CN100455156C - 用于高压放电灯点火的开关设备和照明系统 - Google Patents

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Abstract

用于高压放电灯的点火开关设备，具有一个点火辅助电极接线；放电灯的第一条接线和第二条接线；一个串联振荡电路，该电路由谐振电感和谐振电容串联组成，在它们的连接处形成一个振荡电路中心点，这个振荡电路中心点又和放电灯的第一接线相连，而放电灯的第二接线则与谐振电容离开振荡电路中心点的接线相连，该串联振荡电路以谐振频率被激发，从而在该高压放电灯上方形成一个电压，该电压足以点燃该高压放电灯。根据本发明，设有一个带有初级线圈和次级线圈的点火变压器，谐振电感中的电压向初级线圈供电；辅助点火电极的接线和点火变压器的次级线圈的第一接线相连，次级线圈的第二接线与振荡电路中心点相连。优点是，串联谐振电路的电感构成了点火变压器的初级线圈。

Description

用于高压放电灯点火的开关设备和照明系统
技术领域
本发明涉及一种开关设备。这一开关设备特别涉及点燃高压放电灯(以下简称为″放电灯″)。此外，本发明还涉及带有操作设备和高压放电灯的照明系统，该照明系统还包括用于支持点火的辅助点火电极以及上面提到的开关设备在操作设备中为它准备的一根接线。
背景技术
在WO 00/77826(Van den Nieuwenhuizen)的说明书中，建议使用带有两个电极的高压放电灯，该放电灯的围绕一个电极的导线的玻璃体有一个空腔。玻璃体周围空腔所在的一个位置，设置一个回线形状的点火辅助电极，这个电极和另外一个导线上没有空腔的电极是彼此通电的。这样安装的目的在于降低放电灯的点火电压，通过点火辅助电极在空腔内产生介电阻尼的放电。由此所产生的紫外线辐射在放电灯的放电区域内形成离子，用来支持放电灯点火。虽然通过上面所说的设备可以降低放电灯的点火电压，即放电灯点火所必需的电压，但此时点火辅助电极需要一个较高的电压，这种高电压至少会部分地破坏上面所提到的优点。
WO 01/59811说明书试图解决这种进退两难的处境。其中建议，不要将点火辅助电极与放电灯的电极直接连接，而是最好将一个变压器的初级线圈连接在放电灯的接线之间，而将点火辅助电极不是接在经过升压的初级线圈上而是次级线圈上。这种解决方案的缺点在于，驱动变压器时造成的损耗过大。
发明内容
本发明的任务是提供一个用于高压放电灯的点火开关设备，以达到用低损耗来为高压放电灯点火的目的。
为此，本发明提出一种用于高压放电灯的点火开关设备，它具有下列特征一个点火辅助电极接线、放电灯的第一条接线和第二条接线、一个由谐振电感和谐振电容串联组成的串联振荡电路，在它们的连接处形成一个振荡电路中心点，这个振荡电路中心点又和放电灯的第一接线相连，而放电灯的第二接线则与谐振电容离开振荡电路中心点的接线相连，该串联振荡电路以谐振频率被激发，从而在该高压放电灯上方形成一个电压，该电压足以点燃该高压放电灯。根据本发明，设有一个带有初级线圈和次级线圈的点火变压器，谐振电感中的电压向初级线圈供电，辅助点火电极的接线和点火变压器的次级线圈的第一接线相连，次级线圈的第二接线与振荡电路中心点相连。
这里所说的放电灯是指由交流电源供电的交流电压放电灯。特别在使用该方案的技术时所用到的交流电压优选是矩形波，其通过由四个电子开关组成的一个全波桥产生。
在传统的没有上面所说的空腔的放电灯中，大多数情况下要使用脉冲点火的方式，即通过一个接在交流电电源和放电灯之间的所谓的点火设备来进行。而这里所说的放电灯，通过点火辅助电极和一个空腔来降低点火电压，从而不再需要脉冲电压和点火设备。优选点火电压通过一个由谐振电感和谐振电容串联组成的串联振荡电路产生。该串联振荡电路也由交流电源供电。谐振电感和谐振电容的连接点组成了振荡电路的中点，这个中点与第一放电灯接线连接。
不失一般性，下面的说明从这一点出发，即上面所提到的空腔位于通往放电灯电极的导线上，该电极与第一放电灯接线连接。对于另外一种情况，参考相应的接线图按照下面执行。
第二放电灯接线是和谐振电容离开振荡电路中点的接线连在一起的。这样就把放电灯和谐振电容并联起来。如果串联振荡电路以谐振频率被激发，那么在放电灯上方就会形成一个电压，并且如果通过点火辅助电极和空腔降低了点火电压，则该电压足够点燃放电灯。如果交流电压是矩形的，那么就不必使交流电压的基波振荡与串联振荡电路的谐振频率相一致；多数可以使用交流电源的谐波振荡。优先使用的是第三、第五或第七个谐波振荡。
如果需要对称构造串联振荡电路，则可以将谐振电感分成两部分。然后交流电源的每一极都通过一个部分谐振电感与和放电灯并联的谐振电容连接。
这时还必须准备一个较高的电压，用于加在点火辅助电极的接线上，来作为谐振时加在谐振电容上的点火电压。根据本发明，这一高电压是通过将位于谐振电感上的电压供给到一个点火变压器的初级线圈来获得的。这一点火变压器在次级线圈处提供一个与变压比相乘得出的电压，该电压位于谐振电感中。次级线圈的第一接线是和点火辅助电极的接线相连接的。而次级线圈的第二接线可以和开关设备的一个不同的电位相连。它可以和谐振电感两条接线中的一条连接，也可以与第二条放电灯接线连接。本发明中的变压比这样选择：在串联振荡电路的谐振状态下，在放电灯的第一条接线和点火辅助电极接线之间存在一个电压，该电压足够用于在空腔中形成紫外线辐射。
位于点火辅助电极和放电灯的第二条接线之间的电压对于次级电感的第二条接线的耦合的选择也是很重要的。如果该电压较高，那么就会在放电灯中产生一个较高的场强，从而可以支持放电灯点火。因此，在本发明中，次级线圈的第二条接线都是接到振荡电路中点上的。
在本发明中，在与上面所提到的放电灯的场强的关系上这样选择变压器的绕线方向，即在设置次级线圈电压的极性时，应该是使之加到放电灯接线之间的电压上，而不是从中减掉这一电压。也就是说，与放电灯的第二条接线相关的点火辅助电极接线上的电压大于放电灯第一接线上的电压。
如上所述，本发明中谐振电感中的电压是在点火变压器的初级线圈中供给的。因此，一般来说，需要为谐振电感和点火变压器各配备一个部件。本发明为了节省一个部件，将谐振电感作为点火变压器的初级线圈来使用。这样在配备点火变压器时就不需要单独配备一个部件了，对于已有的谐振电感只需为其增加一个次级线圈就可以了。
在有上面提到的开关设备所具有的操作设备上连接一个放电灯的照明系统中，可以将一个与点火辅助电极接线相连的点火辅助电极安装在放电灯放电容器附近的任何一个位置。这样，通过上面提到的场强就可以支持放电灯点火了。如果围绕通往电极的导线的放电灯玻璃体具有一个空腔，那么优选将点火辅助电极绕到这个空腔周围，以形成紫外线辐射。
附图说明
图1表示本发明的一个优选实施例。
具体实施方式
交流电压Uvb从交流电源1向一个由谐振电感L1和谐振电容C1的串联组成的串联振荡电路供电。谐振电感L1和谐振电容C1的连接处形成了振荡电路中心点2。这个振荡电路中心点2和放电灯的第一条接线J1相连，该第一条接线J1上又连接有高压放电灯Lp的第一电极。而谐振电容C1离开振荡电路中心点2的接线和放电灯的第二条接线J2连在一起，第二条接线J2连接有高压放电灯Lp的第二个电极。
谐振电感L1构成点火变压器的初级线圈。而电感L2则构成点火变压器的次级线圈。电感L2的第一条接线和点火辅助电极的接线J3连在一起。点火辅助电极绕在通往放电灯Lp的第一电极的导线周围并和接线J3连在一起。
为点燃放电灯，交流电源1释放出一个矩形交变电压Uvb，它具有在串联振荡电路的谐振频率的一个谐波振荡，从而在谐振电容C1中产生一个点火电压Uc，这个电压通过放电灯Lp的接线J1和J2传导。为了使电压Uc足够用于放电灯的点火，必须在接线J1和J3之间提供一个高于点火电压Uc的电压UL2。当选择用于点火变压器的变压比值为1时，就是这种情况。
在导线J3和J2之间形成电压Uz。电压Uz的值越大，对点火电压的高值的要求就越低。因此本发明中，点火变压器的绕线方向是通过图中电感L1和L2处的点确定的。在这种绕线方式下，Uz的值与电压Uc和UL2的值的和相同而不是它们的差。
下面给出本发明根据附图的一个优选实施例的参数实例。
如果选择180V的交流电压Uvb、和选择180μH的谐振电感L1、2.2nF的谐振电容C1、变压比为6的话，那么在交流电压Uvb的大约为51kHz的频率上就会产生一个大小约为4kV的UL2电压的峰值。

Claims (5)

1.用于高压放电灯的点火开关设备，具有下列特征：
●一个点火辅助电极接线(J3)，
●放电灯的第一条接线(J1)和第二条接线(J2)，
●一个串联振荡电路，该电路由谐振电感(L1)和谐振电容(C1)串联组成，在它们的连接处形成一个振荡电路中心点(2)，这个振荡电路中心点(2)又和放电灯的第一接线(J1)相连，而放电灯的第二接线则与谐振电容(C1)离开振荡电路中心点(2)的接线相连，该串联振荡电路以谐振频率被激发，从而在该高压放电灯上方形成一个电压，该电压足以点燃该高压放电灯，
其特征在于：
●具有一个带有初级线圈和次级线圈(L2)的点火变压器，其中，谐振电感(L1)中的电压向初级线圈供电，
●辅助点火电极的接线(J3)和点火变压器的次级线圈(L2)的第一接线相连，次级线圈(L2)的第二接线与振荡电路中心点(2)相连。
2.根据权利要求1的开关设备，其特征在于，初级线圈由谐振电感(L1)形成。
3.根据权利要求1的开关设备，其特征在于，选择点火变压器的绕线方向，使得相对于放电灯第二接线(J2)而言，在点火辅助电极接线(J3)上的电压大于放电灯第一接线(J1)上的电压。
4.照明系统，包括下列组件：
●一个根据权利要求1的开关设备，
●一个高压放电灯(Lp)，其电极分别与放电灯的第一(J1)和第二(J2)接线相连，
●一个安装在灯上的点火辅助电极，并与点火辅助电极接线(J3)相连。
5.根据权利要求4的照明系统，其特征在于，放电灯在电极引线周围有一个空腔，而点火辅助电极至少有一部分是绕在这个空腔周围。
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