用於放電燈的點燃電路和方法
2023-06-10 15:06:16
專利名稱：用於放電燈的點燃電路和方法
技術領域：
本發明涉及產生用於點燃放電燈的高壓脈衝的點燃電路，該電路包括電容器與變壓器的初級繞組和擊穿裝置的串聯連接形成的並聯電路，連接到所述並聯電路用於接收電源電壓的輸入端子，所述變壓器的次級繞組可連接到所述放電燈。
本發明還涉及產生用於點燃放電燈的高壓脈衝的方法，該方法包括向儲能裝置提供電能；以及當預定量的能量存儲在所述儲能裝置中時，通過變壓器的初級繞組對所述儲能裝置進行放電，由此在所述變壓器的次級繞組中產生所述高壓脈衝。
為點燃放電燈，尤其是高強度氣體放電(HID)燈，已知的方法是向所述燈提供高壓脈衝以在燈的電極之間產生氣體擊穿。在第一類型的已知電子點燃電路中，高壓點燃脈衝在沒有被進一步控制的情況下提供給燈。這種點燃電路通常配備有諸如矽對稱二端開關元件(sidac)或火花隙的擊穿裝置。如果其第一和第二端子之間的電壓低於擊穿電壓，這種擊穿裝置是不導電元件。當所述電壓超過所述擊穿電壓時，該擊穿裝置變得導電。電壓一旦再次下降到所述擊穿電壓以下，該擊穿裝置又變得不導電。與所述擊穿裝置的並聯連接的電容器被電源電壓充電，直到該電容器上的電壓超過所述擊穿電壓且該擊穿裝置變得導電。隨後，該電容器通過變壓器的初級繞組和該擊穿裝置放電，由此在所述變壓器的次級繞組中產生高壓脈衝。所述脈衝被提供給放電燈。一旦該電容器被放電，該擊穿裝置就變得不導電且該電容器可再次被充電。
當在燈中發生氣體擊穿，即燈被點燃且進入工作狀態時，已知的是控制對該電容器充電的電壓使其下降到該擊穿裝置的擊穿電壓以下。因此，該擊穿裝置不會再次變得導電，且該點燃電路停止產生高壓脈衝。然而，如果燈未點燃，則該點燃電路一直產生所述高壓脈衝。
在另一類型的點燃電路中，該電路被控制成對脈衝的產生進行定時，並且如果燈未點燃則停止產生所述脈衝。為此，使用可控擊穿裝置。例如IGBT。由於擊穿裝置得到控制，電壓脈衝的定時可受到控制。受控擊穿裝置的另一優點在於這一事實，即，在燈點燃時電源電壓並不需要下降到擊穿電壓以下以停止點燃電路。然而，缺點在於這種可控擊穿裝置的電壓和電流有限並且相對昂貴。
本發明的目的是提供一種用於產生高壓脈衝的點燃電路，該點燃電路可被控制成停止產生所述脈衝。
在根據權利要求1的點燃電路、以及根據權利要求4的產生用於點燃放電燈的高壓脈衝的方法中實現該目的。
根據本發明的點燃電路有利地採用開關元件來阻止電容器被充電。該開關元件可被控制成斷開電源電壓和電容器之間的連接。如果電容器未被充電，則該擊穿裝置將不會變得導電，這是因為未達到擊穿電壓。因此，停止產生高壓脈衝。
由於該點燃電路的操作可以被控制成停止，電源電壓不需要下降到擊穿裝置的擊穿電壓以下。因此，可以保持高電源電壓，並可有利地例如將其用於該點燃電路的其它部分或者用於在點燃之後操作燈。
如果放電燈未點燃，則該控制電路可控制該開關元件使其停止該點燃電路。例如，如果燈在預定時間段之後未點燃，則可假設燈壞了並且可以保持更多的能量。在燈未點燃的情況下切斷高壓脈衝也增加了安全性。該控制電路也可配置成使得用戶可關斷點燃電路。在一個實施例中，高壓脈衝可以成串產生，即在預定時間段內(例如15秒)產生，而在所述串之間(例如，在30秒內)不產生，以便限制所產生的熱並因此限制部件上的應力，從而增加它們的壽命。
由於該點燃電路不配備如上所述的可控擊穿裝置(例如IGBT)，但是配備了諸如火花隙或矽對稱二端開關元件的擊穿裝置，所以該點燃電路適於在高電壓和高電流下工作。這種高電壓和/或高電流是點燃某些已知或未來類型放電燈所需要的。此外，根據本發明的點燃電路預期比包含IGBT的點燃電路更便宜，由此成為節省成本的這種電路的替代品。
在本發明的一個實施例中，該開關元件是電晶體，並且所述控制電路連接到所述電晶體的控制端子。電晶體是電開關元件。兩個端子之間的導電路徑可通過向第三端子施加電壓，控制成導電或不導電的。在又一實施例中，所述電晶體是場效應電晶體(FET)。則該控制電路連接到所述FET的柵極，以控制所述FET的漏極和源極之間的導電路徑。然而，在另一實施例中，也可使用雙極電晶體。
本發明的這些和其它方面將參考下述實施例進行表示和闡述。
附圖示出了非限制性的示例性實施例，其中
圖1示意性示出了現有技術點燃電路；以及圖2示意性示出了根據本發明的點燃電路。
在附圖中，相同附圖標記表示相似元件和具有相似功能的元件。
圖1示出了如上所述的現有技術點燃電路。在地和電源端子Vdc之間可施加DC電源電壓。在地和所述電源端子Vdc之間，連接有由電容器C1與變壓器T1的初級繞組W1和擊穿裝置B1的串聯連接形成的並聯電路，所述擊穿裝置B1為例如矽對稱二端開關元件或火花隙。電容器C1通過電阻器R1充電。由於與電容器C1的並聯連接，擊穿裝置B1上的電壓等於電容器C1上的電壓。當電容器C1被充電時，電容器C1上的電壓增加。首先，該並聯電路上的電壓低於擊穿裝置的擊穿電壓，由此該擊穿裝置是不導電的。
當電容器C1被充電時，電容器C1上的電壓增加。一旦電容器C1上的電壓和擊穿裝置B1上的電壓超過所述擊穿電壓，該擊穿裝置B1就變得導電。電容器C1然後開始通過擊穿裝置B1放電，由此也通過變壓器T1的初級繞組W1放電。由於電流流過該初級繞組W1，在所述變壓器的次級繞組W2中產生電壓。所述電壓的值尤其取決於初級繞組W1和次級繞組W2的匝數比。因此，可在次級繞組W2上產生高壓脈衝。
氣體放電燈可連接在第一燈端子LT1和第二燈端子LT2之間。由此所產生的高壓脈衝被施加於放電燈。
當電容器C1放電時，電容器C1上的電壓，並且由此擊穿裝置B1上的電壓，下降到所述擊穿電壓以下。因此，擊穿裝置B1再次變得不導電，且該電容器可再次開始充電。於是產生高壓脈衝，直到該氣體放電燈點燃。
當燈點燃時，將電源電壓Vdc控制成下降到上述擊穿電壓以下。例如，如在本領域中已知的，電源電壓Vdc可從開路電壓提供，該開路電壓也提供給燈。於是高壓脈衝疊加在所述開路電壓上。然而，當燈點燃時，該開路電壓下降。因此，電容器C1不能再次充電到高於擊穿電壓的電平，擊穿裝置B1不能再次變得導電。
圖2示出了根據本發明的點燃電路，其中與圖1所示電路相比增加了開關元件SW1。該開關元件SW1連接在由電容器C1與擊穿裝置B1和初級繞組W1的串聯連接所形成的並聯電路之間。可通過向控制端子Vc施加控制電壓來控制該開關元件SW1。
在圖2中，通過舉例的方式將FET示為開關元件SW1。控制端子Vc連接到該FET的柵極，且所述FET的源極和漏極連接在地和所述並聯電路之間。為了點燃連接在燈端子LT1和LT2之間的放電燈，向控制端子Vc施加適當的電壓使得源極和漏極之間的路徑是導電的。因此，可以通過在地和電源端子Vdc之間提供電源電壓，進行電容器的充電和放電過程，並由此在次級繞組W2上產生高壓脈衝。
圖2所示電路因此適於執行根據本發明的方法，尤其是通過將電能提供給電容器C1，由此增加擊穿裝置B1上的電壓。於是，當在所述電容器C1中存儲了預定量的電能時，所述電容器C1通過變壓器T1的初級繞組W1放電。當所述電容器C1中存儲了所述預定量的能量時，預定擊穿電壓被超過，導致擊穿裝置B1變成導電的。通過經由初級繞組W1放電電容器C1，在所述變壓器T1的次級繞組W2中產生所述高壓脈衝。
當點燃電路可停止產生高壓脈衝時，例如如果燈未在預定時間段內點燃或者燈已經點燃時，開關元件SW1可被控制成變成非導電的，由此中斷向所述電容器C1提供電能。由此，當開關元件SW1不導電時，電容器C1不能充電且無脈衝產生。
控制電路cc連接到所述控制端子Vc。該控制電路cc可確定何時關斷該點燃電路，例如，響應於用戶輸入在預定時間段之後關斷該點燃電路，或者在燈點燃後關斷該點燃電路，燈的點燃可通過本身已知的方式檢測。
由於在燈已點燃時電源電壓不需要降低到預定擊穿電壓以下，所以電源電壓可以是較高的電壓和/或可以保持為高電平，使得該電源電壓可用於其它部分和/或在燈點燃之後使用。
如上所述，根據本發明的點燃電路是適用於高電壓和電流的成本有效電路。
在上面的描述以及所附權利要求中，「包括」應理解為不排除其它元件或步驟，「一個」或「一」不排除多個。此外，權利要求中的任何附圖標記不應理解成限制本發明的範圍。
權利要求
1.點燃電路，用於產生點燃放電燈的高壓脈衝，該電路包括並聯電路，該並聯電路由電容器(C1)，以及變壓器(T1)的初級繞組(W1)和擊穿裝置(B1)的串聯連接形成，輸入端子(地，Vdc)，連接到所述並聯電路以用於接收電源電壓；所述變壓器(T1)的次級繞組(W2)可連接到所述放電燈，其特徵在於該點燃電路還包括位於所述輸入端子(Vdc，地)其中之一和所述電容器(C1)之間的可控開關元件(SW1)，並且還包括用於控制所述開關元件(SW1)的控制電路。
2.根據權利要求1的點燃電路，其中該開關元件是電晶體並且該控制電路連接到所述電晶體的控制端子。
3.根據權利要求2的點燃電路，其中所述電晶體是場效應電晶體(FET)，並且所述控制電路連接到所述FET的柵極。
4.產生用於點燃放電燈的高壓脈衝的方法，該方法包括向儲能裝置提供電能；以及當在所述儲能裝置中存儲了預定量電能時，通過變壓器的初級繞組放電所述儲能裝置，由此在所述變壓器的次級繞組中產生所述高壓脈衝；其特徵在於中斷向所述儲能裝置提供電能以便立即停止產生所述高壓脈衝。
全文摘要
一種用於為放電燈產生高壓脈衝的點燃電路，配備有能夠在燈未點燃或已點燃時停止產生所述高壓脈衝的開關元件(SW1)。該開關元件(SW1)連接在電源電壓的輸入端子(地，Vdc)和並聯電路之間，該並聯電路由電容器(C1)與擊穿裝置(B1)和變壓器(T1)的初級繞組(W1)的串聯連接形成。將該開關元件(SW1)切換成不導電防止了所述電容器(C1)被充電。
文檔編號H05B41/288GK101027945SQ200580032536
公開日2007年8月29日 申請日期2005年9月19日 優先權日2004年9月27日
發明者J·L·V·亨德裡克斯, D·J·范卡索芬, M·J·H·魯弗斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司