用於運行至少一個低壓放電燈的方法
2023-06-26 20:29:16 1
專利名稱：用於運行至少一個低壓放電燈的方法
技術領域：
本發明涉及權利要求1前序部分所述的用於運行至少一個低壓放電燈的方法。
背景技術：
公開文獻WO 00/72640 A1介紹了一種電路設置和藉助於半橋逆變器運行低壓放電燈的方法，其中，至少一個低壓放電燈的燈電極在氣體放電點火之前的加熱階段期間，在該至少一個低壓放電燈內藉助於一個其初級線圈側電流藉助於可控開關裝置被供給脈衝的變壓器施加加熱電流，並監測至少一個燈電極的電阻變化，以便識別連接在運行裝置上的低壓放電燈的類型。燈電極電阻的變化藉助於設置在變壓器次級線圈側的歐姆電阻進行監測。
發明內容
本發明的目的在於，提供一種用於識別連接在運行裝置上的低壓放電燈類型的簡單方法。
該目的依據本發明通過權利要求1的特徵得以實現。本發明特別具有優點的構成在從屬權利要求中予以說明。
依據本發明的方法用於藉助於逆變器運行至少一個低壓放電燈，其中，至少一個低壓放電燈的燈電極在氣體放電點火之前的加熱階段期間，在該至少一個低壓放電燈內藉助於一個其初級線圈側電流藉助於可控開關裝置被供給脈衝的變壓器施加加熱電流，並監測至少一個燈電極的電阻變化，依據本發明其特徵在於，可控開關裝置與第一逆變器開關裝置同步切換，並藉助於設置在變壓器初級線圈側上的電阻元件確定至少一個燈電極的電阻變化，方法是對加熱期間在至少兩個不同時間點上分析電阻元件上的電壓降。
與依據本發明的方法相應，為在燈電極預熱期間識別燈類型，分析通過變壓器初級線圈的電流，而不是變壓器次級線圈側上的加熱電流。由此可以取消變壓器次級迴路中的測量設置，並相應簡化了監測裝置。此外，依據本發明的方法和依據本發明的電路設置有利地可以用於多個低壓放電燈的運行，因為多燈運行無需附加的測量裝置。燈電極隨著增加加熱的電阻增長與負荷電路中運行的低壓放電燈數量沒有關係地，依據本發明僅藉助於變壓器初級線圈側上的電阻元件被檢測，方法是加熱階段期間在至少兩個不同的時間點上分析該電阻元件上的電壓降。
最好在第一時間點上分析該電阻元件上的電壓降，該第一時間點設置在加熱階段開始後10ms-50ms範圍的時窗內，以便能夠可靠分析燈電極的冷態電阻。此外具有優點的是，在第二時間點上分析該電阻元件上的電壓降，該第二時間點設置在加熱階段結束時，以便能夠可靠地分析燈電極的熱態電阻。從這兩個測量值的比較中可以確定，燈電極在加熱階段開始時是否處於冷態，或者是否取代燈連接了等效電阻。僅從第二測量值中就可以確定燈類型。依據本發明的一優選實施方式，只有當上述兩個測量值的差值絕對值超過預先規定值時，才進行燈類型的識別。在其他情況下認為，或者取代低壓放電燈在運行裝置上連接了等效電阻，或者燈電極在從上次燈運行以來的加熱階段開始時尚未完全冷卻。
電阻元件上電壓降的分析以具有優點的方式藉助於低通濾波器進行。該低通濾波器按一定的時間間隔對電阻元件上的電壓降取平均值，該時間間隔與可控開關裝置以及逆變器的開關脈衝相比更長，但與燈電極的加熱階段持續時間相比更短。燈內氣體放電點火之前加熱階段的持續時間最好是固定的，約為600ms，而加熱階段可控開關裝置的開關脈衝約為10μs。
儲存在變壓器初級線圈內的能量以具有優點的方式在可控開關裝置斷開期間藉助第二逆變器開關裝置輸出，以防止可控開關裝置的電壓超負荷。儲存在初級線圈中的能量最好反饋到作為該逆變器的直流電源使用的級間耦合電路電容器內，以便能夠將該能量用於燈運行。
下面藉助附圖的優選實施例對本發明作詳細說明。其中圖1示出用於實施本發明方法的第一電路設置的示意圖；圖2示出在通過第一運行狀態的低通濾波器取平均值後由變壓器初級線圈側的電流通過的電阻上電壓降在時間上的變化；圖3示出在通過第二運行狀態的低通濾波器取平均值後由變壓器初級線圈側的電流通過的電阻上電壓降在時間上的變化；
圖4示出在通過第三運行狀態的低通濾波器取平均值後由變壓器初級線圈側的電流通過的電阻上電壓降在時間上的變化；圖5示出用於實施本發明方法的第二電路設置的示意圖。
具體實施例方式
圖1所示的電路設置是一種電子前聯裝置，用於運行特別是螢光燈這樣的低壓放電燈。
該電路設置具有兩個按半橋逆變器方式設置的場效應電晶體T1、T2。兩個場效應電晶體從微控制器MC得到控制信號。與半橋逆變器T1、T2的直流電壓輸入端並聯設置具有較大容量的級間耦合電路電容器C1。該級間耦合電路電容器C1作為半橋逆變器的直流電源使用。向該級間耦合電路電容器C1提供約400V的直流電壓，該直流電壓從電源交流電壓中藉助於電源電壓整流器(未示出)和升壓調節器(Hochsetisteller，未示出)產生。級間耦合電路電容器C1與升壓調節器的電壓輸出端並聯設置。在半橋逆變器的輸出端M上連接作為串聯諧振電路構成的負荷電路，該電路主要由燈扼流圈L1和點火電容器C2組成。與點火電容器C2並聯螢光燈LP的放電路段和耦合電容器C3，該耦合電容器在燈運行期間在半橋逆變器處於起振狀態下可充電至半橋逆變器電源電壓的一半。螢光燈LP的電極E1、E2作為帶有各自兩個電接線的電極螺旋絲構成。與電極螺旋絲E1、E2並聯變壓器的各自一個次級線圈S1、S2，該變壓器用於電極螺旋絲E1、E2的感應加熱。該變壓器的初級線圈P1與另一個場效應電晶體T3和測量電阻R1的電路串聯，該另一場效應電晶體的控制電極同樣由微控制器MC施加控制信號。由組件P1、T3和R1組成的串聯電路連接在半橋逆變器的輸出端M上。初級線圈P1的第一接線與半橋逆變器的輸出端或中間抽頭M並與燈扼流圈L1連接，而初級線圈P1的第二接線與場效應電晶體T3連接，並在直流電流正向上通過一個二極體D1與級間耦合電路電容器C1的處於高電位的接線(+)連接。測量電阻R1的第一接線與外殼電位(-)連接，而測量電阻的第二接線與場效應電晶體T3並通過低通濾波器R2、C4與微控制器MC的電壓輸入端A連接。
藉助於充電至半橋逆變器半個電源電壓的耦合電容器C3和半橋逆變器交變開關的電晶體T1、T2，負荷電路L1、C2、LP以公知的方式施加高頻交流電壓，其頻率通過電晶體T1、T2的開關脈衝確定並處於約50KHz-約150KHz的範圍內。在螢光燈LP中氣體放電點火之前，其燈電極E1、E2藉助於變壓器P1、S1、S2感應地施加加熱電流。為此目的，微控制器MC將電晶體T3與電晶體T1同步接通和斷開。因此，在電晶體T1、T3的接通期間，電流從初級線圈P1和測量電阻R1通過。在電晶體T1、T3的斷開期間，電流通過測量電阻R1中斷。儲存在初級線圈P1磁場中的能量在電晶體T1、T3的斷開期間和電晶體T2的接通期間，通過二極體D1輸送給級間耦合電路電容器C1。由於交變開關的電晶體T1、T2和與電晶體T1同步開關的電晶體T3，流過初級線圈P1一個高頻電流，該電流在次級線圈S1、S2中對電極螺旋絲E1、E2感應相應的加熱電流。利用低通濾波器R2、C4，測量電阻R1上的電壓降在電晶體T3的多個開關脈衝的時間間隔上取平均值，並輸送給微控制器MC的電壓輸入端A。微控制器MC接線A上的輸入電壓藉助於一個模擬數字轉換器轉換成數位訊號並在微控制器MC中進行分析。
在螢光燈LP氣體放電點火前電極螺旋絲E1、E2的加熱階段持續約600ms。微控制器MC在加熱階段期間的兩個不同時間點上檢測出低通濾波器的電容器C4上的電壓降。通過微控制器MC對電容器C4上電壓降的第一檢測在加熱階段開始後約30ms，第二檢測在加熱階段結束時，也就是加熱階段開始後約600ms進行。如果兩個電壓值差值的絕對值超過預先規定的例如0.1V的閾值，那麼為識別螢光燈LP的燈類型將在加熱階段結束時檢測的電壓值與儲存在微控制器MC內的基準值進行比較。如果沒有超過該閾值，則不必分析電容器C4或測量電阻R1上的電壓降。低通濾波器測量電阻R1或電容器C4上電壓降時間上的變化與加熱階段期間電極螺旋絲E1、E2電阻時間上的變化是相互聯繫的。電極螺旋絲E1、E2的熱態電阻，也就是其在加熱階段結束時的電阻對於不同類型的螢光燈是不同的。因此，可以把電極螺旋絲的熱態電阻用於燈類型的識別。
圖2-4示出依據本發明的優選實施例，在通過低通濾波器R2、C4對電路設置的三個不同運行狀態取平均值後，由變壓器P1、S1、S2初級線圈側電流通過的電阻R1上電壓降時間上的變化。
圖2所示的電容器C4上電壓降時間上的變化相當於帶有螢光燈LP的電路設置的運行，其電極螺旋絲E1、E2在加熱階段開始時是冷態的，也就是室溫。電容器C4上的電壓降因此先是上升，約30ms後達到0.48V的最大值，隨後下降，以在600ms後的加熱階段結束時達到最小值0.22V。該最大值與電極螺旋絲E1、E2的冷態電阻相互聯繫，而加熱階段結束時的最小值與電極螺旋絲E1、E2的熱態電阻相互聯繫。由鎢組成的電極螺旋絲E1、E2的電阻取決於溫度，就是說，它隨溫度的上升而增加。
圖3示出同一電路設置和同一螢光燈LP的電容器C4上電壓降時間上的變化。但電極螺旋絲E1、E2在加熱階段開始時由於上次燈運行尚未完全冷卻。因此，圖3中示出的電壓降在約30ms時達到僅0.27V的並不明顯的最大值，而加熱階段結束時同樣達到曲線的最小值，但也僅有0.20V。
圖4中示出的電容器C4上電壓降時間上的變化相當於上述電路設置採用歐姆等效電阻取代螢光燈LP電極螺旋絲E1或E2的運行。除了加熱階段前30ms期間升高之外，電容器C4上的電壓降不取決於時間，約為0.22V。
微控制器MC檢測電容器C4上的電壓降，第一次是在加熱階段開始後約30ms，第二次是在加熱階段開始後約600ms。如果兩個電壓值差值的絕對值超過預先規定的例如0.1V的閾值，那麼要將加熱階段結束時的電壓值與儲存在微控制器MC中的基準值進行比較並用於燈類型識別。這種情況只在圖2所示的電壓變化的情況下出現。在另外兩種情況下，也就是圖3和4所示的電壓變化情況下，則沒有進行與燈類型識別相關的分析。在這兩種情況下，為電路設置或電運行裝置的運行使用由上次燈運行儲存在微控制器MC內的數據。
電極螺旋絲E1、E2的預熱階段結束後，在電容器C2上藉助於諧振銳度的方法提供用於螢光燈LP中氣體放電點火所需的點火電壓，方法是降低半橋逆變器T1、T2的開關頻率，從而該開關頻率接近串聯諧振電路L1、C2的諧振頻率。螢光燈內氣體放電點火後，可以通過改變半橋逆變器T1、T2的開關頻率進行螢光燈LP的亮度調節。在螢光燈LP的調光運行期間，藉助於變壓器P1、S1、S2和電晶體T3向其電極螺旋絲E1、E2施加加熱電流，該加熱電流和放電電流一起通過電極螺旋絲E1、E2。加熱電流或加熱功率在取決於螢光燈亮度的情況下進行調整。若亮度較低，也就是要調高螢光燈LP亮度的情況下要調高加熱功率。加熱功率通過改變電晶體T3的脈衝寬度，特別是通過改變電晶體T3的接通時間進行調整。電晶體T3與電晶體T1同步接通。電晶體T3的接通時間在最大加熱功率時為電晶體T1接通時間的100％。當加熱功率較低時，電晶體T3的接通時間短於電晶體T1的接通時間。
圖5示出另一電路設置，特別適合於依據本發明的方法使用。該電路設置與圖1所示的電路設置大體相同。因此，圖1和5中相同的部件也採用相同的附圖符號。與圖1所示電路設置的區別在於，圖5所示的電路設置具有兩個附加的二極體D2、D3，它們各自與次級線圈S1或S2和電極螺旋絲E1或E2串聯。二極體D2、D3和變壓器線圈P1、S1、S2繞線方向的設置這樣相互確定，使變壓器P1、S1、S2與二極體D2、D3和電晶體T3構成一個流量轉換器。在電晶體T3通電階段期間，該電流通過初級線圈P1在次級線圈S1、S2中感應出電極螺旋絲E1、E2的加熱電流。在電晶體T3閉塞期間，二極體D2、D3在閉塞方向上極化，從而在此期間加熱電流不能流過。儲存在初級線圈P1內的能量在電晶體T2通電階段期間通過二極體D1輸送到電容器C1上。
本發明並不局限於上面詳細介紹的實施例。除了僅在預熱階段開始和結束時分析在電極E1、E2預熱階段期間電阻R1上的電壓降外，也可以藉助於微控制器MC分析該電壓降在整個時間上的變化，或者僅將電阻R1上電壓降的最大值與預熱階段結束時該電壓降的終值進行比較，以便能夠識別低壓放電燈或螢光燈LP的燈類型。
權利要求
1.用於藉助於逆變器運行至少一個低壓放電燈的方法，其中，至少一個低壓放電燈(LP)的燈電極(E1，E2)在氣體放電點火之前的加熱階段期間，在該至少一個低壓放電燈(LP)內藉助於一個其初級線圈側電流藉助於可控開關裝置(T3)被供給脈衝的變壓器(P1，S1，S2)施加加熱電流，並監測至少一個燈電極(E1，E2)的電阻變化，其特徵在於，可控開關裝置(T3)與第一逆變器開關裝置(T1)同步切換，並藉助於設置在變壓器(P1，S1，S2)初級線圈側上的電阻元件(R1)確定至少一個燈電極(E1，E2)的電阻變化，方法是對加熱期間在至少兩個不同時間點上分析電阻元件(R1)上的電壓降。
2.按權利要求1所述的方法，其特徵在於，藉助於低通濾波器(R2，C4)分析電阻元件(R1)上的電壓降。
3.按權利要求1所述的方法，其特徵在於，儲存在初級線圈(P1)中的能量在可控開關裝置(T3)斷開期間藉助第二逆變器開關裝置(T2)和二極體電路(D1)輸出。
4.按權利要求1所述的方法，其特徵在於，分析電阻元件(R1)上電壓降的第一時間點設置在加熱階段開始後10ms-50ms的時窗內。
5.按權利要求1所述的方法，其特徵在於，測定電阻元件(R1)上電壓降的最大值。
6.按權利要求1，4或5所述的方法，其特徵在於，分析電阻元件(R1)上電壓降的第二時間點設置在加熱階段結束時。
7.按權利要求1所述的方法，其特徵在於，在至少一個低壓放電燈(LP)內氣體放電點火後，為調節燈電極(E1，E2)的加熱功率分析電阻元件(R1)上的電壓降，加熱功率隨可控開關裝置(T3)接通時間的改變而變化，其中，可控開關裝置(T3)與第一逆變器開關裝置(T1)同步接通，而且其接通時間小於或者等於第一逆變器開關裝置(T1)的接通時間。
全文摘要
本發明涉及用於運行至少一個帶有可加熱燈電極(E1，E2)的低壓放電燈(LP)的方法，其中，在燈電極(E1，E2)的預熱階段期間對燈類型進行識別。在此方面，充分利用了燈電極(E1，E2)電阻的溫度依賴性。
文檔編號H05B41/295GK1638593SQ200410082098
公開日2005年7月13日 申請日期2004年9月29日 優先權日2003年9月29日
發明者P·克魯梅爾 申請人:電燈專利信託有限公司