專利名稱:利用脈沖電流控制高壓氣體放電燈的電路裝置的制作方法
本發(fā)明涉及到一種利用脈沖電流控制至少一個高壓氣體放電燈的電路裝置，這種脈沖電流的脈沖重復頻率在50-2000Hz之間，占空系數(shù)在0.2-0.8之間。
這種控制高壓鈉蒸汽放電燈的電路是公知的，例如在美國書4，128，789中公知了。然而，脈沖控制也可以用在高壓水銀蒸汽放電燈和高壓金屬鹵化物蒸汽放電燈上。對于脈沖控制，單極性的和雙極性的脈沖都是適用的(西德書2657824)。在前述的頻率范圍內，用脈沖控制高壓氣體放電燈的優(yōu)點是至少在部分頻率范圍內不會出現(xiàn)任何共振聲音。在光弧閃爍時，任何共振聲音都可能出現(xiàn)(西德書3111561)，從西德3111561中還可以看出，頻率為15～50KHz的高頻正弦基波上迭加其三次諧波，以避免高頻電壓下工作的高壓氣體放電燈，產生共振聲音。以這樣的方式工作時燈的光輸出量和色溫不如工作在脈沖狀態(tài)的好。
在用脈沖控制高壓氣體放電燈的情況下，只靠無源元件例如扼流圈來保證燈電流的穩(wěn)定是不切實際的。還必須用電子裝置來獲得穩(wěn)定的電流。
由于高壓氣體放電燈的脈沖控制裝置中具有電子鎮(zhèn)流器，因而，所謂的閃爍就會頻繁地出現(xiàn)。周期性地或突然性地改變燈的光通量就產生這種閃爍。盡管光弧本身保持穩(wěn)定，但燈的亮度仍有人眼能感覺到的閃爍變化。因此，本發(fā)明的目的是提供一種高壓氣體放電燈的脈沖控制電路裝置，這種電路裝置使得供給燈的電流穩(wěn)定而避免燈的閃爍。
根據(jù)本發(fā)明，利用開始一段所述的電路就能達到本發(fā)明的目的，在上述電路中，將20～2000KHz的高頻電流迭加到電流脈沖上，其調制比為0.3～1，其高頻頻率是脈沖重復頻率的整數(shù)倍。
在低頻電流脈沖范圍，用高頻開關使燈的電流穩(wěn)定。而光強度的閃爍頻率有高頻頻率和脈沖重復頻率，這樣頻率時是人眼所不能感覺到的，因而在脈沖控制的高壓氣體放電燈中是完全不重要的。然而，人們發(fā)現(xiàn)頻率在50Hz以下的非周期性的或周期性的閃爍還會產生。如果脈沖重復頻率與迭加的高頻同步，則可避免這種閃爍。根據(jù)本發(fā)明，這可以通過選擇高頻信號頻率為脈沖重復頻率的整數(shù)倍來實現(xiàn)。這樣就使得在各個電流脈沖上的高頻信號的初始相位保持恒定。
在本發(fā)明的一個最佳實施例中，在把燈接入電路工作的情況下，高壓氣體放電燈與扼流圈以及電子開關元件串聯(lián)連接到直流電壓源上，電子開關元件連接到一個控制裝置上，其特征在于，控制裝置包括一個高頻信號發(fā)生器，其輸出端連接到一個分頻器上，該分頻器由高頻信號產生一個具有脈沖重復頻率的信號，其占空系數(shù)可以在一個與分頻器相接的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器進行調節(jié)。這種電路裝置具有一個優(yōu)點，即僅需要一個信號發(fā)生器來產生高頻信號和重復頻率低的脈沖信號。由于利用分頻器使每個重復頻率低的脈沖的起始位置都固定地對應于高頻信號的起始位置最好，在這個電路裝置中，高頻信號發(fā)生器的輸出端連接到一個雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的同步輸入端，而單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出端連接到該雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的調節(jié)輸入端，該雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出端根據(jù)具體情況經過放大器連接到電子開關元件的控制裝置上。
如果在測量和穩(wěn)定燈電流的電路裝置中，將一個電流測量電阻與高壓氣體放電燈串聯(lián)，根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，測量電阻和一個參考電壓源連接到一個比較器上，比較器的輸出端連接到雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的翻轉輸入端。
為便于實施本發(fā)明，下面將參考附圖并通過實施例進一步描述本發(fā)明，附圖中圖1表示電流的脈沖圖形，利用該電流可以控制高壓氣體放電燈，在單極性的電流脈沖上迭加一高頻電流。
圖2表示高壓氣體放電燈的電流圖形，該電流為雙極性電流脈沖。
圖3表示高壓氣體放電燈的脈沖控制電路裝置。圖1表示高壓氣體放燈的單極性電流ⅰ∠a的脈沖圖形，T表示脈沖的周期，td表示方波脈沖的寬度，to為脈沖的間隔時間，占空系數(shù)δ＝td/T大約為0.4。脈沖重復頻率f在50到2000Hz之間。在各個電流脈沖上迭加頻率為20～2000KHz的高頻電流。占空系數(shù)大約為0.5。
圖2表示高壓氣體放電燈的雙極性脈沖電流ⅰ∠a的脈沖圖形。這時占空系數(shù)δ＝2td/T大約也是0.4，而且在該低頻電流脈沖上也迭加一高頻電流，調制比為1。
如圖3所示的電路裝置中，A和B表示直流電壓源U＝的輸出端，例如組成電路部分的輸出端。首先，端點A與一個下變換器相連，并且由一個扼流線圈1，一個金屬氧化物半導體場效應開關晶體管2，一個續(xù)流二極管以及一個作為負載的高壓氣體放電燈4組成。下變換器與一個電流測量電阻5相連，這個電流測量電阻還與燈4串聯(lián)而且其另一端自由端與端點B相連。
開關晶體管2的控制裝置有一個高頻信號發(fā)生器(6)，其輸出端連接到一個分頻器(7)上，該分頻器由一個高頻信號產生一個重復頻率低的脈沖信號。這個重復頻率低的脈沖信號的占空系數(shù)可在與分頻器(7)相連的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(8)上進行調節(jié)。另外，高頻信號發(fā)生器(6)的輸出端連接到雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(9)的同步輸入端b，而單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(8)的輸出端連接到雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(9)的調節(jié)輸入端a上，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(9)的輸出端經過一個放大器(10)連接到開關晶體管(2)的一個控制電極上。與測量電阻(5)和參考電壓源Uref相連接的比較器(11)的輸出端連接到雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(9)的轉換輸入端c上。
利用這種控制裝置，加在開關晶體管(2)的控制極上的控制信號由一個低頻信號和一個高頻信號迭加而成。當首先用低頻信號來激勵開關晶體管(2)時，就產生了通過燈的脈沖電流ⅰ∠a。在間隔時間to內，信號為零，開關晶管(2)處于截止狀態(tài)，因而沒有電流流過燈4。在td時間內低頻信號的值為1，對高頻信號來說，開關晶體管(2)處于導通狀態(tài)。
為了使燈的電流盡可能地保持恒定，借助于測量電阻(5)來測量電流，并給比較器(11)提供一個相應的測量電壓。如果電流在測量電阻(5)上的電壓降超過比較器(11)上的參考電壓，則比較器(11)就通過轉換輸入端c觸發(fā)雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(9)，因而控制開關晶體管(2)的控制信號就又變?yōu)?值。由于流過扼流圈1的電流必須是穩(wěn)定的，所以，這時電流從扼流圈(1)流過燈(4)和續(xù)流二極管(3)。在電流增大期間，扼流圈(1)中所貯存的能量，在開關晶體管(2)的高頻截止期間內供給燈(4)，從而使燈(4)保持有電流流過。由于迭加了高頻信號，因而就能保證在扼流圈的電流還沒有變得相當小的瞬間，高頻信號通過同步輸入端b，使雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(9)翻轉，從而利用下一個高頻脈沖使開關晶體管(2)又轉變?yōu)閷顟B(tài)。這時再一次流過扼流圈(1)、燈(4)和開關晶體管(2)的電流又增大，直到測量電阻上的電壓降又超過比較器(11)的參考電壓Uref。這樣，總的來說中就允許有一個比較恒定的、迭加有高頻信號的燈電流，該電流直到開關晶體管(2)經過較長的時間周期被下一個低頻截止信號截止前都不為0。
在一個具體實施例中，燈(4)是一只30瓦的高壓鈉蒸汽放電燈。利用高頻信號發(fā)生器(6)來產生一個48KHz的高頻方波信號、利用分頻器(7)(160∶1)，將高頻方波信號轉換成所要求的頻率為300Hz的低頻信號。在單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(8)中，將占空系數(shù)調節(jié)到適合于控制燈的值0.4。在低頻信號為截止信號期間(to時間內)，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(9)保持截止，在導通信號期間內(td時間內)，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(9)交替地被高頻信號發(fā)生器(6)開啟又被比較器11截止。雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(9)的輸出信號，經過放大器(10)放大后，直接控制開關晶體管(2)。調制比為0.8。
同樣地用一個脈沖電流來控制一只400W的高壓金屬鹵化物氣體放電燈，脈沖電流的頻率為1500Hz，用來調制的高頻信號頻率為150KHz，占空系數(shù)為0.6，調制比為0.3。
在上述兩個實施例中，燈在工作期間都不會出現(xiàn)閃爍現(xiàn)象，甚至在長時間工作時，燈的電流都保持穩(wěn)定。
權利要求
1.一種利用脈沖電流來控制至少一個高壓氣體放電燈的電路裝置，所說的脈沖電流的脈沖重復頻率為50～2000HZ，占空系數(shù)為0.2～0.8，其特征在于，在所說的電流脈沖上迭加一個頻率為20～2000KHZ的高頻電流，調制比為0.3～1，所說的高頻電流的頻率為脈沖重復頻率的整數(shù)倍。
2.根據(jù)權利要求
1所說的電路裝置，其中，在高壓氣體放電燈工作的情況下，所說的燈與一個扼流圈以及一個電子開關元件串聯(lián)后接到直流電壓源上，電子開關連接到控制裝置上，其特征在于，控制裝置包括一個高頻信號發(fā)生器(6)，其輸出端連接到分頻器(7)上，分頻器(7)由一個高頻信號產生一個具有脈沖重復頻率的信號，其占空系數(shù)可以在連接到分頻器上的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(8)上進行調節(jié)。
3.根據(jù)權利要求
2所說的電路裝置，其特征在于，高頻信號發(fā)生器(6)的輸出端還連接到雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(9)的同步輸入端(b)，而單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(8)的輸出端連接到雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的調節(jié)輸入端(a)，雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出端經過一放大器(10)連接到電子開關元件(2)的控制電極上。
4.根據(jù)權利要求
3所說的電路裝置，其中一個測量電阻與高壓氣體放電燈串聯(lián)，其特征在于，與測量電阻(5)以及參考電壓源Uref相連的比較器(11)的輸出端連接到雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(9)的翻轉輸入端c上。
專利摘要
一種利用脈沖電流控制高壓氣體放電燈的電路裝置，在該裝置中脈沖電流的脈沖重復頻率為50～2000Hz，占空系數(shù)為0.2～0.8，在脈沖電流上迭加一個頻率為20～2000KHz的高頻電流，其調制比為0.3～1，高頻電流的頻率為脈沖重復頻率的整數(shù)倍，從而可以避免燈的閃爍。
文檔編號H05B41/392GK87105959SQ87105959
公開日1988年9月14日 申請日期1987年11月30日
發(fā)明者曼弗雷德·阿爾巴哈, 漢斯-彼得·施托姆堡, 阿明·弗里茨·韋格 申請人:菲利浦光燈制造公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan