CN100527913C - 用于带预加热装置的放电灯的运行设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于低压放电灯LP的运行电路，其中通过共振电路C14，T11实施对灯电极的预加热。为了精确地确定共振频率和确定所用的灯类型，在运行开始时穿越一个频率范围和测量预加热变压器的初级绕组T11上的电压。

Description

用于带预加热装置的放电灯的运行设备
技术领域
本发明涉及用于带可预加热的电极的放电灯的运行电路。
背景技术
众所周知，在有待对电极进行预加热的放电灯中，利用共振电路的共振对运行电路进行预加热。例如，要预加热的电极一方面可以连接到运行电路的频率发生器，另一方面可以通过电容器和另外任选的元件连接到预加热装置。这样预加热装置含有共振电路，在其进行振荡时，电极上流过电流。当运行设备在共振电路中产生振荡，电极因此被预加热。此预加热方式可以，例如，通过正温度系数(PTC)热敏电阻的加热结束。
在未公开的先前的文件号为101 02 837.7的德国专利申请(“可切断灯丝加热的气体放电灯的运行设备”)中，申请人已经提出一种运行设备，其中采用预加热变压器进行预加热，利用共振电路的共振频率进行所述的预加热，该变压器的初级绕组连接到共振电路上。
发明内容
本发明基于以下技术问题：一种具有改进的预加热装置放电灯的运行电路，所述放电灯装有可预加热的电极。
根据本发明采用以下涉及：将该运行电路设计成在运行开始就生成交流电压，在这种情况下，穿过一个包含共振电路的共振频率的频率范围，并且，在这种情况下，通过测量电学变量记录共振电路的响应以便能够识别共振频率并以此共振频率使灯预加热。
本发明以已经包括在所引用的未公开专利申请之的基本想法为出发点，即：使用共振电路及其共振进行预加热。本发明还以一个运行电路为出发点，其中可以改变和调节运行电路的工作频率。本发明提出，在运行开始时，在一个频率范围内搜索共振电路的共振频率，所选的频率范围应该能够肯定在其中找到该共振频率。该共振频率可以，例如，通过测量电压值或电流值的幅度来识别。在此情况下，也无需穿越整个频率范围，并且实际上，一旦已经发现了该共振频率，就停止穿越此频率范围。例如，按照升高的电压或电流值并且这些值再次减少可以推断已通过最大值，将此最大值定义为共振峰。
这样能够识别共振电路的共振频率，并能用于以后的预加热过程。以这种方式可以确保特别有效的预加热，在另一方面排除了，例如，由于元件公差或温度波动带来的影响，例如电感的改变。
另一种优选的实施可能性在于：以所测共振峰的幅度值去推断所用的放电灯的类型。这是因为，如果运行电路被设计得不仅可以调节运行频率而且还可以调节其他运行参数，那么所述运行电路还能用于不同的灯类型。如果运行电路本身自动调节成适应所用的灯类型，那么此方法是特别方便的。当然，灯类型可以用另外的灯编码来探测。然而，更简单的和更方便的是使用灯现有的技术特点进行识别。尤其是，不同灯类型中的灯电极的电阻值是不同的。这导致不同的共振衰减，探测此共振衰减并用于推导出灯类型。另外。此运行电路能够设置适当的运行参数。
如果实际上只观察到一种灯类型，那么原则上对灯类型的识别也是有意义的。可以防止使用和运行某种机械上适用但电学上不适于的灯类型。在此情况下，如果识别出了错误的灯类型，那么运行电路可能拒绝接通。
如被引用未公开的在先申请中所述，最好在预加热装置中使用预加热变压器。有关于此，特别是关于各种连接可能和该共振电路的各实施方案变型的公开内容，由此都明显地涉及。无论如何，为了对放电灯进行预加热，预加热变压器的两个次级绕阻各连接到放电灯的一个电极上。而且，预加热变压器必须连接到共振电路上，其中，共振电路最好是装在初级绕阻一侧，即：初级绕阻与共振电路相连。在运行电路中，通过运行电路的频率发生器在此共振电路中启动相应的振荡，而不必变换到次级绕阻一侧的电压电平。
为了识别共振频率和，若必须的话，也为了确定关于灯类型识别的共振强度，探测共振电路响应的优选实施可能是测量预加热变压器的初级绕阻上电压的最大幅度。为此，如在实施例中所说明的那样，最好整流此电压。
运行电路的频率发生器最好以数字控制器形式实现，该数字控制器产生数字频率。在此情况下，根据本发明，以步进方式穿越该频率范围。就这点而言，探测到最接近共振频率的相应步长，而不是实际的共振频率本身。原则上，是否精确地测定共振频率对本发明的技术功能并不重要。只是利用共振坡(Resonanzueberhoehung)进行预加热。由于电极电阻所导致的共振衰减使得在通常情况下共振总不是很窄，仅仅会大约接近该共振频率。
在放电灯连续运行时，该共振频率的有利的数量级是运行电路的工作频率的两倍。典型的共振频率的数量级可以是，例如，约为80—100kHz和连续运行频率的数量级约为40--50kHz。
附图说明
为了更详细地说明本发明，在下文中将解释一个本发明的实施例。其中，所公开的各个特性也可以进行组合。另外，应该指出本发明可能具有方法性质以及在上述和下文公开的内容也能够应用于方法特性。
图1示出根据本发明的运行电路的图解电路图。
图2示例性地示出关于该运行电路运行方法的流程。
图3示出为解释图2所示流程的两条测量曲线。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的运行电路的电子镇流器。LP表示低压放电灯，示出了放电灯的可预加热的灯丝电极。G表示交流电压发生器，它是一种带有数字频率限定的数字控制器，该交流电压发生器还设有装置用于实施图2所示以及相关说明所解释的流程。在输出A点产生相对于基准地电位M的高频交流电压。这可以是，例如，具有两个由数字控制器驱动的开关晶体管的半桥振荡器。
以固有的常规方式把灯LP连接在输出A和地之间，其中在电源电压一侧(在图1的顶部)的电极与输出A之间设有由用于阻断直流成分的耦合电容器C11和灯的感应线圈L11组成的串联电路。灯的感应线圈用于将放电灯适配到发生器G。启动电容器C12连接在电源电压一侧的电极、放电灯LP和地之间用于产生启动电压，并且同样用于适配。启动电容器同放电灯LP并联，与每个电极都精确连接。
而且，在输出A和地之间设有一种所谓的梯形电容器C13，用于降低上述开关晶体管上的开关负载。在至此所描述的范围内，图1所说明的运行电路以常规方式构成，并为本领域技术人员从其他出版物所熟悉，因此不必在此对其详细内容作进一步解释。
并联共振电容器C14位于地和梯形电容器C13的不与电源电压相连接的那一侧之间，并且，并联共振电容器C14与预加热变压器的初级绕组T11并联。该并联共振电容器C14和该初级绕组T11构成由其值大小确定共振频率的共振电路。当计算共振频率时，应当考虑作用于初级绕组T11的初级电感。为了达到足够高的初级电感，加热变压器可以有所谓的松散的耦合。设计共振频率使之大约相当于连续运行频率的两倍。两倍于连续运行频率的选择有这样的优点，即连续运行频率不能激励共振电路的振荡。由于几乎使用的是方波电压并且这些基本上有奇数谐波，因此将频率选择在运行频率的两倍附近是有益的。最好选择在在运行频率两倍的+/-20％之间的区域。
预加热变压器有两个次级绕组T12和T13，在这二个次级绕组之间具有上述的松散的耦合并且在图1中用虚线标识初级绕组T11。次级绕组T12和T13各自连接到放电灯LP的电极上，因此在次级绕组中感生的电流流过电极。于是由并联共振电容器C14和初级绕组T11组成的共振电路同次级绕组T12和T13共同相互作用成为预加热装置。
由于共振频率是连续运行频率的两倍，同梯形电容器C13相比，共振电路也有低的阻抗，因此在连续运行期间，不会影响连续运行中的运行电路的功能。这样在连续运行期间只有很小的电压加到初级绕组上，从而，由此所引起的灯丝电极中的任何额外的加热电流都可以忽略。
然而，在预加热运行中，频率发生器G以最靠近其共振频率的频率用来激励共振电路，因此强电流流过初级绕组T11，并且在次级绕组T12和T13中感生相应的预加热电流。
关于该功能方法和示于图1的运行电路的电路结构，作为补充也可参看所引用的未公开在先申请。
现在本发明进行如此设置：在运行开始时，频率发生器G的数字控制，穿越共振电路C14，T11的共振频率附近的特定频率范围，以在一定程度上搜寻共振频率。这在图2中以示例的形式说明。设想共振频率是在90kHz左右。最初，用数字控制器将频率发生器中的半桥振荡器的频率设置于95kHz。
数字控制器测量初级绕组T11和/或并联共振电容器C14(UC14)上的电压以及，在图2所示的步骤期间，搜寻此电压的最大值，以便识别共振频率。在图2中以缩写Umax表示的最大值储存在数字控制器的存储器中，并且最初设置为零。
以95kHz的半桥频率短时运行之后，测量电压UC14，并且实行评估以确定此电压是否大于Umax。因为Umax仍然设置于零，那么对此问题的回答是肯定的。现在UC14的测量值能够作为Umax的新值来储存，如指向右边的箭头所示。相应地，将预定的95kHz的半桥频率(fHB)作为共振频率储存在另外的存储器中。
其次，例如，将半桥频率减少1kHz，结果它现在是94kHz。下一个问题：半桥频率是否大于85kHz，其回答因此是肯定的，从而该过程返回到电压UC14的测量。
可以看出，此循环一直进行到半桥频率达到85kHz为止。由于仅当新的测量值大于以前的测量值储存Umax的存储器才被改写，该Umax的存储器存有最大测量值。这同样适合于有关的共振频率，它实际上是半桥频率，在此频率测量此Umax值。
通过85kHz之后，对图2中央的问题的回答是否定的，因此现在能对Umax作出分析。在本实例中，35V以下，35V和40V之间以及40V以上的最大电压值之间各不相同并且分别同24W灯，18W灯和13W灯相关。这种分配是可能的，因为低功率灯有由较细导线组成的灯丝电极，并因它们的电阻较高因此在共振时它们引起的衰减最小。因此，低瓦数灯的初级绕组电压UC14最高。
通过所确定的正确的共振电路C14，T11的共振频率，数字控制器现在能实行预加热，其中共振频率同由温度的变化引起的涨落或不同的各个运行电路之间的元件的涨落都无关。另外，预加热运行的数字控制器能够设置预加热参数，例如预加热时间，以及适合于相应灯类型的后续连续运行的参数。
图3示出了示波器上初级绕组电压UC14的示例曲线。实际电压UC14标绘在下方区域，它以变化的频率振荡，而上方区域示出被整流和平滑的电压，实际上根据该电压，数字控制器进行测量。从图3的左侧一直到虚的垂直线进行参照图2所述的频率从95kHz变到85kHz的过程。可以看出，在此期间，电压UC14已经通过最大值。此过程结束之后，数字控制器返回相应频率值，因此预加热模式能以共振频率向虚垂直线的右侧进行。

Claims (8)

1.用于带可预加热电极的放电灯(LP)的运行电路，
该运行电路有用于预加热电极的装置(C14，T11，T12，T13，G)，该装置含有在预加热期间振荡的共振电路(C14，T11)，
其特征在于，
该运行电路被设计为：在运行开始时，产生交流电压，在此过程中，穿越一个包含共振电路(C14，T11)的共振频率的频率范围，在此过程中，通过测量电学量以记录共振电路(C14，T11)的响应，从而能识别共振频率以及能以此共振频率对灯(LP)进行预加热。
2.如权利要求1的运行电路，其中确定共振电路(C14，T11)的共振幅度(Umax)作为所述的电学量，以便能够识别所用放电灯(LP)的类型。
3.如权利要求2的运行电路，该运行电路被设计用于多种灯类型的运行以及还被设计成利用与所识别的灯类型有关的运行参数来实施运行。
4.如上述权利要求之一的运行电路，其中预加热装置(C14，T11，T12，T13，G)含有预加热变压器(T11，T12，T13)，该预加热变压器(T11，T12，T13)有两个次级绕组(T12，T13)，所述两个次级绕组各与放电灯(LP)的一个电极连接。
5.如权利要求4的运行电路，其中预加热变压器(T11，T12，T13)的初级绕组(T11)连接在预加热装置(C14，T11，T12，T13，G)的共振电路中。
6.如权利要求4的运行电路，其中通过预加热变压器(T11，T12，T13)的初级绕组电压(UC14)的共振幅度(Umax)能够记录共振电路(C14，T11)的响应。
7.如上述权利要求1-3之一的运行电路，该运行电路有一个数字控制器(G)，并且其中以步进方式实现所述频率范围的穿越。
8.如上述权利要求1-3之一的运行电路，其中共振频率大约为连续运行频率的两倍。
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