用於操作高壓燈的電路和方法
2023-10-18 11:20:14 1
專利名稱：用於操作高壓燈的電路和方法
技術領域：
本發明涉及用於操作高壓放電燈的電路和方法。所述電路和方法可以例如用於在 汽車工業中使用的高壓放電燈。
背景技術：
WO 98/106M中公開了用於操作高壓放電燈的電路布置。該電路布置提供有第一 電容性裝置和換向器，該換向器用於從存在於第一電容性裝置兩端的DC電壓生成通過高 壓放電燈的低頻交變電流。該換向器包括負載分支和耦合到第一電容性裝置的輸入端，負 載分支包括用於連接高壓放電燈和電感性裝置的端子。第一電容性裝置由分支K進行分 路，分支K包括第二電容性裝置和單向元件的串聯電路，該單向元件用於阻斷第二電容性 裝置對第一電容性裝置進行充電的電流。可以在第二電容性裝置上產生的電壓脈衝大部分取決於電感性裝置中的電流。
發明內容
本發明的目的是提供一種其中電壓脈衝被更好地控制的改進的電路或者上述電 路的替換電路。按照本發明的實施例，提供一種用於操作高壓放電燈的電路，該電路包括 用於連接到供電電壓源的輸入端；
耦合到所述輸入端的第一電容性裝置；
耦合到所述輸入端與第一電容性裝置並聯的第二電容性裝置；以及 第一電容性裝置和第二電容性裝置之間的可開關元件，用於阻斷使用中的第二電容性 裝置對第一電容性裝置進行充電的電流；
用於連接高壓放電燈和電感性裝置的輸出端；
耦合到所述輸入端和所述輸出端的換向器，用於當燈連接到所述輸出端時向高壓放電 燈提供交變電流；其中該電路包括用於在交變電流的半周期的後面部分(later part)向輸 出端提供電流脈衝的脈衝源。通過在交變電流的半周期的後面部分利用脈衝源提供電流脈衝，恰好在換向器切 換電流之前電感性裝置中的電流可得到控制。恰好在換向之前電感性裝置中的電流決定第 二電容性裝置上的電壓脈衝，並且通過利用電流脈衝控制電流，可在換向期間控制電壓脈 衝。控制電壓脈衝是有利的，因為它在高壓放電燈的重燃(re-ignition)中起到重要作用。按照本發明的實施例，脈衝源被構造和被布置用於提供與所述交變電流方向相同 的電流脈衝。恰好在換向之前額外電流可以在高壓放電燈上產生電壓脈衝，其幫助該燈換 向以及可以防止燈的閃爍。按照本發明的實施例，脈衝源被構造和被布置用於提供與所述交變電流方向相反 的電流脈衝。結果將是在電感性裝置中的電流較小以及在第二電容性裝置上的電壓脈衝較 小。這在燈中的電流可能已經高於燈的正常操作期間的電流以啟動燈的升高(rim-up)階段中可能是有利的。恰好在換向之前相反方向的脈衝可以限制換向器上的電壓脈衝。由於 升高階段的較高電流，換向器可能被換向器上的很大的電壓脈衝破壞。所述電路可以包括用於將換向器的交變電流與脈衝源的脈衝同步的控制器。所 述脈衝將被同步，使得電流脈衝將在交變電流的半周期的後面部分流動從而影響電感性裝 置。該控制器可以控制可開關元件，該可開關元件例如可以是場效應發射器(FET)。該控制 器可以被構造和被布置成控制所述開關以便按照提供給控制器的可編程存儲器上所預編 程的那樣在第一電容性裝置和第二電容性裝置上分配電荷。可開關元件可以是可以根據電 流方向在閉合和斷開狀態之間進行切換的二極體。按照本發明的另一實施例，提供一種用於操作高壓放電燈的方法，該方法包括 提供供電電壓給電路的輸入端；
對耦合到輸入端的第一電容性裝置充電；
對耦合到該輸入端與第一電容性裝置並聯的第二電容性裝置充電； 阻斷使用中的第二電容性裝置對第一電容性裝置充電的電流； 利用換向器在輸入端的極之間切換以便向用於連接高壓放電燈和電感性裝置的輸出 端提供交變電流；其中在交變電流的半周期的後面部分提供脈衝。本發明的這些和其它方面根據下文描述的實施例將很清楚，並且參考下文描述的 實施例得以說明。
本發明的實施例將參考附圖更為詳細地解釋，其中
圖1描繪了按照本發明的用於操作高壓放電燈的電路的電路圖； 圖加-c描繪了示出用於操作高壓放電燈的電路圖中的電流和信號的圖； 圖3a_c描繪了示出按照本發明實施例的用於操作高壓放電燈的電路圖中的電流和信 號的圖如-c描繪了示出按照本發明另一實施例的用於操作高壓放電燈的電路圖中的電流 和信號的圖。
具體實施例圖1描繪了按照本發明的用於操作高壓放電燈的電路的電路圖。所述電路圖包括 電感器和高壓放電燈，不過，該電路、電感器和燈也可以提供為單獨的單元。DC-DC轉換器DC在電路的輸入端上提供DC電流並且可以是可調節的以提供用於 操作電路的適當電流。輸入端被耦合到第一電容器和第二電容器C1、C2。C2可以小於Cl， 例如C2可以是Cl的1/10。在Cl為470nF以及C2為22nF或47nF時已經獲得好的結果。 作為電容器的替換產品，可以使用任何電存儲器(如電池)來作為電容性裝置，不過由於電 容器簡單，可以優選電容器。在電容器之間，二極體Dl被耦合在電路中。輸入端還耦合到換 向器BR(換向橋)以便生成AC電流，該AC電流經由電感器Ll被提供給高壓放電燈La。換 向器BR可以例如包括4個場效應電晶體(FET)。兩個FET可斷開的同時另外兩個可閉合。 通過斷開閉合的FET以及閉合斷開的FET，可在輸出端上產生交變電流。控制器Con向換向 器BR提供信號用於AC電流的換向定時。控制器Con還連接到DC-DC轉換器DC以便同步DC-DC轉換器DC可以利用電晶體BR的換向在輸入端上提供的電流脈衝。該電流脈衝可以 被定時，使得它將恰好在換向之前發生，從而該電流脈衝將導致換向期間由電感器Ll導致 的電壓脈衝。控制器的更為詳細的電路圖在US5608^4中公布，其通過引用合併於此。 US5608294的圖2公開了裝置III，其可以提供用於換向器BR的控制信號以及同時提供同 步信號以經由驅動器電路控制DC-DC轉換器DC的電流脈衝，從而在輸出端上產生電流脈 衝。圖加-c描繪了示出用於操作高壓放電燈的電路圖中的電流和信號的圖。圖加示 出了 DC轉換器可以在電路的輸入端上傳遞的作為時間的函數的不變電流。圖2b公開了控 制器Con可以提供給換向器BR的作為時間的函數的信號。該信號在高和低(零信號)電壓 之間交替，其將控制換向器交替DC電流以產生AC電流。圖2c中示出了最終的交變燈電流。圖3a_c描繪了示出按照本發明實施例的用於操作高壓放電燈的電路圖中的電流 和信號的圖。圖3a示出了 DC轉換器可以在電路的輸入端上傳遞的作為時間的函數的不變 電流。該電流是不變的，除由DC-DC轉換器產生的正電流脈衝之外。圖北公開了控制器 Con可提供給換向器BR的作為時間的函數的信號。該信號相對於圖2b的信號不被改變。 圖3c中示出了具有換向前的電流脈衝的最終交變燈電流。該電流脈衝導致恰好在換向之 前的燈中較高的電流，其經由電感器L導致存儲在第二電容器中的較高的電壓脈衝。該較 高的電壓脈衝在高壓放電燈的重燃中是有利的。換向期間的高壓脈衝可以避免燈的閃爍。 這對於使用較久的燈(其中燈電壓比新燈的高並且燈電流比新燈的低)也是有利的，因為使 用較久的燈需要較高的電壓脈衝以便重燃，這在現在可以發生。圖如-c描繪了示出按照本發明另一實施例的用於操作高壓放電燈的電路圖中的 電流和信號的圖。圖如示出了 DC轉換器可以在電路的輸入端上傳遞的作為時間的函數的 不變電流。該電流是不變的，除由DC-DC轉換器產生的負電流脈衝之外。圖4b公開了控制 器Con可提供給換向器BR的作為時間的函數的信號。該信號相對於圖2b的信號不被改變。 圖如中示出了具有換向前的負電流脈衝的最終交變燈電流。該電流脈衝恰好在換向之前 導致燈中較低的電流，其經由電感器L導致存儲在第二電容器中的較低的電壓脈衝。該較 低的電壓脈衝在燈的升高階段期間可以是有利的。在升高期間，燈電流可能比正常操作期 間高的多。較高的升高電流可以經由電感器Ll和電容器C2在換向器上產生很高的電壓脈 衝。實際上，在升高期間的電壓脈衝可能很高以致換向器可能被破壞。負電流脈衝可以避 免升高期間換向器被破壞。通過選擇不變脈衝，還可以組合正脈衝和負脈衝的想法。例如，燈的最佳升高電流 可以是4A，以及燈的正常操作電流可以是1A。不變電流脈衝可以被選擇為2A，使得在升高 期間，2A的負電流脈衝是必要的，以及在正常操作期間，IA的正脈衝對於得到2A電流是必 要的。在升高期間，負電流脈衝保護換向器，以及在正常操作期間，正電流脈衝避免燈的閃爍。作為替換方案，可以利用調節控制器在交變電流的半周期的後面部分獨立調節電 流脈衝。該調節控制器可以依賴於燈的使用年限使正電流脈衝較高，因為使用較久的燈較 難以重燃。該調節控制器還可以在燈變暗的情況下提供較高的正電流脈衝，因為在燈變暗 期間閃爍機會增加。
作為另一替換方案，可以使用可開關元件(像例如場發射發射器FET這樣一類的)。 該FET將代替圖1中的二極體D1，並且可以控制電壓脈衝在第二電容器和第一電容器上的 分布。例如，在電流高於正常操作期間的電流的升高期間，存在由太高的電壓脈衝破壞可開 關發射器的風險。如果FET處於閉合狀態，則電流將流過FET，並且電壓脈衝將分布在兩個 電容器上，這將限制電壓脈衝並保護換向器而無需使用負電流脈衝。這可在提供給控制器 的存儲器中被預編程。
權利要求
1.一種用於操作高壓放電燈的電路，包括 用於連接到供電電壓源的輸入端；耦合到所述輸入端的第一電容性裝置；耦合到所述輸入端與第一電容性裝置並聯的第二電容性裝置；以及 第一電容性裝置和第二電容性裝置之間的可開關元件，用於阻斷使用中的第二電容性 裝置對第一電容性裝置進行充電的電流；用於連接高壓放電燈和電感性裝置的輸出端；耦合到所述輸入端和所述輸出端的換向器，用於當燈連接到所述輸出端時向高壓放電 燈提供交變電流；其中該電路包括用於在交變電流的半周期的後面部分向輸出端提供電流脈衝的脈衝源。
2.按照權利要求1的電路，其中脈衝源被構造和被布置用於提供與所述交變電流方 向相同的電流脈衝。
3.按照權利要求1的電路，其中脈衝源被構造和被布置用於提供與所述交變電流方 向相反的電流脈衝。
4.按照權利要求1的電路，其中可開關元件是可以根據電流方向在閉合和斷開狀態 之間進行切換的二極體。
5.按照權利要求1的電路，其中所述電路包括用於將換向器的交變電流與脈衝源的 脈衝同步的控制器。
6.按照權利要求5的電路，其中所述可開關元件可以利用控制器進行控制。
7.按照權利要求6的電路，其中所述可開關元件是場效應發射器(FET)。
8.按照權利要求6的電路，其中所述控制器被構造和被布置成控制所述可開關元件 以便按照提供給控制器的可編程存儲器上所預編程的那樣在第一電容性裝置和第二電容 性裝置上分配電荷。
9.按照權利要求1的電路，其中所述電容性裝置是電容器，並且第二電容性裝置具有 比第一電容性裝置小的電容。
10.一種用於操作高壓放電燈的方法，該方法包括 提供電源電壓給電路的輸入端；對耦合到輸入端的第一電容性裝置充電；對耦合到該輸入端與第一電容性裝置並聯的第二電容性裝置充電； 利用第一電容性裝置和第二電容性裝置之間的可開關元件阻斷使用中的第二電容性 裝置對第一電容性裝置充電的電流；利用換向器在輸入端的極之間切換以便向用於連接高壓放電燈和電感性裝置的輸出 端提供交變電流；其中在交變電流的半周期的後面部分提供脈衝。
11.按照權利要求10的方法，其中可開關元件在燈的升高期間閉合，使得第二電容性 裝置可對第一電容性裝置充電。
全文摘要
本發明涉及一種用於操作高壓放電燈La的電路，該電路包括用於連接到供電電壓源的輸入端；耦合到輸入端的第一電容性裝置C1以及耦合到所述輸入端與第一電容性裝置C1並聯的第二電容性裝置C2。在第一電容性裝置C1和第二電容性裝置C2之間提供有可開關元件D1，用於阻斷使用中的第二電容性裝置C2對第一電容性裝置C1進行充電的電流。提供了用於連接高壓放電燈La和電感性裝置的輸出端,以及耦合到所述輸入端和所述輸出端的換向器BR，用於當燈連接到所述輸出端時向高壓放電燈La提供交變電流。該電路包括用於在交變電流的半周期的後面部分向輸出端提供電流脈衝的脈衝源。
文檔編號H05B41/292GK102124818SQ200980132210
公開日2011年7月13日 申請日期2009年8月18日 優先權日2008年8月19日
發明者M·C·范米爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司