CN1014857B - 气体放电灯的点燃和供电装置 - Google Patents

气体放电灯的点燃和供电装置

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Abstract

一种气体放电灯的点燃和供电装置，其中的气体放电灯1串接有一个与频率有关的阻抗20，DC/DC变换器内的半导体有关元件12的驱动电路被连到一控制电路14并跨接在电容器15上，通过调整半导体开关元件的导通频率和周期，将该电容器上的电压设置到某预定值；传感器22被连到一个第二控制电路27，第二控制电路27又连到DC/AC变换器的半导体开关元件21、24的驱动电路21a，24a，从而可调整DC/AC变换器中开关元件导通频率和/或周期，进而调整灯管的功耗。

Description

本发明涉及对气体放电灯的点燃和供电装置，而该装置是要连接到一个交流电压源而且包括一个桥式整流器（该桥式整流器）连接到配备有一整流元件的DC/DC变换器、一个线圈和一个耦合至一驱动电路的高频转换的半导体开关元件，所述DC/DC转换器连到一个高频DC/AC变换器的输入端，该高频DC/AC变换器包括一个灯管并配置若干半导体开关元件，一个置于所述输入端之间的电容器，及一个用于测量由设置在DC/AC变换器的一个输入端和一半导体开关元件之间的变换器所取电流的传感器。
这种类型的一种装置在已公开供公众审查的英国专利申请2，016，222中有所描述。
这个专利申请所描述的电源电路包括一个类似于正向变换器而连到一高频DC/AC变换器的DC/DC变换器。该DC/DC变换器作为供与其相连的一个高频变换DC/AC变换器之用的一个电流源。一个方波电流借助后面的变换器而加到所述灯管。所述电路还包括一传感器，借助该传感器测量所述灯管的电流强度并通过连到该传感器的一控制电路将其与一固定基准电流作比较。所述控制电路同与其相连并用作所述正向变换器件中的半导体开关元件的一个驱动电路一道，确保所述开关元件以下述方式变为导通和非导通，即施加到灯管的电流强度被设置在一个预定值。
然而，该已知电路的缺点在于：当灯管在较低的电压下工作时（例如，由于老化或当低压汞蒸汽放电管工作在相当热的场所时，灯管的功耗，从而其光输出就会下降。现已发现，即使当置于该电路内的一个低 压汞蒸汽放电管，在其管泡内充以某种稀有气体的混合物，该混合物的成分与一般成分不同并导致工作电压的类似不同时，这种灯管的光输出也会降低到不能接受的程度。
本发明的一个目的是提供一种装置，借助该装置使这种灯管在其工作期间的功率消耗基本上总是保持恒定，以解决上述问题。
为此根据本发明，对本文开头段所述类型的放电管的点燃和供电装置的特点在于：所述灯管串接有一个与频率有关的阻抗;还在于所述DC/DC变换器内的半导体开关元件的驱动电路被连到一控制电路并跨接在所述电容器上，通过调整半导体开关元件的导通频率和周期，将该电容器上的电压设置到某预定值，以及在于所述传感器被连到一个第二控制电路，第二控制电路又连到DC/AC变换器的半导体开关元件的驱动电路，从而可调整DC/AC变换器中开关元件的导通频率和/或周期，进而调整灯管的功耗。
在本发明的该装置中，通过适当选择DC/DC变换器（诸如上变换器）中半导体开关元件的导通周期和频率，即可在工作期间于设置在输入端间的电容器上，获得一恒定的直流电压。借助于所述传感器和与其相连的控制电路，通过适当选择DC/AC变换器中半导体开关元件的导通频率和周期，便使已被取出的电容器电流大致保持恒定。（电容器从供电干线经由DC/DC变换器接受其能量）。电容器带走的功率，因而灯管的功率消耗，此时也可恒定不变，这是因为与灯管串联的所述阻抗可通过控制频率来改变。于是所述开关元件，与灯管串联的线圈和传感器的损耗达到尽可能的小。
包含在本发明装置中的灯管的光输出可达最佳，即使在该灯管连续使用期间出现灯管电压下降的情况下，其光输出仍可稳定在一个恒定值上。
本发明供低压汞蒸汽放电管使用特别有利，因为在该种放电管中， 工作电压会随温度改变而变化。在小型荧光灯（其放电管被一外壳所围绕）工作期间，由于该放电管的环境温度升高而很易出现工作电压的下降。因此，本发明装置非常适于加入到这种小型荧光灯中。本发明的这种装置为在一宽广的温度范围上保持这种灯的功耗恒定提供了可能性。
本发明装置为把各种类型的灯调到相同功率提供了可能性。
在本发明装置的一个最佳实施例中，所述DC/DC变换器中半导体开关元件的转换频率和DC/AC变换器中开关元件的频率彼此相等或成一倍数。
设置在DC/AC变换器输入端之间的电容器在工作期间流过该电容器的电流彼此完全或部分补偿。此时电容器的负载比较低，这对延长这种元件的寿命是有利的。
在本发明装置的一个具体实施例中，电容器上的电压是通过调整DC/DC变换器中半导体开关元件的导通频率和周期而连续可调，从而使灯的功耗是可调的。例如，用户可将一反馈转换器用作DC/DC变换器，而将电容器上的电压调整到一给定值，以致可调节灯光。然而，从电容器取走的电流仍维持恒定不变。电容器上的直流电压正比于被调光灯的功耗。借助于DC/DC变换器中的开关元件，对灯进行调光的优点在于：调光期间开关元件和DC/AC变换器中线圈的功率损耗均比较小。
现通过举例并参照简略表示本发明装置的一个实施例的附图将对本发明作更详细地说明。
该图中，标号1表示一个管状低压汞蒸汽放电灯。该灯有两个可预热的电极2和3。所述灯包含在一个电气装置中，而后者可通过输入端4和5连接到一个交流电压源（例如，220V    AC）。端子4和5经由输入滤波器6连接到一个桥式整流器7，该桥式整流器的输出端连到以上变换器形式的DC/DC变换器的输入端8和9。端子8连接到线圈10和整流器元件（二极管）11的串联装置。10和11的接点连接到半导体开关元件12 的集电极，元件12的发射极连到端子9。在此例中，半导体开关元件取晶体三极管形式。在另一实施例中，所述元件是MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管），元件12的基极被连到一驱动电路13，借此，可使开关元件12高频地导通和不导通。驱动电路13被连到一具有基准电压的控制电路14，因此可以下述方式影响开关元件12的导通和不导通的周期和频率，即，调整设置在端子16和17之间的电容器15上具有稳定值的直流电压。端子16和17是包含灯1的DC/AC变换器的输入端。端子16和17通过电容器18、包含灯1（设有并接在电极2和3的电容器19）的一个负载电路和一个与灯串联设置的与频率有关的阻抗20（例如，一个线圈）彼此互连。同时，与18，1和20串联配置的是第一半导体开关元件21和传感器22（用于测量电容器通过变换器取走的电流（见以下说明））。也连接到电容器18和灯1结点的一个电容器23被连接到传感器22（例如，低值电阻器，霍尔元件或另一种DC电流传感器）和开关元件21的结点。包括电容器18、灯1（带有电容器19）和线圈20的电路是通过第二半导体开关元件24分流的。
两开关元件21和24借助驱动电路21a和24a（他们仅被简略示出）交替地被高频导通和不导通。驱动电路21a和24a被耦合在一起（例如，经由一变压器并如荷兰已公开专利申请8400923所述那样构成）。这种耦合在附图中借助虚线示意性地示出。两半导体开关元件21和24通过单向开关二极管25和26（它们集成在一个MOS-FET内）旁路。
传感器22耦合到控制电路27，后者将传感器22上测得的电压（进而由变换器取走的电流）同电路28中产生的基准电压进行比较。
控制电路27被连接到两驱动电路21a和24a，借此，不仅控制了两个半导体开关元件21和24的转换频率，而且控制了各元件导通的每个周期时间。一个这种周期即是当开关元件导通一次和不导通一次的周期（“工作循环”）。借助控制电路27从电容器15带走的电流，因而也使 灯1的功耗维持恒定。
所述变换器还包括一个起动器电路，用于起动所述变换器（图中未示出）的高频转换。这种电路在前述荷兰专利申请8400923（已公开供公众审查）中作了描述。
附图所述装置的工作过程如下所述。在将端子4和5接到电流干线之后，通过选择半导体开关元件12的不导通/导通频率和工作循环，而实现电容器15上的电压恒定。元件10，11和12构成所谓上变换器。电容器15上的电压高于端子8和9间的电压峰值。
经一起动器电路（图中未示），DC/AC变换器被起动并使开关元件21和24交替地被高频导通和不导通。灯1的功率是从电容器15取出的。从该电容器走的功率借助传感器元件22而维持恒定。控制电路27将该元件上测得的电压同来自28的基准电压进行比较。例如，当灯两端电压下降时则灯电流必定增大，以便维持灯的功耗恒定。这是通过降低21和24的转换频率来实现的，20的阻抗减小而电容器19的阻抗增大，从而导致灯电流的增大，于是灯的功耗保持恒定。
在一特定实施例中，DC/AC变换器的频率大约为28千赫。DC/DC变换器的频率为56千赫。由于DC/DC变换器构成一个反馈变换器，故电容器15上的直流电压可被调节，同时灯1的功耗可通过改变开关的频率或工作循环受到影响（调光效应）。
当调节反馈变换器的工作循环从而使电容15上的电压达到某一较低值时，灯的功耗便受到控制。现已发现DC/AC变换器的频率基本上保持恒定。只是DC/AC变换器的中部支路（1，19和20）上的电压相对于电容器15上的电压是较低的。在频率变化不大的情况下，灯被调暗是有利的。这种电路的无线电干扰的危险比用改变频率来调光的调光灯电路的要小。
在此实施例中，灯是一个管状低压汞蒸汽放电灯，其功率为32互（TL-D    h.5，），电容器15的电容为47微法，电容器19的电容为10毫微法。 电容器18和23的电容为0.5微法，线圈10的电感值约为2毫亨，线圈20约为3.2毫亨。传感器元件22是阻值为0.1欧的电阻器，二极管11为一BYV    26C（飞利浦制），半导体开关元件12，21和24是BUZ    76（飞利浦）型的MOS-FETS。端子4和5间加有220伏（交流）50赫电压。

Claims (3)

1、气体放电灯的点燃和供电装置，该装置是要连接到一个交流电压源并包括一个连到一配备有一整流元件的DC/DC变换器的桥式整流器、一个线圈和一个耦合至一驱动电路的高频转换的半导体开关元件，所述DC/DC变换器连到一个高频DC/AC变换器的输入端，该高频DC/AC变换器包括一个灯管并配置若干半导体开关元件，一个置于所述输入端之间的电容器，及一个用于测量由设置在DC/AC变换器的一个输入端和一半导体开关元件之间的变换器所取电流的传感器，其特征在于：所述灯同一与频率有关的阻抗串联连接；所述DC/DC变换器中半导体开关元件的驱动电路被耦合到一控制电路并跨接在所述电容器上，该电容器两端电压通过调节半导体开关元件的导通频率和周期而被置于某一定值；所述传感器被耦合到一个第二控制电路，而该第二控制电路被连到DC/AC变换器的半导体开关元件的驱动电路，从而使DC/AC变换器的开关元件的导通频率和/或周期可调，致使灯的功耗可调。
2、根据权利要求1的电气装置，其特征在于DC/DC变换器中半导体开关元件的转换频率和DC/AC变换器中开关元件的频率彼此相等或成一倍数。
3、根据权利要求1或2的电气装置，其特征在于：通过调节DC/DC变换器中半导体开关元件的导通频率和周期可连续调节电容器两端的电压。
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