用於操作放電燈的鎮流器電路的製作方法

2024-03-08 12:11:15 1

專利名稱：用於操作放電燈的鎮流器電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於操作放電燈的一種鎮流器電路，本發明尤其涉及一種電子放電燈鎮流器，它具有燈壽命狀態終點的電路保護。
背景技術：
為了保護電子鎮流器不會由於燈達到其壽命狀態終點流過鎮流器電路的過電流，現有技術的電子鎮流器設計成檢測燈壽命的終點並且一旦檢測到壽命終點，就限制鎮流器工作。日本專利特許公開No JP11-31594中公開了具有這種保護的電子鎮流器的典型實例。該公開的鎮流器利用電壓檢測器，檢測燈電壓，即燈兩端的電壓，用於確定燈電壓是否超過了燈達到其壽命終點所表示的預定閾值。然而，要求鎮流器的檢測器承受在起動燈時所施加的高電壓，因而必須採用能承受高電壓的電阻器等元件，增加了鎮流器的成本和有些龐大的組件。在另一個現有技術即美國專利No.5,925,990中解決了這一問題，其中，將檢測器配置成檢測與放電燈串聯插入鎮流器中的電容器兩端的電壓。雖然現有技術成功地避免了向檢測器施加高電壓，但是，檢測器必須構成為導出出現在電容器兩端電壓的變化寬度，以便確定燈壽命的終點。這個檢測燈壽命終點的方案要求更複雜的電路配置，附帶的增加製造成本。而且，隨著包括與放電燈串聯的電容器，用於放電燈的兩個輸出端子相對於鎮流器電路地線總是高電勢，這要求附加事故保護以便避免在更換放電燈時的電擊。

發明內容
從上述不足來看，本發明已經實現提供一種用於放電燈的鎮流器電路，能在燈達到其壽命終點時以簡單而成本有效的電路配置保護該電路，還確保安全更換該燈。根據本發明的鎮流器電路包括DC電壓電源，提供驅動DC電壓；一對第一和第二逆變器開關；和一串諧振電路，產生和提供高頻諧振電壓給放電燈。第一和第二逆變器開關串聯跨在DC電壓電源上並驅動交替地接通和斷開。第一逆變器開關定義高端開關(high-side switch)，而第二逆變器開關定義低端開關(low-side switch)，其一端與鎮流器電路的地線連接。諧振電路由電感器和電容器組成，通過阻隔電容器跨接在第二逆變器開關上，以便響應第一和第二逆變器開關的交替接通和斷開產生高頻諧振電壓。諧振電路的電容器適於跨接在放電燈上，用於向它提供諧振電壓。設置電壓比較器用來檢測作為放電燈達到其燈壽命終點的結果在鎮流器電路中出現的DC電壓，並將檢測的DC電壓與預定閾值進行比較，當DC電壓超過閾值時產生燈壽命終點信號。控制器與電壓比較器連接，控制器接收燈壽命終點信號並控制第一和第二逆變器開關，以便減小或停止饋送到放電燈的輸出功率。本發明的特徵在於DC傳感電容器跨在第二逆變器開關上與電阻器和阻隔電容器串聯，以便檢測DC電壓，其特徵還在於DC傳感電容器跨在諧振電路的電容器上與電阻器和諧振電路的電感器串聯，DC傳感電容器的一端與鎮流器電路的地線連接。由於DC傳感電容器與諧振電路外的阻隔電容器串聯，所以可以保持與諧振電路產生的並在起動燈時加在燈上的高電壓無關。從這點看，DC傳感電容器及其相關部分不必承受高電壓，因而可以是低成本的，以便減小鎮流器製造成本。而且，由於DC傳感電容器與諧振電路的電容器並聯，DC傳感電容器的一端與鎮流器電路的地線連接，所以在DC傳感電容器本身檢測的DC電壓可以直接表示該燈是否達到壽命終點，即簡單地將本身的DC電壓與閾值進行比較而不要求評價檢測電壓的變化寬度，從而簡化了確定燈壽命終點的電路配置還降低了製造成本，另外放電燈的一端可以保持為地電勢，用於降低在更換燈時的安全危險。
因此，本發明的主要目的是提供一種操作放電燈的改善的鎮流器電路，它能保護該電路不受燈壽命終點狀態影響，同時降低製造成本和確保燈的安全更換。
鎮流器電路可設計成操作至少兩個放電燈。為此，鎮流器電路包括至少兩串諧振電路，每個諧振電路由電感器和電容器組成，並且跨在第二逆變器開關上與阻隔電容器串聯。至少兩個諧振電路是跨在第二逆變器開關上相互並聯，用於提供得到的諧振電壓。每個諧振電路的電容器適於跨在每個放電燈上連接。還在鎮流器電路中包括至少兩個DC傳感電容器，每個DC傳感電容器跨在第二逆變器開關上與電阻器和每個阻隔電容器串聯。電壓比較器與至少兩個DC傳感電容器連接，並在任何一個DC傳感電容器的檢測的DC電壓超過閾值時提供燈壽命終點信號。
另一方案中，設置至少兩個諧振電路操作至少兩個放電燈，多個諧振電路跨在第二逆變器開關上與阻隔電容器公共串聯。單個DC傳感電容器跨在第二逆變器開關上與電阻器和公共阻隔電容器串聯，並提供指示任何一個燈是否達到壽命終點的DC電壓。這樣，只用一個DC傳感電容器就足以確定任何一個放電燈的燈壽命終點，簡化了電路設計。
最好地，旁路電阻器跨在第一逆變器開關上與阻隔電容器串聯，以便檢測因放電燈緩慢漏氣所造成的燈壽命終點。當發生緩慢漏氣使得燈無法維持工作時，旁路電阻器允許阻隔電容器釋放通過第二逆變器開關、DC電壓電源和旁路電阻器的電流，從而累積跨在DC傳感電容器上的DC電壓。這樣，可以用跨在DC傳感電容器上的DC電壓的存在成功地檢測燈壽命終點。
本發明的鎮流器電路最好包括逆變器控制器，它驅動第一和第二逆變器開關以變化的頻率接通和斷開。就此而論，鎮流器電路可以包括減光控制器和頻率控制器，減光控制器響應外部的減光命令產生減光信號，頻率控制器響應減光信號改變逆變器控制器的頻率，用於增加對燈的減光控制。
結合附圖從下面對優選實施例的描述中本發明的這些和其它優點將更清楚了。


圖1是根據本發明的優選實施例用於操作放電燈的鎮流器電路的電路圖；圖2是修改的鎮流器電路的電路圖；圖3是根據本發明的優選實施例的鎮流器電路的電路圖；和圖4是圖3的實施例的修改的鎮流器電路的電路圖。
具體實施例方式
現在參考圖1，顯示根據本發明的優選實施例用於操作放電燈的鎮流器電路。該鎮流器電路包括DC電壓電源10以及一對第一和第二逆變器開關21和22，DC電壓電源10提供恆定DC電壓，一對第一和第二逆變器開關21和22跨在DC電壓電源10上串聯並在逆變器控制器25的控制下由驅動器24驅動來交替地接通和斷開。第一逆變器開關11定義高端開關，而第二逆變器開關12定義低端開關，其一端與電路的地線連接。電路中還包括由電感器31和電容器32組成的一串諧振電路，電感器31和電容器32跨在第二逆變器開關12上與阻隔電容器26串聯，電容器32的一端與地線連接。向電容器36供給由第一和第二開關11和12的交替接通和斷開產生的高頻諧振電壓，跨電容器36兩端連接放電燈40。
DC傳感電容器51跨在第二逆變器開關12兩端與電阻器52和阻隔電容器26串聯。將跨在DC傳感電容器51上檢測的電壓饋送給電壓比較器53，電壓比較器53將檢測的電壓與預定的正和負閾值進行比較，並在檢測到的正DC電壓超過正的閾值或低於負的閾值時給出燈壽命終點信號。一旦從電壓比較器53收到燈壽命終點信號，逆變器控制器25就響應而控制第一和第二逆變器開關，以便降低或停止向放電燈40提供輸出功率。
在正常工作狀態下，跨在DC傳感電容器51上出現以0電壓對稱的方波形式的AC電壓，且在1/2的負荷比驅動第一和第二逆變器開關時，峰值電壓是從DC電壓電源10供給的DC電壓的1/2。因而，DC傳感電容器5 1不累積DC電壓。可以選擇電容器51和電阻器52給出時間常數，它相對於逆變器開關的工作頻率足夠長，使得跨DC傳感電容器51隻出現基本為0的電壓而電路處於正常工作狀態。
然而另一方面，當由於燈40中的發光材料耗盡而燈達到其壽命終點時，燈進入半波放電模式。結果，取決於半波放電的方向，加在DC傳感電容器兩端的電壓以來自DC電壓源的DC電壓的一半以上或以下的峰值電壓附加增加或降少而上移或下移。這樣，電容器51充電以便累加相應於加在電容器兩端的AC電壓相對0電壓電平的偏移量的DC電壓。在比較器53將得到的DC電壓與正和負閾值之一比較，使得比較器53發出指示該燈達到其燈壽命狀態終點的燈壽命終點信號。一旦出現燈壽命終點信號，逆變器控制器25就響應來限制或中止第一和第二逆變器開關的開關操作，從而降低或中止饋送給放電燈的輸出功率，因此保護該電路沒有流過該電路的過電流。
注意，由於負責檢測DC電壓的DC傳感電容器51和電阻器52連接在電感器30和電容器31的諧振電路以外的電路中，這些部件可以基本不受在起動該燈時在諧振電路產生的高電壓損害，因而是成本有效的。而且，因為定義與燈40的連接的一端的電容器31的一端保持在地電位，所以在更換燈時鎮流器電路是足夠安全的，並且對於家庭使用是有利的。
鎮流器電路還包括頻率控制器61和減光控制器62，減光控制器62具有接收變化電壓的外減光信號的端子63。響應減光信號，頻率控制器61工作來變化工作頻率，即第一和第二逆變器開關接通和斷開用於使燈減光時的頻率。就此而論，第一和第二逆變器開關21和22以均衡的佔空比驅動，使得即使在為了減光目的改變開關的工作頻率時，在阻隔電容器26兩端的電容也保持恆定同時該燈處於正常工作狀態，能夠一致的檢測燈壽命終點。
圖2表示修改的鎮流器電路，除了旁路電阻器54跨在逆變器開關11兩端與阻隔電容器26串聯並同時與電阻器52和DC傳感電容器51串聯之外，它與上述實施例等同。為了檢測由於燈40的慢性洩漏造成的燈壽命終點的目的，增加旁路電阻器54。慢性洩漏典型地是由燈的封裝中的針孔造成的，並導致無法保持燈放電。在慢性洩漏事件中，阻隔電容器26在第二逆變器開關12接通時通過開關12、DC電壓電源10和旁路電阻器54的路徑放電，以便在阻隔電容器26兩端產生DC電壓分量，該DC電壓分量再通過電阻器52給DC傳感電容器51充電。這樣，在半波放電模式下，電壓比較器53作出響應以輸出燈壽命終點信號，以便限制或停止供給輸出功率，用於保護鎮流器電路。
圖3表示根據本發明的另一個優選實施例的鎮流器電路，它除了將電路設計成操作兩個燈並設有兩個諧振電路之外與上述實施例類似。第一諧振電路由電感器30-1和電容器31-1組成，它們跨在第二逆變器開關22兩端與阻隔二極體26-1串聯，同時第二諧振電路由也跨在第二逆變器開關22兩端與阻隔二極體26-2串聯的電感器30-2和電容器31-2串聯。電容器31-1和31-2分別跨在燈40兩端連接，電容器的一端與地線連接。與兩個諧振電路相關，設有兩個DC電壓傳感網絡，每個網絡由DC電壓傳感電容器51-1、51-2和電阻器52-1、51-2組成，它們跨在第二逆變器開關22兩端與阻隔電容器261-、26-2串聯，DC電壓傳感電容器的一端與電路的地線連接。而且，為了檢測除發光材料耗盡之外因慢性洩漏造成的燈壽命終點，旁路電阻器54-1、54-2跨在第一逆變器開關21兩端與阻隔電容器26-1、26-2串聯。連接電壓比較器53用來接收在每個DC傳感電容器51-1、51-2兩端出現的電壓，並在任何電容器檢測的DC電壓超過正閾值或低於負閾值時發出燈壽命終點信號。一旦收到燈壽命終點信號，逆變器控制器25就響應起動驅動器24，限制或中止饋送給該燈的輸出功率，從而保護鎮流器電路沒有在相反情況下產生的過電流。
圖4表示與圖3的實施例等同的修改的鎮流器電路，但它安排成在操作兩個燈40時利用單個DC電壓傳感網絡來代替兩個網絡。類似的部件用類似的標號表示。該修改中，由電感器30-1、30-2和電容器31-1、31-2組成的兩個諧振電路的每個諧振電路跨在第二逆變器開關22兩端與公共阻隔電容器26串聯，單個DC電壓傳感網絡由跨在第二逆變器開關22兩端與阻隔電容器26串聯的DC傳感電容器51和電阻器52組成。只利用一個旁路電阻器54跨在第一逆變器開關21兩端與公共阻隔電容器26串聯，以便檢測由於燈的慢性洩漏造成的燈壽命終點。這樣，電壓比較器53可以使用由電容器51和電阻器52組成的單個DC電壓傳感網絡檢測這兩個燈的每個燈壽命終點。
應當注意，該燈可以是包括螢光燈的任何適合的氣體放電燈。為了操作螢光燈，鎮流器電路附加配備有常規的預熱電路，用於預熱燈的燈絲。而且，上述實施例和修改的鎮流器電路可以修改成操作兩個以上的燈，這仍在本發明的範圍之內。本申請是基於並要求2000年9月6日在日本提交的日本專利特許公開No.2000-270458的優先權，其全文特意引用在此供參考。
權利要求
1.一種用於操作放電燈的鎮流器電路，所述鎮流器包括提供驅動DC電源電壓的DC電壓電源；第一和第二逆變器開關，跨在DC電壓電源兩端串聯並受驅動交替地接通和斷開，所述第一逆變器開關定義高端開關，所述第二逆變器開關定義低端開關，其一端與鎮流器電路的地線連接；由電感器和電容器組成的一串諧振電路，所述串諧振電路通過阻隔電容器跨接在所述第二逆變器開關上，以便響應所述第一和第二逆變器開關的交替接通和斷開產生高頻諧振電壓，所述電容器適於跨接在所述放電燈上，用於向其提供諧振電壓；電壓比較器，檢測作為放電燈達到其燈壽命終點的結果的鎮流器電路中出現的DC電壓，並將所述DC電壓與預定閾值比較，當檢測的DC電壓超過所述閾值時產生燈壽命終點信號，和控制器，連接用來接收所述燈壽命終點信號並控制所述第一和第二逆變器開關，以便減小或停止饋送給所述放電燈的輸出功率；其中所述鎮流器電路包括跨在所述第二逆變器開關兩端與電阻器和所述阻隔電容器串聯的DC傳感電容器，以便檢測所述DC電壓，和所述DC傳感電容器是跨在所述諧振電路的電容器兩端與所述電阻器和所述電感器串聯，同時其一端與所述地線連接。
2.根據權利要求1所述的鎮流器電路，其中所述電路包括至少兩個串聯諧振電路，每個諧振電路由電感器和電容器組成，跨在所述第二逆變器開關兩端與阻隔電容器串聯，所述至少兩個諧振電路跨在所述第二逆變器開關兩端彼此並聯，用於向至少兩個放電燈提供得到的諧振電壓。每串所述諧振電路的電容器適於跨在每個所述放電燈兩端連接，所述鎮流器電路包括至少兩個DC傳感電容器，每個DC傳感電容器跨在所述第二逆變器開關兩端與電阻器和每個所述阻隔電容器串聯，和所述電壓比較器與所述至少兩個DC傳感電容器連接，並在任何一個DC傳感電容器檢測的DC電壓超過所述閾值時提供燈壽命終點信號。
3.根據權利要求1所述的鎮流器電路，其中所述電路包括至少兩串諧振電路，每串諧振電路由電感器和電容器組成，並且它們跨在所述第二逆變器開關兩端共同與阻隔電容器串聯，所述至少兩個諧振電路跨在所述第二逆變器開關兩端彼此並聯，用於向至少兩個放電燈提供得到的諧振電壓，每串所述諧振電路的電容器適於跨在所述放電燈兩端連接，和所述電路包括單個DC傳感電容器，它跨在所述第二逆變器開關兩端與電阻器和所述公共阻隔電容器串聯。
4.根據權利要求1所述的鎮流器電路，其中旁路電阻器跨在所述第一逆變器開關兩端與所述阻隔電容器串聯。
5.根據權利要求1所述的鎮流器電路，包括逆變器控制器，驅動第一和第二逆變器開關以變化的頻率交替地接通和斷開；減光控制器，響應外減光命令產生減光信號；和頻率控制器，響應所述減光信號變化所述頻率。
全文摘要
一種用於放電燈的鎮流器電路，能在燈達到其壽命終止時以成本有效的電路配置保護電路。該電路包括DC電壓傳感網絡，用於讀出顯示該燈達到其壽命終止的結果的DC電壓。一旦讀出的DC電壓超過閾值時，就進行控制限制或停止向燈供應輸出功率，用於保護鎮流器電路而不產生過電流。傳感網絡由DC傳感電容器和電阻器組成，DC傳感電容器和電阻器在諧振電路以外的電路中連接，諧振電路用於產生高頻電壓操作該燈。這樣，DC傳感電容器可以保持與諧振電路產生的高電壓無關並且是低成本的，用於降低製造成本。
文檔編號H05B41/24GK1483301SQ01815212
公開日2004年3月17日 申請日期2001年9月5日 優先權日2000年9月6日
發明者西本和弘, 信, 濱本勝信, 光, 水川宏光 申請人:松下電工株式會社