雙態hid運行的製作方法
2023-09-20 14:11:45
專利名稱：雙態hid運行的製作方法
技術領域：
本發明涉及採用高強度放電燈的照明系統。更具體地，本發明涉及以多個輸出強度來運行高強度放電燈的改進的方法。
高強度放電燈(HID)越來越多地在大型和小型的室內和室外設施的多用途照明應用中得到使用。通常，HID燈包括高壓鈉(HPS)燈、金屬滷化物(MH)燈和陶瓷MH燈。用於HID燈運行的電子鎮流器常常利用低頻(～100Hz)方波燈電流。已知包含高頻(HF)分量的驅動電流可在HID燈中引起聲共振。所以，在HID鎮流器單元中的高頻(10kHz～1MHz)脈動電平被保持為非常低，以避免可在HID燈中誘發聲共振的HF有功分量。還已知對聲共振的敏感度與燈的運行壓力和功率密度有關。通常，HID燈在較高的運行壓力下對聲共振更敏感。
HID燈的電極性能與HID燈的驅動電流電平和工作頻率非常相關。通常知道，當HID驅動電流電平減小時，諸如在變暗的情形下，燈的電極不能充分地完成任務。使用低頻方波來將HID燈變暗可導致電弧管的閃爍、變黑或甚至燈完全熄滅。所以，根據燈的額定的功率輸出和電極設計，HID燈的輸出強度範圍是受限的。
所以，希望提供一種克服了這些和其它限制的運行HID燈的方法。
按照本發明，提供了一種用於提供HID燈系統的雙態功率運行的方法。該方法規定確定功率模式控制選擇，其中高功率模式和低功率模式是可選擇的。該方法還規定根據所確定的功率模式控制選擇來確定用以生成驅動信號的調製、根據所確定的調製來生成驅動信號、以及把生成的驅動信號施加到HID燈。
本發明還提供了一種用來提供HID燈系統的雙態功率運行的系統。該系統包括用於確定功率模式控制選擇的裝置、和用於根據所確定的功率模式控制選擇來確定用以生成驅動信號的調製的裝置。
按照本發明的另一個方面，提供了一種具有用於HID燈系統的雙態功率運行的指令的計算機可讀媒體。提供了用於確定功率模式控制選擇的指令、和用於根據所確定的功率模式控制選擇來確定用以生成驅動信號的調製的指令。
通過以下結合附圖閱讀的示例性實施例的詳細描述，將明白本發明的上述的和其它的特徵和優點。詳細描述和附圖僅僅是說明本發明而不是限制本發明，本發明的範圍由所附的權利要求及其等價物來定義。
圖1是雙態HID系統的方框圖。
圖2是雙態HID鎮流器的方框圖。
圖3圖示了如圖2中的HID驅動器電路的實施例和按照本發明的信號模式。
圖4是按照本發明的、用於提供HID燈系統的雙態功率運行的過程的流程圖。
在以下的描述中，術語「耦合」是指在被連接的事物之間的直接連接、或者是指通過可能如所清楚指示的顯示的或可能未顯示的一個或多個有源或無源器件的連接。
圖1是雙態HID系統的方框圖。圖1圖示了雙態HID系統100，它包括雙態HID鎮流器120(此後稱為鎮流器)和HID燈130。雙態HID鎮流器被顯示為耦合到HID燈130。鎮流器120的實施例將參照圖2和3被更詳細地描述。
雙態HID鎮流器120通常包括幾個部件，它們一起工作，以提供功率模式控制並且把功率信號以兩個選定的功率電平供應給HID燈130。鎮流器120被安排來確定功率模式控制選擇、根據所確定的功率模式控制選擇來確定用以生成驅動信號的調製、根據所確定的調製來生成驅動信號、以及把生成的驅動信號施加到HID燈130。該驅動信號典型地代表用於HID燈130的兩個可配置的運行功率電平的其中一個。在一個實施例中，雙態HID系統100的低功率模式包括用低功率高頻方波驅動HID燈130以使HID的運行變暗。
HID燈130是例如象金屬滷化物(MH)、陶瓷MH、和高壓鈉(HPS)類型的高強度放電燈。HID燈可以具有任何的全功率額定瓦數。在一個實施例中，HID燈是能夠通過使用本發明的雙態HID系統100和方法以全功率(400W)或以約100W的被減小的功率電平運行的400W陶瓷MH。
圖2是如在圖1的鎮流器120中的雙態HID鎮流器的方框圖。圖2圖示了雙態HID鎮流器120，它包括模式控制系統221、供電電源222、和HID驅動器電路220。模式控制系統221被顯示為包括高頻/低頻(HF/LF)選擇控制223和過渡點選擇控制224。在圖2上，模式控制系統221被顯示為耦合到供電電源222。供電電源222被顯示為耦合到HID驅動器電路220。在可被利用來生成高頻方波的雙態HID鎮流器120的各種部件的至少一個之中包含有振蕩器電路。在一個實施例中，使雙態HID鎮流器能夠產生大約40Hz到1MHz以上的方波功率信號。本領域已知的許多附加部件可被包括在雙態HID鎮流器120中，但為了簡明起見而被省略。
在運行時，模式控制系統221確定功率模式控制選擇、以及根據功率模式控制選擇來確定用以生成驅動信號的調製。HF/LF選擇控制223使能在鎮流器120的高頻和低頻運行之間進行選擇。過渡點選擇控制224使能在高的和低的功率運行模式之間的過渡點的選擇。希望允許調節功率模式過渡點，以使得功率電平對於特定的HID燈130是最佳的。
在一個實施例中，過渡點控制224允許對在HID燈130照明範圍的低端和高端之間的過渡進行連續可變的設置。模式控制系統221例如可包括具有用戶輸入端的分立電路、微控制器、和軟體模塊。在一個實施例中，模式控制系統221包括具有指令組的微控制器，其中該指令組能夠配置模式控制系統221以用於有不同結構和輸出額定值的多種HID燈的雙態低功率/高功率運行。在另一個實施例中，可以包括用戶接口以用於對模式控制系統221進行調節。在再一個實施例中，模式控制系統221可以在製造時被預先配置。
供電電源222把來自原始電源的功率耦合到HID驅動器電路220。供電電源222可以是穩壓或非穩壓的電源。在一個實施例中，供電電源222是開關模式類型，該類型允許減小體積、重量、成本和產生的熱量。在另一個實施例中，供電電源222由模式控制系統221控制。在這個實施例中，模式控制221發送包含調製信號指令信息的信號，供電電源222使用該信號來產生調製的輸出信號，以驅動HID驅動器電路220。
HID驅動器電路220把來自供電電源222的功率耦合到HID燈130。HID驅動器電路220可以是能夠提供高頻和低頻方波信號到HID燈130的任何電路裝置。在圖3所示的實施例中，HID燈驅動器220是半橋式換向順向(half-bridge-commtating-forward，HBCF)電路配置。本領域技術人員將會看到，許多其它電路配置可被使用於驅動器電路220，例如象FBCF和下變頻器拓撲。
圖3圖示了HID驅動器電路和相應的信號模式300。燈驅動器電路220包括電晶體T1和T2、二極體D1和D2、電感器L、以及電容器C1和C2。HID燈130被顯示為耦合到驅動器電路220。應當指出，在圖3的實施例中，電容器C1和C2通常具有非常大的電容量。
在運行時，圖3的驅動器電路220讓信號A和B分別施加到電晶體T1和T2的基極。通常，信號A和B是周期信號，包括取決於鎮流器120的功率模式配置的脈衝串和方波。取決於輸入信號A和B，驅動器電路220可在兩個完全不同的模式，即低頻高功率模式和高頻低功率模式下運行。
在HF模式310下，信號A和B是有相同頻率、具有180度相位滯後的方波。通常，在HF模式310下，信號A和B具有大約20-110kHz的頻率，雖然對於某些應用來說，接近1MHz或更高的頻率是有利的。信號A和B同時施加到驅動器電路220，產生了跨HID燈130兩端的、頻率與HID燈基本相似的輸出信號。在高功率條件下，HF驅動信號通常將在HID燈130中造成聲共振。然而，減小HF驅動信號的驅動信號功率電平則允許HID 130以大大減小的輸出功率運行，而沒有燈諧振、燈閃爍、燈管變黑和低功率LF方波運行的其它異常副作用。
在LF模式320下，信號A和B包括高功率HF方波的周期性脈衝串。短脈衝串以取決於想要的驅動頻率的、有規則的間隔呈現，以及在脈衝串之間的間隔期間下降到零。信號A和信號B的脈衝串相交替。脈衝串通常包含高頻方波的幾個循環，後面跟隨等於幾倍高頻方波周期的零輸出周期。信號施加到驅動器電路220產生了跨HID燈130兩端的LF輸出信號。通常，在LF模式320下，最終得到的驅動信號頻率大約為40-10000Hz。所以，驅動器電路220能夠對HID燈進行雙態功率驅動，提供LF高功率運行和HF低功率運行，而沒有聲共振或閃爍和燈燒毀。
在以下的過程說明中，某些步驟可以被組合、被同時地或按不同次序地執行，而並不背離本發明。
圖4是用於提供HID燈系統的雙態功率運行的過程的流程圖。通常，雙態HID系統100包括鎮流器120和HID燈130。過程400在步驟410開始。在步驟410，確定功率模式控制選擇。功率模式控制選擇可以是自動化過程或用戶選擇。功率模式確定可以在任何時間進行，例如象在HID燈130正在運行時進行。在一個實施例中，用戶選擇高功率或低功率HID燈130運行。在另一個實施例中，選擇從高功率模式到低功率運行的過渡點。在再一個實施例中，微控制器確定功率模式和/或過渡點的選擇。在又一個實施例中，過渡點在HID燈130運行功率輸出電平的範圍內是可配置的。
在步驟420，根據在步驟410中所確定的功率模式控制選擇來確定用以生成驅動信號的調製。調製確定可以在確定功率模式控制選擇後的任何時間進行。調製確定可以是模擬或數位化過程，或二者的組合。通常，調製確定牽涉到確定對於產生HF低功率驅動信號或LF高功率驅動信號所必須的周期信號頻率和信號功率電平。模式控制系統221可被利用來確定調製。
在步驟430，根據所確定的調製來生成驅動信號。驅動信號可以在步驟420確定調製後的任何時間生成。生成驅動信號典型地牽涉到把調製的功率信號耦合到驅動器電路220。
在步驟440，在步驟430生成的驅動信號被施加到HID燈130。驅動信號在生成後的任何時間被施加，且通常隨著驅動信號生成的連續過程而發生。
雖然已顯示和描述了本發明的優選實施例，但對於本領域技術人員來說，將出現許多變例和替換實施例。因此，打算僅僅依照所附的權利要求來限制本發明。
權利要求
1.一種用於提供HID燈系統的雙態功率運行的方法，包括確定功率模式控制選擇；根據所確定的功率模式控制選擇來確定用以生成驅動信號的調製；根據所確定的調製來生成驅動信號；以及把生成的驅動信號施加到HID燈。
2.權利要求1的方法，其中功率模式控制是可在高功率模式與減小的功率模式之間選擇的。
3.權利要求1的方法，其中響應於確定高功率模式控制選擇，生成的驅動信號是低頻方波。
4.權利要求1的方法，其中響應於確定低功率模式控制選擇，生成的驅動信號是高頻方波。
5.權利要求1的方法，其中確定功率模式選擇包括確定用於在高功率模式與低功率模式之間切換的功率模式過渡點。
6.權利要求5的方法，其中功率模式過渡點是可選擇的。
7.權利要求5的方法，其中功率模式過渡點是可變的。
8.權利要求1的方法，所述驅動信號是使用HBCF電路生成的。
9.權利要求8的方法，其中確定調製包括產生第一調製信號和第二調製信號，用於使HBCF電路能夠生成驅動信號。
10.權利要求9的方法，其中第一調製信號和第二調製信號包括具有相同頻率但相反相位的高頻方波信號，以及其中所述信號被同時施加到HBCF以生成高頻驅動信號。
11.權利要求9的方法，其中第一調製信號和第二調製信號包括與零信號相交替的高頻方波信號，其中第一和第二調製信號被施加到HBCF以生成低頻驅動信號。
12.一種具有用於提供HID燈系統的雙態功率運行的計算機可執行指令的計算機可讀媒體，包括用於確定功率模式控制選擇的計算機可讀代碼；以及用於根據所確定的功率模式控制選擇來確定用以生成驅動信號的調製的計算機可讀代碼。
13.權利要求12的計算機可讀媒體，其中功率模式控制是可以在全輸出功率HID燈運行與減小的輸出功率HID燈運行之間選擇的。
14.權利要求12的計算機可讀媒體，其中確定功率模式選擇包括確定用於在高功率模式與低功率模式之間切換的功率模式過渡點。
15.權利要求14的計算機可讀媒體，其中功率模式過渡點是可變的。
16.權利要求12的計算機可讀媒體，其中調製包括當HID燈可選擇地以全功率運行時的低頻周期信號，以及其中調製包括當HID燈可選擇地以減小的功率運行時的高頻周期信號。
17.權利要求12的計算機可讀媒體，其中低頻周期信號包括方波。
18.權利要求12的計算機可讀媒體，其中高頻周期信號包括方波。
19.一種用來提供HID燈系統的雙態功率運行的系統，包括用於確定功率模式控制選擇的裝置，其中高功率模式和低功率模式是可選擇的；以及用於根據所確定的功率模式控制選擇來確定用以生成驅動信號的調製的裝置。
全文摘要
HID燈系統的雙態功率運行。確定功率模式控制選擇，其中高功率模式和低功率模式是可選擇的。根據所確定的功率模式控制選擇來確定用以生成驅動信號的調製。根據所確定的調製來生成驅動信號。然後，生成的驅動信號被施加到HID燈。還提供了一種運行HID燈的方法。利用可選擇的功率信號把功率耦合到HID燈，其中功率信號可選擇來用於全功率或減小的功率運行。
文檔編號H05B41/392GK1729728SQ200380106711
公開日2006年2月1日 申請日期2003年12月12日 優先權日2002年12月20日
發明者O·多伊爾洛, R·范德沃爾特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司