專(zhuān)利名稱(chēng)：電路裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對(duì)放電燈進(jìn)行點(diǎn)火和供電的電路裝置，包括倒相器，用于從直流電源電壓產(chǎn)生頻率為f的高頻輸出電壓，設(shè)有用于連接供給直流電壓的DC電源的倒相器輸入端，和倒相器輸出端；諧振電路，連接到該倒相器輸出端，并包括第一電感元件和第一電容元件的串聯(lián)裝置；負(fù)載電路，與該第一電容元件并聯(lián)，包括具有初級(jí)繞組和次級(jí)繞組的變壓器，裝有燈連接端與第二電容元件的串聯(lián)裝置，并與該第二繞組并聯(lián)。
從US5781418中可知道這類(lèi)電路裝置。該已知的電路裝置通常裝有一組燈電路，每個(gè)與該次級(jí)繞組并聯(lián)，并由電容元件和燈連接端的串聯(lián)裝置構(gòu)成。選擇該已知電路裝置的標(biāo)準(zhǔn)使得，在燈工作期間，橫跨該變壓器的次級(jí)繞組的電壓具有比每個(gè)燈兩端的電壓幅度顯著高的幅度。在燈工作期間，當(dāng)從相關(guān)的燈電路中去掉一個(gè)放電燈時(shí)，該次級(jí)繞組兩端的這個(gè)電壓幾乎不變。在這個(gè)放電燈點(diǎn)火之前將另一個(gè)放電燈置入該相關(guān)的電路時(shí)，則在這個(gè)放電燈兩端的電壓幅度等于該次級(jí)繞組兩端的電壓幅度。在這個(gè)電壓的影響之下，放在該電路中的該新的放電燈實(shí)際上立即點(diǎn)火。在點(diǎn)火以后，該放電燈，并從而與其串聯(lián)的電容元件傳送電流。這樣來(lái)標(biāo)定每個(gè)燈電路，即使得在該放電燈的工作期間，在該電容元件兩端的電壓幅度明顯大于該放電燈兩端的電壓幅度。因此這種已知電路裝置的第一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)是，在該電路裝置的工作期間由該電路裝置供電的放電燈可以更換。第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，如果由于故障一個(gè)放電燈不再傳輸電流，該其它放電燈繼續(xù)穩(wěn)定地工作。然而，該已知電路裝置的缺點(diǎn)是，以給定的燈功率損耗，在該倒相器中和在該諧振電路中的電流幅度比較高，故損耗較大。
本發(fā)明的目的是提供一種對(duì)放電燈供電的電路裝置，其中在工作期間，在該諧振電路和該倒相器中只產(chǎn)生比較少的損耗，而同時(shí)保持上述的優(yōu)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明，在開(kāi)始段落描述的這類(lèi)電路裝置的特征在于，在燈的穩(wěn)定工作期間頻率f具有比f(wàn)的最小值更低的值，對(duì)此在該諧振電路中的電流與該諧振電路兩端的電壓之間的相移是最小的。
通常認(rèn)為在開(kāi)始段落所述的電路裝置在該諧振電路中的電流與該諧振電路兩端的電壓之間較低的相移上，在該倒相器中將產(chǎn)生較大的功率耗散。這個(gè)作為頻率f的函數(shù)的相移對(duì)于頻率f的最小值具有一個(gè)最小值。如果將工作頻率選擇近似為f的最小值，則在該倒相器中的功率耗散比較高。通過(guò)將該電路裝置的工作頻率選擇為明顯高于f的最小值或明顯低于f的最小值就可很好地避免這個(gè)高的功率耗散。在該已知的電路裝置中，將該電路裝置的工作頻率選擇在比f(wàn)的最小值高的值上。這種選擇與這樣的事實(shí)有關(guān)。即，在它進(jìn)入工作之后該已知電路裝置立即在一個(gè)明顯高于燈穩(wěn)定工作的頻率的頻率上振蕩。接著，在給定的時(shí)間間隔該頻率減小到穩(wěn)定燈工作的值。在該頻率的這個(gè)減小期間，在點(diǎn)火之前該放電燈兩端的電壓的幅度增加。因?yàn)樵诜€(wěn)定燈工作的情況下該頻率明顯高于f的最小值，故在該頻率的減小期間避免了在該倒相器中的高功率耗散。然而，在根據(jù)本發(fā)明的電路裝置中，該穩(wěn)定工作頻率低于f的最小值。事實(shí)上，將該穩(wěn)定工作頻率選擇在比f(wàn)最小值低得多的值上，以避免在該倒相器中的高功率耗散。已發(fā)現(xiàn)，在這些情況和在相等燈功率之下，在該倒相器和該諧振電路中的電流比對(duì)于明顯高于f最小值的頻率具有一個(gè)明顯低的幅度，正如在該已知電路裝置中所用的。結(jié)果，使在該倒相器和該諧振電路中的功率耗散比較低。
在根據(jù)本發(fā)明的電路裝置的最佳實(shí)施方案中，該倒相器還設(shè)有一個(gè)電路部分I，用于在該電路裝置進(jìn)入工作后提升該頻率f的值。在該電路裝置的這個(gè)最佳實(shí)施方案進(jìn)入工作狀態(tài)后，該工作頻率就具有較低值。在該工作頻率的這個(gè)較低值上，連接到該電路裝置的放電燈兩端的電壓是較低的，故使該放電燈不點(diǎn)火。例如，通過(guò)在第一時(shí)間間隔期間將該工作頻率保持在這個(gè)較低的值上，可以將該放電燈的電極預(yù)熱。(如果該電路裝置包括用于加熱該電極的裝置)。隨后，在第二時(shí)間間隔期間該頻率升到在穩(wěn)定燈工作上的值。在這個(gè)增加期間，在點(diǎn)火之前在該放電燈兩端的電壓逐漸增加。已發(fā)現(xiàn)，在這種點(diǎn)火模式中該放電燈具有比較長(zhǎng)的壽命，特別是將該電極預(yù)熱時(shí)。因?yàn)樵谡麄€(gè)第二時(shí)間間隔該頻率明顯低于f最小值，故在這個(gè)第二時(shí)間間隔中在該倒相器中沒(méi)有較高的功率耗散。
對(duì)于根據(jù)本發(fā)明電路裝置的實(shí)施方案得到了滿意的結(jié)果，其中該倒相器設(shè)有—兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件的串聯(lián)裝置；—連接到這些開(kāi)關(guān)元件的控制電路，以頻率f使該開(kāi)關(guān)元件交替地導(dǎo)通和不導(dǎo)通，且其中該電路部分I構(gòu)成該控制電路的部分。
對(duì)于其中還包括下述部件的該電路裝置的那些實(shí)施方案發(fā)現(xiàn)了更為明顯的滿意結(jié)果，即包括—整流器裝置，具有連接到該倒相器輸入端的整流器輸出端；和連接端，用于連接到從AC電源電壓產(chǎn)生DC電源電壓的AC電源的端點(diǎn)；—緩存器電路，包括一個(gè)第三電容元件并互連這些倒相器輸入端；—第一反饋電路，包括第一單向元件與第二單向元件的串聯(lián)裝置，并連接整流器輸出端到倒相器輸入端；和其中該開(kāi)關(guān)元件的公共點(diǎn)經(jīng)過(guò)第一電感元件和經(jīng)過(guò)負(fù)載電路連接到第一和第二單向元件的公共點(diǎn)。可從該AC電源對(duì)這些實(shí)施方案供電。沒(méi)有補(bǔ)償措施，該第三電容元件的存在將顯著地減少該電路裝置的功率因數(shù)。然而，通過(guò)功率反饋可將這個(gè)影響補(bǔ)償?shù)较喈?dāng)大的程度，這種功率反饋在本實(shí)施方案中是由第一反饋電路，諧振電路和負(fù)載電路實(shí)現(xiàn)的。已發(fā)現(xiàn)其優(yōu)點(diǎn)是將該第二單向元件與包括第四電容元件的電容電路并聯(lián)。因?yàn)樵摰谝环答侂娐繁话ǖ谌龁蜗蛟偷谒膯蜗蛟拇?lián)裝置的第二反饋電路分路，并且該第三和第四單向元件的公共點(diǎn)被連到該諧振電路的一端，故可改善在這些實(shí)施方案中的功率反饋。在這些實(shí)施方案中的功率反饋是由第1～4單向元件，負(fù)載電路和該諧振電路實(shí)現(xiàn)的。好像是通過(guò)調(diào)整在該諧振電路中的電流與在該負(fù)載電路中的電流之間的相位差可以最佳化該功率反饋。通過(guò)選定變壓器和燈電路的組件可調(diào)整這個(gè)相位差。這個(gè)選擇確定了變壓器和燈電路的組件的阻抗。更具體地，通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇該變壓器的磁感可調(diào)整這個(gè)阻抗。
通過(guò)下面參考實(shí)施例的描述，本發(fā)明的這些和其它方面將更加清楚。在圖中

圖1概略地表示根據(jù)本發(fā)明電路裝置的第一實(shí)施方案，具有連接到其上的兩個(gè)放電燈；圖2表示與圖1所示的實(shí)施方案一起的該諧振電路和該負(fù)載電路的作為頻率f的函數(shù)的總的阻抗；圖3表示作為頻率f函數(shù)的在圖1中所示的電路裝置的諧振電路中的電流與該諧振電路兩端的電壓之間的相移；和圖4概略地表示根據(jù)本發(fā)明電路裝置的第二實(shí)施方案，具有連接到其上的兩個(gè)放電燈。
在圖1中，標(biāo)號(hào)K3和K4表示用于連接到AC電源的連接端。連接端K3和K4構(gòu)成了由二極管D5-D8組成的二極管橋路的輸入端。在這個(gè)實(shí)施方案中，該二極管橋路構(gòu)成了整流器裝置。用于從AC電源電壓產(chǎn)生DC電源電壓。該二極管橋路的整流器輸出端K5和K6分別連到倒相器輸入端K1和K2。倒相器輸入端K1和K2被構(gòu)成本實(shí)施方案中的第三電容元件和緩存器電路的電容C3連接。電容C3與開(kāi)關(guān)元件S1和S2的串聯(lián)裝置并聯(lián)。開(kāi)關(guān)元件的各個(gè)控制電極連接到電路部分SC的各個(gè)輸出。在這個(gè)實(shí)施方案中，電路部分SC構(gòu)成一種控制電路，用于以頻率f交替地使開(kāi)關(guān)S1和S2導(dǎo)通和不導(dǎo)通。該控制電路包括一個(gè)電路部分I，用于在該電路裝置進(jìn)入工作后提升該頻率f的值。開(kāi)關(guān)元件S1和開(kāi)關(guān)元件S2的公共點(diǎn)N1和遠(yuǎn)離N1的開(kāi)關(guān)元件S2的末端N2構(gòu)成了這個(gè)實(shí)施方案中的倒相器輸出。通過(guò)電容Cdc，線圈L1和電容C1的串聯(lián)裝置將該倒相器輸出端N1和N2互連。在這個(gè)實(shí)施方案中，線圈L1和電容C1分別構(gòu)成了第一電感元件和第一電容元件。Cdc是隔直電容，相對(duì)于電容C1具有比較高的電容值。電容C1與變壓器T的主繞組Lprim并聯(lián)。Lsec是次繞組，構(gòu)成變壓器T的一部分，磁耦合到主繞組Lprim。次繞組Lsec與電放電燈La1和電容器C2的串聯(lián)裝置構(gòu)成的第一燈電路和由放電燈La2和電容器C2’的串聯(lián)裝置構(gòu)成的第二燈電路并聯(lián)。在這個(gè)實(shí)施例中，兩個(gè)電容器C2和C2’的每一個(gè)構(gòu)成一個(gè)第二電容元件。放電燈La1和La2，電容器C2和C2’及變壓器T一起構(gòu)成了與電容器C1并聯(lián)的負(fù)載電路。
圖1中所示實(shí)施方案的操作如下如果將連接端K3和K4連接到供給AC電源電壓的電源。由該二極管橋路將這個(gè)電源電壓整流為具有基本上恒定幅度的DC電壓，供給電容器C3的兩端。電路部分SC使開(kāi)關(guān)元件S1和S2以頻率f交替地導(dǎo)通和不導(dǎo)通。結(jié)果，將以頻率f的幅度等于電容器D3兩端電壓幅度的基本上的方波電壓供給兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件的該公共點(diǎn)N1。在這個(gè)基本上為方波電壓的影響下，以頻率f的交流流過(guò)該諧振電路和該負(fù)載電路。在該電路裝置進(jìn)入工作后，該頻率f就有一個(gè)較低的值。以這個(gè)較低的值，使燈La1和La2兩端的電壓比較低，故使它們不點(diǎn)火。在第一時(shí)間間隔可保持該頻率f的這個(gè)較低值。在這個(gè)第一間隔中，利用預(yù)熱該電極的裝置(未示出)可預(yù)熱該燈的電極。然而，也可將該第一時(shí)間間隔選擇為基本上等于0。接著，在第二時(shí)間間隔提升該頻率f的值。在該頻率的這個(gè)增加期間，在這些燈點(diǎn)火之前，這些燈兩端的電壓幅度增加。在該增加期間，對(duì)于所覆蓋頻率范圍的每一值，在該諧振電路中的電流與在輸出端N1上的電壓之間的相移高得足以避免在該倒相器中的比較大的功率耗散。該頻率f的最高值是在穩(wěn)定的燈工作期間由該電路部分SC保持的值。這個(gè)頻率低于該諧振電路中的電流與該諧振電路兩端的電壓之間的相移為最小時(shí)的頻率。結(jié)果，在該諧振電路中的電流具有比較低的幅度，使得在該倒相器和該諧振電路中的功率耗散比較低。
應(yīng)注意，可以利用這種方式來(lái)選擇該負(fù)載電路，以使在穩(wěn)定工作頻率上的該阻抗為近似歐姆性的。更具體地，通過(guò)這種變壓器結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)這個(gè)選擇，即其磁感具有其負(fù)載電路的阻抗為歐姆性的一個(gè)值。
在圖2中，將該工作頻率f以對(duì)數(shù)表示在水平軸上。將圖1中所示的電路裝置的輸入阻抗Zin用對(duì)數(shù)的任意單位表示在垂直軸上。在水平軸上所示的頻率f1和f2，由該電路裝置供電的放電燈的功率損耗是相等的。在這時(shí)，f1用作在該已知電路裝置中的工作頻率，而f2用作在本發(fā)明的電路裝置中的工作頻率。然而，可以看出該電路裝置的輸入阻抗Zin在頻率f2時(shí)明顯高于在頻率f1，使得在該倒相器和該諧振電路中的功率耗散在頻率為f2時(shí)明顯的低。
在圖3中，將該工作頻率f以對(duì)數(shù)表示在水平軸上。將通過(guò)如圖1中所示的電路裝置的該諧振電路的電流與該諧振電路兩端的電壓之間的相移以度表示在垂直軸上。同樣如圖2，將頻率f1和f2表示在水平軸上?？梢钥闯觯瑢?duì)于在頻率f2與f1之間工作頻率值的大部分，該相位差是如此之小，使得在該倒相器中產(chǎn)生明顯的功率耗散。
圖4中所示的實(shí)施方案部分地對(duì)應(yīng)于圖1中所示的實(shí)施方案。由同樣的標(biāo)號(hào)表示對(duì)應(yīng)的部件和電路部分。在圖4所示的實(shí)施方案中，提供了雙功率反饋。由四個(gè)二極管D1-D4，諧振電路和負(fù)載電路實(shí)現(xiàn)這個(gè)雙功率反饋。在這個(gè)實(shí)施方案中，二極管D1-D4構(gòu)成第1-4單向元件。通過(guò)二極管D1和D2的串聯(lián)裝置將整流器輸出端K6連接到倒相器輸入端K2。在這個(gè)實(shí)施例中，二極管D1和D2的該串聯(lián)裝置構(gòu)成第一反饋電路。將兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件S1和S2的公共點(diǎn)N1經(jīng)過(guò)第一電感元件和該負(fù)載電路連接到二極管D1和D2的公共點(diǎn)。二極管D2與電容C4并聯(lián)，在這個(gè)實(shí)施方案中，后者構(gòu)成一個(gè)電容電路和一個(gè)第四電容元件。二極管D1和D2的這個(gè)串聯(lián)裝置與二極管D3和D4的串聯(lián)裝置并聯(lián)。這個(gè)串聯(lián)裝置構(gòu)成這個(gè)實(shí)施方案中的第二反饋電路。將由遠(yuǎn)離線圈L1的電容器C1一側(cè)構(gòu)成的該諧振電路的一端連接到二極管D3和D4的公共點(diǎn)。
圖4中所示實(shí)施方案的操作大都與圖1中所示的實(shí)施方案對(duì)應(yīng)。其雙功率反饋如下進(jìn)行操作。因?yàn)樵谠撾娐费b置的工作期間頻率為f的交流流過(guò)該諧振電路和該負(fù)載電路，將頻率為f的脈沖電壓提供在二極管D1和D2的公共點(diǎn)上，和二極管D3和D4的公共點(diǎn)上。由于這些脈動(dòng)電壓的提供，當(dāng)該AC電源電壓的瞬時(shí)幅度低于電容器C3兩端的電壓幅度時(shí)，該電路裝置從該AC電源吸收電流。由于該雙功率反饋的這個(gè)操作，圖4中所示的該電路裝置具有比較高的功率因數(shù)，且由該電路裝置引起的諧波失真總的量(THD)較低。通過(guò)調(diào)整在該諧振電路中的電流與該負(fù)載電路中的電流之間的相移可將該功率反饋?zhàn)罴鸦?。更具體地，通過(guò)適當(dāng)?shù)剡x擇該變壓器的磁感可影響這個(gè)相移。發(fā)現(xiàn)，圖4中所示的電路裝置的許多實(shí)際實(shí)施方案的功率因數(shù)為高于0.9，而THD小于10％。
權(quán)利要求
1.一種用于對(duì)放電燈點(diǎn)火和供電的電路裝置，包括—一個(gè)倒相器，用于從DC電源電壓產(chǎn)生頻率為f的高頻輸出電壓，設(shè)有用于連接供給DC電源電壓的DC電源的倒相器輸入端，和倒相器輸出端；—一個(gè)諧振電路，連接到該倒相器輸出端，包括第一電感元件和第一電容元件的串聯(lián)裝置；—一個(gè)負(fù)載電路，與第一電容元件并聯(lián)，包括具有主繞組和次繞組的一個(gè)變壓器，和一個(gè)設(shè)有燈連接端與第二電容元件的串聯(lián)裝置的燈電路，與該項(xiàng)繞組并聯(lián)；其特征在于，在穩(wěn)定的燈操作期間該頻率f具有的值低于在該諧振電路中的電流與該諧振電路兩端的電壓之間的相移為最小時(shí)的f最小值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電路裝置，其中該倒相器還設(shè)有一個(gè)電路部分I，用于在該電路裝置進(jìn)入工作后提升該頻率f的值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的電路裝置，其中該倒相器設(shè)有—兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件的串聯(lián)裝置；—控制電路，連接到這些開(kāi)關(guān)元件，用于使這些開(kāi)關(guān)元件以頻率f交替地導(dǎo)通和不導(dǎo)通，且其中該電路部分I構(gòu)成該控制電路的一部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的電路裝置，其中該電路裝置還包括—整流器裝置，具有連接到該倒相器輸入端的整流器輸出端，和連接端，用于連接到從AC電源電壓產(chǎn)生DC電源電壓的AC電源的端點(diǎn)；—緩存器電路，包括第三電容元件，并互連該倒相器輸入端；—第一反饋電路，包括第一單向元件與第二單向元件的串聯(lián)裝置，連接整流器輸出端到倒相器輸入端；和其中將這些開(kāi)關(guān)元件的公共點(diǎn)經(jīng)過(guò)第一電感元件和負(fù)載電路連接到該第一和第二單向元件的公共點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的電路裝置，該第二單向元件與包括第四電容元件的電容電路并聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5或6的電路裝置，其中，第一反饋電路與包括第三單向元件和第四單向元件的串聯(lián)裝置的第二反饋電路并聯(lián)，第三和第四單向元件的公共點(diǎn)連到該諧振電路的一端。
全文摘要
在用于并行操作兩個(gè)或多個(gè)放電燈的電路裝置中,包括在該諧振負(fù)載電路中的一個(gè)變壓器,這些燈的每一個(gè)是該燈與電容器的串聯(lián)裝置的部分,選擇該工作頻率低于在該負(fù)載電路中的電壓與電流之間的相移為最小時(shí)的頻率。在工作中,在該負(fù)載電路中的電流幅度較低,故使在該負(fù)載電路中的功率耗散也很低。
文檔編號(hào)H05B41/282GK1340287SQ00803808
公開(kāi)日2002年3月13日 申請(qǐng)日期2000年10月4日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月18日
發(fā)明者J·M·A·維萊爾特, 張勁 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司