CN101253818A - 用于带有自适应预热的放电灯的镇流器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于带有可预热的电极(E1，E2)的放电灯(LA)的电子镇流器。电子镇流器具有测量装置(M)，该测量装置被设计用于在预热过程期间测量所连接的放电灯(LA)的至少一个电极(E1，E2)的、与通过预热而提高的电极温度相关的量，以及具有控制装置(C)，该控制装置(C)被设计用于在预热过程期间响应于所述测量通过调节电子镇流器的工作参数来适配电极温度。该电子镇流器还被设计用于检测电极(E1，E2)之一的横向放电或足够的工作温度，并且必要时点燃放电。

Description

用于带有自适应预热的放电灯的镇流器

技术领域

本发明涉及一种用于放电灯的电子镇流器，确切地说，具体涉及用于具有可预热的电极的放电灯的电子镇流器。

背景技术

已公开了用于驱动放电灯的电子镇流器，也公开了被设计用于驱动带有可预热的电极的放电灯的电子镇流器。原则上，电子镇流器由给定的电源(例如电网电源)生成用于所连接的放电灯的供给功率，特别是生成高频交流电压供给，其中该供给功率具有对于驱动放电灯所需的特性。

通常，在点燃放电之前，放电灯的电极被预热。通过这种方式，可以改进电极的发射能力并且延长其寿命。预热过程典型地持续0.4s至略超过2s，并且根据在顺序控制装置中确定的预热程序来进行。

发明内容

本发明要解决的问题是，提出一种用于带有可预热的电极的放电灯的改进的镇流器。

本发明涉及一种用于驱动带有可预热的电极的放电灯的电子镇流器，其特征在于，该镇流器具有：测量装置，其被设计用于在预热过程中测量所连接的放电灯的至少一个电极的、与通过预热而提高的电极温度相关的量；以及控制装置，其被设计用于在预热过程期间响应于所述测量通过调节电子镇流器的工作参数来适配电极温度。

本发明的优选的扩展方案在从属权利要求中给出。

本发明基于这样的认识：简单地实施预给定的预热流程可能导致预热过程的结果不令人满意。即使每次总是设计或者使用相同类型的、用于驱动放电灯的电子镇流器，然而在每个单个的放电灯中加热过程也可能略为不同地进行。预热过程的灯与灯之间不同的进程可归因于电子镇流器的组件公差和可预热的电极的制造公差。

例如，在使用老套的预热流程时，放电灯的可预热的电极在预热时间过去之后不能达到希望的温度，而在极端的情况下在另一个放电灯的电极上的预热电压会导致点燃不希望的横向放电。

力求达到的是尽可能短的预热时间，也就是说应该使用尽可能大的预热电流或预热电压，而在电极上不出现导致横向放电的电压。

根据本发明的电子镇流器具有测量装置，该测量装置被设计用来在预热过程期间测量至少一个所连接的放电灯的至少一个电极的温度。为了测量电极温度，可以测量任意一个与其相关的特征。在从属权利要求的范围中论述了合适的量。

控制装置将测量装置的测量值和与电极温度相关的量的标准值进行比较。在测量值和标准值之间存在偏差时，控制装置通过改变电子镇流器的工作参数来适配预热过程的后续的进程，使得在后续的测量和相应的标准值之间的预期的偏差变小。因此，该过程从原理上看是一种闭环控制。

在预热过程期间的测量进行得越多，电极温度的变化进程就可以越好地被跟踪，而控制装置就可以更好地适当地干预预热过程的进程。但是，大量的测量和适配当然意味着一定的花费；电子设备也必须相应地来设计。

在本发明的就此而言最低要求的实施形式中，仅测量一次与电极温度相关的量，优选在可预期的预热间隔的中部区域进行。响应于该测量，必要时，进行控制装置的干预。

对于电子镇流器的工作参数(这些工作参数适于在预热过程期间适配电极温度的变化)的例子为：通过电极的预热电流、在电极上的预热电压、由电子镇流器产生的高频交流电压供给的频率以及该交流电压供给的占空比。

与电极温度相关的量的标准值可以被存储在电子镇流器内部的存储装置中，或者以电子电路的形式固定布线，例如以具有阈值元件(比较器)的电路形式固定布线，测量值被输送给这些阈值元件，并且其阈值用于确定是否存在与标准值的偏差。这种电路同时也可以实现控制装置。

由于通过控制装置使预热过程的进程适配于标准值，根据本发明的电子镇流器即使在使用不同的灯类型时也可具有提高的灵活性。虽然不同的灯类型可具有不同的电极，但是可以通过控制电路对有效的预热过程进行作用。

优选的是，测量装置被设计用于测量作为与电极温度相关的量的电极电阻。所述电极为具有正温度系数的欧姆电阻。在预热时间期间的电极电阻由预热电压和预热电流得到，它因此容易被确定。

在本发明的一个有利的实施形式中，测量装置被设计用于测量在接通电子镇流器之后并且预热过程开始之前或者开始时所连接的放电灯的电极之一的冷电阻。电极的冷电阻在此理解为当电极的温度相应于环境温度时电极的电阻。在本发明的该优选的实施形式中，在预热时间期间由测量装置测量电极电阻。当前的电极电阻(即热电阻)与冷电阻的商，同电极电阻本身一样，与电极的温度近似地成比例。然而，因为被冷电阻除，所以与此相关地使用标准化的量。这是令人感兴趣的，因为灯与灯之间的冷电阻完全可变，但是并没有给出关于预热过程中温度变化的指示。控制装置例如可以被设计用来实现确定由测量装置测量的冷电阻与同样由测量装置测量的热电阻的商。

这些电极之一的当前电阻和冷电阻的商不仅对于与预热过程的标准进程的适配来说是令人感兴趣的，而且可以借助控制装置相应地对其作出反应，以便借助测量装置确定不正常的过程。

可通过控制装置对预热过程的进程进行干预不一定意味着，电极温度的变化在任何情况下都必须相应于标准值。尤其是在测量值少的时候，偏差是可能的。电极温度例如可以早于预期地达到足够的值。为了使得预热时间最小，则应该例如通过控制电路引发点燃。优选的是，只要当前的电极电阻与冷电阻的商达到在4至7之间的值，就点燃放电。更优选的是，点燃放电的下限为4.5，上限与其不相关地为6。

如果所连接的放电灯的电极的电压在预热过程期间超过临界值，则可能发生横向放电。横向放电是不期望的，尤其是因为通过横向放电电极温度又下降。在温度较低时，电极的发射能力较弱，并且在过低的温度时点燃放电增加了损耗。横向放电可从与电极温度相关的量的非单调变化上看出。如果确定横向放电，则本发明的一个有利的实施形式设计为引入点燃。

在电极上的温度的下降可借助在预热时间内与电极温度相关的量的非单调变化来确定。例如在电极上出现横向放电的情况时，其电阻和在其上的电压降也下降。然而由于更小的电阻，通过电极的电流增加。这种特性如何强地表现出来取决于加热功率供给是更具有电压源特性还是更具有电流源特性。实际上，加热功率供给的特性会处于这些极端之间。

在本发明的一个有利的实施形式中，与电极温度相关的量是电极之一上的电压，该量被考虑用来检测横向放电。

如果电子镇流器具有明显的电流源特性，则有意义的是：为了检测横向放电而观测在这些电极之一上的电压。如果电子镇流器是明显的电压源，则通过热冷电阻的商进行横向放电检测是适当的，所述热冷电阻的商通过电流测量来确定。

为了在预热过程期间跟踪电极之一的与电极温度相关的量，该量优选至少每100ms被测量装置测量一次。因此在通常的预热时间的情况下，在预热过程期间的多次测量是可能的。

如果电子镇流器应该能够不仅与一种灯类型一同运行，而且能够与多种不同的灯类型一同运行，则可以有利地使用灯类型标识。优选的是，通过测量所连接的放电灯的电极的冷电阻来确定灯类型。在本发明的一种优选实施形式中，存储装置被设计用于为不同灯类型分别存储一组合适的预热参数，例如预热持续时间、加热电流和加热电压的标准值以及最大允许的加热电压。如果电子镇流器借助冷电阻识别出所连接的灯类型，则控制装置根据与灯类型对应的标准值来控制预热过程。

在供电网上运行时，可能会出现在此期间该供电网发生故障。电子镇流器可装备有定时元件，以便确定该电网中断是否短于预给定的时间。如果情况如此，则在该电网中断之后不进行冷电阻的测量，否则就进行。

在上面的和以下的对单个特征的描述涉及装置方面，并且也涉及相应于本发明的方法，而这没有被详细地或明确地描述。

因此，本发明原则上也涉及一种用于驱动装配有可预热的电极的放电灯的方法，其具有下列步骤：连接放电灯，在预热过程期间用测量装置测量至少一个电极的、与由于预热而升高的电极温度相关的量，在预热过程期间通过借助响应于所述测量的控制装置调节电子镇流器的工作参数来适配电极温度。本发明还涉及上述的以及以下的、隐含地针对该方法所阐述的扩展方案。

附图说明

下面借助实施例来详细阐述本发明。在此所公开的单个特征也可以以其他组合反映本发明的本质。

图1示出了本发明的电子镇流器的电路图。

图2示出了与电极温度相关的量的时间变化曲线。

图3示出了与电极温度相关的量和所属的加热电流的时间变化曲线，该加热电流在预热过程期间被适配。

图4示出了图2的一种变形方案。

图5示出了图2的另一种变形方案。

图6示出了图2的又一种变形方案。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的电子镇流器的电路图。

电子镇流器由电网供给线路N1和N2馈电。发生器G由所提供的电网供给N1、N2生成用于所连接的低压放电灯LA的供给功率。发生器G包含：整流器，用于交流电压供给的整流；功率因数校正电路，用于从电网供给中获取尽可能为正弦形的电流；中间电路电容器；以及半桥变换器。其中对半桥变换器馈电所需的直流电压存在于中间电路电容器上。半桥变换器在输出端A1和参考电位GND之间或者在输出端A1和中间电路电压的另外的电位之间生成高频交流电压。

在第一输出端A1和参考电位GND之间连接有串联电路，该串联电路包括灯电感线圈L、耦合电容器CC、灯端子KL1A、低压放电灯LA、灯端子KL2A以及电阻R1。与包括灯端子KL1A、低压放电灯LA以及灯端子KL2A的串联电路并联有包括灯端子KL1B、谐振电容器CR以及灯端子KL2B的串联电路。在灯端子KL1A和KL1B之间有电极E1，并且在灯端子KL2A和KL2B之间有电极E2。

在灯端子KL2A和电阻R1之间有连接节点K1。在发生器的第二输出端A2和连接节点K1之间连接有控制装置C和测量装置M。控制装置C和测量装置M是微控制器的一部分，并且因此用共同的框示出。控制装置C和测量装置M都具有对参考电位GND的参考。控制装置C可以通过控制线路SL调整发生器G的工作参数(在此为加热电流)。测量装置通过节点K1与参考电位GND串联。此外，测量装置M通过灯端子KL2B与谐振电容器CR串联。在谐振电容器CR和测量装置M之间有连接节点K2。灯端子KL2B连接在该连接节点上。

在电阻R1上的电压降与流过在灯端子KL2A和KL2B之间的电极E2的电流成比例。在电阻R1上的电压可以被测量装置M检测到。在灯端子KL2A和KL2B之间的电压也可以被测量装置M检测到。

图2示出了在预热过程中与低压放电灯LA的电极温度相关的量的典型分布曲线。在预热时间内，测量装置M测量(在此为10次)灯端子KL2A和KL2B之间的电极E2的电阻RW。预热过程在时间t0开始，并且在时间t1结束。随着温度升高，电极的电阻RW也增大，并且在预热时间结束t1时(在此为在0.5s之后)达到其那时的最大值。在预热过程导致明显的加热之前，电极电阻的值为RK，即其冷电阻。这里示出了作为时间的函数的RW和RK的商，作为与电极温度相关的量。其中该商在预热时间的结束t1时达到值5，这对应于大约800℃的电极温度。

图3a示出了热电阻和冷电阻的商的时间分布，并且图3b示出了相关的加热电流IE2(流过电极2的加热电流)，该电流在预热过程期间被进行适配。在控制装置C中，对于不同的灯类型分别存储了五个在预热过程的进程中出现的、针对热电阻和冷电阻的商以及加热电流的标准值。在预热过程开始之前，测量装置M确定电极E2的冷电阻。借助电极E2的冷电阻RK检测灯类型，并且与所检测到的灯类型对应的标准值被选择作为控制装置C对于预热过程的比较尺度。图3a和3b中的叉分别对应于存储在控制装置中的标准值。图3a中的实线对应于热电阻和冷电阻的商的实际分布，而图3b中的实线对应于预热时间内的加热电流的实际分布。在图3a中可以看到，热电阻和冷电阻的商首先并不足够快地增加，以对应于标准值。控制装置适当地介入，并且增大加热电流，使得热电阻和冷电阻的商具有更大的斜率。在此，同所测量的热电阻和冷电阻的商与相关的标准值之间的差成比例地选择加热电流变化。

图4针对两个不同的预热过程示出了预热过程中作为时间函数的RW和RK的商。在第一预热过程中(虚线)，可见如图2所示的典型的分布。预热过程在时刻t1结束。在第二预热过程中(实线)，在预热时间的所预计的结束t1之前，商达到了值5。而当商达到值5时，电极足够热，并且放电被点燃。

如果在预热过程中在电极E2上出现横向放电，则电极的首先升高的温度又降低。这在图5中示出，并且也通过当前的电极电阻RW和冷电阻RK的商减小来表示。在此，测量装置M在t0和t1之间的间隔中对电极电阻RW进行十次测量。如果在该间隔内电极电阻在其首先增大之后减小，则这是横向放电的迹象；放电被点燃。

图6也示出了类似分布。如果在电极之一上出现了横向放电，则在该电极上的电压骤降。电极E2上的电压UKL2被测量装置M测量。如果在预热过程中，电压UKL2在其首先增大之后减小，则在此也通过控制装置C引起点燃放电。

Claims (11)

1.一种用于驱动带有可预热的电极(E1，E2)的放电灯(LA)的电子镇流器，其特征在于，所述电子镇流器具有：

测量装置(M)，该测量装置被设计用于在预热过程期间测量所连接的放电灯(LA)的至少一个电极(E1，E2)的、与通过预热而提高的电极温度相关的量(RW，UKL2)，以及

控制装置(C)，该控制装置(C)被设计用于在预热过程期间响应于所述测量通过调节电子镇流器的工作参数来适配电极温度。

2.根据权利要求1所述的电子镇流器，其中，测量装置(M)被设计用于重复地测量电极(E1，E2)之一的电极温度。

3.根据权利要求1或2所述的电子镇流器，其中，与电极温度(LA)相关的量为电阻(RW)。

4.根据上述权利要求中任一项所述的电子镇流器，其中控制电路(C)被设计用于确定电极(E1，E2)之一的当前热电阻(RW)与刚开始的冷电阻(RK)的商(RW/RK)。

5.根据权利要求4所述的电子镇流器，该电阻镇流器被设计用于当热电阻与冷电阻(RW，RK)的商(RW/RK)超过上限时点燃放电。

6.根据权利要求5所述的电子镇流器，其中，上限大于或等于4并且小于或等于7。

7.根据上述权利要求中任一项所述的电子镇流器，其中控制电路(C)被设计为：当与电极温度相关的量(RW，UKL2)在预热过程期间非单调变化时，点燃放电。

8.根据权利要求7所述的电子镇流器，其中，所述相关的量为电极(E1，E2)之一上的电压(UKL2)。

9.根据上述权利要求中任一项所述的电子镇流器，其中测量装置(M)被设计用于至少每100ms测量一次至少一个电极(E1，E2)的、与电极温度相关的量(RW，U)。

10.根据上述权利要求中任一项所述的电子镇流器，具有存储装置(C)，并且其中在该存储装置(C)中对于不同的灯类型分别存储与电极温度相关的量的标准值，并且其中测量装置(M)被设计用于：

在接通电子镇流器之后和在电极(E1，E2)的预热过程开始之前，检测电极(E1，E2)之一的冷电阻(RK)，

借助电极(E1，E2)之一的冷电阻(RK)来检测灯类型，以及

选择与所检测到的灯类型对应的标准值，作为控制装置(C)对于预热过程的比较尺度。

11.根据上述权利要求中任一项所述的电子镇流器，其用于驱动低压放电灯(LA)。

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