專利名稱：具有氣體放電燈管的燈絲加熱裝置的燈管鎮(zhèn)流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本案關(guān)于一種用于點(diǎn)亮與操作氣體放電燈管的燈管鎮(zhèn)流器，尤指一種具有氣體放電燈管的燈絲加熱裝置的燈管鎮(zhèn)流器。
背景技術(shù)：
圖1為傳統(tǒng)的用于氣體放電燈管的燈管鎮(zhèn)流器(lamp ballast)的系統(tǒng)方塊圖。如圖1所示，用于氣體放電燈管的燈管鎮(zhèn)流器包含一功率因子校正轉(zhuǎn)換器(PFC converter) 102與一逆變器(inverter) 104，用以點(diǎn)亮與操作數(shù)個氣體放電燈管LP1-LP2。 功率因子校正轉(zhuǎn)換器102通常為一主動式升壓型轉(zhuǎn)換器(active boost converter)而逆變器 104 為一自激并聯(lián)諧振電路(self-oscillating parallel resonant circuit)。電容Cbl與CM分別串聯(lián)連接于燈管LPl與LP2，用以平衡流經(jīng)燈管的燈管電流。傳統(tǒng)的燈管鎮(zhèn)流器根據(jù)氣體放電燈管的點(diǎn)亮方式分成兩種，一種為預(yù)先加熱型(pre-heating)的燈管鎮(zhèn)流器，而另外一種為瞬間啟動型(instant start)的燈管鎮(zhèn)流器。對于預(yù)先加熱型的鎮(zhèn)流器而言，需要在以相當(dāng)大的高電壓施加到氣體放電燈管兩側(cè)以點(diǎn)亮氣體放電燈管之前， 對氣體放電燈管的燈絲(filament)進(jìn)行預(yù)先加熱(pre-heating)。氣體放電燈管LP1-LP2 的燈絲的加熱電源一般而言由逆變器104來提供，其是將數(shù)個加熱線圈(未顯示)與逆變器104的變壓器(未顯示)耦接來完成。在逆變器104啟動后，加熱線圈會利用電磁效應(yīng)產(chǎn)生熱能來對氣體放電燈管LP1-LP2的燈絲進(jìn)行預(yù)先加熱。然而，在氣體放電燈管LP1-LP2 的燈絲充分加熱前，在氣體放電燈管LP1-LP2的兩側(cè)會出現(xiàn)一個輸出電壓，其會導(dǎo)致輝光放電電流(glow discharge current)的產(chǎn)生。傳統(tǒng)的氣體放電燈管的燈絲的預(yù)先加熱方式的另外一個缺點(diǎn)為在氣體放電燈管穩(wěn)定工作后，燈絲的加熱電源難以移除而增加電源損
^^ ο因此，較佳者為提供一個用來對氣體放電燈管的燈絲進(jìn)行預(yù)先加熱的燈絲加熱裝置，以改善氣體放電燈管的效能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種具有氣體放電燈管的燈絲加熱裝置的燈管鎮(zhèn)流器，其中燈管鎮(zhèn)流器包含一功率因子校正轉(zhuǎn)換器與一逆變器，以及一燈絲加熱裝置。燈絲加熱裝置連接至功率因子校正轉(zhuǎn)換器的輸出端以預(yù)先將氣體放電燈管的燈絲加熱一個預(yù)設(shè)的時間后，再啟動逆變器來對氣體放電燈管進(jìn)行點(diǎn)亮與操作。根據(jù)本發(fā)明的一廣義實(shí)施態(tài)樣，本發(fā)明提供一種燈管鎮(zhèn)流器，其包含一功率因子校正轉(zhuǎn)換器，用以接收一交流輸入電壓并將該交流輸入電壓轉(zhuǎn)換成一直流總線電壓；一逆變器，連接至該功率因子校正轉(zhuǎn)換器的一輸出端，用以將該直流總線電壓轉(zhuǎn)換成一交流輸出電壓以電源驅(qū)動多個氣體放電燈管；以及一氣體放電燈管的燈絲加熱裝置，連接至該功率因子校正轉(zhuǎn)換器的輸出端。燈絲加熱裝置包含一輔助加熱電路，連接至該功率因子校正轉(zhuǎn)換器的一輸出端，用以將該功率因子校正轉(zhuǎn)換器所輸出的直流總線電壓轉(zhuǎn)換成一加熱電源，來對該多個氣體放電燈管的燈絲進(jìn)行預(yù)先加熱；以及一控制電路，連接至該逆變器與該輔助加熱電路，用以根據(jù)該加熱電源產(chǎn)生一輔助電壓來啟動該功率因子校正轉(zhuǎn)換器，并且允許該輔助加熱電路運(yùn)作一個預(yù)設(shè)的時間后，先關(guān)閉該輔助加熱電路后啟動該逆變器的運(yùn)作或是先啟動該逆變器的運(yùn)作再關(guān)閉該輔助加熱電路。


圖1為傳統(tǒng)用于氣體放電燈管的燈管鎮(zhèn)流器的統(tǒng)方塊圖；圖2顯示本發(fā)明的具有氣體放電燈管的燈絲加熱裝置的燈管鎮(zhèn)流器的電路方塊圖；圖3顯示本發(fā)明的具有氣體放電燈管的燈絲加熱裝置的燈管鎮(zhèn)流器的電路圖；圖4A顯示本發(fā)明的輔助加熱電路與逆變器的操作順序圖；圖4B顯示本發(fā)明的輔助加熱電路與逆變器的另外一種操作順序圖；圖5本發(fā)明的具有氣體放電燈管的燈絲加熱裝置的燈管鎮(zhèn)流器的電路圖，其顯示控制電路的詳細(xì)電路；圖6顯示利用圖5的電路所達(dá)成的輔助加熱電路與逆變器的操作順序圖；圖7為本發(fā)明的一第二較佳實(shí)施例的電路圖；圖8顯示本發(fā)明的輔助加熱電路與逆變器的又一種操作順序圖；圖9為本發(fā)明的一第三較佳實(shí)施例的電路圖，其實(shí)現(xiàn)了圖8的輔助加熱電路與逆變器的操作順序；圖10顯示本發(fā)明為本發(fā)明的一第四較佳實(shí)施例的電路圖；以及圖11顯示本發(fā)明為本發(fā)明的一第五較佳實(shí)施例的電路圖。主要元件符號說明Vin交流輸入電源102功率因子校正轉(zhuǎn)換器104逆變器202功率因子校正轉(zhuǎn)換器204逆變器LPl，LP2氣體放電燈管Cbl, Cb2氣體放電燈管LP1，LP2的電流平衡裝置206輔助加熱電路208控制電路302電磁干擾濾波器304橋式整流器306調(diào)節(jié)器308功率因子校正控制器Vcc輔助電壓T3 線圈Lb升壓電感Ql 開關(guān)
Dl整流二極管Cbusl，Cbus2 輸出電容Lc共模扼流線圈Cd直流阻隔電容Q2, Q3 開關(guān)L1，L2 線圈Cr諧振電容Tr隔離變壓器LP1-LP4氣體放電燈管Cbl-Cb4氣體放電燈管LP1-LP4的電流平衡裝置T2-3，T2-4 加熱線圈Q5，Q6 開關(guān)R3, R4, R5, R6 電阻Tl-1，Tl-2，T1-3 線圈T2-1加熱變壓器502輔助電壓產(chǎn)生器504計時控制器R1，R2 電阻Cl 電容D7 二極管裝置Q9 開關(guān)D7 二極管RlO 電阻T2-2 線圈R11，R12 電阻D6壓控裝置C2 電容C3, C4 電容D4, D5 二極管ZDl齊納二極管C5 電容R7. R8, R9 電阻Q7, Q8 開關(guān)T1-4 線圈D2, D3 二極管Cxl，Cx2 電容Ls諧振電感L3 線圈Q14脈沖寬度調(diào)變開關(guān)
105集成驅(qū)動橋式電路R13, R14 電阻C6 電容QlO控制開關(guān)R15 電阻R16, R17 電阻C8 電容D8 二極管
具體實(shí)施例方式體現(xiàn)本案特征與優(yōu)點(diǎn)的一些典型實(shí)施例將在后段的說明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本案能夠在不同的態(tài)樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的范圍，且其中的說明及圖式在本質(zhì)上當(dāng)作說明之用，而非用以限制本案。圖2顯示本發(fā)明的具有氣體放電燈管的燈絲加熱裝置的燈管鎮(zhèn)流器的電路方塊圖。需注意的是本揭露說明書中相同的元件標(biāo)號指向相似的元件。如圖2所示，燈管鎮(zhèn)流器包含一功率因子校正轉(zhuǎn)換器202，其接收一交流輸入電壓Vin并且將交流輸入電壓Vin轉(zhuǎn)換成一直流電壓，其中交流輸入電壓Vin的電流中的諧波與漣波雜訊為功率因子校正轉(zhuǎn)換器 202所濾除。燈管鎮(zhèn)流器更包含一逆變器204，連接至功率因子校正轉(zhuǎn)換器202的輸出端， 以將功率因子校正轉(zhuǎn)換器202所輸出的直流電壓轉(zhuǎn)換成一交流電壓，藉此驅(qū)動數(shù)個氣體放電燈管LP1-LP2。在本實(shí)施例中，氣體放電燈管的數(shù)目可以為一個，即氣體放電燈管LP1。 氣體放電燈管LP1-LP2并聯(lián)連接且每個氣體放電燈管與一電容(Cbl或( 串聯(lián)。電容 Cbl-Cb2用來平衡流經(jīng)氣體放電燈管LP1-LP2的燈管電流。燈管鎮(zhèn)流器更包含一燈絲加熱裝置，其由一輔助加熱電路206與一控制電路208所組成。輔助加熱電路206連接至功率因子校正轉(zhuǎn)換器202的輸出端，以提供將氣體放電燈管LP1-LP2的燈絲預(yù)先加熱所需的加熱電源?？刂齐娐?08連接于輔助加熱電路206、逆變器204，以控制輔助加熱電路206與逆變器204的工作狀態(tài)(啟動或關(guān)閉)。關(guān)于燈管鎮(zhèn)流器的內(nèi)部詳細(xì)電路，現(xiàn)在說明如下。圖3顯示本發(fā)明的具有氣體放電燈管的燈絲加熱裝置的燈管鎮(zhèn)流器的電路圖。如圖所示，本發(fā)明的燈管鎮(zhèn)流器包含一功率因子校正轉(zhuǎn)換器202，其為一升壓型轉(zhuǎn)換器且包含一電磁干擾濾波器(EMI filter) 302連接至交流輸入電壓Vin，用以將交流輸入電壓Vin中的電磁干擾濾除。交流輸入電壓Vin的有效值電壓為120V-270V。功率因子校正轉(zhuǎn)換器202 更包含一橋式整流器(bridge rectifier) 304，與電磁干擾濾波器302并聯(lián)，用以將交流輸入電壓Vin整流成為一個整流的直流電壓。功率因子校正轉(zhuǎn)換器202更包含一升壓電感 (boost choke) Lb，連接至橋式整流器304的輸出端，以及一開關(guān)Q1，具有一第一電流端連接至升壓電感，一第二電流端連接至地，以及一控制端連接至一功率因子校正控制器308。 功率因子校正控制器308由一輔助電壓Vcc電源供電來控制開關(guān)Ql的開關(guān)切換。功率因子校正轉(zhuǎn)換器202更包含一整流二極管Dl，連接至升壓電感Lb以及開關(guān)Ql的第一電流端， 以及一對輸出電容Cbusl與Cbus2，設(shè)置于功率因子校正轉(zhuǎn)換器202的電壓總線且串聯(lián)連接于整流二極管Dr的陰極以及接地端間。升壓電感Lb設(shè)定為當(dāng)開關(guān)Ql截止時，儲存橋式整流器304所輸出的整流的直流電壓的能量，并且在當(dāng)開關(guān)Ql導(dǎo)通時，釋放所儲存的能量，藉此提升橋式整流器304所輸出的整流的直流電壓的電壓值。整流二極管Dl用來將升壓電感Lb所輸出的電壓進(jìn)行整流，藉此產(chǎn)生輸出總線電壓Vbus于輸出電容Cbusl與Cbus2上。 一線圈T3耦接至升壓電感Lb并且經(jīng)由一調(diào)節(jié)器306提供在功率因子校正轉(zhuǎn)換器202開始運(yùn)作后的輔助電壓Vcc的能量。此外，線圈T3亦連接至功率因子校正控制器308以檢測升壓電感Lb的電流。功率因子校正轉(zhuǎn)換器202經(jīng)由一個共模扼流線圈(common-mode choke)Lc連接至逆變器204，提供電流源輸出。在本實(shí)施例中，逆變器204為一自激并聯(lián)諧振半橋轉(zhuǎn)換器 (self-oscillating parallel resonant half-bridge converter)，包含組；^為半才喬結(jié)構(gòu)的開關(guān)Q2與Q3，其為雙極接面晶體管(BJT)所組成。開關(guān)Q12與Q13設(shè)定為交替導(dǎo)通以將功率因子校正控制器202所輸出的穩(wěn)定直流總線電壓Vbus轉(zhuǎn)換成一交流輸出電壓，以驅(qū)動數(shù)個氣體放電燈管LP1-LP4。逆變器204更包含一電容Cd，與共模扼流線圈Lc并聯(lián)。逆變器 204更包含一線圈Li，連接于開關(guān)Q2的控制端與開關(guān)Q2的一電流端之間，以及一線圈L2， 連接于開關(guān)Q3的控制端與開關(guān)Q3的一電流端之間。逆變器204更包含一諧振電容Cr，連接于開關(guān)Q2與開關(guān)Q3中間的一連接節(jié)點(diǎn)以及功率因子校正轉(zhuǎn)換器202的輸出電壓總線之間，以及一隔離變壓器(isolated transformer) Tr，具有一初級側(cè)繞阻以及至少一個次級側(cè)繞阻且與諧振電容Cr并聯(lián)。線圈Ll用來發(fā)出一同步控制信號來驅(qū)動開關(guān)Q2。線圈L2用來發(fā)出一同步控制信號來驅(qū)動開關(guān)Q3。隔離變壓器Tr的初級側(cè)的激磁電感(magnetizing inductance，未顯示)以及諧振電容Cr組成一并聯(lián)諧振電路，其設(shè)定為產(chǎn)生諧振以根據(jù)開關(guān)Q2與Q3的切換，來將功率因子校正轉(zhuǎn)換器202所輸出的穩(wěn)定直流總線電壓Vbus的能量以諧振的方式傳送至隔離變壓器Tr的初級側(cè)。隔離變壓器Tr初級側(cè)的能量根據(jù)開關(guān)Q2 與Q3的切換傳遞至隔離變壓器Tr的次級側(cè)，藉此在隔離變壓器Tr的次級側(cè)感應(yīng)生成一交流電壓來驅(qū)動燈管LP1-LP4。燈管LP1-LP4并聯(lián)連接且每個燈管與一電容(Cbl，Cb2. Cb3, 或Cb4)連接。電容Cbl-Cb4用來平衡流經(jīng)燈管LP1-LP4的燈管電流。在本實(shí)施例中，輔助加熱電路206包含一自激諧振半橋轉(zhuǎn)換器 (self-oscillating resonant half-bridge converter)以及一加熱變壓器 T2-1，其設(shè)定為提供用來預(yù)熱氣體放電燈管Lpl-Lp4的燈絲的加熱電源。在其他實(shí)施例中，自激諧振半橋轉(zhuǎn)換器也可以為一全橋電路所取代。如圖3所示，輔助加熱電路206包含組態(tài)為半橋結(jié)構(gòu)的開關(guān)Q5與Q6，其為雙極接面晶體管(BJT)所組成。開關(guān)Q5與Q6也可以組態(tài)為一反激電路(flyback circuit)或正激電路(forward circuit)。開關(guān)Q5與Q6設(shè)定為交替導(dǎo)通以將功率因子校正轉(zhuǎn)換器202所輸出的直流總線電壓Vbus或其分壓轉(zhuǎn)換成交流輸出電壓。 輔助加熱電路206更包含一線圈T1-1、一線圈T1-2、一線圈T1-3、分壓電阻R3，R4、分壓電阻R5，R6，以及一加熱變壓器T2-1。線圈T1-2連接于開關(guān)Q5的控制端與其一電流端之間， 用以發(fā)出一同步控制信號來驅(qū)動開關(guān)Q5。線圈T1-3連接于開關(guān)Q6的控制端與其一電流端之間，用以發(fā)出一同步控制信號來驅(qū)動開關(guān)Q6。線圈Tl-I連接于開關(guān)Q5與Q6中間的一連接節(jié)點(diǎn)與加熱變壓器T2-1的初級側(cè)之間，并且與線圈T1-2及線圈T1-3共用一鐵心。根據(jù)開關(guān)Q5與Q6的切換，來將功率因子校正轉(zhuǎn)換器202所輸出的直流總線電壓Vbus的能量傳送至加熱變壓器T2-1的初級側(cè)。因此，加熱變壓器T2-1的初級側(cè)上的能量可利用電磁感應(yīng)的方式傳送到線圈T2-3、T2-4，其中線圈T2-3、T2-4與加熱變壓器T2-1共用一鐵心，藉此預(yù)先加熱燈管LP1-LP4的燈絲。在本實(shí)施例中，輔助加熱電路206也可以為諧振電路，且使用獨(dú)立控制器來驅(qū)動其開關(guān)而不用自激式驅(qū)動。此外在本實(shí)施例中，輔助加熱電路206也可以是全橋轉(zhuǎn)換器。此外在本實(shí)施例中，輔助加熱電路206也可以是脈寬調(diào)制轉(zhuǎn)換器(PWM converter),例如反激轉(zhuǎn)換器(flyback conveter)或正激變換器(forward converter)。此外，控制電路208設(shè)定為用來在輔助加熱電路206對燈絲加熱一個預(yù)設(shè)的時間后將輔助加熱電路206禁能并且將逆變器204啟動以點(diǎn)亮燈管LP1-LP4。圖4A顯示本發(fā)明的輔助加熱電路206與逆變器204的操作順序圖。如圖4A所示，控制電路208在輔助加熱電路206被禁能后啟動逆變器204的操作來點(diǎn)亮燈管LP1-LP4。圖4B顯示本發(fā)明的輔助加熱電路206與逆變器204的另外一種操作順序圖。如圖4B所示，控制電路208在啟動逆變器204的操作來點(diǎn)亮燈管LP1-LP4 —段時間后將輔助加熱電路206禁能。因此，在燈管 LP1-LP4點(diǎn)亮后，燈絲的加熱電源便能夠移除以增進(jìn)效率。圖5本發(fā)明的具有氣體放電燈管的燈絲加熱裝置的燈管鎮(zhèn)流器的電路圖，其顯示控制電路208的詳細(xì)電路。如圖5所示，輔助加熱電路206相對于圖3增加了一個啟動電路，其由分壓電阻R11，R12、電容C2，以及二極管裝置D6組成。圖5的逆變器204增加了一個啟動電路，其由分壓電阻Rl與R2、電容Cl，以及二極管裝置D7組成。在圖5中，控制電路 208包含一輔助電壓產(chǎn)生器502以及一計時控制器(timing controller) 504。輔助電壓產(chǎn)生器502由電容C3與C4、整流二極管D4與D5，以及一齊納二極管ZDl所組成。計時控制器504包含由電容C5與電阻R7，R8與R9所組成的RC計時電路(RC timer)、控制開關(guān)Q7 與Q8、線圈T1-4，以及二極管D2與D3所組成，其中線圈T1-1、線圈T1-2、線圈T1-3與線圈 T1-4共用一鐵心。計時控制器504更包含一線圈T2-2、電阻R10、二極管D7與控制開關(guān)Q9， 其中加熱變壓器T2-1與線圈T2-2共用一鐵心。輔助電壓產(chǎn)生器502連接至線圈T1-1，而計時控制器504連接至輔助電壓產(chǎn)生器502與輔助加熱電路206的啟動電路(Rl 1，R12，C2， D6)以及逆變器204的啟動電路(R1，R2，C1，D7)。計時控制器504更包含電阻R13，R14、電容C6、控制開關(guān)QlO及電阻R15，其中控制開關(guān)Q8，QlO及電阻R14，R15作為一箝位電路以防止計時控制器504的誤動作或電壓抖動。圖5的輔助加熱電路206與控制電路208的操作說明如下。當(dāng)燈管鎮(zhèn)流器電源啟動時，輔助電壓Vcc尚未產(chǎn)生。在這種情形下，功率因子校正轉(zhuǎn)換器202將無法啟動進(jìn)行開關(guān)切換作業(yè)，因此功率因子校正轉(zhuǎn)換器202的輸出總線電壓 Vbus為不穩(wěn)定且其電壓值為交流輸入電壓Vin的峰值電壓的1.414倍。也就是說，在功率因子校正轉(zhuǎn)換器202尚未啟動時，功率因子校正轉(zhuǎn)換器202的輸出總線電壓Vbus的電壓值約為170Vdc(120V*l. 414) -391Vdc (277V*1. 414)。這個不穩(wěn)定的輸出總線電壓Vbus會施加到輔助加熱電路206的啟動電路(Rll，R12，C2, D6)。電容C2經(jīng)由分壓電阻Rll，R12由輸出總線電壓Vbus所充電。當(dāng)電容C2的電壓達(dá)到壓控器件D6的門檻值(threshold level) 時，壓控器件D6便會導(dǎo)通，使得線圈Tl-1、T1-2與T1-3分別感應(yīng)生成一電流。藉由線圈 T1-2與T1-3的電流變化，線圈T1-2與T1-3分別產(chǎn)生一同步控制信號來驅(qū)動開關(guān)Q5與Q6 進(jìn)行交替式的開關(guān)切換。因此，輔助加熱電路206便會致能而啟動運(yùn)作，藉此功率因子校正轉(zhuǎn)換器202的輸出總線電壓Vbus的能量經(jīng)由開關(guān)Q5與Q6的開關(guān)切換傳遞到加熱變壓器 T2-1的初級側(cè)。加熱變壓器T2-1的初級側(cè)上的能量經(jīng)由電磁感應(yīng)的方式傳遞到加熱變壓器T2-1的次級側(cè)，藉此預(yù)先加熱燈管LP1-LP4的燈絲。此時，由于線圈T2-2與加熱變壓器 T2-1共用一個鐵心，線圈T2-2上也會感應(yīng)生成一電壓，藉此經(jīng)由電阻RlO將控制開關(guān)Q9導(dǎo)通。由于控制開關(guān)Q9導(dǎo)通，會阻止電容Cl經(jīng)由分壓電阻Rl，R2由輸出總線電壓Vbus充電。因此，二極管裝置D7便無法導(dǎo)通而讓線圈Ll與L2根據(jù)其電流變化分別產(chǎn)生一同步控制信號來驅(qū)動開關(guān)Q2與Q3進(jìn)行交替式的開關(guān)切換。因此，逆變器204便會禁能而無法啟動。與此同時，線圈Tl-I上所感應(yīng)生成的交流電壓會施加到輔助電壓產(chǎn)生器502，并且經(jīng)由電容C3與整流二極管D4及D5組成的電荷泵來進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換及經(jīng)由電容C4綠波，藉此產(chǎn)生輔助電壓Vcc。齊納二極管ZDl用來進(jìn)行電壓箝制(voltage clamping)以固定輔助電壓 Vcc的電壓值。當(dāng)輔助電壓Vcc產(chǎn)生時，功率因子校正控制器308便會被驅(qū)動而啟動功率因子校正轉(zhuǎn)換器202的開關(guān)切換運(yùn)作，從而使得功率因子校正轉(zhuǎn)換器202的輸出總線電壓 Vbus穩(wěn)定下來。此時，輔助電壓Vcc會對電容C5進(jìn)行充電，而啟動計時控制器504的計時作業(yè)。當(dāng)電容C5當(dāng)開始充電時，控制開關(guān)Q7的控制端上的驅(qū)動電壓為高且超過控制開關(guān) Q7上的門檻電壓，使得控制開關(guān)Q7導(dǎo)通，進(jìn)而使得控制開關(guān)Q8截止。在這種情形下，控制開關(guān)Q8為截止且并不會對線圈T1-4造成任何影響。當(dāng)經(jīng)過一個預(yù)設(shè)的時間后電容C5上的電壓被充電到一個預(yù)定的電壓電平，控制開關(guān)Q7的控制端上的驅(qū)動電壓會下降至低于控制開關(guān)Q7上的門檻電壓而使得控制開關(guān)Q7截止，進(jìn)而使得控制開關(guān)Q8，Q10導(dǎo)通。在這種情形下，線圈T1-4形成短路。因此，線圈T1-4上的電壓信號迅速降低。由于線圈T1-1、 線圈T1-2、線圈T1-3與線圈T1-4共用一鐵心，線圈T1-1、線圈T1-2、線圈T1-3上的電壓信號也會迅速降低，使得線圈T1-2、線圈T1-3無法發(fā)出驅(qū)動信號來驅(qū)動開關(guān)Q5與Q6。因此，輔助加熱電路便無法運(yùn)作而被禁能，使得加熱變壓器T2-1無法產(chǎn)生用來預(yù)先加熱燈管 LP1-LP4的燈絲的能量。與此同時，由于線圈T2-1與線圈T2-2共用一鐵心，線圈T2-2也沒有足夠的能量來經(jīng)由電阻RlO來導(dǎo)通控制開關(guān)Q9，使得控制開關(guān)Q9截止。由于控制開關(guān)Q9截止，電容Cl經(jīng)由分壓電阻Rl與R2由功率因子校正轉(zhuǎn)換器202的穩(wěn)定輸出總線電壓Vbus充電。當(dāng)電容Cl的電壓達(dá)到二極管裝置D7的門檻值時，二極管裝置D7便會導(dǎo)通， 使得線圈Ll與L2分別感應(yīng)生成一電流。藉由線圈Ll與L2的電流變化，線圈Ll與L2分別產(chǎn)生一同步控制信號來驅(qū)動開關(guān)Q2與Q3進(jìn)行交替式的開關(guān)切換。因此，逆變器204便會致能而啟動運(yùn)作。 圖6顯示利用圖5的電路所達(dá)成的輔助加熱電路206與逆變器204的操作順序圖。 如圖6所示，當(dāng)電源啟動后，輔助加熱電路206會先快速運(yùn)作且控制電路208中的輔助電壓產(chǎn)生器502會快速建立輔助電壓Vcc，使得功率因子校正轉(zhuǎn)換器202的運(yùn)作快速啟動。因此，不論交流輸入電壓Vin的變化為何，功率因子校正轉(zhuǎn)換器202的輸出總線電壓Vbus能夠快速穩(wěn)定下來，以便盡快提供穩(wěn)定的電壓源給輔助加熱電路206。如此一來，便能夠提供一個穩(wěn)定的預(yù)先加熱電壓來進(jìn)行燈絲預(yù)先加熱。此外，計時控制器504利用電容C5的充電運(yùn)作來計時，以便在燈管LP1-LP4的燈絲加熱一個預(yù)定時間后，將輔助加熱電路206禁能并將逆變器204致能。值得注意的是，輔助加熱電路206的啟動時間與功率因子校正轉(zhuǎn)換器 202的啟動時間之間具有一個大約100 μ s的延遲時間(delay time)。然而，這個延遲時間極微小，而可視為輔助加熱電路206與功率因子校正轉(zhuǎn)換器202幾乎同時啟動。
圖7為本發(fā)明的一第二較佳實(shí)施例的電路圖，與圖5互相比較，圖7的逆變器為一自激并聯(lián)諧振推挽式逆變器(self-oscillating parallel resonant push pull inverter)，以取代圖5的自激并聯(lián)諧振半橋轉(zhuǎn)換器。如圖7所示，開關(guān)Q12與Q13組態(tài)設(shè)定為一推挽式的結(jié)構(gòu)，而線圈L3連接于開關(guān)Q12與Q13的控制端之間，用以發(fā)出同步控制信號來驅(qū)動開關(guān)Q12與Q13。諧振電感Ls與諧振電容Cr組成一并聯(lián)諧振電路，其設(shè)定為產(chǎn)生諧振以根據(jù)開關(guān)Q12與Q13的切換，來將功率因子校正轉(zhuǎn)換器202所輸出的穩(wěn)定直流總線電壓Vbus的能量以諧振的方式傳送至隔離變壓器Tr的初級側(cè)。在圖7中，輔助加熱電路206增加了互相串聯(lián)的電容Cxl與Cx2，其與線圈Tl-I組成一諧振電路，其設(shè)定為產(chǎn)生諧振以根據(jù)開關(guān)Q5與Q6的切換，來將功率因子校正轉(zhuǎn)換器202所輸出的直流總線電壓Vbus 的能量以諧振的方式傳送至加熱變壓器T2-1的初級側(cè)。在本實(shí)施例中，電容Cxl與Cx2可以等效為一個電容器。圖8顯示本發(fā)明的輔助加熱電路206與逆變器204的又一種操作順序圖。如圖所示，在電源啟動后，輔助加熱電路206會運(yùn)作一個預(yù)設(shè)的時間Tl以加熱燈絲。接著，輔助加熱電路206會停止工作以便移除燈絲上的加熱電源以增進(jìn)效率。接下來，逆變器204開始運(yùn)作以點(diǎn)亮與操作燈管LP1-LP4。當(dāng)燈管LP1-LP4在調(diào)光模式(dimming mode)下工作時， 輔助加熱電路206會在脈沖寬度調(diào)變模式(PWM mode)下工作，以便將燈管LP1-LP4的燈絲的溫度維持在一個適當(dāng)?shù)臏囟?。圖9為本發(fā)明的一第三較佳實(shí)施例的電路圖，其實(shí)現(xiàn)了圖8的輔助加熱電路206 與逆變器204的操作順序。與圖5互相比較，圖8的計時控制器504增加了一個脈沖寬度調(diào)變開關(guān)Q14，其受脈沖寬度調(diào)變信號(PWM信號)驅(qū)動，藉此在當(dāng)燈管LP1-LP4在調(diào)光模式(dimming mode)下工作時，讓輔助加熱電路206在脈沖寬度調(diào)變模式下工作，例如燈管功率低于60%時，以便將燈管LP1-LP4的燈絲的溫度維持在一個適當(dāng)?shù)臏囟取Ｔ诒緦?shí)施例中，脈沖寬度調(diào)變信號可以由外部直接輸入，也可以由直流調(diào)光信號或調(diào)光器轉(zhuǎn)化而來。圖10顯示本發(fā)明為本發(fā)明的一第四較佳實(shí)施例的電路圖。與圖3的電路圖互相比較，在圖10中預(yù)先加熱電路206的自激諧振半橋轉(zhuǎn)換器由一集成驅(qū)動橋式(IC)電路105 所實(shí)現(xiàn)。因此圖10的電路的優(yōu)點(diǎn)在于大幅度減少元件數(shù)目以及增進(jìn)電路的可靠度。圖11顯示本發(fā)明為本發(fā)明的一第五較佳實(shí)施例的電路圖。與圖5互相比較，計時控制器504中在圖11中僅保留了線圈T1-4、控制開關(guān)Q8、二極管D2，D3，而圖5中的計時控制器504中的電容C5與電阻R7，R8與R9所組成的RC計時電路、控制開關(guān)Q7，Q9，Q10、二極管D7、電阻R10、線圈T2-2等元件在圖11中被移除。此外，圖11新增了互相串聯(lián)的分壓電阻R16，R17、電容C8與二極管D8，并且逆變器204中的分壓電阻R2的另一端連接至分壓電阻R16。在本實(shí)施例中，逆變器204的分壓電阻Rl與R2、電容Cl亦組成一個延遲電路， 其可在功率因子因子校正轉(zhuǎn)換器202的輸出總線供電一段時間后，才啟動逆變器204的運(yùn)作?？墒沟妙A(yù)先加熱電路206運(yùn)行一預(yù)設(shè)時間(延遲電路的延遲時間)后，再啟動逆變器 204。此外，當(dāng)逆變器204啟動后，逆變器204的共模扼流線圈Lc會感應(yīng)出電流，因而生成一電壓。該電壓會經(jīng)由分壓電阻R16，R17以及二極管D8施加到控制開關(guān)Q8的閘極來導(dǎo)通控制開關(guān)Q8，藉此關(guān)閉輔助預(yù)熱電路206。因此，在本實(shí)施例中，輔助預(yù)熱電路206會先啟動來預(yù)先加熱氣體放電燈管LP1-LP4的燈絲，而過一段時間后逆變器204再啟動。在逆變器204啟動后，再關(guān)閉助預(yù)熱電路206。本發(fā)明的又一較佳實(shí)施例提出一種用來運(yùn)作至少一氣體放電燈管的方法，包含如下步驟。首先，將至少一氣體放電燈管的燈絲加熱一個預(yù)設(shè)的時間。接著，移除用來加熱至少一氣體放電燈管的燈絲的加熱電源后，啟動用來驅(qū)動至少一氣體放電燈管的燈管鎮(zhèn)流器中的逆變器，藉此運(yùn)作至少一氣體放電燈管。
11
本發(fā)明的又一較佳實(shí)施例提出另外一種用來運(yùn)作至少一氣體放電燈管的方法，包含如下步驟。首先，將至少一氣體放電燈管的燈絲加熱一個預(yù)設(shè)的時間。接著，啟動用來驅(qū)動至少一氣體放電燈管的燈管鎮(zhèn)流器中的逆變器，藉此運(yùn)作至少一氣體放電燈管。最后，當(dāng)該至少一氣體放電燈管于穩(wěn)態(tài)工作時，移除用來加熱至少一氣體放電燈管的燈絲的加熱電源后。綜合以上所述，本發(fā)明提出一種具有氣體放電燈管的燈絲加熱裝置的燈管鎮(zhèn)流器，其中燈管鎮(zhèn)流器包含一功率因子校正轉(zhuǎn)換器與一逆變器，以及一燈絲加熱裝置。逆變器可為一自激并聯(lián)諧振半橋轉(zhuǎn)換器或是一自激并聯(lián)諧振推挽式逆變器。燈絲加熱裝置連接至功率因子校正轉(zhuǎn)換器的輸出端以預(yù)先將氣體放電燈管的燈絲穩(wěn)定加熱一個預(yù)設(shè)的時間后， 再啟動逆變器來對氣體放電燈管進(jìn)行點(diǎn)亮與操作。燈絲加熱裝置包含一輔助加熱電路以及一控制電路，其中輔助加熱電路為一自激諧振半橋轉(zhuǎn)換器以及一加熱變壓器所組成，其設(shè)定為提供用來預(yù)熱氣體放電燈管LP1-LP4的燈絲的加熱電源?？刂齐娐吩O(shè)定為產(chǎn)生用來啟動功率因子校正轉(zhuǎn)換器的輔助電壓，并且設(shè)定讓輔助加熱電路啟動以加熱燈管的燈絲一個預(yù)設(shè)的時間后，再啟動逆變器來對氣體放電燈管進(jìn)行點(diǎn)亮與操作，并且關(guān)閉輔助加熱電路的操作。或者，當(dāng)氣體放電燈管在調(diào)光模式下工作時，控制電路重新啟動輔助加熱電路在脈沖寬度調(diào)變模式下工作，以便將燈管LP1-LP4的燈絲的溫度維持在一個適當(dāng)?shù)臏囟?。利用本發(fā)明，氣體放電燈管的燈絲可以在逆變器啟動前預(yù)先穩(wěn)定加熱，并且在逆變器啟動前或啟動后將氣體放電燈管的燈絲的加熱電源移除，藉此增進(jìn)效率。本案得由熟習(xí)此技術(shù)之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如權(quán)利要求所欲保護(hù)者。
權(quán)利要求
1.一種燈管鎮(zhèn)流器，其包含一功率因子校正轉(zhuǎn)換器，用以接收一交流輸入電壓并將該交流輸入電壓轉(zhuǎn)換成一直流總線電壓一逆變器，連接至該功率因子校正轉(zhuǎn)換器的一輸出端，用以將該直流總線電壓轉(zhuǎn)換成一交流輸出電壓以電源驅(qū)動至少一個氣體放電燈管；以及一氣體放電燈管的燈絲加熱裝置，連接至該功率因子校正轉(zhuǎn)換器的輸出端，其包含一輔助加熱電路，連接至該功率因子校正轉(zhuǎn)換器的一輸出端，用以將該功率因子校正轉(zhuǎn)換器所輸出的直流總線電壓轉(zhuǎn)換成一加熱電源，來對該至少一個氣體放電燈管的燈絲進(jìn)行預(yù)先加熱；以及一控制電路，連接至該逆變器與該輔助加熱電路，用以允許該輔助加熱電路運(yùn)作一個預(yù)設(shè)的時間后，先關(guān)閉該輔助加熱電路后啟動該逆變器的運(yùn)作或是先啟動該逆變器的運(yùn)作再關(guān)閉該輔助加熱電路。
2.如權(quán)利要求1所述的燈管鎮(zhèn)流器，其特征在于，該功率因子校正轉(zhuǎn)換器為一升壓型轉(zhuǎn)換器。
3.如權(quán)利要求1所述的燈管鎮(zhèn)流器，其特征在于，該控制電路包含一輔助電壓產(chǎn)生器，連接至該輔助加熱電路，用以根據(jù)該加熱電源產(chǎn)生一輔助電壓來啟動該功率因子校正轉(zhuǎn)換器；以及一計時控制器，連接至該輔助電壓產(chǎn)生器，用以允許該輔助加熱電路運(yùn)作一個預(yù)設(shè)的時間后，發(fā)出一第一控制信號來關(guān)閉該輔助加熱電路。
4.權(quán)利要求3所述的燈管鎮(zhèn)流器，其特征在于，該計時控制器發(fā)出一第二控制信號來啟動該逆變器的運(yùn)作。
5.如權(quán)利要求3所述的燈管鎮(zhèn)流器，其特征在于，該輔助加熱電路包含一啟動電路，連接至該功率因子校正轉(zhuǎn)換器的一輸出端，用以根據(jù)該功率因子校正轉(zhuǎn)換器所輸出的能量啟動該輔助加熱電路的運(yùn)作。
6.如權(quán)利要求4所述的燈管鎮(zhèn)流器，其特征在于，該逆變器包含一啟動電路，連接至該計時控制器，用以接收該第二控制信號來啟動該逆變器的運(yùn)作。
7.如權(quán)利要求4所述的燈管鎮(zhèn)流器，其特征在于，當(dāng)該至少一個氣體放電燈管在調(diào)光模式下工作時，該計時控制器重新啟動該輔助加熱電路在脈沖寬度調(diào)變模式下工作，藉此將該至少一個氣體放電燈管的燈絲的溫度維持在一個適當(dāng)?shù)臏囟取?br> 8.如權(quán)利要求4所述的燈管鎮(zhèn)流器，其特征在于，該計時控制器更包含一脈沖寬度調(diào)變開關(guān)，用以接收一脈沖寬度調(diào)變信號，并且在當(dāng)該多個氣體放電燈管于調(diào)光模式下工作時，因應(yīng)該脈沖寬度調(diào)變信號驅(qū)動輔助加熱電路在脈沖寬度調(diào)變模式下工作。
9.如權(quán)利要求1所述的燈管鎮(zhèn)流器，其特征在于，該輔助加熱電路包含一自激諧振半橋轉(zhuǎn)換器以及一加熱變壓器。
10.如權(quán)利要求1所述的燈管鎮(zhèn)流器，其特征在于，該自激諧振半橋轉(zhuǎn)換器由一驅(qū)動電路所實(shí)現(xiàn)。
11.如權(quán)利要求1所述的燈管鎮(zhèn)流器，其特征在于，該逆變器為一自激并聯(lián)諧振半橋轉(zhuǎn)換器或一自激并聯(lián)諧振推挽式逆變器。
12.如權(quán)利要求1所述的燈管鎮(zhèn)流器，其特征在于，該功率因子校正轉(zhuǎn)換器與該輔助加熱電路幾乎同時啟動。
13.—種運(yùn)作至少一氣體放電燈管的方法，其特征在于，該至少一氣體放電燈管由一燈管鎮(zhèn)流器所驅(qū)動且該燈管鎮(zhèn)流器包含一功率因子校正轉(zhuǎn)換器及一逆變器，該方法包含如下步驟將至少一氣體放電燈管的燈絲加熱一個預(yù)設(shè)的時間； 移除用來加熱至少一氣體放電燈管的燈絲的加熱電源；以及啟動該逆變器以由該逆變器運(yùn)作該至少一氣體放電燈管。
14.一種運(yùn)作至少一氣體放電燈管的方法，其特征在于，該至少一氣體放電燈管由一燈管鎮(zhèn)流器所驅(qū)動且該燈管鎮(zhèn)流器包含一功率因子校正轉(zhuǎn)換器及一逆變器，該方法包含如下步驟將至少一氣體放電燈管的燈絲加熱一個預(yù)設(shè)的時間； 啟動該逆變器以由該逆變器運(yùn)作該至少一氣體放電燈管；以及當(dāng)該至少一氣體放電燈管于穩(wěn)態(tài)工作時，移除用來加熱至少一氣體放電燈管的燈絲的加熱電源。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有氣體放電燈管的燈絲加熱裝置的燈管鎮(zhèn)流器，其包含一功率因子校正轉(zhuǎn)換器，用以接收一交流輸入電壓并將該交流輸入電壓轉(zhuǎn)換成一直流總線電壓；一逆變器，連接至該功率因子校正轉(zhuǎn)換器的一輸出端，用以將該直流總線電壓轉(zhuǎn)換成一交流輸出電壓以電源驅(qū)動多個氣體放電燈管；以及一氣體放電燈管的燈絲加熱裝置，連接至該功率因子校正轉(zhuǎn)換器的輸出端。燈絲加熱裝置包含一輔助加熱電路，連接至該功率因子校正轉(zhuǎn)換器的一輸出端，用以將該功率因子校正轉(zhuǎn)換器所輸出的直流總線電壓轉(zhuǎn)換成一加熱電源，來對該多個氣體放電燈管的燈絲進(jìn)行預(yù)先加熱；以及一控制電路，連接至該逆變器與該輔助加熱電路，用以根據(jù)該加熱電源產(chǎn)生一輔助電壓來啟動該功率因子校正轉(zhuǎn)換器，并且允許該輔助加熱電路運(yùn)作一個預(yù)設(shè)的時間后，先關(guān)閉該輔助加熱電路后啟動該逆變器的運(yùn)作或是先啟動該逆變器的運(yùn)作再關(guān)閉該輔助加熱電路。
文檔編號H05B41/282GK102196648SQ20111015805
公開日2011年9月21日 申請日期2011年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月13日
發(fā)明者周清和, 應(yīng)建平, 張偉強(qiáng), 張琪, 鐘燕 申請人:臺達(dá)電子企業(yè)管理(上海)有限公司