CN101663922A - 照明灯点亮装置及照明设备 - Google Patents

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Abstract

一种能够分别以最佳条件点亮放电灯及白炽灯的灯镇流器。所述灯镇流器具有：DC－DC转换器；逆变器，将DC－DC转换器的输出转换成AC功率以将其施加给灯负载；起动电路，根据所述AC功率产生高压脉冲以将其提供给灯负载；以及控制器，控制DC－DC转换器及逆变器以提供可变DC电压及变频AC功率。所述控制器具有以起动频率操作逆变器以产生高电压的起动模式，以及以低于起动频率的点亮频率操作逆变器的点亮模式。所述控制器具有在起动模式之前的使DC－DC转换器输出预定水平的检测电压的检测模式，在检测模式之后在起动模式中并且接着在点亮模式中操作逆变器的放电灯点亮程序，以及在检测模式之后不经过起动模式而在点亮模式中操作逆变器的白炽灯点亮程序。在检测电压超过预定阈值时，控制器选择放电灯点亮程序，否则选择白炽灯点亮程序。当连接白炽灯时，镇流器在不施加高压脉冲的情况下打开白炽灯以避免缩短灯寿命。

Description

照明灯点亮装置及照明设备
技术领域
本发明涉及能够选择性地操作诸如高亮度放电灯的放电灯及诸如卤素灯的白炽灯的灯镇流器，以及使用该灯镇流器的照明设备。
背景技术
日本专利公报JP2002-352970A公开了一种用于高亮度放电灯的灯镇流器，该灯镇流器包括灯判别装置，以在意外地连接到诸如卤素灯的白炽灯时不提供过大的功率。灯镇流器包括提供可变DC电压的DC-DC转换器、将来自DC-DC转换器的输出电压转换成要对灯负载施加的AC功率的逆变器、用于根据来自逆变器的输出电压产生高压脉冲并将该高压脉冲施加给灯负载的起动电路以及用于使来自DC-DC转换器的输出电压变化的控制电路。灯判别装置被构造成在产生高压脉冲之前使DC-DC转换器生成低检测电压，基于该检测电压确定灯负载是放电灯还是白炽灯，并将该确定结果输出给控制电路。在该结果确定放电灯时，控制电路操作DC-DC转换器以将其输出增大至正常电压，从而允许逆变器及起动电路产生用于起动放电灯的高压脉冲，接着控制逆变器提供用于点亮放电灯的AC功率。另一方面，在确定白炽灯时，控制电路使DC-DC转换器将其输出电压从正常电压减小，从而避免对白炽灯提供过大的功率。
然而，在白炽灯连接到灯镇流器的情况下起动电路也被激活，因此对白炽灯施加高压脉冲。这导致白炽灯遭受过度的电应力。过度的电应力会缩短白炽灯的寿命。
发明内容
鉴于以上问题，实现本发明以提供一种无论灯负载是放电灯还是白炽灯都能够对所连接的灯负载提供与其相对应的适当的电功率，并且能够在不对所连接的白炽灯施加高压脉冲的情况下打开该白炽灯的灯镇流器。
根据本发明的灯镇流器包括DC-DC转换器、逆变器、起动电路、控制器及比较器。所述DC-DC转换器被构造成将DC电压转换成可变DC电压并将其输出。所述逆变器被构造成以变化的频率将来自所述DC-DC转换器的所述DC电压转换成AC功率，并将该AC功率提供给灯负载。所述起动电路被构造成接收所述AC功率以产生高压脉冲并将其提供给所述灯负载。所述控制器被构造成控制所述DC-DC转换器及所述逆变器以提供所述可变DC电压及所述变频AC功率。所述比较器被构造成将来自所述DC-DC转换器的所述DC电压与预定阈值相比较。所述控制器具有以起动频率驱动所述逆变器以产生所述高压脉冲的起动模式，以及以低于所述起动频率的频率驱动所述逆变器的点亮模式。所述控制器还具有在所述起动模式之前的使所述DC-DC转换器提供检测DC电压的检测模式。并且，所述控制器具有在所述检测模式之后在所述起动模式中并且接着在所述点亮模式中操作所述逆变器的放电灯点亮程序，以及在所述检测模式之后不经过所述起动模式而在所述点亮模式中操作所述逆变器的白炽灯点亮程序。所述比较器被构造成在所述检测DC电压超过所述预定阈值时对所述控制器提供第一检测信号，而在所述检测DC电压低于所述预定阈值时提供第二检测信号。所述控制器被构造成响应于所述第一检测信号而选择所述放电灯点亮程序，响应于所述第二检测信号而选择所述白炽灯点亮程序。
如上所述，因为所述控制器在连接放电灯时执行放电灯点亮程序，而在连接白炽灯时执行白炽灯点亮程序，所以所述灯镇流器能够对所连接的灯负载提供与其相对应的适当的电功率。特别是，在连接白炽灯的情况下，灯镇流器在不对白炽灯施加高压脉冲的情况下以预定电功率打开白炽灯。这使得能够防止缩短白炽灯的寿命。
优选的是，所述逆变器包括被构造成以用于产生所述高压脉冲的所述起动频率振荡的谐振电路。该谐振电路能够产生所述控制器选择所述放电灯点亮程序并以所述起动频率操作所述逆变器的所述高压脉冲。因此，所述灯镇流器无需其它激活电路来打开放电灯。
作为另一种选择，所述控制器可以被构造成监视从所述DC-DC转换器输出的电流及电压，并且具有定义示出从所述DC-DC转换器输出的电流与电压之间的关系的特性曲线的第一电流控制表，以及定义关于所输出的电流与电压之间的关系、与所述第一电流控制表的特性曲线不同的另一特性曲线的第二电流控制表。在这种情况下，所述控制器被构造成在选择所述放电灯点亮程序时基于所述第一电流控制表控制从所述DC-DC转换器输出的电流，而在选择所述白炽灯点亮程序时基于所述第二电流控制表控制从所述DC-DC转换器输出的电流。因此，无论所述灯镇流器连接到放电灯还是白炽灯，所述灯镇流器都能够执行与其灯特性相对应的适当的功率控制。
此外，所述控制器被构造成在选择所述白炽灯点亮程序时，在点亮模式中，在一定初始时间段期间将来自所述DC-DC转换器的输出电流限定在预定水平以下。这使得能够防止在白炽灯开始点亮的时间前后突入电流流经白炽灯。因此，所述灯镇流器能够延长白炽灯的寿命。
附图说明
图1是例示根据本发明优选实施例的灯镇流器的电路图；
图2(A)是例示当放电灯被点亮时灯镇流器输出的电压的工作波形图；
图2(B)是例示当白炽灯被点亮时灯镇流器输出的电压的工作波形图；
图3(A)是例示灯镇流器点亮放电灯时使用的由电流控制表定义的电压-电流特性曲线的曲线图；
图3(B)是例示点亮放电灯的灯镇流器的电压-功率特性曲线的曲线图；
图4(A)是例示灯镇流器点亮白炽灯时使用的由电流控制表定义的电压-电流特性曲线的曲线图；以及
图4(B)是例示点亮白炽灯的灯镇流器的电压-功率特性曲线的曲线图。
具体实施方式
参照附图，解释根据本发明优选实施例的灯镇流器。将该灯镇流器设计成打开诸如高亮度放电灯的放电灯以及诸如卤素灯的白炽灯。如图1所示，所述灯镇流器包括：二极管桥10，用于AC电源的全波整流；平滑电容器30，通过功率因数校正(功率因数改善)电路20跨接二极管桥10；DC-DC转换器40，被构造成通过使用平滑电容器30作为电源而输出DC电压；逆变器50，被构造成将从DC-DC转换器40输出的DC电压转换成AC功率；以及控制器70，被构造成控制DC-DC转换器40及逆变器50。功率因数校正电路20构成具有电感器21、开关器件22及二极管23的升压转换器(升压斩波器)。电感器21及开关器件22在二极管桥10的输出之间串联连接。二极管23连接在平滑电容器30与电感器21之间。功率因数校正电路20产生跨平滑电容器30的升压DC电压。
DC-DC转换器40构成具有开关器件42、二极管43、电感器41及电容器44的降压斩波器。开关器件42与二极管43的串联电路跨接平滑电容器30。电感器41与电容器44跨二极管43串联连接。DC-DC转换器40响应于开关器件42的占空比的变化而使跨电容器44产生的输出DC电压变化。在控制器70控制开关器件42的同时，DC-DC转换器40对逆变器50施加预定DC电压。
逆变器50具有由开关器件51、52、53、54组成的桥电路。逆变器50在一对开关器件51、54及另一对开关器件52、53交替地开关的同时将从DC-DC转换器40输出的DC电压转换成AC电压。通过谐振电路60将该AC电压提供给灯负载L。
谐振电路60具有电感器61及电容器62。电感器61及电容器62在开关器件51和开关器件52彼此连接的一个连接点与开关器件53和开关器件54彼此连接的另一个连接点之间串联连接。灯负载L跨接电容器62。
控制器70控制逆变器50，使得逆变器50以起动频率及低于该起动频率的点亮频率工作。起动频率对应于谐振电路60的谐振频率。当逆变器50以起动频率工作时，谐振电路60产生用于打开放电灯的高压脉冲。以点亮频率工作的逆变器50输出具有能够保持点亮放电灯或白炽灯的足够大小的电功率。
控制器70被构造成基于指示所连接的灯负载L是放电灯还是白炽灯的判别来提供最佳功率。在判别结果指示连接放电灯时，控制器70执行放电灯点亮程序。如图2(A)所示，在放电灯点亮程序中，控制器70在起动模式(SM)中并且接着在点亮模式(LM)中操作逆变器50。在起动模式中，控制器70以起动频率驱动逆变器50以对灯负载L施加高压脉冲。在点亮模式中，控制器70以点亮频率驱动逆变器50以从逆变器50输出低频电压。在判别结果指示连接白炽灯时，控制器70执行白炽灯点亮程序。如图2(B)所示，在白炽灯点亮程序中，控制器70仅在点亮模式(LM)中操作逆变器50，而不在起动模式(SM)中操作逆变器50。
如图1所示，本发明的灯镇流器包括判别连接到灯镇流器的灯负载L的类型的灯判别装置80。该判别装置80包括用于将DC-DC转换器40的输出DC电压与预定阈值Vref相比较的比较器84。比较器84将经电阻器81及电阻器82分压的输出DC电压与预定阈值Vref相比较。
控制器70具有检测模式(DM)，在该模式中，在接通电源之后，控制器70立即减小DC-DC转换器40的开关器件42的占空比，使得来自DC-DC转换器40的DC电压变成比用于点亮的正常电压低的检测电压。在检测模式中，判别装置80通过来自比较器84的输出电压的大小来识别灯负载L的类型。当连接放电灯时，由于电流几乎不流经未点亮的放电灯，因此检测电压超过阈值Vref。在这种情况下，比较器84输出低电平检测信号。相反的是，当连接白炽灯时，由于无论白炽灯是否点亮电流都能够流经该白炽灯，因此检测电压下降到阈值Vref以下。在这种情况下，比较器84输出高电平检测信号。
控制器70包括灯判别器72。灯判别器72当在检测模式中接收到低电平检测信号时确定灯负载L为放电灯。在这种情况下，控制器70执行放电灯点亮程序，并控制DC-DC转换器40及逆变器50，使得放电灯点亮并且接着持续稳定的点亮。另一方面，当接收到高电平检测信号时，灯判别器72确定灯负载L为白炽灯。在这种情况下，控制器70运行白炽灯点亮程序。
控制器70具有频率切换电路74及功率调节器75。在灯判别器72判断灯负载L为放电灯时，频率切换电路74以起动频率驱动逆变器50，并且接着对逆变器50的开关器件51、52、53、54中的每个开关器件提供用于以点亮频率驱动逆变器50的控制信号。在灯判别器72判断灯负载L为白炽灯时，频率切换电路74对逆变器50提供用于以点亮频率驱动逆变器50的控制信号。
功率调节器75根据放电灯及白炽灯各自的特性进行电功率控制。功率调节器75在监视灯电压及灯电流的情况下，通过使用放电灯的电流控制表76及白炽灯的电流控制表77控制从DC-DC转换器40输出的DC电压。电流控制表76定义如图3(A)所示的示出与放电灯相对应的电流与电压之间的关系的特性曲线。电流控制表77定义如图4(A)所示的示出与白炽灯相对应的电流与电压之间的关系的特性曲线。功率调节器75监视作为灯电压的来自DC-DC转换器40的输出DC电压。功率调节器75通过使用设置在DC-DC转换器40与逆变器50之间的电流监视器90来监视灯电流。在灯判别器72检测出连接放电灯时，选择电流控制表76，因此功率调节器75控制DC-DC转换器40的开关器件42的占空比，以实现由表76定义的电压-电流特性。相反的是，在灯判别器72检测出连接白炽灯时，选择电流控制表77，因此功率调节器75控制DC-DC转换器40的开关器件42的占空比，以实现由表77定义的电压-电流特性。因此，如图3(B)及图4(B)所示，功率调节器75进行与放电灯及白炽灯中的每个相对应的最佳功率控制。因此，保持灯负载L的稳定点亮。
此外，将控制器70构造成在点亮模式中，在一定初始时间段期间将来自DC-DC转换器40的输出电流限定在预定水平以下，以防止在判别出连接白炽灯时过度的突入电流流经白炽灯。
此外，电流控制表76、电流控制表77中的每个电流控制表定义当对灯负载L进行调光时灯镇流器的电压-电流关系的特性曲线。当接收到对灯负载L进行调光的指令时，控制器70根据该特性曲线来进行功率控制。
包括上述构造及功能的灯镇流器放置在具有适当的设计外观的照明设备中。

Claims (5)

1.一种灯镇流器，包括：
直流-直流转换器，被构造成将直流电压转换成可变直流电压并将其输出；
逆变器，被构造成以变化的频率将来自所述直流-直流转换器的所述直流电压转换成交流功率，并将所述交流功率提供给灯负载；
起动电路，被构造成接收所述交流功率以产生高压脉冲并将其提供给所述灯负载；
控制器，被构造成控制所述直流-直流转换器及所述逆变器以提供所述可变直流电压及所述变频交流功率；以及
比较器，被构造成将来自所述直流-直流转换器的所述直流电压与预定阈值相比较，
其中所述控制器具有以起动频率驱动所述逆变器以产生所述高压脉冲的起动模式，以及以低于所述起动频率的频率驱动所述逆变器的点亮模式，
所述控制器具有在所述起动模式之前的使所述直流-直流转换器提供检测直流电压的检测模式，在该检测模式之后在所述起动模式中并且接着在所述点亮模式中操作所述逆变器的放电灯点亮程序，以及在该检测模式之后不经过所述起动模式而在所述点亮模式中操作所述逆变器的白炽灯点亮程序，
所述比较器被构造成在所述检测直流电压超过所述预定阈值时对所述控制器提供第一检测信号，而在所述检测直流电压低于所述预定阈值时提供第二检测信号，并且
所述控制器被构造成响应于所述第一检测信号而选择所述放电灯点亮程序，响应于所述第二检测信号而选择所述白炽灯点亮程序。
2.根据权利要求1所述的灯镇流器，其中所述逆变器包括被构造成以用于产生所述高压脉冲的所述起动频率振荡的谐振电路。
3.根据权利要求1所述的灯镇流器，其中所述控制器被构造成监视从所述直流-直流转换器输出的电流及电压，并具有定义示出从所述直流-直流转换器输出的电流与电压之间的关系的特性曲线的第一电流控制表，以及定义关于所输出的电流与电压之间的关系、与所述第一电流控制表的特性曲线不同的另一特性曲线的第二电流控制表，并且其中所述控制器被构造成在选择所述放电灯点亮程序时基于所述第一电流控制表来控制从所述直流-直流转换器输出的电流，而在选择所述白炽灯点亮程序时基于所述第二电流控制表来控制从所述直流-直流转换器输出的电流。
4.根据权利要求1所述的灯镇流器，其中所述控制器被构造成在选择所述白炽灯点亮程序时，在所述点亮模式中，在一定初始时间段期间将来自所述直流-直流转换器的输出电流限定在预定水平以下。
5.一种照明设备，具有如权利要求1所述的灯镇流器。
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