專利名稱：用于氣體放電燈供電和啟動(dòng)的電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于氣體放電燈供電和啟動(dòng)的電源，所述電源含有a)用于與一具有主電源頻率的AC主電源相連的輸入端，b)用于與一具有一對(duì)放電極的氣體放電燈相連的輸出端子，在燈工作期間放電管在該對(duì)電極之間維持放電，c)在所述輸入端和所述輸出端之間連接的鎮(zhèn)流裝置，所述鎮(zhèn)流裝置在所述輸出端提供AC電壓用以交替地以一種極性和相反極性的大大高于主電源頻率的頻率來(lái)維持放電燈的放電極之間的放電管放電，和d)用于檢測(cè)該燈的不平衡工作狀態(tài)的壽命終點(diǎn)檢測(cè)裝置，其中，用于一種極性的放電管放電的燈電流和用于另外一種極性的放電管放電的燈電流不同，如果檢測(cè)到所述不平衡工作狀態(tài)則關(guān)閉該燈，壽命終點(diǎn)檢測(cè)裝置含有DC電壓檢測(cè)裝置，用以檢測(cè)由所述不平衡工作狀態(tài)引起的從標(biāo)準(zhǔn)電壓值的DC電壓偏移。
從US5475284可知此類鎮(zhèn)流器。在燈工作期間，用于氣體放電燈的鎮(zhèn)流器一般提供跨接該燈的AC電壓，所以燈電流是交變的并且在AC輸出電壓的正和負(fù)半周期間維持燈電極之間的放電管放電。在正半周期間一個(gè)電極是陰極而另一個(gè)是陽(yáng)極。在負(fù)半周期間該對(duì)電極則相反。當(dāng)一電極為陰極時(shí)，它在各自半周內(nèi)發(fā)射電子來(lái)啟動(dòng)和維持放電管放電。當(dāng)該對(duì)電極為陰極時(shí)，其典型地含有提供豐富電子的電子發(fā)射材料。在燈壽命期間該放電極老化并以公知的方式失去發(fā)射材料，一般以稍微不同的速度。結(jié)果一般使燈達(dá)到壽命終點(diǎn)時(shí)一個(gè)電極作為陰極時(shí)不能提供足夠的電子來(lái)啟動(dòng)和維持放電管放電，結(jié)果使只能在AC輸出電壓的負(fù)或正半周維持放電管放電。在此半波放電條件下該燈基本上作為一個(gè)整流器。
上述的JP1-251591揭示了該燈的不放電電壓高于放電電壓，結(jié)果使燈兩端之間的AC電壓幅值高于正常工作時(shí)的幅值。JP1-251591含有一測(cè)量燈兩端AC電壓的檢測(cè)電路，其并檢測(cè)燈在半波條件下所出現(xiàn)的較高AC電壓。
因?yàn)榘l(fā)射材料從一個(gè)電極被消耗，則陰極下降電壓增加會(huì)提高電極區(qū)域的溫度，而密封中的燈外殼的玻璃相鄰該電極。在此部分整流條件下，溫度提高能使在達(dá)到全半波條件前，甚至在看到任何閃爍之前該燈的容器破裂。這特別適合于小尺寸的燈。燈兩端的AC電壓改變太小而無(wú)法可靠檢測(cè)此部分整流現(xiàn)象。檢測(cè)因?yàn)橄铝惺聦?shí)而復(fù)雜化不同生產(chǎn)廠以及周圍環(huán)境溫度的變化引起的相同類型的燈之間的AC燈電壓的差異經(jīng)常高于對(duì)于一具體的燈來(lái)說(shuō)的標(biāo)準(zhǔn)和全半波條件下的AC燈電壓的改變。然而該燈兩端的DC電壓改變是較大的并且能夠更可靠地檢測(cè)到。
US-5475284揭示了帶有一給負(fù)載電路供電的變換器的鎮(zhèn)流器，該負(fù)載電路含有一熒光燈，并且該鎮(zhèn)流器帶有一裝置，當(dāng)燈兩端的DC電壓與標(biāo)準(zhǔn)電壓(0V)相比的變化超過(guò)一界限值時(shí)，該裝置關(guān)閉該變換器。此后把DC電壓與其標(biāo)準(zhǔn)值相比的變化也稱作電壓偏差。在燈啟動(dòng)期間，即使燈沒(méi)有達(dá)到壽命終點(diǎn)，也可能發(fā)生燈兩端之間的電壓偏差。結(jié)果使界限值不得不定得非常高以阻止在啟動(dòng)期間關(guān)閉一個(gè)新用的燈。此裝置的敏感度有限，然而通過(guò)它該檢測(cè)裝置能檢測(cè)到該燈的壽命終點(diǎn)條件。
本發(fā)明的目的是提供一鎮(zhèn)流器，其使檢測(cè)裝置的更高敏感度成為可能。
根據(jù)本發(fā)明在開頭段落所述類型的鎮(zhèn)流器的特征在于，壽命終點(diǎn)檢測(cè)裝置另外含有計(jì)時(shí)裝置，如果DC電壓檢測(cè)裝置檢測(cè)到的一個(gè)DC電壓與其標(biāo)準(zhǔn)值的差異維持的時(shí)間超過(guò)一界限時(shí)間值，則該計(jì)時(shí)裝置檢測(cè)不平衡工作狀態(tài)。燈點(diǎn)燃只持續(xù)相當(dāng)短的時(shí)間，而壽命終點(diǎn)的條件是逐漸達(dá)到的。界限時(shí)間值選擇高于希望時(shí)間，其為在點(diǎn)燃期間一“好”燈產(chǎn)生電壓偏差的時(shí)間。因?yàn)樵诒景l(fā)明的鎮(zhèn)流器中檢測(cè)是否被檢測(cè)到的電壓偏差時(shí)間超過(guò)第一時(shí)間界限，如果發(fā)生電壓偏差，該變換器不會(huì)被關(guān)閉。這允許了相對(duì)敏感的DC電壓檢測(cè)裝置。因?yàn)楦呙舾卸?，第一時(shí)間界限能定得比較長(zhǎng)而不會(huì)引起有害情況。
本發(fā)明的電源的一優(yōu)選實(shí)施例的特征在于，該計(jì)時(shí)裝置含有多個(gè)裝置，其當(dāng)不再檢測(cè)到DC電壓時(shí)存儲(chǔ)一個(gè)時(shí)間值而當(dāng)依次檢測(cè)到DC電壓時(shí)累計(jì)該時(shí)間值。這使壽命終點(diǎn)檢測(cè)裝置的敏感度的進(jìn)一步改進(jìn)成為可能。
按照本發(fā)明的電源的一有吸引力的實(shí)施例的特征在于，該電源含有再啟動(dòng)裝置，用以在超過(guò)界值時(shí)間值之后在預(yù)定時(shí)間內(nèi)再次啟動(dòng)該燈。如果一方面該燈被錯(cuò)誤關(guān)閉，例如由主電源的瞬時(shí)干擾引起，該燈在再啟動(dòng)之后會(huì)繼續(xù)正常工作。如果另一方面該燈達(dá)到壽命終點(diǎn)，該檢測(cè)裝置會(huì)在相應(yīng)于時(shí)間界限值的一段時(shí)間之后再次關(guān)閉該燈。這使放電燈在預(yù)定的停留時(shí)間，例如幾秒之間反復(fù)地熄滅和啟動(dòng)。此“打嗝”工作可以作為一顯示給用戶，該燈需要替換了。該燈處于工作和不工作狀態(tài)的時(shí)間周期都可以選擇來(lái)保持足夠低的溫度以避免有害的情況。
該DC電壓檢測(cè)裝置在標(biāo)準(zhǔn)值為0V時(shí)，可以檢測(cè)該燈本身兩端的電壓偏差，但是也可能檢測(cè)不正確。例如當(dāng)放電管放電從一種極性變?yōu)榱硗庖环N極性時(shí)燈電流是不同的，而一個(gè)設(shè)備可以與該燈耦合，以致其也反映在電壓偏差中。該設(shè)備可以是一容性設(shè)備，并且處在一不太特別昂貴的設(shè)施中是一鎮(zhèn)流器中的DC阻塞電容，其一般在工作過(guò)程中阻塞該燈中的低壓DC分量?？商鎿Q的，如果該鎮(zhèn)流器含有一電流限制鎮(zhèn)流器電容。在此該鎮(zhèn)流器電容的電壓偏差也可以檢測(cè)到。在另一實(shí)施例中，由該燈的不平衡工作所產(chǎn)生的電壓偏差也可以在含有放電燈的負(fù)載支路的端部的橋式電路中檢測(cè)到。
本發(fā)明的電源的優(yōu)選實(shí)施例的特征在于，所述鎮(zhèn)流裝置含有一具有DC電壓的DC電源，含有一對(duì)開關(guān)的橋式變換器與所述DC電源串聯(lián)，一負(fù)載電路含有用于放電燈的輸出端，所述負(fù)載電路具有的第一端耦合到所述開關(guān)和第二端之間的節(jié)點(diǎn)，一半橋電源電容耦合到DC電源和所述負(fù)載電路的所述第二端，和切換所述開關(guān)在放電燈兩端產(chǎn)生AC信號(hào)的裝置，所述開關(guān)被切換以使在所述負(fù)載電路第二端處的DC電壓在該燈的不平衡工作狀態(tài)時(shí)具有等于一半所述DC電壓的標(biāo)準(zhǔn)值，所述檢測(cè)裝置檢測(cè)由該燈的所述不平衡工作狀態(tài)所產(chǎn)生的電壓偏差。
在所述實(shí)施例的設(shè)施中，該檢測(cè)裝置含有用于設(shè)置一高界限電壓等于所述標(biāo)準(zhǔn)值加上一DC界限值和一低界限電壓等于所述標(biāo)準(zhǔn)值減去所述DC界限值的裝置，用于把所述負(fù)載電路的第二端處的DC電壓與所述高和低界限電壓進(jìn)行比較的裝置，當(dāng)所述負(fù)載電路的所述第二端處的DC電壓高于所述高臨電壓或低于所述低界限電壓時(shí)，該裝置輸出一控制信號(hào)。
本發(fā)明的電源的另一優(yōu)選實(shí)施例的特征在于，該DC電壓檢測(cè)裝置含有用于確定與標(biāo)準(zhǔn)值不同的電壓偏差的數(shù)值的裝置，和把所述數(shù)值與一界限電壓相比較的裝置，并且當(dāng)所述數(shù)值高于所述界限電壓時(shí)其用于輸出一控制信號(hào)。在此實(shí)施例中，它只要能把DC電壓與一單個(gè)界限電壓相比較就夠了。
本發(fā)明的這些和其他目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)參照附圖和下面詳細(xì)的說(shuō)明和權(quán)利要求會(huì)變得清楚。
圖中

圖1示意性示出了含有一電源和熒光燈的燈系統(tǒng)的簡(jiǎn)單型式，圖2示出了能使燈外殼破裂的該燈的部分整流條件下的正半周和負(fù)半周之間的燈電流波形，圖3是本發(fā)明的電源的方塊圖，圖4更詳細(xì)地示出了圖3實(shí)施例的一部分，圖5A是本發(fā)明的電源的第二實(shí)施例的方塊圖，圖5B更詳細(xì)地示出了圖5A的實(shí)施例的一部分，圖6示出了本發(fā)明的電源的第三實(shí)施例。
圖1示意性示出的燈系統(tǒng)含有一低壓汞蒸氣放電燈400，一般已知為一熒光燈，和一用于啟動(dòng)和操作該燈的電源300。該電源300含有可以是高或低頻的限流AC電壓源，還含有與燈400串聯(lián)的電容320。該燈具有一對(duì)惰性燈絲電極414，每一個(gè)上面配有的電子發(fā)射材料具有比該惰性材料低的工作功能，并且該燈填充有水銀和稀有氣體以維持放電。在工作期間，在AC電壓源的正和負(fù)半周在電極414之間維持放電管放電。當(dāng)電極414是陰極時(shí)，它發(fā)射電子以啟動(dòng)和維持各個(gè)半周期間的放電管放電。在燈使用壽命期間，電子發(fā)射材料被從電極上消減，典型的每個(gè)極具有不同的速度。這種消減通過(guò)電極區(qū)域的燈外殼變黑顯示。當(dāng)發(fā)射材料接近全部消減時(shí)，該惰性材料發(fā)射更多的電子以維持放電。既然該惰性材料具有更高的工作能力，則陰極下降電壓升高。這使陰極區(qū)域的溫度升高，并使封閉區(qū)域412處的溫度升高。結(jié)果是升高的陰極全電壓使燈消耗更高的功率，多余的功率以熱的形式分布到該燈的一端。如果燈以此方式連續(xù)工作，則可能使該燈損壞，甚至很嚴(yán)重。
電極之間的不平衡影響了該燈電流波形的輪廓。
當(dāng)正和負(fù)半周之間的燈電流波形的差異小于全波整流狀態(tài)時(shí)，燈外殼的損壞致使的過(guò)熱經(jīng)常發(fā)生在全波整流狀況達(dá)到之前。圖2示出了發(fā)現(xiàn)致使燈外殼損壞的部分整流情況下的典型燈電流波形。正和負(fù)半周的該數(shù)值基本一致的。唯一的區(qū)別是負(fù)半周靠近峰值(參見箭頭A)處的輪廓與正半周的輪廓不同。在波形上的此微小差異使不可能應(yīng)用AC燈電流或相應(yīng)的AC電壓來(lái)檢測(cè)此部分整流狀態(tài)。
然而，燈電流中的差異使該燈兩端的DC電壓具有一數(shù)值，在絕對(duì)項(xiàng)中和作為標(biāo)準(zhǔn)燈電壓的一百分比，其是很容易檢測(cè)的。圖1中，各箭頭示意性表示燈電流，而計(jì)量器500、510示出了DC燈電壓。當(dāng)兩個(gè)半周的燈電流至少基本等于實(shí)線箭頭所表示的值時(shí)，例如在一個(gè)比較新的燈上，沒(méi)有或幾乎沒(méi)有橫跨該燈的DC電壓。然而，在部分整流狀態(tài)的老化燈(如虛線箭頭所示)中，該燈產(chǎn)生阻抗和燈電流波形的微小差異所產(chǎn)生的燈兩端的DC電壓(計(jì)量器500上的虛線指針?biāo)?是很容易被檢測(cè)的。例如在26W的燈中，此電壓從一個(gè)新燈0V到一個(gè)接近壽命終點(diǎn)的燈的30V之間變化，此是在標(biāo)準(zhǔn)燈電壓大約為80VAC情況下所作的比較。
此DC電壓能以多種方式測(cè)定。一個(gè)非常方便的電路利用了燈電壓在其他電路元件上的反映。如圖1所示，等于該燈兩端的DC電壓的一DC電壓反映到與該燈串聯(lián)的電容320兩端，如計(jì)量器510所示。依靠鎮(zhèn)流器的設(shè)計(jì)，此電容能是一限流鎮(zhèn)流器電容或一DC阻塞電容。
圖3是本發(fā)明電源的第一實(shí)施例的方塊圖。圖3所示的電源具有的輸入端K1、K2與具有主電源頻率的一AC主電源相連。該電源另外具有的輸出端T1、T2與一氣體放電燈相連，該燈具有一對(duì)放電極，在該燈工作期間在放電極之間可維持放電。該燈還可以另外具有與其他放電燈相連的輸出端。該鎮(zhèn)流裝置在輸出端處提供一AC電壓以維持放電燈的放電極之間的放電管放電。電壓從一種極性向相反極性的切換頻率要大大高于主電源頻率。在該實(shí)施例中所示的鎮(zhèn)流裝置含有一個(gè)EMI和三端雙向阻尼濾波器“A”、一全橋輸入整流器“B”、一預(yù)調(diào)電路“C”、一含有DC-AC變換器或變換器“E”、諧振回路輸出電路“F”和控制變換器E的控制器“G”的鎮(zhèn)流電路。
全橋輸入整流器“B”與該EMI和三端雙向阻尼濾波器“A”相連，共同將一AC電源線電壓轉(zhuǎn)化為預(yù)調(diào)節(jié)電路“C”處的整流濾波DC電壓。電路“C”含有用于有功功率因數(shù)修正的電路，其也用于提高和控制從整流電路B而來(lái)的DC電壓，該DC電壓通過(guò)一對(duì)DC導(dǎo)軌RL1、RL2提供。電路“D”控制該燈的工作。變換器E例如是一半橋結(jié)構(gòu)，其處于半橋控制器或驅(qū)動(dòng)器的控制之下。變換器E提供一高頻的大致方波輸出電壓到輸出電路F。諧振回路輸出電路F將半橋的大致方波輸出轉(zhuǎn)變?yōu)橐徽覠綦娏鳌?br> 安全電路“H”具有開關(guān)裝置(未示出)，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)與電源相連的熒光燈損壞后或從插座上拔出時(shí)，該裝置會(huì)阻止在該燈的接線上出現(xiàn)輸出電壓。當(dāng)檢測(cè)到每個(gè)燈上的兩個(gè)燈絲電極是好的時(shí)，該安全電路也重新啟動(dòng)該控制器G。該安全電路還具有用于檢測(cè)該燈的不平衡工作狀態(tài)的壽命終點(diǎn)檢測(cè)裝置，其中，用于一種極性的放電管放電的燈電流與用于另一種極性的放電管放電的燈電流不同。如果檢測(cè)到不平衡工作狀態(tài)，則該壽命終點(diǎn)檢測(cè)裝置關(guān)閉該燈。該壽命終點(diǎn)檢測(cè)裝置含有DC電壓檢測(cè)裝置用于檢測(cè)由該燈的不平衡工作狀態(tài)引起的與一標(biāo)準(zhǔn)值不同的DC電壓偏差。該壽命終點(diǎn)檢測(cè)裝置另外含有計(jì)時(shí)裝置，如果檢測(cè)到的電壓偏差的持續(xù)時(shí)間超過(guò)一界限時(shí)間值時(shí)，該計(jì)時(shí)裝置檢測(cè)到一不平衡工作狀態(tài)。
一調(diào)光接口電路“I”連在預(yù)調(diào)節(jié)電路“C”和以控制器G表示的鎮(zhèn)流電路的控制輸入端之間以控制燈的調(diào)光。該調(diào)光接口電路給控制器G提供一與相角調(diào)光器的設(shè)置成比例的調(diào)光電壓信號(hào)。這種鎮(zhèn)流器全文記載在美國(guó)專利08/414859中，其于1995年3月31日提交，題為“具有用于相角調(diào)光控制的接口電路的電子鎮(zhèn)流器”，現(xiàn)在也共同參考了美國(guó)專利5559395。
圖4更詳細(xì)地示出了圖3實(shí)施例的DC電壓檢測(cè)裝置。DC阻塞電容C25、變壓器T4、電源變壓器T2、變換器開關(guān)Q2和Q3、集成電路IC U4與US5559395中的圖2所示相同。壽命終點(diǎn)檢測(cè)裝置“J”含有用于啟動(dòng)一由光耦合器O1形成的一控制電路的DC電壓檢測(cè)裝置“VD”，其輪翻啟動(dòng)計(jì)時(shí)裝置“Ti”。該計(jì)時(shí)裝置檢測(cè)該燈的不平衡工作狀態(tài)，并且如果檢測(cè)到阻塞電容C25上的DC電壓相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)值(0V)的變化持續(xù)時(shí)間超過(guò)一界限時(shí)間值，該計(jì)時(shí)器使壽命終點(diǎn)檢測(cè)裝置關(guān)閉該燈。
該DC電壓檢測(cè)裝置含有一擊穿設(shè)備，形式為一對(duì)齊納二極管D25、D26和一電阻R40與光耦合器的輸出端串聯(lián)。所有的這些再串聯(lián)在DC阻塞電容C25兩端。任何由燈在一個(gè)方向上所產(chǎn)生的DC分量被阻塞并反映到該DC阻塞電容C25兩端。然而，該DC阻塞電容C25用于阻塞在一“好”燈中產(chǎn)生的低電平DC分量，其相反也影響了輸出變壓器T4的工作。在圖4中，每個(gè)齊納二極管D25、D26標(biāo)準(zhǔn)為25V。一旦該對(duì)齊納二極管擊穿而它們的組合擊穿電壓施加到該DC阻塞電容C25上時(shí)，電阻R40起到限制流入到光耦合器的輸入端的電流和用于光耦合器的適合電流的作用，在正常工作期間，AC輸出電壓正半周時(shí)的燈電流與負(fù)半周時(shí)的燈電流基本相同。因此，存在一用于燈電流的基本平衡條件。結(jié)果使每個(gè)燈兩端的DC電壓分量非常小。接下來(lái)的DC阻塞電容C25兩端的與標(biāo)準(zhǔn)DC電壓值的偏差不足以使齊納二極管D25、D26擊穿。然而如圖2所示，當(dāng)一個(gè)燈中的燈電流變?yōu)椴黄胶鈺r(shí)，則該燈電壓的DC分量不再為小并會(huì)使齊納二極管D25、D26擊穿。這會(huì)使光耦合器中的發(fā)光二極管發(fā)光，并關(guān)閉光耦合器O1中的開關(guān)，該開關(guān)的一端與地相連而另一端與計(jì)時(shí)裝置“Ti”相連。如果檢測(cè)到該電壓偏差持續(xù)超過(guò)該界限時(shí)間值則該計(jì)時(shí)裝置檢測(cè)到一不平衡工作狀態(tài)，并去激活控制半橋變換器開關(guān)Q2、Q3的切換的集成電路IC U4。通過(guò)關(guān)閉IC U4該變換器停止振蕩并且該燈熄滅。通過(guò)關(guān)閉該燈避免了危害不平衡工作狀態(tài)中燈工作的鎮(zhèn)流器元件。更重要的是由于消耗的陰極過(guò)熱所引起的燈外殼和周圍玻璃的損壞。
該IC U4含有接收一調(diào)光信號(hào)的調(diào)光輸入端(腳4，DIM)。該IC U4控制開關(guān)Q2、Q3的切換以控制放電燈的發(fā)光維持在相應(yīng)于該調(diào)光信號(hào)的水平上。此處共同參照的上述申請(qǐng)US5559395的實(shí)施例中，該調(diào)光信號(hào)是由接收三端雙向開關(guān)調(diào)光器的整流輸出的調(diào)光接口電路所提供的一電壓。然而，該調(diào)光信號(hào)也能以其他方式提供，例如直接由第三條線提供。
在燈啟動(dòng)期間即使在一“好”燈中也可能有一簡(jiǎn)短時(shí)間的不平衡，為此不希望切斷該變換器。這例如可以由該方式該電極被預(yù)加熱。在此情況下該計(jì)時(shí)裝置“Ti”阻止了該鎮(zhèn)流器被切斷。特別地，該計(jì)時(shí)裝置測(cè)量該DC電壓高于所選定的界限電壓的時(shí)間周期。如果該時(shí)間周期超過(guò)該界限時(shí)間值，設(shè)置比一個(gè)“好”燈的典型啟動(dòng)時(shí)間更長(zhǎng)的時(shí)間，該燈會(huì)被關(guān)閉。
圖5A和圖5B示出了本發(fā)明的電源的第二實(shí)施例。在此實(shí)施例中，該電源含有反饋裝置用以在超過(guò)第一界限時(shí)間值之后在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)該燈。在預(yù)定時(shí)間內(nèi)該鎮(zhèn)流器保持關(guān)閉，其后嘗試啟動(dòng)。對(duì)一個(gè)“好”燈來(lái)說(shuō)，該燈會(huì)正常啟動(dòng)和工作。對(duì)一個(gè)整流電燈來(lái)說(shuō)，該燈會(huì)啟動(dòng)并保持發(fā)光相應(yīng)于界限時(shí)間值的一段時(shí)間，然后在預(yù)定時(shí)間內(nèi)熄滅。該燈會(huì)以此方式連續(xù)循環(huán)或“打嗝”，告訴用戶該燈需要替換了。
圖5A是電源的方塊圖。在鎮(zhèn)流器電容N兩端由該燈的不平衡工作狀態(tài)所產(chǎn)生的電壓偏差被檢測(cè)。所示的電源具有輸入端K1、K2和輸出端T1、T2。圖5A中的電源中的鎮(zhèn)流裝置含有一全波橋式整流器“K”，一電源振蕩器“L”、一變壓器“M”和一鎮(zhèn)流器電容“N”。該全波橋式整流器“K”從其輸入端K1、K2的AC主電壓提供一DC電壓給電源振蕩器“L”。該電源振蕩器含有一對(duì)開關(guān)并且提供一高頻的AC輸出電壓到變壓器“M”。該放電燈與輸出端T1、T2相連并通過(guò)鎮(zhèn)流器電容“N”串聯(lián)到變壓器“M”的次極繞組。該鎮(zhèn)流器變壓器提供一恒定電壓源而該電容N限制燈電流。
該電源帶有全部由圖5B所示的壽命終點(diǎn)檢測(cè)裝置“P”。
該計(jì)時(shí)裝置主要由14級(jí)脈動(dòng)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器CTR構(gòu)成。該計(jì)時(shí)裝置另外含有半導(dǎo)體開關(guān)Q20和Q21、二極管D36-D39、電容C54、C55和電阻R54-R59。該計(jì)時(shí)裝置測(cè)量該DC電壓超過(guò)該界限電壓的時(shí)間，一但該界限被超過(guò)則控制該燈的打嗝工作并在啟動(dòng)期間阻止該燈被關(guān)斷。該計(jì)數(shù)器CTR由一低壓電源在輸入端P1(地)和P3進(jìn)行供電，其例如可以是變壓器“M”的多抽頭線圈。該齊納二極管D35在輸入端1、3兩端與共同提供電壓調(diào)節(jié)和濾波的電容C53并聯(lián)。計(jì)數(shù)器CTR的電源輸入端VCC連到輸入端P3。該電阻R58和電容C55具有控制計(jì)數(shù)器CTR內(nèi)的內(nèi)部振蕩器的振蕩頻率的RC時(shí)間常數(shù)，并且分別與各個(gè)輸入端RTC和CTC相連。該電阻R58和電容C55由下拉電阻R57通過(guò)Q21與地相連。該內(nèi)部振蕩器只在Q21不導(dǎo)通時(shí)，即關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，振蕩，當(dāng)開關(guān)Q21變?yōu)閷?dǎo)通時(shí)，該振蕩器通過(guò)把RS輸入端接地而停止振蕩。另外，無(wú)論何時(shí)提供電能到輸入端P1、P3將計(jì)數(shù)器CTR開啟，該多級(jí)計(jì)數(shù)器CTR都可以通過(guò)由電阻R56和電容C54之間的節(jié)點(diǎn)和管理重置輸入端MR所產(chǎn)生的脈沖重置成邏輯“0”。
該DC電壓檢測(cè)裝置“Vd”含有二極管D30-D33、齊納二極管D34、電阻R50-R53和電容C50-C52。該DC電壓由分別與鎮(zhèn)流器電容“N”的各自終端相連的一對(duì)電阻R50、R51檢測(cè)到。因?yàn)樵撴?zhèn)流器電容控制流過(guò)該燈的電流，傳感電阻應(yīng)選擇得能檢測(cè)到當(dāng)流過(guò)較小電流時(shí)鎮(zhèn)流器兩端的電壓。電阻R50、R51的其它端應(yīng)與由二極管D30、D31、D32和D33組成的全橋整流器相連。該橋式整流器形成用于確定與測(cè)量DC電壓的標(biāo)準(zhǔn)值相比的偏差的最大值的裝置。電容C50和C51濾掉由電阻R50、R51檢測(cè)出的DC電壓中的高頻脈動(dòng)部分。齊納二極管D34的陰極在D30和D31的陰極與全橋整流器的輸出端相連。該齊納二極管具有的擊穿電壓選作為用于DC電壓水平的預(yù)定界限值，并且該齊納二極管也阻止了影響DC電壓檢測(cè)裝置工作的干擾。該齊納二極管形成把上述的最大值與一界限電壓相比較的裝置。當(dāng)二極管D34擊穿時(shí)，開關(guān)Q20把擊穿電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橐贿壿嬰娖?。開關(guān)Q20的基極與齊納二極管D34的陽(yáng)極通過(guò)限制基極電流的串聯(lián)電阻R52相連。開關(guān)Q20的發(fā)射極與二極管D32、D33的陽(yáng)極并與地相連。電容C52提供另外的濾波。電阻R53為一下拉電阻并且保證了當(dāng)檢測(cè)電壓低于界限電壓時(shí)開關(guān)Q20關(guān)斷。開關(guān)Q20的集電極通過(guò)電阻R54與輸入端P3相連，并且與開關(guān)Q21的基極相連。開關(guān)Q21用于轉(zhuǎn)換開關(guān)20的邏輯輸出。開關(guān)Q20、電阻R52、R53和電容C52形成輸出一控制信號(hào)的裝置。
該計(jì)數(shù)器CTR含有一14級(jí)二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，當(dāng)輸入RS為高時(shí)，其計(jì)量?jī)?nèi)部振蕩器的振蕩。這些輸出級(jí)的耦合確定了界限時(shí)間值的和用于重激活的預(yù)定時(shí)間的長(zhǎng)度。在此實(shí)施例中，級(jí)11-13的輸出Q11、Q12、Q13通過(guò)二極管D36、D37、D38被邏輯“或”在一起。二極管D36-D37的陰極通過(guò)電阻R59與地相連，并與mosfet開關(guān)Q22的控制極相連，該開關(guān)形成切斷裝置SW，并通過(guò)串聯(lián)的電阻R55和二極管D39與開關(guān)Q20的基極相連。mosfet開關(guān)Q22的源極與電源振蕩器“L”的開關(guān)QL2的基極相連，并且開關(guān)Q22的漏極與地相連。當(dāng)任何一個(gè)級(jí)Q11、Q12或Q13的輸出為高時(shí)，計(jì)數(shù)器CTR的輸出為高。
壽命終點(diǎn)檢測(cè)裝置的工作如下所述。當(dāng)電能供應(yīng)到輸入端P1、P3時(shí)，計(jì)數(shù)器CTR的多個(gè)級(jí)被置成邏輯0。開關(guān)Q20一般打開而開關(guān)Q21一般關(guān)閉，所以計(jì)數(shù)器CTR的內(nèi)部振蕩器關(guān)閉。當(dāng)鎮(zhèn)流器電容“N”上的DC電壓高于界限電壓時(shí)，齊納二極管D34擊穿，關(guān)閉開關(guān)Q20，使開關(guān)Q21導(dǎo)通。這使內(nèi)部振蕩器振蕩并且該14個(gè)計(jì)數(shù)級(jí)計(jì)量?jī)?nèi)部振蕩。如果檢測(cè)到的電容“N”兩端的DC電壓降到低于界限值電壓，該開關(guān)Q20導(dǎo)通，關(guān)閉開關(guān)Q21并停止計(jì)數(shù)器CTR的內(nèi)部振蕩器。計(jì)數(shù)器CTR有效地存儲(chǔ)了存在的時(shí)間。當(dāng)齊納二極管再次擊穿時(shí)，開關(guān)Q20關(guān)閉，導(dǎo)通開關(guān)Q21并且重新啟動(dòng)內(nèi)部振蕩器和計(jì)數(shù)器CTR的計(jì)數(shù)。如此該計(jì)數(shù)器有效地累計(jì)了鎮(zhèn)流器電容“N”兩端的DC電壓超過(guò)界限電壓的時(shí)間。
當(dāng)?shù)?1級(jí)的邏輯輸出Q11為高時(shí)，邏輯或之后的計(jì)數(shù)器輸出是高。這使mosfet開關(guān)Q22關(guān)閉，該開關(guān)將振蕩器“L”的開關(guān)QL2的基極接地，并使振蕩器“L”的振蕩停止和熄滅該燈。由電阻R55和二極管D39提供到開關(guān)Q20的基極的高邏輯或輸出使開關(guān)Q20關(guān)閉和開關(guān)QL2導(dǎo)通，以此使計(jì)數(shù)器CTR計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器CTR保持計(jì)數(shù)直到級(jí)Q11-Q13的邏輯或輸出變低，其表明了達(dá)到第二時(shí)間段的終點(diǎn)。當(dāng)該邏輯或輸出變低時(shí)，mosfet開關(guān)Q22和雙極開關(guān)Q20導(dǎo)通。后者關(guān)閉開關(guān)QL2，重置了計(jì)數(shù)器CTR到0。一旦開關(guān)Q22導(dǎo)通，開關(guān)QL2的基極不再接地并且該變換器啟動(dòng)并使該燈工作。在一實(shí)施例中，該界限時(shí)間值選為1.25秒而該用于重激活的預(yù)定時(shí)間為8.57秒。因此，一旦該燈達(dá)到使燈電流整流的級(jí)時(shí)由此而產(chǎn)生的DC電壓高于該界限值，則該燈會(huì)發(fā)光1.25秒而熄滅8.75秒。重復(fù)這種循環(huán)并且告訴用戶該燈需要替換。
應(yīng)該注意的是，該界限時(shí)間值應(yīng)長(zhǎng)于在一個(gè)好燈的啟動(dòng)過(guò)程中可能出現(xiàn)的并且超過(guò)界限電壓的任何不平衡燈電流的時(shí)間。如果此不平衡性出現(xiàn)在啟動(dòng)過(guò)程，該計(jì)數(shù)器CTR會(huì)開始計(jì)數(shù)，但鎮(zhèn)流器兩端的DC電壓會(huì)接下來(lái)低于該界限值，因此會(huì)在邏輯或計(jì)數(shù)器輸出變高之前停止計(jì)數(shù)器CTR。因此計(jì)數(shù)器CTR停止計(jì)數(shù)并且該計(jì)數(shù)在燈工作期間保持一致，對(duì)于一個(gè)好燈則不會(huì)使該燈關(guān)閉，該DC電壓會(huì)保持低于該界限電壓。
圖6示出了本發(fā)明電源的第三實(shí)施例。該電路的優(yōu)點(diǎn)是該DC燈電壓反映在非獨(dú)立的高頻(HF)鎮(zhèn)流器的橋式變換器的中點(diǎn)，即在上述的US5559395中所述的不具有輸出獨(dú)立變壓器的一HF鎮(zhèn)流器，這種電源例如可以應(yīng)用在一緊湊型熒光燈上。圖6中只示出橋式變換器的相關(guān)部分，其在此設(shè)備中為一半橋，其帶有一地電勢(shì)的第一DC母線RL3和一電壓為HV+，例如320V的第二DC母線RL4。該母線RL3和RL4和一低壓母線VDD與一具有與AC主電源相連的輸入端的AC/DC變換器(未示出)相連。該橋式電路含有一第一支路，其具有與母線RL3、RL4串聯(lián)的一對(duì)開關(guān)S1、S2(示意性描述)和一第二支路，其與第一支路并聯(lián)，含有也與母線RL3、RL4串聯(lián)的半橋電源電容C61、C62。一諧振負(fù)載支路串聯(lián)在分別是電容C61、C62和開關(guān)S1、S2之間的中點(diǎn)M1、M2之間。該負(fù)載支路含有與電感L10串聯(lián)的連在輸出端子T1、T2之間的燈L，含有與該燈并聯(lián)的并與燈絲電極串聯(lián)的燈絲加熱電容C63。應(yīng)該注意的是，該鎮(zhèn)流器電容C61、C62能被一單個(gè)鎮(zhèn)流器電容C64(虛線所示)所替換，并且其具有電容C61和C62的組合值。該DC/AC變換器和該橋式電路相連，以此形成鎮(zhèn)流裝置。
用于驅(qū)動(dòng)開關(guān)S1、S2的控制電路在先有技術(shù)是公知的并且與壽命終點(diǎn)檢測(cè)裝置無(wú)關(guān)，因此不再對(duì)其進(jìn)一步討論。在每個(gè)開關(guān)S1和S2的50％工作循環(huán)的正常工作時(shí)，中點(diǎn)M1處的正常DC電壓值為HV+/2。以整流狀態(tài)出現(xiàn)的該燈兩端的電壓偏差會(huì)如同在該點(diǎn)的DC電壓偏差一樣反映在點(diǎn)M1。這能被檢測(cè)到并能用來(lái)停止該變換器振蕩并能使該燈關(guān)閉。
壽命終點(diǎn)檢測(cè)裝置含有的一些元件和邏輯如上述的實(shí)施例。因此如圖5B中相同的元件使用相同的參考符號(hào)。一低壓母線VDD在VCC端向計(jì)數(shù)器CTR供電。電阻R61和R62串聯(lián)在中點(diǎn)M1和地之間。并且明顯地減小在中點(diǎn)M1處所檢測(cè)到的電壓以保護(hù)該檢測(cè)電路的保持元件。電容C65與電阻R62并聯(lián)并和電阻R62共同形成一低通濾波器以濾除由半橋開關(guān)S1、S2的高頻開關(guān)在節(jié)點(diǎn)M所產(chǎn)生的信號(hào)的高頻分量。電阻R63、R64和R65串聯(lián)在VDD母線和地之間并形成一分壓器，其在電阻R64和R65之間的節(jié)點(diǎn)提供一低界限電壓和在電阻R63和R64之間的節(jié)點(diǎn)提供一高界限電壓。該兩個(gè)界限電壓相應(yīng)于該正常電壓(HV+/2)加上和減去(+/-)用于不平衡工作的希望界限值。比較器COMP1具有與電阻R63和R64之間的節(jié)點(diǎn)相連的反相(-)輸入端，并且比較器COMP2具有與電阻R64和R65之間的節(jié)點(diǎn)相連的非反相(+)輸入端。比較器COMP1的非反相輸入端(+)和比較器COMP2的反相輸入端(-)連到電阻R61和R62之間的節(jié)點(diǎn)。比較器COMP1和COMP2的輸出端連到NOR門G1的輸入端。該NOR的一個(gè)輸入端與計(jì)數(shù)器CTR的Q11、Q12、Q13的邏輯“或”輸出相連。NOR門G1的輸出端耦合到雙極性開關(guān)Q21的基極。開關(guān)Q21的集電極連到RS端。該集電極還通過(guò)電阻R57和電容C55連到CT端子。該集電極另外通過(guò)電阻R57和R58連到RT端子。開關(guān)Q21的發(fā)射極以圖5B所示的方式接地。
該壽命終點(diǎn)檢測(cè)裝置工作如下當(dāng)節(jié)點(diǎn)M1處的DC電阻高于高界限電壓時(shí)，比較器COMP1的輸出為高，并且如果節(jié)點(diǎn)M1處的DC電壓低于低界限電壓，比較器COMP2的輸出為高。每一情況都相應(yīng)于高于所選定的界限的不平衡工作所產(chǎn)生的燈兩端的DC電壓。當(dāng)COMP1或COMP2的任一輸出為高時(shí)，NOR門G1的輸出為低，開關(guān)Q22導(dǎo)通，并且計(jì)數(shù)器CTR開始計(jì)數(shù)。在達(dá)到時(shí)間界限值之后，邏輯或后的計(jì)數(shù)器CTR的輸出變高，關(guān)閉mosfet開關(guān)Q22。mosfet Q22的漏極QD接地而源極QS與變換器開關(guān)S1、S2之一的基極或控制門相連?？商鎿Q的，開關(guān)Q22的源極可以與開關(guān)S1、S2的控制電路的一控制或電源輸入端相連。在每種情況下，當(dāng)開關(guān)Q22導(dǎo)通時(shí)阻止變換器振蕩并使該燈熄滅。該電路提供圖5B所示的相同打嗝工作。也可能使NOR門G1的輸出與用于開關(guān)S1、S2的控制電路的控制或電源輸入端相連。
已經(jīng)示出了所考慮的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，對(duì)本領(lǐng)域的一般熟練技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，很明顯其所作出的各種變型也不會(huì)超出隨后的權(quán)利要求所定義的本發(fā)明范圍。因此本發(fā)明不只受說(shuō)明所限。
權(quán)利要求
1.一用于氣體放電燈供電和啟動(dòng)的電源，所述電源含有a)用于與具有主電源頻率的一AC主電源相連的輸入端(K1、K2)，b)用于與具有一對(duì)放電極的一氣體放電燈相連的輸出端(T1，T2)，在燈工作期間在放電極之間維持放電管放電，c)在所述輸入端和所述輸出端之間相連的鎮(zhèn)流裝置(K、L、M、N)，所述鎮(zhèn)流裝置在所述輸出端提供一AC電壓以在該放電燈的放電極之間維持放電管放電，一種極性和相反極性的反復(fù)頻率大大高于主電源的頻率，和d)用于檢測(cè)該燈的不平衡工作狀態(tài)的壽命終點(diǎn)檢測(cè)裝置(P)，其中的用于一種極性的放電管放電的燈電流與用于另一種極性的放電管放電的燈電流不同，并且如果檢測(cè)到所述不平衡工作狀態(tài)，則其用于關(guān)閉該燈，該壽命終點(diǎn)檢測(cè)裝置含有用于檢測(cè)由于所述不平衡工作狀態(tài)所產(chǎn)生的與標(biāo)準(zhǔn)電壓不同的DC電壓偏差的DC電壓檢測(cè)裝置(VD)，其特征在于，該壽命終點(diǎn)檢測(cè)裝置(P)另外含有計(jì)時(shí)裝置(Ti)，如果該DC電壓檢測(cè)裝置檢測(cè)到該DC電壓與其標(biāo)準(zhǔn)值的偏差延續(xù)時(shí)間超過(guò)一界限時(shí)間值時(shí)，該計(jì)時(shí)裝置(Ti)檢測(cè)一不平衡工作狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電源，其特征在于，該計(jì)時(shí)裝置(Ti)含有當(dāng)不再檢測(cè)到該DC電壓時(shí)用于存儲(chǔ)一時(shí)間值(CTR)和當(dāng)該DC電壓接下來(lái)被檢測(cè)到時(shí)用于累加該時(shí)間值的裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的電源，其特征在于，該電源含有一重激活裝置(Ti)，其在超過(guò)該第一界限時(shí)間值時(shí)在一預(yù)定時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)該燈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3的電源，其特征在于，所述鎮(zhèn)流裝置含有一具有DC電壓的DC電源(GND，HV+)，一具有與所述DC電源串聯(lián)的一對(duì)開關(guān)(S1，S2)的橋式變換器，一含有用于該放電燈的輸出端(T1，T2)的負(fù)載電路(L10，C63，T1，T2)，所述負(fù)載電路的一第一端耦合到所述開關(guān)之間的一節(jié)點(diǎn)(M2)并且其還具有第二端，耦合到該DC電源和所述負(fù)載電路的所述第二端的一半橋電源電容(C61)，和用于切換所述開關(guān)以在該放電燈兩端產(chǎn)生AC信號(hào)的裝置，所述開關(guān)被切換以使在所述負(fù)載電路的所述第二端處的DC電壓在該燈的平衡工作狀態(tài)時(shí)具有等于一半所述DC電壓的一標(biāo)準(zhǔn)值，所述檢測(cè)電路(VD)檢測(cè)由該燈的所述不平衡工作狀態(tài)所產(chǎn)生的與標(biāo)準(zhǔn)值不同的DC電壓的偏差。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的電源，其特征在于，該檢測(cè)裝置含有用于設(shè)置一高界限電壓等于所述標(biāo)準(zhǔn)值加上一DC界限值和設(shè)置一低界限電壓等于所述標(biāo)準(zhǔn)值減去所述DC界限值的裝置(R63-R65)，在所述負(fù)載電路的所述第二端將該DC電壓與所述高和低界限電壓相比較的裝置(COMP1，COMP2)，和當(dāng)所述負(fù)載電路的所述第二端處的DC電壓高于所述高界限電壓或低于所述低界限電壓時(shí)用于輸出一控制信號(hào)的裝置(G1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4的電源，其特征在于，該DC電壓檢測(cè)裝置(VD)含有用于確定與標(biāo)準(zhǔn)值不同的DC電壓偏差的幅值(D30-D31)的裝置和把所述幅值與一界限值相比較的和當(dāng)所述幅值高于所述界限電壓時(shí)用于輸出一控制信號(hào)的裝置(34)。
全文摘要
按照本發(fā)明的為一氣體放電體供電和啟動(dòng)的電源含有鎮(zhèn)流裝置(K、L、M、N),用以提供AC電壓來(lái)維持放電燈的放電極之間交替的以一種極性和相反極性以大大高于主電源頻率的頻率進(jìn)行的放電管放電。該電源另外含有用于檢測(cè)該燈的不平衡工作狀態(tài)的壽命終點(diǎn)檢測(cè)裝置(P),其中用于一種極性的放電管放電的燈電流與用于另一極性的放電管放電的燈電流不同,并且如果檢測(cè)到不平衡工作狀態(tài)則關(guān)閉該燈。該壽命終點(diǎn)探測(cè)裝置含有用于檢測(cè)由所述不平衡工作狀態(tài)引起的從標(biāo)準(zhǔn)值的DC電壓偏移的DC電壓檢測(cè)裝置(VD)。該壽命終點(diǎn)檢測(cè)裝置(P)另外含有計(jì)時(shí)裝置(Ti),如果檢測(cè)到一電壓偏移超過(guò)一界限時(shí)間值則其關(guān)閉該燈。
文檔編號(hào)H05B41/298GK1197586SQ97190837
公開日1998年10月28日 申請(qǐng)日期1997年5月5日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月10日
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