帶有過電保護電路用於受介電質限制的放電燈的工作電路的製作方法
2023-12-03 15:35:16
專利名稱：帶有過電保護電路用於受介電質限制的放電燈的工作電路的製作方法
技術領域：
本發明是關於用於運行受介電質限制的放電燈的一種電路和一種方法。
背景技術：
受介電質限制的放電燈本身是已知的，其特徵基本上在於，為點燃和維持放電所應用的電極至少有一部分是通過一介電層與放電介質分開的。偶爾也稱它為「靜止放電燈」。這种放電燈經過電子鎮流器或一般所說的工作電路來點燃和工作。在一般情況下，為了點燃需要比在持續運行時大的電壓，從而在功率輸入時需要較大的振幅。
這種燈的工作電路經常包括一個互感器，用於將功率輸入到燈中。原則上這种放電燈是用各種類型的交流電功率工作，此時一種具有時間上通過無功率輸入時間分開的功率輸入階段的脈動工作方式，因為由此得到效率提高而特別有意義。但是，本發明原則上是關於任意類型受介電質限制放電燈的工作電路。已知的是，在一個給互感器供電的線路路徑上連接一個開關電晶體，該電晶體通過其開關工作狀態對點燃過程負責，並且在一個脈動持續功率輸入情況下也對本身燈的工作負責。所應用的互感器在一般情況有感應特性，具體在一般情況是帶有一個初級線圈的變壓器，它通過介紹過的開關電晶體加電流負荷。
同樣也已經知道，在一個燈沒有正確連接就想開始運行的情況，要保護這個開關電晶體。在這種情況，在互感器的電感中，比方在一個變壓器的初級線圈中，形成一定的能量，如果該能量沒有至少部分地被燈接收掉，它就在開關電晶體中被消耗。可以將用一個過電壓保護電路，它測量這個電晶體上的電壓，例如在一個FET時的漏-源電壓，並在超過一個閾值的情況結束燈的工作。
發明內容
本發明的技術問題在於，要以如下方式改進帶有一個感應互感器和一個開關電晶體過電壓保護電路的、用於受介電質限制放電燈的工作電路，和一種為了點燃這樣一種受介電質限制的放電燈的方法，使它們在進行工作開始試驗在沒有燈時顯示出改進的性能。
本發明涉及一種工作電路，它是為了在重新起動燈的工作時首先將至少一個檢驗功率脈衝加在互感器上而設計的，該檢驗功率脈衝的功率如此之小，以致使在這個檢驗功率脈衝的測試結果中排除了開關電晶體的毀壞，如果沒有連接燈，過電壓保護電路就對在開關電晶體上通過這個檢驗功率脈衝產生的電壓作出反應，如果連接有燈，則就不作出反應。
此外，本發明還涉及點燃燈的一種相應的方法。
發明者已確認，所闡述的有關開關電晶體的電壓監控，在實際關係重大的情況不總是夠用的。這樣，尤其在較大的燈功率時和/或，如果由於電路引起的在互感器電感中存儲能量的消耗，只在可能的多個開關電晶體中的一個中進行，就已經能早早導致該開關電晶體損壞，使所介紹的過電壓保護電路沒有足夠快地作出反應。因此，本發明採取的辦法是，在確定確實，有一個燈按規定連接之前，已經不讓在互感器電感中為開關電晶體出現臨界能量。更確切地說，在位於燈點燃之前的一個階段，首先要在此將被稱為檢驗功率脈衝的功率脈衝放置到互感器上。如果缺少燈，比如果連接有燈和因此從電感中取出一大部分能量時，電感產生一個較大的感應電壓，並因此在開關電晶體中產生一個較大的電流或一個較大的功率損耗或者在開關電晶體上有一個較大的電壓降。
在此要說明，在個別場合通過過大的電流、過大的功率或者還有過大的電壓，能導致開關電晶體損壞。從發明者的角度看，一個損壞的情況首先是通過過大的電流所致。然而，本發明與準確的損壞機制無關，而把目光集中在保護開關電晶體不受「過大」的功率輸入上。因此，檢驗功率脈衝在各個情況與所期待的損壞機制有關，可在電壓方面、電流方面和/或功率方面區別於以後的點燃功率脈衝或工作功率脈衝。
已經原則上知道的過電壓保護電路本身，也許在對較小的閾值適應後，能應用於區分兩個要區別的情況。為此，原則上一個檢驗功率脈衝足矣，然而優選的是給出多個這種脈衝。
在一個優選的實施形式中，將互感器設計成按照阻塞互感器工作，也即在一定的階段將通過流經電感的能量存儲並將這個能量在阻斷電流時加給放電燈。在這種情況，開關電晶體在能量存儲階段導通和在能量輸入階段阻塞。如果由於缺少燈的連接而沒有造成能量輸入，則危及開關電晶體，例如在一個MOSFET的情況通過一個超過允許的工作範圍的雪崩擊穿(即一種工作方式，在正常情況漏-源電流在雪崩安全工作區(雪崩SOA)之外)。尤其是所謂的級-E-互感器在考慮範圍之內。
為了控制開關電晶體的控制輸入，比方說門電路的，能以有利方式應用一個數字單穩態觸發器，就是說一個單穩的張馳電路，它在一個一定預先規定的時間對一個輸入作出反應採取一個輸出狀態，該輸出狀態在此時間之後又回落到一個穩定的基本狀態。參見實施例。
所闡述的檢驗功率脈衝的大小，例如可以通過調整一個比較器的參考值來影響，該比較器將流經開關電晶體的電流與該參考值進行比較。在阻塞互感器的情況，何時流經互感器電感和開關電晶體的電流達到一個足夠大的值時，比較器才決定，在互感器電感中有用於一個檢驗功率脈衝適合的能量。對此也參見實施例。
參考值可以以優選的方式經過一個微控制器控制。此外，本發明優選涉及這樣的工作電路，其中互感器的計時也通過一個，而且優選的是同一個微控制器控制。在這種情況，互感器計時的控制能經過所提到的單穩態觸發器的起動輸入來進行，如實施例示出的那樣。
所闡述的和原則上已知的過電壓保護電路，優選用一個峰值整流器，比方說用一個分壓器電路、一個二極體以及一個電容器和一個低通特性曲線，比方說以一個與電容器的電容量共同起作用的歐姆阻抗為結果的特性曲線來構成。
除此之外，本發明也針對作為一套由上述說明的一個工作電路和一個與此適合及優先已經連接的受介電質限制放電燈構成的照明系統。但是，該照明系統在還沒有連接的狀態，比方說在分離開的或包裝的情況也已經是本發明的對象。
此外，本發明還針對所謂平面輻射器結構形式放電燈的情況，該放電燈由一個平面的放電容器組成，經常但不是只應用於監視器的背後照明。本發明也針對這種監視器，此時「監視器」的概念既包括作為EDV監視器也包括作為電視顯示屏，以及包括作為另外類型的指示面板。本發明尤其在比如說20″以上的大面積平面輻射器和監視器時有意義。
在下面用一個實施例詳細闡述本發明，下面揭示的各個特徵在其它組合中也能是本發明本質的東西，此外在上述和下面的說明中所有特徵既對本發明的裝置特性也對本發明的方法特性有意義。
圖1示出的是本發明工作電路的原理圖。
圖2示意性示出在圖1中一個單穩態觸發器的作用方式。
圖3示出的是關於圖1在現有技術時的示意時間曲線圖。
圖4示出的是關於圖1在本發明中的示意時間曲線圖。
具體實施例方式
在圖1中，用DBD表示一個受介電質限制的放電燈，它在一個次級迴路中與一個變壓器的次級繞組LS相互連接。變壓器有一初級繞組LP，它由一個電壓源Uzk，一個另外已知的和傳統互感器的中間迴路電壓供電。這個電源產生一個用箭頭和符號IP表示的流經初級繞組LP的電流，它接著流經一個與初級繞組LP串聯的MOSFET T和一個對地的分流電阻R1。MOSFET開關電晶體T的畫在左邊的柵輸入端，通過一個具有輸入端x和輸出端y以及啟動輸入端e的單穩態觸發器M控制。單穩態觸發器M的輸入端x又由一個比較器K控制，一個對地的參考電壓U0加在其正的輸入端，在開關電晶體T的源接線端與對地分流電阻R1之間的電壓加在其負的輸入端。在初級繞組LP與開關電晶體T之間分接的對地電壓，經過一個分壓器電路R2，R3分壓，並且經過一個二極體D加在其另一邊與地連接的電容器C上。一個電阻R4與電容器C並聯。
電路的作用方式基本如下在通導開關電晶體T時，電流流過初級繞組LP並使它感應充電。如果開關電晶體T被阻斷，則在初級繞組LP和次級繞組LS上出現一個突然的感應電壓，它對於受介電質限制放電燈DBD意味的是一個功率輸入脈衝。相反，在低於用於DBD燈中放電需要的閾值以下的充電階段期間感應電壓處在次級繞組LS上。
開關電晶體T的柵輸入端由單穩態觸發器M控制，它基本上如在圖2中歸納的那樣工作。對一個在圖2上部x處畫出的輸入信號下降邊的響應，單穩態觸發器M的輸出端y從高電平降到低電平，並在這個低電平保持一定規定的時間間隔taus。之後，單穩態觸發器重新回到帶有高輸出電平的穩定狀態。這個過程只對輸入端x上的下降邊產生反應，就像在圖2中的上部通過輸入信號x的兩個不同曲線形狀說明的那樣，與輸入信號是否在時間間隔taus結束之前或之後又用上升邊回到高電平完全無關。
這樣，單穩態觸發器M定義了變壓器LP/LS功率輸入階段的長度。這些功率輸入階段經過輸入端x觸發。此外也適用，如果啟動輸入端e是低電平的，則單穩態觸發器M的輸出端就總是低電平的。啟動輸入端e用高電平狀態接通單穩態觸發器M，對於所闡述的作用方式是任意的。
因此，在一個固定預先規定的參考值U0時，通過開關電晶體T和分流電阻R1，中間迴路電壓Uzk以初級迴路電流IP加載變壓器LP/LS的初級繞組LP，直至在分流電阻R1上下降的電壓對地達到數值U0，並從而產生比較器K輸出端的符號更換。通過這個下降邊，觸發單穩態觸發器M並阻斷開關電晶體T時間taus，使得一個功率輸入階段開始。如果沒接放電燈DBD或接觸的不正確，則於是開路的次級繞組LS沒有取得功率，致使初級繞組LP的感應電壓相時較高。假如次級繞組LS取得功率，即使燈DBD沒有點燃而只是電容式的作用，則這個在LP上的感應電壓將明顯較小。這可以經過分壓器R2/R3和由二極體D、電容器C以及電阻R4(用於低通特性曲線)組成的峰值整流器詢問。與現有技術區別，這發生在通過U0的大小確定的相對小的檢驗功率脈衝的情況，即使如果沒有燈DBD連接，該檢驗功率脈衝對開關電晶體T也不危險。在允許的範圍(雪崩SOA)中同樣造成開關電晶體T的一個雪崩擊穿。
如果確定出沒有燈連接，則取得對地電阻R4上電壓的微控制器能將其他工作中斷，並且必要時還輸出一個報警信號。
然而如果確定出連接了一個燈DBD，則微控制器將參考值U0明顯置高。這樣，就產生很多較大的功率脈衝，它們以實際上已知的方式導致脈衝束式地點燃燈DBD。在完成點燃之後或一個規定的點燃階段過去之後，能將參考值U0通過微控制器再降下來，以便用參考值U0保持燈DBD的持續工作，該參考值大於開始的數值，但小於在點燃期間應用的數值。當然，微控制器也能通過一個內部電壓閾值在單穩態觸發器內影響單穩態觸發器時間taus的長度。
圖3和4以時間曲線圖說明這種情況，其中圖3示出的是現有技術。在兩種情況時間軸用t表示。在上部的範圍中豎直繪出的是啟動信號e，在下部的範圍中豎直繪出的是參考值U0。在圖3中，通過啟動信號的重複的高電平階段，實現相應的點燃脈衝束(「點燃短脈衝群」)，它們對於尤其在大面積的平面輻射器燈時的平面點燃是重要的。然後，將參考值U0降到有利於可通過持續高電平啟動信號識別的持續工作狀態。
圖4與圖3有關，並與其相對，示出的是本發明的方法。給來自圖3的點燃階段預先連接一個帶有很小參考值U0的階段，在該階段中同樣放置包括檢驗功率脈衝的脈衝束。
權利要求
1.用於受介電質限制的放電燈(DBD)的工作電路，帶有一個用於輸入功率到燈(DBD)中的感應互感器(LP，LS)，一個在一條用電流(IP)給互感器(LP，LS)供電線路中的開關電晶體(T)，一個用於測量開關電晶體(T)上電壓和阻止在測量到高於預先規定的閾值電壓時燈工作的過電壓保護電路(R2，R3，R4，D，C)，以便在沒連接燈(DBD)時，阻止通過從互感器(LP，LS)輸入的能量損壞開關電晶體(T)，其特徵在於工作電路設計的為在重新起動燈的工作時首先將至少一個檢驗功率脈衝加到互感器(LP，LS)上，該檢驗功率脈衝功率如此之小，致使在這個檢驗功率脈衝的測試結果中排除了開關電晶體(T)的毀壞，和如果沒有燈(DBD)連接，過電壓保護電路就對在開關電晶體(T)上通過這個檢驗功率脈衝產生的電壓作出反應，如果連接有燈(DBD)，則不作出反應。
2.如權利要求1的工作電路，此時互感器(LP，LS)按照閉塞互感器原理工作。
3.如權利要求1或2的工作電路，帶有一個用於控制開關電晶體(T)控制輸入的單穩態觸發器(M)。
4.如上述權利要求之一的工作電路，帶有一個用於比較通過開關電晶體(T)的電流(IP)與一個參考值的比較器(K)，此時通過調節參考值來確定檢驗功率脈衝的大小。
5.如權利要求4的工作電路，帶有一個調節參考值的微控制器。
6.如上述權利要求之一的工作電路，帶有一個向互感器(LP，LS)發出節拍的微控制器。
7.如權利要求3和權利要求6的工作電路，其中微控制器經過單穩態觸發器(M)的啟動輸入端(e)向互感器(LP，LS)發出節拍。
8.如上述權利要求之一的工作電路，其中過電壓保護電路(R2，R3，R4，D，C)有個具有低通特性(C，R4)的峰值整流器(R2，R3，D，C)。
9.由如上述權利要求之一的一個工作電路和一個適合的受介電質限制放電燈(DBD)構成的照明系統。
10.如權利要求9的照明系統，其中該燈(DBD)是一個平面輻射器。
11.如權利要求10的照明系統，其中該平面輻射器(DBD)有個至少20″的平面對角線。
12.具有如權利要求9-11之一的一個照明系統的監視器，用於監視器的背後照明。
13.用如權利要求1-8之一的工作電路點燃受介電質限制放電燈(DBD)的方法，其中在重新起動燈的工作時首先將至少一個檢驗功率脈衝加在互感器(LP，LS)上，安排該檢驗功率脈衝的功率如此之小，致使在這個檢驗功率脈衝的測試結果中排除了開關電晶體(T)的毀壞，並且如果沒有燈(DBD)連接，過電壓保護電路(R2，R3，R4，D，C)就對在開關電晶體(T)上通過這個檢驗功率脈衝產生的電壓作出反應，如果連接有燈(DBD)，則就不作出反應，於是該燈(DBD)在這種情況通過工作電路被輸入點燃功率點燃。
全文摘要
本發明是關於用於點燃或運轉放電燈的一種方法和電路，放電燈是為受介電質限制放電設計的。在這種情況，藉助於一個過電壓保護電路和檢驗功率脈衝事先確定是否放電燈已連接。
文檔編號H05B41/28GK1610476SQ20041008704
公開日2005年4月27日 申請日期2004年10月22日 優先權日2003年10月22日
發明者O·沙爾莫澤 申請人:電燈專利信託有限公司