專利名稱：電路設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個(gè)帶有連續(xù)電流相位、用于控制高壓放電燈的電路設(shè)備，該電路設(shè)備配有一個(gè)裝置，它利用調(diào)暗信號(hào)Ds來控制與其連接的、在已調(diào)暗狀態(tài)下的燈，該電路設(shè)備包括-用于將電路設(shè)備連接至電源的輸入端，-用于連接被控制的燈的輸出端，-一個(gè)帶有轉(zhuǎn)換器的開關(guān)電源(smps)，該轉(zhuǎn)換器配有一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)，用于在轉(zhuǎn)換器輸出產(chǎn)生一個(gè)緩沖電容器裝置兩端的轉(zhuǎn)換器輸出電壓和一個(gè)轉(zhuǎn)換器輸出電流，以及-一個(gè)控制電路，用于產(chǎn)生一個(gè)從屬于調(diào)暗信號(hào)的控制信號(hào)來控制該半導(dǎo)體開關(guān)。
根據(jù)美國(guó)專利US5828178，一個(gè)在首段提及的電路設(shè)備為已知技術(shù)。通常利用周期變換極性的連續(xù)電流相位來使高壓放電燈工作。在頻繁使用該電路設(shè)備的結(jié)構(gòu)中，轉(zhuǎn)換器為此而與一個(gè)比如以橋式電路方式連接的整流器相連。
在已知電路設(shè)備中，配有一個(gè)光傳感器，用于檢測(cè)燈所產(chǎn)生的光。這使調(diào)暗燈光控制得以實(shí)現(xiàn)。
然而用于高壓放電燈的已知調(diào)暗系統(tǒng)有若干嚴(yán)重的實(shí)際缺陷。一個(gè)嚴(yán)重缺陷與使用光傳感器有關(guān)。一方面為了恰當(dāng)?shù)貦z測(cè)燈所產(chǎn)生的光，需要修正環(huán)境光線，另一方面這樣的檢測(cè)又對(duì)傳感器本身變臟非常敏感。另一個(gè)經(jīng)常碰到的難題就是燈立即開始閃爍，這是令人視覺上非常難受的。此外，還有一個(gè)重大的風(fēng)險(xiǎn)，燈在調(diào)暗的過程中或在昏暗狀態(tài)下會(huì)停止發(fā)光。另一個(gè)經(jīng)常碰到的難題就是燈處在昏暗狀態(tài)下會(huì)導(dǎo)致放電腔壁發(fā)黑，使燈在使用過程中的亮度下降。
本發(fā)明的目的在于提供一種技術(shù)方案，通過它能克服上述缺陷。
為了實(shí)現(xiàn)該目的，一個(gè)在首段提及的電路設(shè)備，作為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)電路設(shè)備，其特征在于該電路設(shè)備配有用于產(chǎn)生與轉(zhuǎn)換器輸出電壓相關(guān)的信號(hào)Lvs來形成控制信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的該電路設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于信號(hào)產(chǎn)生是以電壓測(cè)量為基準(zhǔn)而不是光測(cè)量。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換器輸出電壓值和周期的測(cè)量顯然非常適合通過將檢測(cè)到的信號(hào)與限定值進(jìn)行比較來檢測(cè)最大允許昏暗狀態(tài)，在該狀態(tài)下燈仍能穩(wěn)定工作。在每個(gè)電流相位開始時(shí)，轉(zhuǎn)換器輸出電壓通常都是脈沖形，有脈沖高度和寬度，隨后是臺(tái)階電壓。這樣在最佳實(shí)施例中，信號(hào)Lvs用來檢測(cè)脈沖高度。在另一個(gè)不同的實(shí)施例中，信號(hào)Lvs用來檢測(cè)脈沖寬度。
在又一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的電路設(shè)備的實(shí)施例中，信號(hào)Lvs用來檢測(cè)臺(tái)階電壓。在第一修正例中，在連續(xù)電流相位中檢測(cè)信號(hào)Lvs的臺(tái)階電壓變化。在另一修正例中，在一個(gè)電流相位中檢測(cè)信號(hào)Lvs的臺(tái)階電壓波動(dòng)。
在工作狀態(tài)中，轉(zhuǎn)換器在其輸出帶有轉(zhuǎn)換器輸出電流。在一個(gè)根據(jù)本發(fā)明更優(yōu)越的實(shí)施例中，該電路設(shè)備包括用于產(chǎn)生與轉(zhuǎn)換器輸出電流相關(guān)的信號(hào)Icu，該信號(hào)是用于形成控制信號(hào)的。令人驚訝的是以轉(zhuǎn)換器輸出電壓和轉(zhuǎn)換器輸出電流為基礎(chǔ)來控制轉(zhuǎn)換器的半導(dǎo)體開關(guān)能使所連接的高壓放電燈在很大的昏暗范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。最好是用信號(hào)Lvs和Lcu形成電源信號(hào)Sv，例如通過將信號(hào)Lvs和Lcu相乘。電源信號(hào)Sv隨后用來與參考電壓值進(jìn)行比較，該參考電壓值取決于調(diào)暗信號(hào)Ds，比較的結(jié)果用來形成控制信號(hào)，控制轉(zhuǎn)換器的半導(dǎo)體開關(guān)。通過限定緊跟每一個(gè)電流相位開始之后的電源信號(hào)Sv的值，就可便利地實(shí)現(xiàn)對(duì)最大允許調(diào)暗狀態(tài)的檢測(cè)。
周期檢測(cè)轉(zhuǎn)換器輸出電壓和轉(zhuǎn)換器輸出電流使利用軟件方法成為可能，結(jié)果是相對(duì)于硬件的實(shí)現(xiàn)，有了重大的自由度。最好是控制電路包括一個(gè)可編程處理器，用于執(zhí)行上述功能的任何一種功能。該控制電路最好包括將信號(hào)Lvs與限定值比較的裝置。這可以便利地通過可編程處理器裝置來執(zhí)行。
如果開關(guān)裝置能合適地用于控制一個(gè)具有陶瓷壁的金屬鹵化物燈，那么用于比較信號(hào)Lvs的限定值最好相當(dāng)于一個(gè)最大為1.5的波頂因素(crest factor)。如果開關(guān)裝置能合適地用于控制一個(gè)具有石英玻璃壁的金屬鹵化物燈，那么該限定值最好相當(dāng)于一個(gè)最大為1.6的波頂因素。
在本說明書和權(quán)利要求書中，“波頂因素”是指轉(zhuǎn)換器輸出電壓的脈沖高度與轉(zhuǎn)換器輸出電壓的臺(tái)階電壓的高度之間的比率。
在本權(quán)利要求書中，“陶瓷壁”是指一個(gè)透光的壁，由密致地?zé)Y(jié)的金屬氧化物以及金屬氮化物構(gòu)成的，金屬氧化物如氧化鋁和YAG，金屬氮化物如AIN。
將參照隨后描述的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的這些以及其他方面加以說明在附圖中

圖1展示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)電路設(shè)備，及圖2展示了圖1所示電路設(shè)備的控制電路的圖，圖3展示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)電路設(shè)備在三種不同的調(diào)暗狀態(tài)時(shí)與轉(zhuǎn)換器輸出電壓相關(guān)的信號(hào)Lvs的波形圖，圖4A、B、C、D展示了在其他實(shí)施例中的信號(hào)Lvs的波形圖，圖5A、B展示了在連續(xù)電流相位中信號(hào)Lvs的臺(tái)階電壓的波形圖，圖6A、B展示了在另一個(gè)實(shí)施例中信號(hào)Lvs的臺(tái)階電壓的波形圖，圖7展示了根據(jù)本發(fā)明的電路設(shè)備的又一個(gè)實(shí)施例的圖。
圖1展示了一個(gè)帶有連續(xù)電流相位、用于控制高壓放電燈La的電路設(shè)備，該電路設(shè)備配有一個(gè)裝置，它利用調(diào)暗信號(hào)Ds來控制與其連接的、在已調(diào)暗狀態(tài)下的燈，該電路設(shè)備包括-用于將電路設(shè)備連接至電源VB的輸入端1，-用于連接被控制的燈La的輸出端2，-一個(gè)帶有轉(zhuǎn)換器Cv的開關(guān)電源I(smps)，該轉(zhuǎn)換器配有一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)，用于在轉(zhuǎn)換器輸出3產(chǎn)生一個(gè)緩沖電容器裝置Cb兩端的轉(zhuǎn)換器輸出電壓和一個(gè)轉(zhuǎn)換器輸出電流，以及-一個(gè)控制電路Sc，用于產(chǎn)生一個(gè)從屬于調(diào)暗信號(hào)的控制信號(hào)來控制該半導(dǎo)體開關(guān)。
該電路設(shè)備還包括用于產(chǎn)生與轉(zhuǎn)換器輸出電壓相關(guān)的信號(hào)Lvs，以形成控制信號(hào)的裝置II。
在根據(jù)本發(fā)明的電路設(shè)備的實(shí)施例中，該電路設(shè)備能合適地連接至電源，如一個(gè)220V、50Hz的電網(wǎng)，來使一個(gè)高壓放電燈工作，如飛利浦制造的MHC型金屬鹵化物燈。該電路設(shè)備的開關(guān)電源最好帶有預(yù)處理器Pc。最好使燈在變換極性的連續(xù)電流相位中工作，電路設(shè)備配有整流器(commutator)III，它一方面與轉(zhuǎn)換器輸出3連接，另一方面與輸出端2連接。整流器也帶有一個(gè)點(diǎn)火電路。
圖2詳細(xì)地展示了控制電路sc?？刂齐娐稴c包括了以IC100來表示的可編程處理器。裝置II連接至IC100的一個(gè)ADC輸出AD0。與轉(zhuǎn)換器輸出電壓相關(guān)的信號(hào)Lvs就這樣形成了。用作時(shí)鐘的外部振蕩器連接至IC。該IC也連接至一個(gè)外部存儲(chǔ)器10，在該存儲(chǔ)器中存有受控?zé)舻膮⒖贾岛吞匦缘谋恚珙~定燈功率、燈電壓、允許調(diào)暗率，等等。調(diào)暗接口與IC上的ADC輸出AD3以及數(shù)字輸入INT連接。調(diào)暗信號(hào)Ds施加至調(diào)暗接口12的輸入121。這樣電路設(shè)備就能合適地用于控制所連接的燈，調(diào)暗信號(hào)Ds既可以是模擬的，也可以是數(shù)字的。用于控制轉(zhuǎn)換器開關(guān)的控制信號(hào)施加至IC100的DA輸出DAC1，其控制信號(hào)在控制電路中產(chǎn)生。
在本文所述的電路設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例中，所連接的MHC燈的額定功率為70W。該電路設(shè)備包括一個(gè)開關(guān)電源(smps)，該開關(guān)電源包含與預(yù)處理器的已知組合，其形式為升壓轉(zhuǎn)換器或放大轉(zhuǎn)換器和Buck型轉(zhuǎn)換器或降壓轉(zhuǎn)換器。降壓轉(zhuǎn)換器在其輸出有一個(gè)960nF緩沖電容器，并連接至一個(gè)整流器。該整流器為橋式電路形式。該整流器也包括一個(gè)點(diǎn)火電路，該電路本身為已知技術(shù)。該控制電路包括一個(gè)飛利浦制造的87LPC769型IC作為可編程處理器。轉(zhuǎn)換器輸出電壓的輸出通過電阻源電壓分配器連接至該IC的ADC輸入引線(引線2)。所示外部振蕩器為一個(gè)石英晶體振蕩器。外部存儲(chǔ)器包括參考值的表，如限定值和特性等，是一個(gè)4K比特的EEPROM。
該IC配有執(zhí)行以下所述程序的軟件。在燈被點(diǎn)火并穩(wěn)定地發(fā)光后，就在整流器電流相位的過程中檢測(cè)轉(zhuǎn)換器輸出電壓。為此，對(duì)信號(hào)Lvs進(jìn)行抽樣。波頂因素的大小由所取得值的比率來決定，它與脈沖高度和臺(tái)階電壓有關(guān)。由此取得的波頂因素值與一參考值或限定值做比較，該值已儲(chǔ)存在EEPROM中。只要波頂因素小于參考值，就會(huì)根據(jù)所施加的調(diào)暗信號(hào)Ds繼續(xù)將燈調(diào)暗。如果確定的波頂因素超過預(yù)定的限定值，不管是否已達(dá)到相對(duì)于所施加的調(diào)暗信號(hào)Ds的調(diào)暗狀態(tài)，都要調(diào)整轉(zhuǎn)換器控制。對(duì)于額定功率為70W的MHC型燈，由此能達(dá)到的最大調(diào)暗狀態(tài)為35W。在圖3中，通過在三種不同的調(diào)暗狀態(tài)時(shí)與轉(zhuǎn)換器輸出電壓相關(guān)的信號(hào)Lvs的波形圖對(duì)此做了解釋。圖中的橫軸為時(shí)間軸，電壓V和電流I的曲線沿著豎軸劃出。在圖中，曲線50、51、52代表由裝置II在三個(gè)連續(xù)電流相位所產(chǎn)生的信號(hào)Lvs，燈分別處在正常狀態(tài)、最大調(diào)暗狀態(tài)和燈僅僅保持發(fā)光的調(diào)暗狀態(tài)。在圖中，通過燈的相關(guān)電流以曲線60、61、62分別表示。在燈正常工作期間，波頂因素為1.34。在最大調(diào)暗狀態(tài)下，波頂因素為1.5。在該狀態(tài)下，燈所產(chǎn)生的閃爍仍不為觀察者發(fā)現(xiàn)。如果燈僅僅保持發(fā)光，波頂因素為1.6。在該狀態(tài)下，燈表現(xiàn)出顯而易見的令人難受的閃爍。
在另一實(shí)施例中，可編程處理器被編程為以信號(hào)Lvs的脈沖寬度的檢測(cè)作為決定是否達(dá)到最大可允許調(diào)暗狀態(tài)的一個(gè)量。通過圖4對(duì)此做了詳細(xì)的解釋。在圖4A和B中，參考數(shù)字30、31分別代表在控制一個(gè)金屬鹵化物燈電流相位的初始部分時(shí)信號(hào)Lvs的曲線，該燈具有一個(gè)CDM型的磁燈腔，由飛利浦制造，額定功率為70W，分別處于正常狀態(tài)和35W的調(diào)暗狀態(tài)。這些圖清楚地展示了處于調(diào)暗狀態(tài)的信號(hào)在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)呈現(xiàn)出很高的值。在所示的案例中，信號(hào)Lvs呈現(xiàn)出很高值的時(shí)間為80微秒，是最大可允許時(shí)間。為了比較，通過燈的電流以曲線40、41表示。圖4C和4D展示一個(gè)具有石英玻璃放電腔的MHW型金屬鹵化物燈，額定功率為70W，由飛利浦制造，處于正常狀態(tài)和35W的調(diào)暗狀態(tài)的信號(hào)Lvs分別由曲線53和54表示，在一段可比較的時(shí)間內(nèi)通過燈的電流分別由曲線63和64表示。
可編程處理器能建立最大可允許調(diào)暗狀態(tài)的其他方式都是以檢測(cè)信號(hào)Lvs的臺(tái)階電壓為基礎(chǔ)的。在第一修正例中，檢測(cè)在連續(xù)電流相位中的信號(hào)Lvs的臺(tái)階電壓差異。在另一修正例中，檢測(cè)在一個(gè)電流相位中的信號(hào)Lvs的臺(tái)階電壓波動(dòng)。通過圖5和6對(duì)此做了解釋。在圖5Ah和5B中，曲線55和56分別表示處于正常狀態(tài)和35W的調(diào)暗狀態(tài)的7個(gè)連續(xù)電流相位的信號(hào)Lvs，所用的燈為額定功率70W的MHW型。圖5B清楚地展示了信號(hào)Lvs的臺(tái)階電壓561、562、563的值在連續(xù)電流相位中的差異。
至于具有額定功率70W的CDM型燈，圖6A和圖6B分別表示處于正常狀態(tài)和35W的調(diào)暗狀態(tài)的7個(gè)連續(xù)電流相位的信號(hào)Lvs，分別以曲線32和33來表示。圖6B清楚地展示了信號(hào)Lvs的臺(tái)階電壓在某些電流相位中的波動(dòng)300。
圖7的電路圖展示了根據(jù)本發(fā)明的電路設(shè)備的另一個(gè)修正例，其中與圖1電路圖對(duì)應(yīng)的部分以相應(yīng)的參考數(shù)字來表示。該電路設(shè)備的修正例包括裝置IV，用于產(chǎn)生與轉(zhuǎn)換器輸出電流相關(guān)的信號(hào)Icu來形成控制信號(hào)。通過信號(hào)Lvs和Icu形成了電源信號(hào)Sv，例如通過將信號(hào)Lvs和Icu相乘。隨后將電源信號(hào)Sv與一個(gè)參考電源值進(jìn)行比較，該參考電源值由調(diào)暗信號(hào)Ds決定，比較的結(jié)果用來形成控制信號(hào)，控制轉(zhuǎn)換器的半導(dǎo)體開關(guān)。通過在每個(gè)電流相位開始后立即限定電源信號(hào)Sv的值，就可以便利地實(shí)現(xiàn)對(duì)最大可允許調(diào)暗狀態(tài)的檢測(cè)。
權(quán)利要求
1.一個(gè)帶有連續(xù)電流相位、用于控制高壓放電燈的電路設(shè)備，該電路設(shè)備配有一個(gè)裝置，它利用調(diào)暗信號(hào)Ds來控制與其連接的、在已調(diào)暗狀態(tài)下的燈，該電路設(shè)備包括-用于將電路設(shè)備連接至電源的輸入端，-用于連接被控制的燈的輸出端，-一個(gè)帶有轉(zhuǎn)換器的開關(guān)電源(smps)，該轉(zhuǎn)換器配有一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)，用于在轉(zhuǎn)換器輸出產(chǎn)生一個(gè)緩沖電容器裝置兩端的轉(zhuǎn)換器輸出電壓和一個(gè)轉(zhuǎn)換器輸出電流，以及-一個(gè)控制電路，用于產(chǎn)生一個(gè)從屬于調(diào)暗信號(hào)的控制信號(hào)來控制該半導(dǎo)體開關(guān)，其特征在于該電路設(shè)備配有用于產(chǎn)生與轉(zhuǎn)換器輸出電壓相關(guān)的信號(hào)Lvs以形成控制信號(hào)的裝置。
2.一個(gè)如權(quán)利要求1的電路設(shè)備，其特征在于該控制電路配有用于將信號(hào)Lvs與一個(gè)限定值進(jìn)行比較的裝置。
3.一個(gè)如權(quán)利要求1或2的電路設(shè)備，其特征在于該控制電路包括一個(gè)可編程處理器。
4.一個(gè)如權(quán)利要求1或2的電路設(shè)備，其特征在于在每個(gè)電流相位的開始處，轉(zhuǎn)換器輸出電壓是具有脈沖高度的脈沖，并且信號(hào)Lvs用來檢測(cè)該脈沖高度。
5.一個(gè)如權(quán)利要求1或2的電路設(shè)備，其特征在于在每個(gè)電流相位的開始處，轉(zhuǎn)換器輸出電壓是具有脈沖寬度的脈沖，并且信號(hào)Lvs用來檢測(cè)該脈沖寬度。
6.一個(gè)如權(quán)利要求1或2的電路設(shè)備，其特征在于在每個(gè)電流相位的開始處，轉(zhuǎn)換器輸出電壓是脈沖形，隨后是臺(tái)階電壓，并且信號(hào)Lvs用來檢測(cè)該臺(tái)階電壓。
7.一個(gè)如權(quán)利要求6的電路設(shè)備，其特征在于信號(hào)Lvs用來檢測(cè)連續(xù)電流相位中的臺(tái)階電壓差。
8.一個(gè)如權(quán)利要求6的電路設(shè)備，其特征在于信號(hào)Lvs用來檢測(cè)電流相位中臺(tái)階電壓的波動(dòng)。
9.一個(gè)如權(quán)利要求1或2的電路設(shè)備，其特征在于該電路設(shè)備能合適地用于控制一個(gè)具有陶瓷壁的金屬鹵化物燈，用于比較信號(hào)Lvs的限定值相當(dāng)于一個(gè)最大為1.5的波頂因素。
10.一個(gè)如權(quán)利要求1或2的電路設(shè)備，其特征在于該電路設(shè)備能合適地用于控制一個(gè)具有石英玻璃壁的金屬鹵化物燈，用于比較信號(hào)Lvs的限定值相當(dāng)于一個(gè)最大為1.6的波頂因素。
11.一個(gè)如權(quán)利要求1的電路設(shè)備，其特征在于該電路設(shè)備包括用于產(chǎn)生與轉(zhuǎn)換器輸出電流相關(guān)的信號(hào)Icu，該信號(hào)用于形成控制信號(hào)。
12.一個(gè)如權(quán)利要求11的電路設(shè)備，其特征在于用信號(hào)Lvs和Lcu形成電源信號(hào)Sv，該信號(hào)用于形成控制信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一個(gè)用于控制高壓放電燈的電路,該電路配有一個(gè)裝置,它利用調(diào)暗信號(hào)Ds來控制與其連接的、在已調(diào)暗狀態(tài)下的燈。該電路包括:用于將電路設(shè)備連接至電源的輸入端,用于連接被控制的燈的輸出端,一個(gè)帶有轉(zhuǎn)換器的開關(guān)電源(smps),該轉(zhuǎn)換器配有一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān),用于產(chǎn)生一個(gè)緩沖電容器裝置兩端的轉(zhuǎn)換器輸出電壓,以及一個(gè)控制電路,用于產(chǎn)生一個(gè)從屬于調(diào)暗信號(hào)Ds的控制信號(hào)來控制該半導(dǎo)體開關(guān)。根據(jù)本發(fā)明,該電路還包括產(chǎn)生與轉(zhuǎn)換器輸出電壓相關(guān)的信號(hào)Lvs的裝置,借助控制電路通過限制調(diào)暗狀態(tài)監(jiān)控?zé)舻姆€(wěn)定工作狀態(tài)。連同轉(zhuǎn)換器輸出電流,連續(xù)控制燈電源使得在燈的全部電源范圍都能夠改進(jìn)燈的穩(wěn)定工作狀態(tài)。
文檔編號(hào)H05B41/282GK1389088SQ01802564
公開日2003年1月1日 申請(qǐng)日期2001年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月28日
發(fā)明者D·H·J·范卡斯特倫, O·J·多伊爾洛 申請(qǐng)人:皇家菲利浦電子有限公司