in einem Schritt 10 die Lampe derart an, dass die Lampe mit den lampenspezifischen Parametern betrieben wird. Dies bedeutet beispielsweise, wenn während des Orientierungsmodus erkannt wurde, dass es sich bei der angeschlossenen Lampe um eine Hg-freie D-Lampe handelt, dass der Nennstrom sowie Anlaufstrom und Anlaufleistung entsprechend erhöht werden.

Bei jedem nachfolgenden Start der Lampe stellt nun der MikroController in Schritt 2 fest, dass ein Orientierungsmodus durchlaufen wurde, worauf er direkt das Bit/Byte II auslesen und die Lampe entsprechend betreiben kann (Schritt 11/Schritt 10) .

Konnte während der Orientierungsphase keine eindeutige Zuordnung zu einem der betrachteten Lampentypen erfolgen, sind verschiedene Szenarien möglich. Im einfachsten Fall wird die Lampe abgeschaltet und der Fehler wird offensichtlich. Alternativ kann die Lampe "blinkend" betrieben werden, wozu die Leistung der Lampe periodisch zwischen Nennleistung und z.B. 80% der Nennleistung verändert wird. Ebenso denkbar ist, dass zyklisch der Orientie- rungsmodus so lange wiederholt wird, bis der Orientierungsmodus erfolgreich ausgeführt wurde. Dazu wird nach

jedem Orientierungsmodus die Lampe für eine gewisse Zeit z.B. 5 Minuten ausgeschaltet um dann einen erneuten Versuch zu unternehmen. In allen geschilderten Szenarien wird das Bit I erst dann verändert, wenn eine erfolgrei- che Erkennung des Lampentyps erfolgt ist.

Sind in der Fertigung des EVGs nach der Programmierung des Microcontroller noch abschließende Funktionstests durchzuführen, darf hierbei noch nicht der Orientierungsmodus ausgeführt werden. Daher ist ein Zähler im Micro- Controller vorzusehen, der die Anzahl der Einschaltvorgänge speichert. Erst nachdem dieser Zähler einen vorgegebenen Wert erreicht, wird mit dem Orientierungsmodus begonnen. Welcher Lampentyp für den Betrieb der Lampe vor der Ausführung des Orientierungsmodus zugrunde gelegt wird, wird im Microcontroller anhand eines weiteren Bits bzw. Bytes während der Programmierung festgelegt.

Um das in dem Speicherelement abgespeicherte Bit I beeinflussen zu können, beispielsweise, um bei einem Lampen- typwechsel nicht das gesamte EVG austauschen zu müssen oder um zu überprüfen, welcher Lampentyp festgestellt wurde, weist das EVG vorteilhafterweise eine Kommunikationsschnittstelle auf. Diese kann beispielsweise durch einen LIN-Bus realisiert sein. Mittels dieser Kommunikationsstelle ist es möglich, beispielsweise das Bit I zu lö- sehen, oder in den „Orientierungsmodus nicht durchlaufen" - Zustand zurückzuversetzen. Mittels der Kommunikationsschnittstelle ist es jedoch nicht nur möglich auf das Bit I zuzugreifen, sondern auch das Bit/Byte II zu verändern oder weitere Betriebsparameter für Entladungslampen in dem Speicherelement des EVGs abzulegen. Dadurch können auch bei neu entwickelten Lampen die alten EVGs weiter-

verwendet werden, was einen sehr kostengünstigen Umstieg auf neue Lampen ermöglich.

Die bisher beschriebenen Ausführung ist insbesondere für EVGs vorteilhaft, die durch Schalten ihrer Versorgungs- Spannung ein und ausgeschaltet werden. Für EVGs, die dauerhaft an die Versorgungsspannung angeschlossen sind und beispielsweise durch eine zusätzliche Steuerleitung oder eine Kommunikationsschnittstelle in den aktiven Betriebszustand geschaltet werden, ist ein besonders einfaches Verfahren zur Beeinflussung des im Speicherelement gespeicherten Bits I möglich:

Diese Beeinflussung erfolgt durch vollständiges Spannungsfreischalten des EVGs, beispielsweise durch kurzzeitiges Abziehen des Steckers, der die Versorgungsspannung zum EVG führt. Als Speichertypen können nun auch flüchtige Speicher, beispielsweise RAM-Speicher zur Anwendung kommen. Nach dem Spannungsfreischalten kann entweder das Bit I bereits gelöscht sein, so dass ein Durchlaufen des Orientierungsmodus initialisiert wird. Es ist jedoch auch möglich, dass der Mikrokontroller im Fall eines Spannungsverlustes nach dem Wiederherstellen der Spannung ein Programm startet, das einen vollständiges Löschen der gespeicherten Bits bewirkt und nachfolgend den Orientierungsmodus neu startet, so dass auch über diesen Weg eine Beeinflussung der Bits I bzw. II möglich ist.

Offenbart wird ein Verfahren bzw. ein EVG, das universell für mehrere Typen von Entladungslampen einsetzbar ist, das zum Erkennen des Lampentyps einmalig beim ersten Einschalten einen Orientierungsmodus ausführt, währenddessen der Lampentyp erkannt wird.