用於交替地在多條放電路徑的每條路徑中建立和熄滅放電的電路裝置的製作方法
2023-05-17 09:31:51 1
專利名稱：用於交替地在多條放電路徑的每條路徑中建立和熄滅放電的電路裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於以頻率f交替地在多條放電路徑的每條路徑中建立和熄滅放電的電路裝置，每條路徑和裝在放電路徑的第一端的第一電極以及裝在放電路徑的第二端的第二電極有關，該裝置包括用於由電源電壓產生工作電壓的裝置，所述工作電壓在工作期間呈現在各自的放電路徑上，它是頻率為f的周期性電壓。
本發明也涉及包括多條放電路徑的照明裝置。
在公開文章中所闡述的電路裝置可從日本專利申請JP-A-03222290中獲知。該已知電路裝置結合兩個螢光燈一起使用。這兩個螢光燈裝有不同的發光層。每個螢光燈與雙極型電晶體相串聯連接到直流電壓電源。在螢光燈工作期間，每個雙極型電晶體通過由信號發生器產生的信號以頻率f交替地導通和截止，該信號發生器和雙極型電晶體一起構成用於由電源電壓產生工作電壓的裝置的一部分。當一個雙極型電晶體導通時，另一個雙極型電晶體就截止。兩個雙極型電晶體的佔空因數之和等於1。藉助於調整其中一個雙極型電晶體的佔空因數(並藉此相應地調整另一個電晶體的佔空因數)，可調整直流電壓加到每個燈管上的時間份額。直流電壓加到其中一個燈管上的時間份額決定了加到該燈管的工作電壓的波形，它又影響了該燈管的光輸出，因此藉調整其中一個電晶體的佔空因數，兩個燈管所發的光的顏色一起被調整。在頻率f足夠高的情況下，兩個燈管發出的光被人眼感覺為一個恆定的顏色。在與頻率f有關的每個周期內，出現以下順序在周期的第一時間間隔內，與一個燈管串聯的電晶體截止，而與另一個燈管串聯的電晶體導通。與導通的電晶體串聯的燈管在直流電壓的影響下點火，所建立的放電使該燈管發出具有第一彩色點的光。在第一時間間隔的末尾，導通的電晶體變為截止，這樣，與該電晶體串聯的燈管中的放電熄滅。該電晶體在第二時間間隔，也就是周期的其餘部分時間內，保持為截止。在第一時間間隔內為截止的電晶體在第二時間間隔內變成導通，這樣，和它串聯的燈管在直流電壓影響下點火，所建立的放電使燈管發出具有第二彩色點的光。由於兩個燈管的工作電壓在已知電路裝置中互不相同，所以需要電晶體和每個燈管串聯。因而，已知的電路裝置比較複雜和昂貴。
本發明的目的是提供比較簡單和便宜的電路裝置。
因此，在公開文章中所描述的電路裝置，按照本發明，其特點為同樣的工作電壓呈現在每條放電路徑，在工作期間每條放電路徑和沿放電路徑放置的輔助電極相聯合，以及電路裝置進一步包括開關裝置，用來把每個輔助電極以頻率f連接和斷開到電路裝置的端子，以便在每個周期的一部分間隔內在一個電極和與該相同的放電路徑有關的輔助電極之間建立點火電壓。
電極可被合併在燈管中，適合於通過按照本發明的電路裝置進行工作。電極也可以是電路裝置的一部分。電極可以出現在工作期間的放電中，但電極也可能是電容性地耦合到放電中。輔助電極可以是燈管的一部分，通過電路裝置進行工作，但它也可以是電路裝置的一部分。每條放電路徑可被合併在一個單獨的燈管殼中，但也可能是兩條或多條放電路徑被合併在一個燈管殼中。
在工作電壓周期的一部分間隔內，加在放電路徑上的和在每對電極之間的工作電壓具有的電壓值高到足以維持在一條或多條放電路徑中呈現的放電，但不夠高到足以建立放電(使放電路徑點火)。在該周期的第二部分間隔內，工作電壓達到這樣一個值，使得呈現在一條放電路徑中的任何放電都熄滅。在該周期的第三部分間隔內，當工作電壓再次達到高到足以維持放電的值時，開關裝置把一個或多個輔助電極連接到電路裝置的終端。被加在這樣的連接的輔助電極和一個與該相同的放電路徑有關的電極之間的點火電壓造成了點火，以及接著建立了該放電路徑中的放電。這樣，開關裝置就和輔助電極一起構成了用於選擇放電路徑的簡單裝置，在該放電路徑中，在工作電壓幅度具有高到足以維持放電的電壓值的時間間隔內呈現放電。由於在按照本發明的電路裝置中，把同樣的工作電壓加到每個放電路徑上，放電裝置相當簡單，因而也相當便宜。除了這個優點以外，在使用按照本發明的電路裝置來建立和熄滅放電路徑中的放電時，只消耗相當少量的功率。
在按照本發明的電路裝置的相當簡單的結構中。端子的電位在工作時和每條放電路徑的電極的電位相同。由於開關裝置把輔助電極連接到該終端，所以加到與該同一個放電路徑有關的另一個電極和輔助電極之間的點火電壓等於工作電壓。
直流電壓可被用作為工作電壓。然而，由於取決於包含在放電路徑中的等離子體，使用交流電壓作為工作電壓是更合乎需要的。這樣的交流電壓可以是低頻交流電壓，例如頻率為50或60Hz的市電供電電壓。交流電壓也可以是高頻交流電壓。例如，眾所周知，低壓水銀燈可藉助於高頻交流電壓作為工作電壓而高效率地工作。
由於每條放電路徑在每個工作電壓周期的一部分間隔內並不維持著放電，因此如果電路裝置裝備有用於把加熱電流提供到電極上的裝置，這樣常常是更有利的。在這種情況下，可以避免電極的溫度降低到這樣一個值，在這個值時，它們的壽命非常短。
已經發現，在工作電壓幅度幾乎是方波調製時造成非常有效的工作。放電的熄滅和點火都是在方波分別從高到低或從低到高改變以後立刻發生。另外，由放電路徑發出的光的顏色在幾乎是方波調製的幅度為高電平的時間間隔為可調整的情況下可很容易地被調整。
現在將利用附圖進一步說明本發明的實施例。在附圖中
圖1是包含於按照本發明的電路裝置中的按照本發明的照明裝置的一個實施例的圖示性說明；圖2顯示了包含於按照本發明的電路裝置中的按照本發明的照明裝置的另一個實施例的圖示性說明；圖3a顯示了包含於在圖1和圖2中所示的實施例中的電路裝置的一部分的一個實施例的圖示性說明；圖3b顯示了包含於在圖1和圖2中所示的實施例中的電路裝置的一部分的另一個實施例的圖示性說明；圖4顯示了合併在圖1所示照明裝置中的放電燈管上所呈現的工作電壓的波形；以及圖5顯示了合併在圖2所示照明裝置中的放電燈管上所呈現的工作電壓的波形。
在圖1中，L1和L2是放電燈管。放電燈管裝有不同的發光層。放電燈管L1裝有電極El1和El2，及放電燈管L2裝有電極El3和El4。放電路徑存在在每個放電燈管中的它們的電極之間。放電燈管L1還裝有輔助電極AE1，它是由放電燈管L1的燈管殼外層上貼敷的導電材料條帶組成。同樣地，放電燈管L2裝有輔助電極AE2。開關單元S1把輔助電極AE1連接到電極El2。另一個開關單元S2把輔助電極連接到電極El4。電路部件I和II一起構成用於加熱電極的裝置。為此目的，電路部件I的輸出端被連接到電極El1和El3，而電路部件II的輸出端被連接到電極El2和El3。電路部件III構成用於由電源電壓產生工作電壓的裝置。電路部件III和電源電壓源之間的連接在圖1中未示出。電路部件III的第一輸出端被連接到電極El1和El3。電路部件III的第二輸出端被連接到電極El2和El4。在工作期間，工作電壓呈現在第一和第二輸出端之間，因而也就是在電極El1和El2之間以及在電極El3和El4之間。電路部件III進一步包括鎮流裝置(圖1中未示出)，例如電感，以限制通過放電燈管L1和L2的電流。連接到電路部件III的電路部件IV構成用於產生控制信號的控制電路，該控制信號使開關單元S1和開關單元S2導通和截止。因此電路部分IV的輸出端被連接來控制開關單元S1和S2的電極。在圖1中，該連接由虛線表示。電路部件IV和開關單元S1與S2一起在本實施例中形成開關裝置，用來把每個輔助電極以頻率f連接和斷開到電路裝置的一個端子，以便在每個周期的一部分間隔內在一個電極和與同一個放電路徑有關的輔助電極之間建立點火電壓。在本實施例中，該端子是電路部件III的第二輸出端。因此，呈現在輔助電極和放電燈管的一個電極之間的點火電壓，在其相關的開關單元為導通時等於工作電壓。
圖1所示照明裝置工作方式如下。在工作期間，電路部件III產生如圖4所示波形的工作電壓。在圖4中沿垂直軸電壓以任意單位畫出。沿水平軸時間以任意單位畫出。圖4顯示了工作電壓的一個周期。正如所看到的那樣，圖1所示實施例中使用的工作電壓是幾乎方波調製的高頻電壓。工作電壓的每個周期由四個接續的時間間隔組成Δt1，Δt2，Δt3和Δt4。這些時間間隔被表示在圖4中。在第一時間間隔Δt1內，工作電壓的幅度幾乎是零，因而兩個放電燈管都沒有電流。在第一時間間隔內電路部分IV使開關單元S1導通和使開關單元S2截止。在第二時間間隔Δt2內，工作電壓是高頻交流電壓。該高頻電壓呈現在電極El1和El2之間，在電極El3和El4之間以及也在輔助電極AE1和電極El1之間。高頻電壓的幅度不足以建立在放電燈管L2中的放電。在輔助電極AE1和電極El1之間的距離比較小，因而一個比較強的電場存在於放電燈管L1的等離子體中。由於該比較強的電場，放電燈管L1點火，且在電極El1和El2之間建立了放電。該放電在第二時間間隔內被保持。因此，在第二時間間隔內，照明裝置發出和放電燈管L1中發光層的組合有關的顏色的光。在第三時間間隔Δt3開始時，由於工作電壓的幅度幾乎是零，放電燈管L1中的放電熄滅。在第三時間間隔內，電路部件IV使開關單元S2導通，和使開關單元S1截止。在第四時間間隔內，工作電壓又呈現在輔助電極AE2和電極El3之間。結果，放電燈管L2點火，且在電極El3和El4之間建立了放電。該放電在第四時間間隔內被保持。在第四時間間隔內，放電燈管L1未被點火，因此在第四時間間隔內，照明裝置發出和放電燈管L2中發光層的組合有關的顏色的光。由照明裝置發出的光的總和的顏色取決於第二和第四時間間隔的持續時間。優選地使這些持續時間是可調節的，這樣光的顏色可通過它們被調節。
已經提到，圖1所示的照明裝置也可用，例如，幾乎是方波調製的直流電壓的工作電壓來進行工作，而不用幾乎方波調製的高頻電壓。
在圖2中，LV是一個管形的透明燈管殼。在每一端，該管殼以一個金屬帽被封閉El1和El2。在照明裝置工作期間，這些金屬帽起到電極的作用。燈管殼被填充以惰性氣體，例如Ar(氬)，以及少量的汞。圍繞燈管殼的軸線，裝有三個管形的放電管殼DV1，DV2和DV3。每個放電管殼在其兩端都是開放的，並裝有由導電材料的條帶所組成的輔助電極。每個放電管殼的內壁塗敷以發光層。每個放電管殼具有不同的放光層。優選地放光層被選成這樣，即在工作期間，在放電管殼內建立了放電的情形中，各個放電管殼發出藍色，綠色和紅色光。在圖2中，輔助電極被表示為AE1，AE2和AE3。通過開關S1，S2和S3，這些輔助電極和電路部件III的第二輸出端相連接。電路部件III形成用於由電源電壓產生工作電壓的裝置。在工作期間，該工作電壓呈現在電路部件III的第一輸出端和第二輸出端之間。第一輸出端被連接到電極El1，及第二輸出端被連接到電極El2。電路部件III進一步包括鎮流裝置(圖1中未示出)，例如電感，以限制通過放電管殼的電流。被連接到電路部件III的電路部件IV構成用於產生控制信號的控制電路，該控制信號使開關單元S1，S2和S3導通與截止。因此電路部件IV的輸出端被連接來控制開關單元S1，S2和S3的電極。在圖2中，該連接由虛線表示。電路部件IV和開關單元S1，S2與S3一起在本實施例中形成開關裝置，用來把每個輔助電極以頻率f連接和斷開到電路裝置的一個端子，以便在每個周期的一部分間隔內在一個電極和與同一個放電路徑有關的輔助電極之間建立點火電壓。在本實施例中，電極El1和電極El2和由三個放電管殼限定的三條放電路徑中的每一條有關。而且該端子是電路部件III的第二輸出端。因此，呈現在輔助電極和電極El1之間的點火電壓，在其相關的開關單元為導通時等於工作電壓。
圖2所示的照明裝置工作方式如下。在工作期間，電路部件III產生如圖5所示波形的工作電壓。在圖5中沿垂直軸電壓以任意單位畫出。沿水平軸時間以任意單位畫出。圖5顯示了工作電壓的一個周期。正如所看到的那樣，圖2所示實施例中使用的工作電壓是幾乎方波調製的高頻電壓。工作電壓的每個周期由六個接續的時間間隔組成Δt1，Δt2，Δt3，Δt4，Δt5和Δt6。這些時間間隔被表示在圖5中。在時間間隔Δt1，Δt3和Δt5內，分別使開關單元S1，S2和S3導通，並在下一個時間間隔內保持為導通。當使一個開關單元導通時，其它的開關單元就被截止。結果，在時間間隔Δt2內在放電管殼DC1中出現放電，在時間間隔Δt4內在放電管殼DC2中出現放電以及在時間間隔Δt6內在放電管殼DC3中出現放電。這些時間間隔的持續時間決定了在工作電壓的一個周期內藍色，綠色和紅色光的輸出，因而也就是人眼所感覺到的由照明裝置發出的光的顏色。藉助於調節這些時間間隔的持續時間，就能夠調節照明裝置發出的光的顏色。
在圖3a中，電路部件III由端子K3和K4，整流器電橋DB，電容器C1，C2和C3，控制電路SC，與門N1和N2，開關單元S4和S5，鎮流裝置BM以及輸出端子K1和K2等構成。電路部件IV由控制脈衝發生器CPG，裝置P1和裝置P2以及多路轉接開關MS等構成。K3和K4是用來連接到低頻電源電壓SV的端子。端子K3和K4分別被連接到整流器電橋DB的輸入端。整流器電橋的第一輸出端通過電容器C1被連接到整流器電橋的DB的第二輸出端，電容器C1在工作期間起到緩衝電容器的作用。電容器C1被開關單元S4和S5的串聯裝置以及電容器C2和電容器C3的串聯裝置分路。開關單元S4和開關單元S5的公開端被連接到輸出端K1。電容器C2和電容器C3的公共端通過鎮流裝置BM被連接到輸出端K2。在工作期間，輸出端K1和K2被連接到與放電路徑有關的電極。控制電路SC的第一輸出端和與門N1的第一輸入端相連接。控制電路SC的第二輸出端和與門N2的第一輸入端相連接。與門N1的輸出端被連接到開關單元S4的控制電極。與門N2的輸出端被連接到開關單元S5的控制電極。與門N1的第二輸入端和與門N2的第二輸入端被連接到控制脈衝發生器CPG的輸出端。控制脈衝發生器CPG的兩個輸入端被分別連到裝置P1和裝置P2。控制脈衝發生器CPG的輸出端被連接到多路轉接開關MS的輸入端。多路轉接開關MS的輸出端分別在圖1所示實施例的情況下被連接到開關單元S1和S2，以及在圖2所示實施例的情況下被連接到開關單元S1，S2和S3。該連接在圖3中以虛線表示。
圖3a中的電路部件III和IV的工作方式如下。在工作期間，由低頻電源電壓源傳送的低頻電源電壓被整流器電橋DB整流。結果，直流電壓呈現在電容器C1上。控制電路SC在工作期間產生控制信號，它使開關單元S4和S5交替地導通和截止。當控制脈衝發生器CPG的輸出端為高電平時，這些控制信號通過與門N1和N2被連接到開關單元S4和S5的控制電極，使開關單元S4和S5交替地導通和截止。結果，產生放電電流，流過鎮流裝置BM和藉輔助電極建立放電的放電路徑。當控制脈衝發生器CPG的輸出端是低電平時，在開關單元S4和S5的控制電極處的電壓也是低電平，因此兩個開關單元都截止，且無放電電流產生。控制脈衝發生器CPG在它的輸出端處產生具有與工作電壓同樣頻率的幾乎是方波的周期信號。在圖1所示照明裝置的情況下，幾乎方波信號的每個周期包括寬度分別等於時間間隔Δt2和Δt4的持續時間的兩個矩形脈衝。在圖2所示照明裝置的情況下，幾乎方波信號的每個周期包括寬度分別等時間間隔Δt2，Δt4和Δt6的持續時間的三個矩形脈衝。裝置P1為照明裝置的用戶提供了人工調節包含於一個周期內的矩形脈衝的寬度的比值的可能性。裝置P2為照明裝置的用戶提供了調節包含於一個周期內的矩形脈衝寬度的總和的可能性。在圖1所示的照明裝置中，多路轉接開關使開關單元S1在每個周期的第一矩形脈衝期間導通，並使開關單元S2在每個周期的第二矩形脈衝期間導通。在圖2所示的照明裝置中，由多路轉接開關MS使開關單元S1，S2和S3分別在每個周期的第一，第二和第三矩形脈衝期間內導通。
在圖3b中，電路部件IV和圖3a所示的電路部件相同。電路部件III由端子K3和K4，整流器電橋DB，電容器C1，開關單元S6以及鎮流裝置BM等構成。K3和K4是用來連接到低頻電源電壓SV的端子。端子K3和K4被分別連接到整流器電橋DB的各自的輸入端。整流器電橋的第一輸出端通過電容器C1被連接到整流器電橋DB的第二輸出端，該電容器C1在工作期間起到緩衝電容器的作用。開關單元S6和鎮流裝置BM的串聯裝置把整流器電橋DB的第一輸出端和輸出端K2相連。整流器電路DB的第二輸出端被連接到輸出端K1。在工作期間，輸出端K1和K2被連接到與放電路徑有關的電極。開關單元S6的控制電極被連接到控制脈衝發生器CPG的輸出端。
圖3b所示電路部件III和電路部件IV的實施例的工作方式如下。
控制脈衝發生器CPG在它的輸出端處產生具有與工作電壓同樣頻率的幾乎是方波的周期信號。該幾乎方波信號使開關單元S6導通和截止。藉此，一個是幾乎方波調製的直流電壓的工作電壓由呈現在電容器C1上的直流電壓產生。電路部件III和電路部件IV的這個實施例相當簡單，非常適合於結合可藉助於直流放電電流工作的放電燈管一起使用。圖3b所示的電路部件III和IV的實施例的工作的其餘情形，除了工作電壓是直流電壓以外，都類似於圖3a所示的實施例。
權利要求
1.用於以頻率f交替地在多條放電路徑的每條路徑中建立和熄滅放電的電路裝置，每條路徑和裝在放電路徑的第一端的第一電極以及裝在放電路徑的第二端的第二電極有關，包括用於由電源電壓產生工作電壓的裝置，所述工作電壓在工作期間呈現在各自的放電路徑上，且它是頻率為f的周期性的電壓，其特點為，同樣的工作電壓呈現在每條放電路徑上，在工作期間每條放電路徑和沿放電路徑放置的輔助電極相聯合，以及電路裝置進一步包括開關裝置，用於把每個輔助電極以頻率f連接和斷開到電路裝置的端子，以便在每個周期的一部分間隔內在一個電極和與該同一個放電路徑有關的輔助電極之間建立點火電壓。
2.按照權利要求1的電路裝置，其中端子的電位在工作時和每條放電路徑的電極的電位相同。
3.按照權利要求1或2的電路裝置，其中工作電壓是交流電壓。
4.按照以上權利要求的一項或多項的電路裝置，其中電路裝置裝有用於把加熱電流提供給電極的裝置。
5.按照以上權利要求的一項或多項的電路裝置，其中交流電壓幅度是幾乎方波調製的。
6.按照權利要求5的電路裝置，其中幾乎方波調製的幅度為高電平的時間間隔是可調節的。
7.照明裝置包括多條放電路徑以及包括按照以上權利要求的一項或多項的電路裝置。
全文摘要
本發明涉及用於以頻率f交替地在多條放電路徑的每條路徑中建立和熄滅放電的電路裝置，每條路徑和裝在放電路徑的第一端的第一電極以及裝在放電路徑的第二端的第二電極有關，包括用於由電源電壓產生工作電壓的裝置，所述工作電壓在工作期間呈現在各自的放電路徑上，且它是頻率為f的周期性的電壓。按照本發明，電路裝置的特點為，同樣的工作電壓呈現在每條放電路徑上，在工作期間每條放電路徑和沿放電路徑放置的輔助電極相聯合，以及電路裝置進一步包括開關裝置，用來把每個輔助電極以頻率f連接和斷開到電路裝置的端子，以便在每個周期的一部分間隔內在一個電極和與該同一個放電路徑有關的輔助電極之間建立點火電壓。因而，藉相當簡單的裝置確保放電只在恰當的放電路徑中建立。
文檔編號H05B37/02GK1142310SQ95191861
公開日1997年2月5日 申請日期1995年11月2日 優先權日1994年12月5日
發明者R·希爾比格, U·奇特卡, P·波斯特馬 申請人:菲利浦電子有限公司