CN101422081B - 用于高压放电灯的层叠式点火装置及其操作装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于点燃高压放电灯(LA)的层叠式点火装置其通过交流电流工作，并包括用于当该灯处于起始状态时操作所述层叠式点火装置

的一控制电路(TS)。该层叠式点火装置

还包括一脉冲变压器(Tr)，其将点火脉冲由初级端点火电路(ZK)转换到连接到灯(LA)的电极(E₁，E₂)的次级端负载电路(LK)中。该点火电路(ZK)包括耦合连接到一谐振电路(PRK)上的且当转换到低电阻状态时能够将由谐振电路(PRK)产生的电压尖峰由该脉冲变压器(Tr)转换到该负载电路(LK)中的一电源开关(Si)。为了关闭层叠式点火装置

所述控制电路(TS)将欧姆电阻(RT)转换为并联到谐振电路。根据本发明，所述分流电阻(R_T)设置在连接到脉冲变压器(Tr)的该初级端的整流器(AC/DC)的具有交流电流的输入端，所述整流器用于为所述控制电路(TS)提供一电源电压。

Description

用于高压放电灯的层叠式点火装置及其操作装置

技术领域

本发明涉及一种用于点燃高压放电灯的层叠式点火装置。 

背景技术

为点燃高压放电灯，从现有技术中可获知多种点火电路和方法。例如，DE 195 31 623 A1中公开了一种具有自动断开设备(“计时电路”)的电路布置，除了检测高压气体放电灯的成功点火的点火检测设备外，其具有两个用于检测已经发生的灯点火次数或所花的点火操作周期的计数设备。当点火电路断开时，自动断开装置复位到定义的初始状态。 

EP 08 47 681 B1涉及一种用于交流电流操作的高压气体放电灯的点火电路，具有一可控开关，一端串联连接到冲击电容的并联电路，另一端串联连接到脉冲变压器的初级线圈和一半导体电源开关的串联连接。 

DE 20 2005 013 895 U1中描述了一种用于高压放电灯的层叠式点火装置，其中一脉冲变压器的次级线圈连接到一供电线上，该供电线承载该灯和由电抗线圈组成的磁性镇流器之间的交流电压，该灯和该脉冲变压器的次级线圈的串联连接由充当高频回路电容的串联连接桥接，该高频回路电容由一冲击电容和一辅助点火电容形成。 

发明内容

从前述现有技术出发，本发明致力于提供一种具有自动断开设备的层叠式点火装置的目的，其中分流电阻器的散热性被改进。 

根据本发明通过独立权利要求的特征实现这个目的。以有利的方式基于 本发明展开基本思想的实施例限定在从属权利要求中。 

前一部分中确定的目的可以通过根据提供的权利要求1所述的层叠式点火装置实现，以控制气体放电灯的点火操作。 

这种情况下的层叠式点火装置具有一脉冲变压器，其将点火脉冲由初级端点火电路转换到连接到高压放电灯的电极的次级端负载电路中。该点火电路包括连接到一谐振电路的一开关，并且由转换到低阻状态中保证该谐振电路产生的电压峰值通过脉冲变压器作为点火脉冲转换到负载电路中。 

控制电路由欧姆电阻(分流电阻)的并联连接来关闭点火操作，因此分流电路连接到谐振电路。在这种情况下，以这种形式配置分流电阻，使得谐振电容达到使半导体电源开关切换到低阻状态的电压时不再充电。 

根据本发明，至少一部分分流电阻设置在承载交流电流的整流器的输入端。还有一部分分流电阻可选地位于承载直流电流的该整流器的输出端。 

为将分流电阻并联到谐振电路的至少一个谐振电容和/或至少一个谐振电感，电子控制电路将一电源开关激活。 

而且，根据本发明，该电子控制电路具有集成点火检测电路，在其辅助之下，它检测由成功点火过程产生的连接在操作器械上的高压放电灯的传导性。 

此外，该电子控制电路还具有连接到该点火电路的一电源电压检测电路，并且该电子控制电路借助该电源电压检测电路检测存在于谐振电路的至少一个谐振电容和/或至少一个谐振电感处的交流电压的电压电平，使得点火检测电路的电源电压在电压供给不足时复位到定义的初始状态。 

由位于携带直流电流的整流器输出端的部分电阻组成的一电阻电路(例如分压器)可以用于调整复位电压的电压电平，其用于当检测到该点火检测电路的电压供给不足时，将其电源电压电平复位到定义的初始状态。根据本发明，这种情况下的电压检测电路具有一控制输出端，当电压供给 不足时，借助它将串联到该分压器的该可控电源开关转换到闭锁状态，使得该点火检测电路的电源电压电平复位到定义的初始状态。 

本发明还涉及一种用于操作高压放电灯的操作装置，根据本发明，其包括具有前述任一特征的层叠式点火装置。 

附图说明

现在将参考附图，并借助于本发明实施例的具体描述，对本发明的更多特性、优点和适宜性进行描述。在如下附图中： 

图1a示出了公知的具有适于点燃交流电流操作的高压放电灯的具有自动断开设备的层叠式点火电路的操作装置； 

图1b示出了图1a中所示的操作装置的另一实施例； 

图2a示出了根据现有技术用于断开点火操作的一控制电路的电路图；以及 

图2b示出了根据本发明用于断开点火操作的控制电路的电路图。 

具体实施方式

以下将从图1a，1b和2a所示的现有技术出发，参考图2b，对本发明实施例作详细的描述。 

图1a示出了一操作装置BG的适于点燃交流电流控制的一高压放电灯LA的点火电路

，其根据层叠式点火的已知原理进行操作。 

本实施例中的层叠式点火电路

具有一脉冲变压器Tr，其次级线圈Trs连接到承载灯LA和镇流器KVG间的交流电压的一供电线。 

作为一高频回路元件并且由一冲击电容C₁和带有一串联电阻R₂(可选的)的一辅助点火电容C₂的串联连接组成的一分压器并联连接到脉冲变压器Tr的次级线圈Tr_s和灯LA的串联连接。脉冲变压器Tr的初级线圈Tr_p、优选地对称连接的半导体电源开关和连接到该半导体电源开关下游且作为高频节流阀的 一电感L_R1的串联连接依次并联连接到冲击电容C₁，其中电感和具有冲击电容C₁的脉冲变压器Tr的初级线圈Tr_p一同组成并联谐振电路PRK。 

冲击电容C₁借助其充电的负载电阻R₁与辅助点火电容C₂和前述欧姆电阻R₂的串联连接并联连接。 

为点燃高压放电灯LA，冲击电容C₁借助由在一端的辅助点火电容C₂和欧姆电阻R₂的串联连接和在另一端的负载电阻R₁组成的并联连接充电，直到存在于双向开关元件S_i处的电压U _Si超过半导体电源开关的开关电压，因此双向开关元件S_i击穿并进入低阻状态(连接操作)。由于双向开关元件S_i的击穿，冲击电容C₁借助脉冲变压器Tr的初级线圈Tr_p短路，并在这种情况下，借助初级线圈Tr_p和通过双向开关元件S_i串联连接到初级线圈Tr_p的谐振电感L_R1放电。脉冲变压器Tr的初级线圈Tr_p中的压降随着次级线圈Tr_s和初级线圈Tr_p的线圈数量的比值ü变换，因此在灯LA处感应产生具有几千伏的尖峰电压的点火脉冲。 

当双向开关元件S_i仍然导电连接时，由电抗线圈Dr和辅助点火电容C₂组成的串联谐振电路SRK被激发以与它的谐振频率振荡，因此在辅助点火电容C₂上并借助脉冲变压器Tr的次级线圈Tr_s产生过量空载电压。一旦冲击电容C₁已经放电且存在于双向开关元件处的电压U _Si已经又一次下降到其转换电压以下，双向开关元件S_i转到一高阻状态(阻断作业)且因此阻断为前述串联谐振电路SRK的电流供给。同时，冲击电容C₁又充电，因此当穿过它的电压U _Si又达到开关电压的电平时，双向开关元件S_i又接通。 

在这种情况下，可以以这种方式控制层叠式点火装置

，在灯LA点燃时其确切地断开。 

为了能够断开或阻断点火操作，作为自动断开设备的一控制电路TS被连接到层叠式点火装置

的终端对K₁-K₁′。在该控制电路TS的辅助下，点火脉冲在可预先设定的点火操作周期T_Z，ges内被应用在高压放电灯LA上，该操作 周期当灯LA打开时开始，被关闭的层叠式点火装置

如果例如灯LA在该点火操作周期结束前未打开，即不能被成功点燃。如果灯LA在点火操作周期T_Z，ges过去之前被点燃，则存储到那时候已经过去的点火周期T_Z。如果灯LA应该又被熄灭，例如由于同时电力网电压中的自动保险断开或一电降，则到预定的点火操作周期T_Z，ges的剩余时间用于在新的点火过程中将点火脉冲应用到高压放电灯LA上。如果在点火操作周期T_Z，ges过去之前，发生了这些事件的任一事件，则灯LA保持永久断开。当关掉层叠式点火装置

时，控制电路TS复位到定义的初始状态。 

在图1a中所示的控制电路TS的实施例中，应用到高压放电灯LA的点火脉冲由控制模块μC来计数，控制模块μC从到点火操作的当前时刻已经过去的点火周期T_Z内的这些点火脉冲的数量来推断，并且在点火操作周期T_Z，ges已经过去之后，将可控转换元件S转换到连接作业中。在这种情况下，放电电阻R_T并联连接到层叠式点火装置

的冲击电容C₁上，借助其以时间可控的方式对冲击电容C₁进行放电。在这种情况下，几瓦的功率损耗由放电电阻R_T转换为热能。分压器“失谐”点火电路，该分压器由一端的放电电阻R_T和冲击电容C₁的并联连接以及另一端的充电电阻R₁和具有串联电阻R₂的辅助点火电容C₂的并联连接的并联连接组成，该点火电路由脉冲变压器Tr的初级线圈Tr_p和借助双向开关元件S_i串联到其的谐振电感L_R1组成，因此它将存在于双向开关元件S_i处的电压U _Si的电压电平降到一定程度，使它降到低于双向开关元件S_i的转换电压。然后，后者转换到高阻状态(阻断作业)，因此能够关闭前述的层叠式点火装置

图1b示出了图1a中所示的操作装置BG的另一实施例，其中控制电路TS连接到层叠式点火装置

的终端对K₂-K₂′，且因此并联连接到层叠式点火装置

的点火电路ZK中的谐振电感L_R1。在前述的点火操作周期T_Z，ges过去之后，控制电路TS的控制模块μC将可控转换元件S转换为连接作业，因此充电 电阻R_T并联连接到双向开关元件S_i。这样保证了冲击电容C₁不再充电到一个电压，双向开关元件S_i在该电压处被导致切换到一低阻状态。因此，层叠式点火装置

也能够在操作装置BG的本实施例中被暂时断开。 

而且，如果自动断开设备阻断了灯LA的点火过程，则在曾被点燃的灯LA处仅可以实施不多于预设的另外灯点火次数。因此如果灯LA甚至在灯点火的预设数量之后意外地被断开，可以推断出老化灯的存在。如果灯LA在预设的点火操作周期T_Z，ges内还未被点燃至少一次，则由此可以推断，没有灯存在或者连接的灯LA是不合格的。用这种方式，不仅能够减少点燃灯所需的能量消耗，而且同时能够推断出灯LA的状态，因此如果表明存在旧的或不合格的灯，其能够被快速处理掉。 

图2a示出了根据现有技术的双极点控制电路TS的电路图，其用于在高压放电灯LA的点火操作中自动断开或阻断电源电压，并与前述的冲击电容C₁并联连接到如图1a或图1b所示的层叠式点火装置

的终端对K₁-K₁′或K₂-K₂′。控制电路TS具有数字控制模块μC。在这种情况下，借助整流器桥接电路AC/DC和用作数字控制模块μC的低压电源NVV的串联连接，数字控制模块μC被提供了直流电压，该串联连接的一端来自于高电阻输入的串联电阻R₄，并且借助指定的电源电压连接“Vcc”，另一端为由缓冲电容C₄和稳压二极管D₂组成的并联连接。稳压二极管D₂在这种情况下用于保护数字控制模块μC避免在灯LA的点火操作中发生的过压。 

无论何时层叠式点火装置

被断开，数字控制模块μC借助数字控制模块μC的提供直流电压的功能模块(未示出)被复位到定义的初始状态，该功能模块连接到指定的电源电压连接“Vcc”，且连接到数字控制模块μC的接地线“Vdd”上。在这种情况下，存在一个难题，事实上在灯点火之后，整流器桥接电路AC/DC的输出电压能够直接降到一约20v的值，但是数字控制模块μC在这一刻不能复位到初始状态。

另一稳压二极管D₁与一分压器一起形成了输入电路EB；稳压二极管D₁连接到数字控制模块μC的指定输入端“DC IN”，且串联连接到高电阻串联电阻R₃，并且借助其数字控制模块μC通过检测和计算在稳压二极管D₁的导通过程监测到的在其输入端DC IN的直流电压的电压骤降控制由层叠式点火装置 

激活的灯LA的点火；该分压器由两个分压电阻R₃和R₅的串联连接组成，并用导线连接到一输出端缓冲电容C₃；该输出电路EB用于为数字控制模块μC的输入端DC IN提供一低电压输入电压。 

由于高压放电灯典型地具有一传导电压U _LA，其电平低于一个具体的门限值，该门限值能够由稳压二极管D₁的导通电压预定，在数字控制模块μC的输入端DC IN的解释为数字信号值“逻辑0”的电压电平能用于检测由成功点火过程导致的灯LA的传导性，解释为数字信号值“逻辑1”的电压电平能用于检测灯LA在检测时刻还未点火的这一事实。 

一可控电源开关的一控制输入端借助数字控制模块μC的一指定输出端“DC OUT”触发；该可控电源开关串联连接到放电电阻R_T，且可以为如半导体开关元件、机电混合式开关(继电器)、高压场效应晶体管或如图2a中通过实例所示的工作在发射电路中的一双极功率晶体管T₁的形式，该发射电路用作数字控制模块μC的输出电路AB。在这种情况下，放电电阻R_T连接到双极功率晶体管T₁的集电极上。由数字控制模块μC的输出端DC OUT提供且借助基极电阻R₆提供给T₁的基极的一控制信号用于触发双极功率晶体管T₁。如果该控制信号具有与数字信号值“逻辑1”相对应的一电压电平，其为已经超出预定的点火次数或预定的点火操作周期，或者层叠式点火装置

处于备用操作状态，T₁被切换到连接操作的情况。在连接操作中，放电电阻R_T被切换为与如图1a所示的层叠式点火装置

的冲击电容C₁并联。因此，存在于双向开关元件S_i处的电压U _Si的电平降到一定程度使其低于双向开关元件S_i的切换电压，且点火操作被阻断或断开。

图2b示出了根据本发明的一双极控制电路TS’的电路图，用于自动断开或阻断点火操作，并示出了图2a中所示的控制电路如何也与前述的冲击电容C1并联连接到来自于图1a或图1b的层叠式点火装置

的终端对K₁-K₁′或K₂-K₂′。 

与图2a中所示的控制电路不同，根据本发明的控制电路TS’中的放电电阻R_T至少部分地设置在承载交流电流的整流器电桥AC/DC的输入端。在这种情况下，例如设置在承载交流电流的整流器电桥AC/DC的输入端的部分电阻R_T3和R_T4之一根据本发明设置在供给交流电压的供给线中和/或相关的回路线中。 

另外，能够形成连接在双极功率晶体管T₁的集电极端上的分压器的部分电阻R_T1和R_T2可以通过该分压器的输出端设置在承载直流电流的整流器电桥AC/DC的输出端，用作前述点火检测电路的数字控制模块μC的低压电源NVV’通过例如以双极晶体管T₂形式的另一可控转换元件供给。该双极晶体管T₂的集电极-发射极电压在这种情况下由基极-发射极电压的电平控制，该基极-发射极电压由存在于缓冲电容C₄和稳压二极管D₂处的两个电压之间的差来提供。 

如果功率晶体管T₁被切换到连接操作，则导致分压器将存在于双向开关元件S_i处的电压U _Si降低到低于其切换电压的电压电平，使得层叠式点火装置 

断开；该分压器由一个支路上的放电电阻R_T和冲击电容C₁的并联连接以及另一个支路上的充电电阻R₁和具有串联电阻R₂的辅助点火电容C₂的并联连接组成，万一数字控制模块μC的电压供给不足，如果存在于数字控制模块μC的输入端Vcc处的电源电压的电压电平低于某一门限值，低电压电源NVV’必须将该数字控制模块μC的所有功能单元复位到定义的初始状态。 

通过适当地在前述分压器的两个部分电阻R_T1和R_T2上标出尺寸，能够调整复位电压的电压电平，其由集成在数字控制模块μC中的电子元件(未示出)确定，万一数字控制模块μC的电压供给不足，能被用于将电源电压复位到定 义的电压电平。以这种方式，数字控制模块μC的电源电压可以在其电源电压电压骤降时借助冲击电容C₁的充电电压至少暂时地被确定。 

在功率晶体管T1的连接操作中，为了在数字控制模块μC的输入端Vcc的电压供给不足的延续性，引导到数字控制模块μC输入端DC IN的输入信号在这种情况下由集成在数字控制模块μC中的逻辑元件(图中未示出)暂时取消，且在该输入信号这段时间范围内是不可用的。为了该目的，万一电压供给不足时，数字控制模块μC将电源开关T₁切换到阻断作业，以将数字控制模块μC的电源电压电平复位到定义的初始状态；该电源开关能借助数字控制模块μC的控制输出端DC OUT控制，且串联连接到由欧姆电阻R_T的部分电阻R_T1和R_T2形成的分压器上。这不能进一步阻止数字控制模块μC的工作能力，但是却确实代表用于其控制逻辑的某种额外支出。 

根据本发明的方案的优点在于在配备有一自动断开设备的传统的商业层叠式点火装置的控制电路中为大约15v的有效电源电压的前述复位门限可以以简单且经济的方式调整到一更高值，例如50v到80v。采用这种方式，保证了控制模块μC具有连续且足够的电源电压供应，数字控制模块μC对于操作自动断开是必要的，且对于阻断根据本发明的层叠式点火装置

的电流供给是必须的。 

由于越过数个空间分布的部分电阻R_T1到R_T4的放电电阻R_T的良好热分配，保证了由放电电阻R_T产生的热能未以集中方式出现在电路的一点，而是空间分布的，该放电电阻R_T的一部分设置在承载交流电流的整流器电桥AC/DC的输入端，并且另一部分设置在承载直流电流的整流器电桥AC/DC的输出端。以这种方式避免了功能性失调，其出现在由于本地发热产生的单个电子元件过热的具有自动断开设备的传统的层叠式点火装置中。而且，设置电阻R_T1到R_T4的前述方式节省了层叠式点火装置的印刷电路板上的空间，而由于传统地占据了很多空间的放电电阻R_T的设置在承载交流电流的整流器电桥 AC/DC的输入端上的部分电阻R_T3和R_T4，不再需要放在该印刷电路板上。这对于按照例如在WO97/16944中描述的借助收缩卷曲法-从现有技术中已知的一种用于塑料材料和金属部分的压入配合连接的插头装配方法制造的层叠式点火装置类型尤其有利。 

需要注意的是，在图2b的实施例中，电阻RT1是可选的，即其电阻值可以为0欧姆。

Claims (6)

1.一种用于气体放电灯的操作装置(BG)的层叠式点火装置，包括：

一脉冲变压器(Tr)，其将点火脉冲从初级端点火电路(ZK)转换到次级端负载电路(LK)中，所述初级端点火电路(ZK)包括连接到一谐振电路(PRK)的一电源开关(Si)，所述次级端负载电路(LK)连接到灯(LA)的电极(E₁，E₂)，以及

一控制电路(TS)，用于控制所述层叠式点火装置

的操作，其电源电压借助连接到所述脉冲变压器(Tr)的初级端的一整流器电桥(AC/DC)得到，

其中所述控制电路(TS)中的控制模块(μC)通过将具有欧姆电阻(R_T)的一分流电路并联连接到所述谐振电路(PRK)，并通过控制电路(TS)中的开关(S)的控制，因此所述控制模块调整所述电源开关(Si)的电压电平，以关闭所述层叠式点火装置

其特征在于所述欧姆电阻(R_T)的第三电阻(R_T3)和/或第四电阻(R_T4)设置在承载交流电流的所述整流器电桥(AC/DC)的输入端上，所述欧姆电阻的至少一个第二电阻(R_T2)设置在所述整流器电桥(AC/DC)的输出端上。

2.根据权利要求1所述的层叠式点火装置，其特征在于所述控制电路(TS)触发一可控电源开关以使所述欧姆电阻(R_T)并联连接到所述谐振电路(PRK)。

3.根据前述任一权利要求所述的层叠式点火装置，其特征在于一点火检测电路，其集成在所述控制电路(TS)中，并在所述点火检测电路的辅助下，所述控制电路(TS)检测由成功点火过程产生的连接在所述操作器械(BG)上的高压放电灯(LA)的传导性。

4.根据权利要求3所述的层叠式点火装置，其特征在于一电源电压检测电路，其连接到所述点火电路(ZK)，并且所述控制电路(TS)借助所述电源电压检测电路(NVV’)检测存在于所述谐振电路(PRK)的至少一个谐振电容(C₁)和/或至少一个谐振电感(L_R1)的交流电压

的电压电平，以使所述点火检测电路的电源电压电平在电压供给不足时复位到定义的初始状态。

5.根据权利要求4所述的层叠式点火装置，其特征在于一电阻电路，由至少一个在承载直流电流的所述整流器电桥(AC/DC)的输出端上的所述第二电阻(R_T2)组成，借助所述电阻电路能够调整一复位电压的电压电平，所述复位电压用于当检测到所述点火检测电路的电压供给不足时，将其电源电压电平复位到定义的初始状态。

6.用于操作高压放电灯的操作装置，具有前述任一权利要求所述的层叠式点火装置

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