專利名稱:改進的高頻電子鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明一般來說涉及控制各種類型的氣體放電燈的操作。本發(fā)明具體來說涉及在氣體放電燈的高頻范圍內(nèi)電子鎮(zhèn)流器的操作性能的改進。
背景技術(shù):
當高強度放電的(HID)氣體放電燈在幾個千赫茲和幾百千赫茲之間的高頻(HF)操作范圍內(nèi)操作時,這種現(xiàn)有技術(shù)中公知的高強度放電的(HID)氣體放電燈將遭遇聲共振,與燈的類型有關(guān)。然而,當氣體放電燈在超過最高的聲共振頻率的極高的頻率范圍內(nèi)操作時(例如,對于400W MH燈,操作頻率為150千赫茲),在氣體放電燈中的聲共振明顯削弱,因此聲共振不會對氣體放電燈的性能有負面的影響。在VHF(甚高頻)范圍操作氣體放電燈的結(jié)果是產(chǎn)生電磁干擾。此外,當氣體放電燈在高頻燈電流下工作時,電極的溫度調(diào)制(即,陽極和陰極的溫度差)將要消失。這將導(dǎo)致不同的操作狀態(tài),可能引起電極上的電弧連接(arc attachment)的變化。當400W MH燈在高達500千赫茲的高頻下操作時,就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了與電極的電弧連接有關(guān)的電弧不穩(wěn)定性。還有,當燈在高頻下操作時,還發(fā)現(xiàn)有各個燈之間的大的繞組之差。
氣體放電燈的反向電弧(back-arcing)涉及在燈的電極繞組的后面形成電弧連接,這與在電極的尖端形成的理想的電弧連接相反。這種情況可能影響弧光管端部的熱平衡,進而可能影響蒸氣壓力。因此,燈的彩色特性要受到影響。當前,相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)還不能解決反向電弧的問題。
本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種改進的高頻鎮(zhèn)流器。本發(fā)明的各個方面都是新穎的和非顯而易見的,并且提供各種優(yōu)點。雖然這里覆蓋的本發(fā)明的實際本質(zhì)只能參照所附的權(quán)利要求書確定,但下面還要簡潔地描述一下某些特征,這些特征是這里公開的實施例的特征。
本發(fā)明的一種形式是操作耦合到氣體放電燈的一個半橋的第一種方法。首先,操作半橋以建立燈電流的操作頻率,這個操作頻率高于所有聲共振頻率,在氣體放電燈的高頻操作范圍內(nèi)。然后,操作半橋以向操作頻率施加一個頻率調(diào)制。
本發(fā)明的第二種形式是操作耦合到氣體放電燈的一個半橋的第二種方法。首先,操作半橋以建立燈電流的操作頻率。然后,操作半橋以便響應(yīng)半橋接收的具有一定波形的驅(qū)動電壓而向燈電流施加一個幅度調(diào)制。
本發(fā)明的第三種形式是操作耦合到氣體放電燈的一個半橋的第三種方法。首先,操作半橋以建立燈電流的操作頻率,這個操作頻率高于所有聲共振頻率,在氣體放電燈的高頻操作范圍內(nèi)。然后,操作半橋以向操作頻率施加一個頻率調(diào)制。最后,操作半橋以便響應(yīng)半橋接收的具有一定波形的驅(qū)動電壓而向燈電流施加一個幅度調(diào)制。
本發(fā)明的第四種形式是操作耦合到氣體放電燈的一個半橋的第四種方法。首先,操作半橋以便在氣體放電燈啟動操作期間向燈提供燈電流。然后,操作半橋以便在氣體放電燈的電弧加熱階段期間建立在操作安培水平(operating ampere level)的燈電流。所說的操作安培水平等于或大于最小運行安培水平,因此可以阻止在氣體放電燈內(nèi)的任何反向電弧的產(chǎn)生,因此氣體放電燈基本上可達到氣體放電燈的彩色性能規(guī)定。
本發(fā)明的上述形式和其它形式、特征、和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖的當前優(yōu)選的實施例的詳細描述中將變得更加顯而易見。這些詳細描述和附圖只是對本發(fā)明的說明而不是限制,本發(fā)明的范圍只由所附的權(quán)利要求書及其等效物限定。
圖1表示按照本發(fā)明的鎮(zhèn)流器的一個實施例;圖2表示按照本發(fā)明的半橋的一個實施例;圖3表示燈電壓隨時間變化的典型曲線;圖4表示反向電弧危險性相對于燈電流的典型曲線;圖5表示驅(qū)動電壓、調(diào)制電壓、和燈電流的第一組典型曲線;
圖6表示驅(qū)動電壓、調(diào)制電壓、和燈電流的第二組典型曲線;圖7表示驅(qū)動電壓、調(diào)制電壓、和燈電流的第三組典型曲線;圖8表示驅(qū)動電壓、調(diào)制電壓、和燈電流的第四組典型曲線;圖9表示驅(qū)動電壓、調(diào)制電壓、和燈電流的第五組典型曲線。
具體實施例方式
圖1表示本發(fā)明的鎮(zhèn)流器20,用于向常規(guī)的燈10提供燈電流IL。鎮(zhèn)流器20包括電磁干擾濾波器30、主電源(MAINS)整流器40、升壓變換器50、能量緩沖器60、和耦合在常規(guī)設(shè)備中的半橋70,由此可將驅(qū)動電壓VD加到半橋70。
圖2表示半橋70,半橋70包括微控制器71、電壓控制振蕩器72(VC072)、半橋驅(qū)動器73、晶體管T1、晶體管T2、變壓器TF、電感器L、電容器C1、電容器C2、和阻抗元件Z。微控制器71和晶體管T1的漏極耦合到節(jié)點N1,以接收驅(qū)動電壓VD。晶體管T1的源極、晶體管T2的漏極、和變壓器TF耦合到節(jié)點N2。微控制器71、晶體管T2的源極、和阻抗元件Z耦合到節(jié)點N3,由此可使微控制器71接收驅(qū)動電流ID。微控制器71還耦合到變壓器TF,以接收反饋電流IF。變壓器TF、電感器L、和電容器C1串聯(lián)連接。電容器C1、電容器C2、和燈10耦合到節(jié)點N4,電容器C2和燈10并聯(lián)耦合在節(jié)點N4和節(jié)點N5之間。
電壓控制振蕩器72按常規(guī)方式建立燈電流IL的操作頻率,操作頻率高于所有聲共振頻率,在高頻操作范圍內(nèi)。微控制器71包括模擬電路、數(shù)字電路、或者模擬電路和數(shù)字電路的組合,用于響應(yīng)驅(qū)動電壓VD、驅(qū)動電流ID、和反饋電流IP的接收產(chǎn)生調(diào)制電壓VFMS。電壓控制振蕩器72響應(yīng)頻率調(diào)制電壓VFMS向燈電流IL的操作頻率施加一個相應(yīng)的頻率調(diào)制。電壓控制振蕩器72提供一個控制電壓VC,用作向燈電流IL的操作頻率施加頻率調(diào)制的指示。半橋驅(qū)動器73響應(yīng)控制電壓VC來操作晶體管T1和晶體管T2,借此向燈10提供燈電流IL。
微控制器71通過測量所說的驅(qū)動電壓VD并且平均所說的驅(qū)動電流ID就可以確定輸入到半橋70的輸入功率PIN。在一個實施例中,通過驅(qū)動電壓VD和平均驅(qū)動電流ID二者相乘來確定輸入功率PIN。在下面的公式[1]中,從計算的輸入功率PIN中扣除半橋70的功率損耗PLOSS并且將這個相減的結(jié)果除以燈電流IL,就可以導(dǎo)出燈電壓VL(PIN-PLOSS)/IL[1]圖3表示燈電壓VL隨時間的變化。氣體放電燈10的啟動操作包括滯后時間階段、擊穿(BD)階段、電極加熱階段、和弧光管加熱階段。在弧光管加熱階段,關(guān)鍵的是要使氣體放電燈10中任何反向電弧減至最小(如果不是完全消除的話),借此有利于氣體放電燈基本上實現(xiàn)與氣體放電燈10有關(guān)的彩色性能指標。照這樣,微控制器71可以建立燈電流IL的操作安培水平,這個操作安培水平等于或大于如圖4所示的運行安培水平I運行。在一個實施例中,運行安培水平I運行是燈電流IL的最大安培水平I最大的85%,這是對于氣體放電燈10確定的。
圖5表示在所得到的燈電流IL中的驅(qū)動電壓VD和調(diào)制電壓VFMS的一個實施例,調(diào)制電壓VFMS具有頻率調(diào)制Δf(例如5千赫茲)和頻率掃描F掃描(如200赫茲)。這個結(jié)果是在燈10的弧光穩(wěn)定的情況下得到的(未示出)。
圖6表示在所得到的燈電流IL中的驅(qū)動電壓VD和調(diào)制電壓VFMS的第二個實施例,調(diào)制電壓VFMS具有頻率調(diào)制Δf(例如5千赫茲)和頻率掃描F掃描(如200赫茲)。
圖7表示在所得到的燈電流IL中的驅(qū)動電壓VD和調(diào)制電壓VFMS的第三個實施例,驅(qū)動電壓VD具有幅度調(diào)制和一個頻率(如120赫茲)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該認識到,鎮(zhèn)流器20根據(jù)河谷堆積(valleyfill)技術(shù)提供驅(qū)動電壓VD。
圖8表示在所得到的燈電流IL中的驅(qū)動電壓VD和調(diào)制電壓VFMS的第三個實施例,驅(qū)動電壓VD具有幅度調(diào)制和一個頻率(如120赫茲)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該認識到,鎮(zhèn)流器20根據(jù)跟隨器升壓(follower boost)技術(shù)提供驅(qū)動電壓VD。
圖9表示在所得到的燈電流IL中的驅(qū)動電壓VD和調(diào)制電壓VFMS的第五個實施例,驅(qū)動電壓VD具有幅度調(diào)制和一個頻率(如120赫茲),調(diào)制電壓VFMS具有頻率調(diào)制Δf(例如5千赫茲)和頻率掃描F掃描(如200赫茲)。
雖然這里公開的本發(fā)明的實施例當前被認為是優(yōu)選的,然而在不偏離本發(fā)明的構(gòu)思和范圍的情況下還可以進行各種變化和改進。本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求書表示,期望落在等效物的含義和范圍內(nèi)的所有變化都包括在權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種操作耦合到氣體放電燈(10)的半橋(70)的方法,所說方法包括操作半橋(70)以建立燈電流(IL)的操作頻率,這個操作頻率高于所有聲共振頻率,并在氣體放電燈(10)的高頻操作范圍內(nèi);操作半橋(70)以向操作頻率施加頻率調(diào)制。
2.一種操作耦合到氣體放電燈(10)的半橋(70)的方法,所說的方法包括操作半橋(70)以建立燈電流(IL)的操作頻率;操作半橋(70)以便響應(yīng)半橋(70)接收的具有一定波形的驅(qū)動電壓而向燈電流(IL)施加幅度調(diào)制。
3.一種操作耦合到氣體放電燈(10)的半橋(70)的方法,所說方法包括操作半橋(70)以建立燈電流(IL)的操作頻率,這個操作頻率高于所有聲共振頻率,在氣體放電燈的高頻操作范圍內(nèi);操作半橋(70)以向操作頻率施加一個頻率調(diào)制;操作半橋(70)以便響應(yīng)半橋(70)接收的具有一定波形的驅(qū)動電壓(VD)而向燈電流(IL)施加一個幅度調(diào)制。
4.一種操作耦合到氣體放電燈(10)的半橋(70)的方法,所說方法包括操作半橋(70)以便在氣體放電燈(10)的啟動操作期間向燈(10)提供燈電流(IL);操作半橋(70)以便在氣體放電燈(10)的電弧加熱階段期間建立在操作安培水平的燈電流(IL),所說的操作安培水平等于或大于最小運行安培水平,因此可以阻止在氣體放電燈(10)內(nèi)的任何反向電弧,因此氣體放電燈(10)實原質(zhì)上可達到氣體放電燈(10)的彩色性能規(guī)定。
5.權(quán)利要求4的方法,進一步還包括如下步驟操作半橋(70),以便在氣體放電燈(10)的穩(wěn)定操作階段期間建立燈電流(IL)的操作頻率,所說的操作頻率高于所有聲共振頻率,在氣體放電燈(10)的高頻操作范圍內(nèi);操作半橋(70)以便向操作頻率施加頻率調(diào)制。
6.權(quán)利要求4的方法,進一步還包括如下步驟操作半橋(70),以便建立燈電流(IL)的操作頻率;操作半橋(70)以便響應(yīng)半橋(70)接收的具有一定波形的驅(qū)動電壓(VD)而向燈電流(IL)施加幅度調(diào)制。
7.權(quán)利要求4的方法,進一步還包括如下步驟操作半橋(70),以便在氣體放電燈(10)的穩(wěn)定操作期間建立燈電流(IL)的操作頻率,所說的操作頻率高于所有聲共振頻率,并在氣體放電燈(10)的高頻操作范圍內(nèi);操作半橋(70)以便向操作頻率施加頻率調(diào)制;和操作半橋(70)以便響應(yīng)半橋(70)接收的具有一定波形的驅(qū)動電壓(VD)而向燈電流(IL)施加幅度調(diào)制。
8.權(quán)利要求4的方法,其中在氣體放電燈(10)的電弧加熱階段期間燈電流(IL)的操作安培水平至少是燈電流(IL)的最大安培水平的85%。
9.一種耦合到氣體放電燈(10)的半橋(70),所說半橋(70)包括建立燈電流(IL)的操作頻率的裝置,所說的這個操作頻率高于所有聲共振頻率,在氣體放電燈(10)的高頻操作范圍內(nèi);向操作頻率施加頻率調(diào)制的裝置。
10.一種耦合到氣體放電燈(10)的半橋(70),所說的半橋(70)包括建立燈電流(IL)的操作頻率的裝置;響應(yīng)半橋(70)接收的具有一定波形的驅(qū)動電壓(VD)而向燈電流(IL)施加幅度調(diào)制的裝置。
11.一種耦合到氣體放電燈(10)的半橋(70),所說半橋(70)包括建立燈電流(IL)的操作頻率的裝置,所說的這個操作頻率高于所有聲共振頻率,在氣體放電燈高頻操作范圍內(nèi);向操作頻率施加一個頻率調(diào)制的裝置;響應(yīng)半橋(70)接收的具有一定波形的驅(qū)動電壓(VD)而向燈電流(IL)施加一個幅度調(diào)制的裝置。
12.一種耦合到氣體放電燈(10)的半橋(70),所說半橋(70)包括在氣體放電燈(10)的啟動操作期間向燈(10)提供燈電流(IL)的裝置;在氣體放電燈(10)的電弧加熱階段期間建立在操作安培水平的燈電流(IL)的裝置,所說的操作安培水平等于或大于最小運行安培水平,因此可以阻止在氣體放電燈(10)內(nèi)的任何反向電弧,因此氣體放電燈(10)實質(zhì)上可達到氣體放電燈(10)的彩色性能規(guī)定。
全文摘要
公開了一種改進的高頻鎮(zhèn)流器。高頻鎮(zhèn)流器在氣體放電燈(10)啟動操作期間為氣體放電燈(10)建立燈電流(I
文檔編號H05B41/292GK1613276SQ03802050
公開日2005年5月4日 申請日期2003年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月10日
發(fā)明者R·埃爾哈德特, O·多伊爾羅, J·揚查克, H·A·范埃斯費爾德, W·D·庫文伯格, R·H·范德沃爾特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司