用於帶有自適應預熱的放電燈的鎮流器的製作方法

2023-11-10 02:12:27 2

專利名稱：用於帶有自適應預熱的放電燈的鎮流器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於放電燈的電子鎮流器，確切而言，具體涉及用於 具有可預熱的電極的放電燈的電子鎮流器。現有技術已公開了用於驅動放電燈的電子鎮流器，也公開了被設計用於驅動帶 有可預熱的電極的放電燈的電子鎮流器。原則上，電子鎮流器由給定的電 源(例如電網電源)生成用於所連接的放電燈的供給功率，特別是生成高 頻交流電壓供給，其中該供給功率具有對於驅動放電燈所需的特性。通常，在點燃放電之前，放電燈的電極被預熱。通過這種方式，可以改進電極的發射能力並且延長其壽命。預熱過程典型地持續0.4s至略超 過2s,並且根據在順序控制裝置中確定的預熱程序來進行。發明內容本發明要解決的問題是，提出 一種用於帶有可預熱的電極的放電燈的 改進的鎮流器。本發明涉及一種用於驅動帶有可預熱的電極的放電燈的電子鎮流器， 其特徵在於，該鎮流器具有測量裝置，其被設計用於在預熱過程中重複 測量所連接的放電燈的至少一個電極的、與電極溫度相關的變量；以及控 制裝置，其^L設計用於在與電極溫度相關的變量非單調變化時，響應於測 量點燃放電。本發明的優選的擴展方案在從屬權利要求中給出。本發明基於以下認識所希望的短的預熱時間可以通過使用儘可能大 的預熱電流或預熱電壓來實現，但是在預熱過程中當所連接的放電燈電極 上的電壓超過臨^IHi時，會出現橫向放電(Querentladung )。橫向放電是不希望的，尤其是因為電極溫度由於橫向放電而又降低。在較低的溫度下，電^c射能力較差，並且在過低溫度下點燃放電增大了 電極的損耗。在預熱過程中可以通過電極的這種溫度回落來識別橫向放電。電極上 的溫度回落可以藉助在預熱時間內與電極溫度相關的變量的非單調變化 而被確定。譬如，在電極上橫向放電時，其電阻以及在其上的電壓降也減 小。而通過電極的電流由於較小的電阻而增大。這種特性的顯著程度也取 決於加熱功率供給是更具有電壓源特性或者更具有電流源特性。實際上， 加熱功率供給的特性處於這兩個極端之間。根據本發明的電子鎮流器具有測量裝置，其被設計用於在預熱過程中 測量所連接的放電燈的一個或兩個電極的溫度。為了測量電極溫度，可以 測量任意與電極溫度相關的特性。合適的變量在從屬權利要求的範圍中進 行了說明。此外，才艮據本發明的電子鎮流器具有控制裝置，其對測量裝置的測量 進行響應。如果存在與電極溫度相關的變量的非單調變化，則控制裝置啟動點燃放電。在預熱過程中進行的測量越多，則可以越好地跟蹤電極溫度的變化， 並且從而控制設備能夠越可靠地介入。然而，多次測量意味著一定的開銷， 電子設備必須被相應地設計。原理上，也可能用非常少的測量點來實現橫 向放電檢測。然而，這種具有少的測量點的檢測也較不可靠。在本發明的一種實施形式中，被考慮用於橫向放電檢測的、與電極溫 度相關的變量是電極上的電壓。如果出現橫向放電，則所涉及的電極上的電壓在某種程度上急降(zusammenbrechen )。另一方面，還優選的是，將電極電P且作為與電極溫度相關的變量來測 量。在預熱時間內的電極電阻從預熱電壓和預熱電流得到，因此容易確定。如果電子鎮流器具有明顯的電流源特性，則觀察電極之一上的電壓對 於橫向放電檢測是更有意義的。如果電子鎮流器是明顯的電壓源，則通過 由(附加的)電流測量所確定的熱電阻和冷電阻的商進行橫向放電檢測是 適合的。可能的是，電極溫度比所預計更早地達到足夠的值。為了使得預熱時 間最短，於M當例如通過控制電路引起點燃。當前的電極電阻和冷電阻的商適於作為要測量的變量。在此，電極的冷電阻理解為電極溫度對應於室溫(2on)時電極的電阻。當前電極電阻 (即熱電阻)和冷電阻的商，與電極電阻本身一樣，近似與電極溫度成比 例。因為被冷電阻除，所以與此相關^吏用標準化的變量。這一點是令人感 興趣的，因為燈與燈之間的冷電阻會完全不同，但是並沒有給出關於預熱 過程中溫度變化的指示。例如，控制裝置可以被設計為確定測量裝置所測 量的熱電阻與同樣由測量裝置所測量的冷電阻的商。優選的是， 一旦在預熱時間內當前的電極電阻和冷電阻的商達到4 至7之間，則點燃放電。更優選的是，從下限4.5開始點燃放電，並且與 此無關地直到上限6。在預熱過程中的控制電路的介入並非僅僅在上述情況中以提前點燃 放電的形式才是有意義的，而是也響應於測量以電子鎮流器工作桐改的匹 配的形式來進行，因為簡單地執行預先給定的預熱流程會導致預熱過程的 不4^人滿意的結果，即使根據本發明的如上所述的實施形式那樣提早引入 放電也是如此。即使設計和使用電子鎮流器來驅動分別總是相同類型的放電燈，在每 個單個的放電燈情況下，預熱過程也會不同地進行。燈與燈之間的預熱過 程不同的原因可以在於製造公差，特別是可預熱的電極的製造公差，或者 在於環境溫度的不同。控制裝置將測量裝置的測量值與同電極溫度相關的變量的標準值進 行比較。在測量值和標準值之間存在偏差時，控制設備通過改變電子鎮流 器的工作M來使預熱過程的隨後的進程匹配，使得隨後的測量和相應的 標準值之間的所預計的偏差變小。因此該過程是閉環控制。在預熱過程中電子整流器的適合於匹配電極溫度變化的工作參數的 例子如下流過電極的預熱電流、電極上的預熱電壓、電子鎮流器所產生 的高頻交流電壓供給的頻率、該交流電壓供給的佔空係數以及直流電壓供 給的大小。為了使得與電極溫度相關的變量的標準值能夠用於通過控制裝置進 行的比較，這些標準值可以被存儲在電子鎮流器內的存儲裝置中，或者以 電子電路的形式固定布線，例如以具有閾值元件(比較器)的電路形式固 定布線，測量值被輸送給這些閾值元件，並且其閾值用於確定是否存在與 標準值的偏差。這種電路同時也可以實現控制裝置。由於通過控制裝置使得預熱過程的進程與標準值匹配，所以在使用不同類型的燈時，電子鎮流器的優選的實施形式也可以具有更大的靈活性。 雖然不同類型的燈可以具有不同的電極，仍可以通過控制電路努力實現有 效的預熱過程。電的檢測變得多餘。在多次匹配工作^lt的情況下也會出現橫向放電。也 可能的是，特別是當在所預計的預熱時間內僅僅進行了若干次測量時，電 極溫度提早具有足夠的值。為了在預熱過程中跟蹤與電極溫度相關的變量的變化，該變量至少每100ms被測量一次。在通常的預熱時間情況下，於是可能在預熱過程期間 進行多次測量。如果電子鎮流器應當能夠不僅與一種類型的燈一同工作，而且還能與 多種不同類型的燈一同工作，則可以有利地使用燈類型標識。優選的是， 通過測量所連接的放電燈的電極的冷電阻來確定燈類型。在本發明的一種 優選的實施形式中，存儲裝置被設計為針對不同的燈類型分別存儲一組合 適的預熱M，例如預熱持續時間、加熱電流和加熱電壓的標準值，以及 加熱電壓和加熱電流的最大值。如果電子鎮流器藉助冷電阻識別出所連接 的燈類型，則控制裝置才艮據與燈類型對應的標準值來控制預熱過程。在工作於供電網絡上的情況下，期間會出現該供電網絡故障的情況。 電子鎮流器可以配備有定時元件，以確定是否網絡中斷短於預先給定的時 間。如果情況如此，則在網絡中斷之後不測量冷電阻，否則測量冷電阻。上面的以及以下的對單個特徵的描述涉及裝置類型，並且也涉及對應 於本發明的方法，而這一點並未詳細地或明確地提及。於是，本發明原理上也涉及一種用於驅動配備有可預熱的電極的放電 燈的方法，該方法具有以下步驟連接放電燈；在預熱過程中藉助測量裝 置對所連接的放電燈的至少一個電極的、與電極溫度相關的變量進行重複 測量；在與電極溫度相關的變量非單調變化的情況下，通過響應於測量的 控制裝置點燃放電。本發明還涉及前面和以下隱含地針對該方法所闡述的 擴展方案。


以下將藉助實施例進一步闡述本發明。在此所公開的單個特徵在其它組合中也屬於本發明的本質。
圖1示出了根據本發明的電子鎮流器的電路圖。
圖2示出了與電極溫度相關的變量的時間曲線。
圖3示出了與電極溫度相關的變量以及在預熱過程中被匹配的相關 加熱電流的時間曲線。
圖4示出了圖2的一種變形方案。
圖5示出了圖2的另一種變形方案。
圖6示出了圖2的又一種變形方案。
具體實施例方式
圖l示出了根據本發明的電子鎮流器的電路圖。
電子鎮流器由電網供給線路N1和N2饋電。發生器G由所提供的電 網供給N1、 N2生成用於所連接的低壓放電燈LA的供給功率。發生器G 包含整流器，用於交流電壓供給的整流；功率因數校正電路，用於從電 網供給中獲取儘可能為正弦形的電流；中間電路電容器；以及半橋變換器。 其中對半橋變換器饋電所需的直流電壓存在於中間電路電容器上。半橋變 換器在輸出端Al和參考電位GND之間或者在輸出端Al和中間電路電 壓的另外的電位之間生成高頻交流電壓。
在第一輸出端Al和參考電位GND之間連接有串聯電路，該串聯電 路包括燈電感線團L、耦合電容器CC、燈端子KL1A、低壓放電燈LA、 燈端子KL2A以及電阻R1。與包括燈端子KL1A、低壓放電燈LA以及 燈端子KL2A的串聯電路並聯有包括燈端子KL1B、諧振電容器CR以及 燈端子KL2B的串聯電路。在燈端子KL1A和KL1B之間有電極E1，並 且在燈端子KL2A和KL2B之間有電極E2。
在燈端子KL2A和Rl之間有連接節點Kl。在發生器的第二輸出端 A2和連接節點Kl之間連接有控制裝置C和測量裝置M。控制裝置C和 測量裝置M是微控制器的一部分，並且因此用共同的框示出。控制裝置 C和測量裝置M都具有對參考電位GND的參考。控制裝置C可以通過 控制線路SL調整發生器G的工作參數(在此為加熱電流)。測量裝置通 過節點K1與參考電位GND串聯。此外，測量裝置M通過燈端子KL2B與諧振電容器CR串聯。在諧振電容器CR和測量裝置M之間有連接節 點K2。燈端子KL2B連接在該連接節點上。
在電阻Rl上的電壓降與通過燈端子KL2A和KL2B之間的電極E2 的電流成比例。在電阻R1上的電壓可以被測量裝置M檢測。在燈端子 KL2A和KL2B之間的電壓也可以被測量裝置M檢測。
圖2示出了在預熱過程中與低壓放電燈LA的電極溫度相關的變量的 典型分布曲線。在預熱時間內，測量裝置M測量(在此為10次)燈端子 KL2A和KL2B之間的電極E2的電阻RW。預熱過程在時間t0開始，並 且在時間tl結束。隨著溫度升高，電極的電阻RW也增大，並且在預熱 時間結束tl時(在此為在(K5s之後)達到其那時的最大值。在預熱過程 導致明顯的加熱之前，電極電阻的值為RK，即其冷電阻。這裡示出了作 為時間的函數的RW和RK的商，作為與電極溫度相關的變量。其中該 商在預熱時間的結束tl時達到值5，這對應於大約800匸的電極溫度。
圖3a示出了熱電阻和冷電阻的商的時間分布，並且圖3b示出了相關 的加熱電流IE2 (流過電極2的加熱電流)，該電流在預熱過程期間被進 行匹配。在控制裝置C中，對於不同的燈類型分別存儲了五個在預熱過 程的進程中出現的、針對熱電阻和冷電阻的商以及加熱電流的標準值。在 預熱過程開始之前，測量裝置M確定電極E2的冷電阻。藉助電極E2的 冷電阻RK檢測燈類型，並且與所檢測到的燈類型對應的標準值被選擇作 為預熱過程的控制裝置C的比M度。圖3a和3b中的叉分別對應於存 儲在控制裝置中的標準值。圖3a中的實線對應於熱電阻和冷電阻的商的 實際分布，而圖3b中的實線對應於預熱時間內的加熱電流的實際分布。 在圖3a中可以看到，熱電阻和冷電阻的商首先並不足夠快地增加，以對 應於標準值。控制裝置適當地介入，並且增大加熱電流，使得熱電阻和冷 電阻的商具有更大的斜率。在此，同熱電阻和冷電阻的商與相關的標準值 之間的差成比例地選擇加熱電流變化。
圖4針對兩個不同的預熱過程示出了預熱過程中作為時間函數的RW 和RK的商。在第一預熱過程中(虛線)，可見如圖2所示的典型的分布。 預熱過程在時刻tl結束。在第二預熱過程中(實線)，在預熱時間的所預 計的結束tl之前，商達到了值5。而當商達到值5時，電^UL夠熱，並且 放電被點燃。
如果在預熱過程中在電極E2上出現橫向放電，則電極的首先升高的
9溫度又降低。這在圖5中示出，並且也通過當前的電極電阻RW和冷電 阻RK的商減小iM^示。在此，測量裝置M在tO和tl之間的間隔中對電 極電阻RW進行十次測量。如果在該間隔內電極電阻在其首先增大之後 減小，則這是橫向放電的跡象；放電被點燃。
圖6也示出了類似分布。如果在電極之一上出現了橫向放電，則在該 電極上的電壓驟降。電極E2上的電壓UKL2被測量裝置M測量。如果 在預熱過程中，電壓UKL2在其首先增大之後減小，則在此也通過控制 裝置C引起點燃放電。
權利要求
1.一種用於驅動帶有可預熱的電極(E1，E2)的放電燈(LA)的電子鎮流器，其特徵在於，該電子鎮流器具有-測量裝置(M)，其被設計用於在預熱過程中重複測量所連接的放電燈(LA)的至少一個電極(E1，E2)的、與電極溫度相關的變量(RW，UKL2)；以及-控制裝置(C)，其被設計用於在與電極溫度相關的變量(RW，UKL2)非單調變化時響應於測量來點燃放電。
2. 根據權利要求1所述的電子鎮流器，其中與電極溫度相關的變量 (RW)是電極(El， E2)之一上的電壓(UKL2)。
3. 根據權利要求1所述的電子鎮流器，其中與電極溫度相關的變量 (RW， UKL2)是電極(El, E2)之一的電阻(RW)。
4. 根據上述權利要求中任一項所述的電子鎮流器，其中控制裝置(C ) 被設計為確定電極(El， E2)之一的當前熱電阻(RW)和開始的冷電阻(RK)的商(RW/RK)。
5. 根據權利要求4所述的電子鎮流器，其被設計為，當熱電阻和冷 電阻(RW， RK)的商(RW/RK)超過上限時，點燃放電。
6. 根據權利要求5所述的電子鎮流器，其中上限大於或等於4，並且 小於或等於7。
7. 根據上述權利要求中任一項所述的電子鎮流器，其中控制裝置(C ) 被設計為，在預熱過程中響應於測量，通過調節電子鎮流器的工作M來 匹配電極溫度。
8. 根據上述權利要求中任一項所述的電子鎮流器，其中測量裝置 (M)被設計為，至少每100ms測量一次與電極溫度相關的變量(RW，UKL2 )。
9. 根據上述權利要求中任一項、至少根據權利要求7所述的電子鎮 流器，具有存儲裝置(C)，並且其中在存儲裝置(C)中針對不同的燈類 型分別存儲有與電極溫度相關的變量(RW, UKL2)的標準值，並且其 中測量裝置設計為-在接通電子鎮流器之後和在電極(El, E2)的預熱過程開始之前，檢測電極(El, E2)之一的冷電阻(RK)，-藉助電極(E1， E2)之一的冷電阻(RK)來檢測燈類型，以及-選捧與所檢測到的燈類型對應的標準值，作為控制裝置(C)對於 預熱過程的比較尺度。
10.根據上述權利要求中任一項所述的電子鎮流器，用於驅動低壓放 電燈(LA)。
全文摘要
本發明涉及一種用於帶有可預熱的電極的放電燈的電子鎮流器。該電子鎮流器具有測量裝置(M)，其被設計用於在預熱過程中重複測量所連接的放電燈(LA)的至少一個電極(E1，E2)的、與電極溫度相關的變量(RW，UKL2)。此外，電子鎮流器還具有控制裝置(C)，其被設計用於在與電極溫度相關的變量(RW，UKL2)非單調變化時，響應於測量點燃放電。此外，在預熱過程中，本發明的一種實施形式可以藉助控制裝置(C)適當地介入預熱過程。
文檔編號H05B41/28GK101253817SQ200680031356
公開日2008年8月27日 申請日期2006年8月30日 優先權日2005年8月31日
發明者伯恩哈德·舍梅爾, 凱·施米特曼, 哈拉爾德·施米特, 奧拉夫·布塞, 託馬斯·波利斯昌斯基, 託馬斯·西格蒙德, 西格弗裡德·邁爾, 貝恩德·魯道夫, 賴因哈德·萊謝勒, 阿爾方斯·萊希納, 阿爾韋德·斯託姆, 霍斯特·韋爾尼, 馬庫斯·黑克曼 申請人:電燈專利信託有限公司